Số hóa bởi Trung tâm Học liệu ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
NGÔ VĂN TĨNH NGHIÊN CỨU CHIẾT TÁCH TINH DẦU
TỪ VỎ QUẢ CAM, BƢỞI (CITRUS)
VÀ ỨNG DỤNG XỬ LÝ RÁC THẢI XỐP LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG



Thái Nguyên - 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

i
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Bản luận văn tốt nghiệp này là công trình nghiên cứu
thực sự của cá nhân, được thực hiện trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức
và sự nghiên cứu khảo sát tình hình thực tiễn và dưới sự hướng dẫn khoa học
của PGS.TS. Đàm Xuân Vận.
Các số liệu, mô hình và những kết quả trong luận văn là trung thực,
các đề xuất đưa ra xuất phát từ thực tiễn và kinh nghiệm, chưa từng được
công bố dưới bất cứ hình thức nào trước khi trình, bảo vệ và công nhận
bởi Hội đồng đánh giá luận văn tốt nghiệp Thạc sĩ
Một lần nữa, tôi xin khẳng định về sự trung thực của lời cam kết trên. Thái nguyên, ngày 1 tháng 10 năm 2014
Học viên
Học viên

Ngô Văn Tĩnh

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

iii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i
LỜI CẢM ƠN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC BẢNG vii
DANH MỤC CÁC HÌNH viii
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của luận văn 1
2. Mục tiêu tổng quát của đề tài 2
3. Mục tiêu cụ thể của đề tài 2
4. Ý nghĩa của luận văn 2
Chƣơng 1:TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3
1.1. Cơ sở khoa học 3
1.1.1. Nguồn gốc họ Cam, Bưởi 3
1.1.2. Tổng quan về tinh dầu 9
1.2. Cơ sở thực tiễn 20
1.2.1. Tình hình nghiên cứu về tinh dầu thuộc họ citrus trên thế giới và
Việt Nam 20
1.2.2. Tình hình xử lý rác thải xốp trên thế giới và Việt Nam 24
1.2.3. Tình hình sản xuất nhựa polystyren trên thế giới và Việt Nam 26
Chƣơng 2: NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31

3.3.1. Nghiên cứu lượng tinh dầu hao hụt khi sử dụng để xử lý rác thải
xốp 55
3.3.2. So sánh hiệu quả kinh tế khi sử dụng tinh dầu tự nhiên và acetone
57
3.4. Đề xuất mô hình xử lý rác thải xốp tại các khu vực có nguồn nguyên
liệu vỏ cam, bưởi 58

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

v
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 61
1. Kết luận 61
2.Kiến nghị 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

vi
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

Ký hiệu
Tiếng Anh
Tiếng Việt
CT

Công thức
CTTNHH

Công ty trách nhiệm hữu hạn

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Tóm tắt một số công trình nghiên cứu tinh dầu vỏ quả họ cam,
quýt (Citrus) 22
Bảng 1.2: Tính chất vật lý của polystyren 29
Bảng 2.1: Thể tích tinh dầu được chọn nghiên cứu để xử lý 5g xốp 33
Bảng 3.1. Thành phần (%) khối lượng của nguyên liệu quả cam, bưởi 34
Bảng 3.2. Xác định thể tích (ml) lượng tinh dầu thu hồi trong quá trình
chưng cất vỏ quả cam, bưởi 40
Bảng 3.3. Các chỉ số lý - hóa của tinh dầu được thu hồi sau khi chưng
cất và làm khan 42
Bảng 3.4. Kết quả phân tích thành phần hóa học trong tinh dầu bưởi, cam 43
Bảng 3.5. Kết quả xử lý xốp của tinh dầu cam, bưởi 50
Bảng 3.6. Diễn biến thời gian và khối lượng rác thải xốp được xử lý ở
công thức tối ưu 53
Bảng 3.7: Kết quả xử lý xốp của acetone so với tinh dầu cam, bưởi 53
Bảng 3.8. Kết quả thí nghiệm chưng cất thu hồi tinh dầu cam, bưởi sau
xử lý rác thải xốp 56
Bảng 3.9. Chi phí chưng cất 10 mẻ nguyên liệu 57 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

