Chưng cất có lịch sử khoảng hai nghìn năm được ghi chép chắc chắn, bắt đầu từ các xưởng ở Alexandria (Ai Cập thời La Mã) vào những thế kỷ đầu Công nguyên. Trước đó còn có những chiếc nồi đất ở Lưỡng Hà và thung lũng Ấn mà nhiều người cho là dụng cụ chưng cất, nhưng giới khảo cổ vẫn tranh cãi. Từ Alexandria, kỹ thuật đi qua thế giới Hồi giáo, sang châu Âu Trung cổ, rồi thành tháp chưng cất công nghiệp và bộ dụng cụ thuỷ tinh trong phòng thí nghiệm hôm nay.
Chưng cất là gì, và vì sao khó xác định ai làm đầu tiên
Chưng cất là đun một hỗn hợp cho một phần bay hơi, rồi làm lạnh hơi đó để nó ngưng lại thành chất lỏng ở một chỗ khác. Ba bộ phận không thể thiếu: một nồi đun, một chỗ để hơi ngưng tụ và một đường dẫn chất lỏng ngưng tụ ra ngoài để hứng riêng. Thiếu bộ phận thứ ba, ta chỉ có một nồi có nắp: hơi đọng trên nắp rồi rơi lại vào nồi, không tách được gì.
Chính bộ phận thứ ba làm các nhà khảo cổ đau đầu. Một chiếc nồi đất có vành gờ bên trong có thể là chỗ hứng chất ngưng tụ, nhưng cũng có thể chỉ là nồi nấu hay bình ủ hương. Vì vậy, khi đọc một câu như "người Lưỡng Hà đã chưng cất nước hoa từ năm 3500 trước Công nguyên", nên hiểu đó là một giả thuyết, không phải điều đã được chứng minh.
Những dấu vết sớm còn tranh cãi: Lưỡng Hà và thung lũng Ấn
Chiếc nồi ở Tepe Gawra
Tepe Gawra là một gò khảo cổ gần Mosul, miền bắc Iraq. Ở đây người ta tìm thấy một chiếc nồi đất có niên đại khoảng thiên niên kỷ thứ 4 trước Công nguyên, phía trong miệng có một rãnh vòng. Nhà sử học hoá học Martin Levey, trong các công trình những năm 1950, cho rằng rãnh này dùng để hứng chất lỏng ngưng tụ, tức là một dạng dụng cụ chiết, cất hương liệu thô sơ. Nhiều nhà nghiên cứu sau đó không đồng ý: hình dạng ấy cũng hợp với một chiếc nồi nấu bình thường.
Bà Tapputi và tấm bảng chữ hình nêm
Một tấm bảng chữ hình nêm thời Trung Assyria, khoảng năm 1200 trước Công nguyên, nhắc tới một người phụ nữ làm hương tên là Tapputi, kèm tên các nguyên liệu như hoa, dầu, cây xương bồ, và các thao tác ngâm, lọc. Sách phổ thông hay gọi bà là "nhà hoá học đầu tiên" và nói bà chưng cất nước hoa. Văn bản còn lại cho thấy việc ngâm và lọc khá rõ; chuyện bà có chưng cất hay không thì còn tranh cãi, vì cách hiểu các động từ trong văn bản cổ không thống nhất.
Nồi đất ở Taxila và vùng Gandhara
Ở vùng Taxila và Gandhara (nay thuộc Pakistan), các nhà khảo cổ, nổi bật là F. R. Allchin, đã mô tả những bộ nồi đất có ống dẫn, niên đại quanh đầu Công nguyên, và cho rằng đây là dụng cụ chưng cất. Giả thuyết này được nhiều người chấp nhận hơn hai trường hợp trên vì có đủ nồi, ống và bình hứng, nhưng cũng chưa phải là kết luận chung của giới nghiên cứu.
Alexandria: nơi chưng cất có tên, có hình vẽ
Trước khi có dụng cụ, đã có quan sát. Aristotle, trong Khí tượng học (thế kỷ 4 trước Công nguyên), ghi rằng nước biển bốc hơi rồi ngưng lại thì thành nước ngọt. Khoảng năm 200 Công nguyên, Alexander xứ Aphrodisias mô tả việc đun nước biển và hứng hơi bằng miếng bọt biển treo phía trên. Đó là ý tưởng, chưa phải dụng cụ hoàn chỉnh.
Dụng cụ thật sự xuất hiện trong các văn bản của Zosimos xứ Panopolis, sống ở Ai Cập khoảng năm 300. Zosimos mô tả và dẫn lại những thiết bị ông gán cho một người thầy trước đó là Maria người Do Thái: chiếc tribikos có nồi đun, mũ ngưng tụ và ba ống dẫn ra ba bình hứng; chiếc kerotakis để hơi tác dụng lên kim loại. Tên Maria còn sống trong cách gọi "bain-marie" (cách thuỷ) của tiếng Pháp. Về con người Maria, ta gần như không biết gì ngoài những gì Zosimos chép lại.
Các bản chép tay tiếng Hy Lạp muộn hơn còn giữ hình vẽ những thiết bị này.
Thế giới Hồi giáo