viii
DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Phản ứng tổng hợp Polystyrene . 28

là ô nhiễm môi trường đất. Ô nhiễm môi trường đất đáng báo động vì nó
không chỉ ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ con người mà còn là nguyên nhân
của ô nhiễm nguồn nước ngầm, ô nhiễm không khí… Nguyên nhân dẫn đến ô
nhiễm môi trường đất chủ yếu là do hoạt động sống của con người sử dụng
quá nhiều chất độc hại mà môi trường khó có thể phân hủy được. Một trong
những chất khó phân hủy trong điều kiện tự nhiên đó chính là rác thải xốp.
Hằng ngày, ước tính thế giới dùng từ 40- 50 ngàn tấn rác thải xốp và thải ra
môi trường phần lớn trong số đó và hiện trạng này đang trở thành vấn nạn đối
với môi trường của chúng ta.
Các vật dụng bằng xốp thường được sản xuất từ các PVC (Polyvinyl
Clorua) và PS (Poly Styrene), đây là 2 loại nhựa nguy khó phân hủy trong số
những chất liệu nhựa đang lưu thông trên thị trường. Bên cạnh đó, các loại nhựa
tái chế cũng có thể được tận dụng để sản xuất đồ dùng bằng xốp. Hầu hết các đồ
bằng xốp này được sản xuất tại các cơ sở nhỏ lẻ, điều kiện vệ sinh và kỹ thuật
kém. Phần lớn chúng sau đó đều được thải ra môi trường. Để phân hủy rác thải
xốp trong công nghiệp, lâu nay người ta vẫn dùng hóa chất aceton và toluene,
hóa chất gây hại cho con người, sinh vật và chi phí cao.
Trong vỏ quả cam, bưởi có chứa nhiều loại tinh dầu như: Flavonoids,
Isoflavonoids, Phytoestrogens, Isothiocyanates… Trong đó có hàm lượng
chất limonene rất cao chiếm 92,02%, đây là chất có thể hòa tan được xốp. Vì
vậy vỏ cam, bưởi có khả năng làm nhiên liệu cho công nghiệp tái chế xốp rẻ
tiền, vừa hiệu quả vừa bảo vệ môi trường. Việc sử dụng vỏ cam, bưởi không
những làm giảm đi lượng rác thải hữu cơ mà đồng thời làm quang cảnh trở
nên xanh- sạch-đẹp hơn.Chính vì thế việc triển khai đề tài “Nghiên cứu xử lý
rác thải xốp bằng tinh dầu chiết tách từ vỏ cam, bưởi (Citrus) và ứng dụng
xử lý rác thải xốp” là rất cần thiết và cấp bách. Đề tài sẽ tìm ra được hợp chất

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

3
Chƣơng 1
TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Cơ sở khoa học
1.1.1. Nguồn gốc họ Cam, Bưởi
1.1.1.1. Nguồn gốc bưởi
Bưởi có nguồn gốc từ Nam Á và Malaysia, mọc tự nhiên theo bờ sông
Fiji (tên một đảo quốc ở Thái Bình Dương) và Friendly. Bưởi đã được đưa
vào Trung Quốc khoảng 100 năm trước công nguyên. Bưởi được trồng nhiều
ở miền nam Trung Quốc (tỉnh Quảng Đông, tỉnh Quảng Tây và tỉnh Phúc
Kiến). Đặc biệt bưởi còn được trồng trên những bờ sông ở miền Nam Thái
Lan, ở Đài Loan, khắp miền nam Nhật Bản, Nam Ấn Độ, bán đảo Malaysia,
Indonesia, New Guinea và Tahiti. Người ta tin rằng những hạt giống đầu tiên
được thuyền trưởng Shaddock mang đến Châu Mỹ vào cuối thế kỷ 17. Vì vậy
bưởi còn được gọi là Shaddock [12].
1.1.1.2. Một số giống Bưởi ở Việt Nam
Hiện nay tại Việt Nam có các giống Bưởi ngon, mang lại hiệu quả kinh
tế cao như: Bưởi Năm Roi, Bưởi da xanh, Bưởi Phúc Trạch, Bưởi Đoan
Hùng, Bưởi Diễn, Bưởi Thanh Trà Sau đây là những nét khái quát chung về
một số loại Bưởi [16].
a. Bưởi Năm Roi
Bưởi Năm Roi là một trong những loại Bưởi ngon, được người tiêu
dùng đánh giá cao, và có giá trị kinh tế lớn. Bưởi Năm Roi được công nhận là
giống sạch bệnh, cho năng suất cao và chất lượng tốt, ngon nhất trong các
giống Bưởi hiện nay, thích nghi với điều kiện tại các vùng sinh thái khác nhau
ở nước ta. Tuy nhiên bưởi Năm Roi được trồng nhiều ở vùng đồng bằng sông
Cửu Long.

bảo chất lượng và cảm quan.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

5
Bưởi da xanh ở Bến Tre có lợi thế về chất lượng cao hơn ở các tỉnh khác
như : Tép Bưởi màu hồng đỏ, bó chặt, dễ tách ra khỏi trái, nhiều nước nhưng
không dính tay, vị ngọt hầu như không chua, độ Brix từ 9,5-12, tỷ lệ thịt quả trên
55%, mùi thơm, ít hạt, dễ bảo quản, vận chuyển trong thời gian lâu, chỉ cần công
nghệ đơn giản có thể giữ chất lượng hương vị trong thời gian từ 2-3 tháng.
Thời gian thu hái cho cả ăn tươi và bảo quản là 210-216 ngày sau khi
đậu quả. Biểu hiện bên ngoài: Các hạt tinh dầu trên vỏ quả nở to, vỏ quả sần
sùi, dùng tay ấn nhẹ đáy quả sẽ cảm nhận được độ lún nhất định [16].
c. Bưởi Diễn
Bưởi Diễn được trồng nhiều ở Phú Diễn, Phú Minh (Từ Liên, Hà Nội).
Bưởi Diễn là một đột biến của bưởi Đoan Hùng. Bưởi Diễn quả tròn, vỏ trái
nhẵn khi chín màu vàng cam, trọng lượng trung bình từ 0,8-1 kg/trái, tỷ lệ
phần ăn được từ 60-65%, số hạt trung bình khoảng 50 hạt, múi và vách múi
dễ tách rời nhau, thịt trái màu vàng xanh, ăn giòn, ngọt, độ brix từ 12-14%.
Thời gian thu hoạch bưởi Diễn muộn hơn bưởi Đoan Hùng, thường vào
khoảng cuối tháng 12 âm lịch [16].
d. Bưởi Đoan Hùng
Huyện Đoan Hùng-Phú Thọ có hai giống Bưởi đặc sản đạt các chỉ tiêu
quốc gia đó là giống Bưởi Sửu Chí Đám và Bưởi Bằng Luân (xã Bằng Luân).
Bưởi Sửu Chí Đám, sinh trưởng và phát triển phù hợp trên phù sa sông Lô,
sông Chảy. Nguồn gốc của giống Bưởi này được người dân xã Chí Đám nhân
ra từ cây Bưởi ngon của người nông dân có tên là Sửu cách đây trên 200 năm.
Vì vậy, người dân đã lấy tên ông đặt tên cho giống Bưởi này.
Bưởi Sửu Chí Đám sau 5 năm trồng đã cho quả có chất lượng tốt, cây 15
tuổi có năng suất từ 100-150 quả. Quả có chất lượng cao, trọng lượng trung

chiều dài 4-30 cm và đường kính 4-20 cm, bên trong quả khi bóc lớp vỏ và
cùi sẽ thấy lớp vỏ mỏng, dai, màu trắng bao quanh các múi bên trong chứa
nhiều tép mọng nước. Chi này có vai trò quan trọng về mặt thương mại do

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

7
nhiều loài (hoặc cây lai ghép) được trồng để lấy quả. Quả được ăn tươi hay
vắt, ép lấy nước [15].
Quả Cam (danh pháp hai phần: Citrus × sinensis) là loài cây ăn quả
thuộc Chi Cam chanh (danh pháp khoa học: Citrus). Nó có quả nhỏ hơn quả
bưởi, vỏ mỏng, khi chín thường có màu da cam, có vị ngọt hoặc hơi chua.
Loài cam là một cây lai được trồng từ xưa, có thể lai giống giữa loài bưởi
(Citrus maxima) và quýt (Citrus reticulata). Nó là cây nhỏ, cao đến khoảng
10 m, có cành gai và lá thường xanh dài khoảng 4-10 cm. Cam bắt nguồn
từ Đông Nam Á, có thể từ Ấn Độ, Việt Nam hay miền nam Trung Quốc [15].
1.1.1.4. Một số giống cam tại Việt Nam
a, Canh sành
Cam sành là một giống cây ăn quả thuộc chi Cam chanh có quả gần như
quả cam, có nguồn gốc từ Việt Nam. Quả cam sành rất dễ nhận ra nhờ lớp vỏ
dày, sần sùi giống bề mặt mảnh sành và thường có màu lục nhạt (khi chín có
sắc cam), các múi thịt có màu cam, thịt trái nhiều nước, hương vị chua ngọt,
trọng lượng trung bình 275 gram/trái. Chu kỳ khai thác 10-15 năm. Phù hợp
ăn tươi, chế biến và tiêu thụ nội địa.
Cam sành Bố Hạ nổi tiếng trồng ở Bố Hạ, huyện Yên Thế, tỉnh Bắc
Giang. Cam sành Bố Hạ hợp với đất phù sa cổ, khí hậu mát ẩm. Hiện nay
vùng cam này đã bị xoá sổ do bệnh vàng lá greening.
Cam sành nước ta hiện trồng chủ yếu ở khu vực Đồng bằng sông Cửu
Long, như: Vĩnh Long, Tiền Giang, Cần Thơ được gọi chung là cam sành
Sài Gòn, giá khoảng 30.000 - 40.000 đồng/kg. Loại cam sành này khi chín vỏ

phục vụ sản xuất trong thời gian tới [15].
c, Cam Vinh
Cam Vinh là đặc sản của Nghệ An được trồng trên chất đất đỏ của vùng
miền Tây Nghệ An và được thừa hưởng nhiều ưu đãi đặc biệt về khí hậu và
thời tiết đặc trưng để cho ra những trái cam ngon nổi tiếng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

9
Cam Vinh thuộc chi cam chanh, quả tròn đều, nhỏ, nhiều nước, ít hạt,
màu xanh vàng đều, vỏ mỏng, thường bị nám, thơm có vị ngọt thanh, đậm đà.
Màu vàng của cam Vinh là màu vàng tươi chanh pha với màu xanh, chứ
không phải màu vàng da cam. Kể cả phần tép cam cũng vàng nhẹ chứ không
phải màu vàng cam. Cam Vinh là tên gọi chung có nhiều loại cam đang được
trồng tại Nghệ An.
Cam Vinh thường chín vào tháng 9 và bắt đầu rộ mùa vào tháng 10 cho
đến gần Tết. Hiện cam trồng tại Vinh cũng đã có đến 3-4 loại khác nhau như
Cam Hương Sơn, cam Quỳ Hợp, cam Xã Đoài và giá cũng nhiều loại, có loại
rẻ vì giá bán ở vườn chỉ 30.000/kg hoặc cao hơn là 50.000-55.000/kg. Nhưng
ngon nhất là giống cam Xã Đoài, đặc biệt là cam trồng theo phương pháp
sạch đáp ứng được tiêu chuẩn VietGAP đang có giá bán tại vườn là khoảng
55.000- 60.000 đồng/kg.
Hiện giống cây cam Vinh cũng được một vài địa phương như Hưng Yên,
Lào Cai, Tuyên Quang, Hà Giang… đem về trồng trọt cấy ghép tạo năng suất
cao và chất lượng tốt. Cam Hưng Yên tuy có bề ngoài giống cam Vinh nhưng
vỏ dày hơn, chua và nhiều hạt. Do vỏ cam có màu vàng khá giống nhau nên
nhìn lướt qua người tiêu dùng khó mà phân biệt được đâu là cam thật, đâu là
cam giả. Chính vì vậy, rất ít người được ăn cam Vinh thật, mà thường chỉ
được ăn cam vùng khác hoặc cam nhập khẩu giả làm cam Vinh. Tuy nhiên
chỉ cần khách đã ăn cam Vinh thật rồi thì khi nếm sẽ biết ngay đó có phải là

a. Phân loại theo hàm lượng [6]
- Thành phần chính: là thành phần có hàm lượng trên 1%. Thành phần
chính là tiêu chuẩn chủ yếu để đánh giá chất lượng tinh dầu.
- Thành phần phụ: là thành phần có hàm lượng từ 0,1-1% .
- Thành phần vết: là thành phần có hàm lượng không quá 0,1% trong
toàn bộ tinh dầu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

11
b. Phân loại theo tính chất vật lý [6]
Tinh dầu của mỗi loài thực vật là một hỗn hợp bao gồm hàng trăm hợp
chất thuộc các nhóm hữu cơ khác nhau.Theo tính chất vật lý, các hợp chất có
trong tinh dầu thường được phân thành hai nhóm chính:
- Nhóm thành phần dễ bay hơi: chiếm tới 90 – 95% tổng lượng tinh dầu.
- Nhóm còn lại: gồm các hợp chất ít bay hơi chỉ chiếm 1 – 10%.
c. Phân loại theo bản chất hóa học [8]
Các hợp chất trong tinh dầu được chia thành các nhóm:
- Monoterpen mạch hở (ví dụ: myrcen, ocimen).
- Monoterpen mạch vòng (ví dụ: p-cymen, pinen, sabinen) .
- Monoterpen mạch hở bị oxy hóa (như farnesol, linalool, neral).
- Monoterpen mạch vòng bị oxy hóa (như terpineol, geraniol).
- Sesquiterpen mạch hở (ví dụ: farnesen).
- Sesquiterpen mạch vòng (ví dụ: copaen, humulen).
- Sesquiterpen mạch hở bị oxy hóa (như nerolidol).
- Sesquiterpen mạch vòng bị oxy hóa (như nootkaton, spathulenol).
- Các hợp chất thơm (ví dụ: indol).
- Các hydrocarbon mạch dài (như tetradecanal, dodecanal).
1.1.2.3. Tính chất đặc trưng của tinh dầu [1,12]
Tinh dầu là hợp chất hữu cơ hòa tan lẫn vào nhau, có mùi đặc trưng. Tại

Vì vậy, người ta thường bảo quản tinh dầu trong những lọ sẫm màu, có miệng
nhỏ và đậy nút kỹ.
Tinh dầu thực vật thường có thành phần không ổn định mà luôn thay đổi
theo thời gian sinh trưởng của cây và cũng biến đổi theo điều kiện khí hậu,
thời tiết…và trong các bộ phận của cây, hàm lượng tinh dầu cũng khác nhau.
Mỗi tinh dầu có các hằng số vật lý đặc trưng như trạng thái(d), chiết suất
(n), độ quay cực (α), và các chỉ số hóa học như chỉ số Axit, chỉ số Iôt, chỉ số
Este, chỉ số Xà phòng hóa…Qua các chỉ số ta có thể đánh giá sơ bộ chất
lượng tinh dầu…
* Tinh dầu họ cam, quýt (Citrus)
-Tinh dầu họ Citrus có mùi thơm đặc trưng, vị ngọt sắc, gây ấn tượng
mạnh, kích thích dịch vị, nhất là tuyến nước bọt. Nó tham gia nhiều thành phần

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

13
của nhiều chất thơm. Do đó, người ta thường sử dụng một ít để pha chế mùi tổng
hợp nhân tạo.
- Tinh dầu họ Cam, quýt (Citrus) hầu như không tan trong nước, nhưng
tan ít ở nhiệt độ và áp suất cao.
- Thành phần chủ yếu của tinh dầu Chanh là Limonen, chiếm 90% tổng
thành phần có mặt trong tinh dầu. Giá trị của tinh dầu được đánh giá theo
thành phần chính
- Tùy theo loài Chanh, Cam, Quýt và điều kiện canh tác, vùng khí hậu
mà tinh dầu này có các thành phần hóa học và các chỉ số vật lý có sự thay đổi
khác nhau. Tinh dầu Citrus thường nằm trong khoảng chênh lệch sau:
Tỷ trọng: d
20
= 0,846 – 0,854.
Chiết suất n

hòa tan của tinh dầu có trong các mô nguyên liệu khi tiếp xúc với dung môi
hữu cơ. Phương pháp chiết thường dùng để tách các hương liệu dễ bay hơi mà
phương pháp chưng cất tỏ ra kém hiệu quả.
Trong phương pháp này nguyên liệu được ngâm trong dung môi hữu cơ
thích hợp, sau đó cất chân không để thu hồi dung môi, phần còn lại là hỗn hợp
tinh dầu và sáp được gọi là tinh dầu cô kết (gọi là “concrete oil”). Dùng cồn
tuyệt đối hòa tan “con- crete oil” rồi để lạnh, khi đó phần sáp sẽ đông đặc và
được tách loại, phần dịch còn lại được đem chưng cất lôi cuốn hơi nước để
thu tinh dầu tinh khiết (gọi là “absolute oil”). Đây cũng chính là hai dạng sản
phẩm chính của chất thơm hiện lưu hành trên thị trường.
Yếu tố quan trọng nhất cho sự thành công của phương pháp này là phẩm
chất và đặc tính của dung môi sử dụng, do đó dung môi chiết cần phải đạt
được những yêu cầu sau:
- Hòa tan hoàn toàn và nhanh chóng các cấu phần có mùi thơm trong
nguyên liệu.
- Hòa tan kém các hợp chất khác như sáp, nhựa dầu có trong nguyên liệu.
- Không có tác dụng hóa học với tinh dầu.
- Không biến chất khi sử dụng lại nhiều lần.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

15
- Hoàn toàn tinh khiết, không có mùi lạ, không độc, không ăn mòn thiết
bị, không tạo thành hỗn hợp nổ với không khí và có độ nhớt kém.
Nhiệt độ sôi thấp vì khi chưng cất dung dịch ly trích để thu hồi dung môi,
nhiệt độ sôi cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tinh dầu. Điểm sôi của dung môi nên
thấp hơn điểm sôi của cấu phần dễ bay hơi nhất trong tinh dầu. Ngoài ra, cần có
thêm những yếu tố phụ khác như: giá thành thấp, nguồn cung cấp dễ tìm, …
Thường thì không có dung môi nào thỏa mãn tất cả những điều kiện kể
trên. Người ta sử dụng cả dung môi không tan trong nước (như Dietyl ete, Ete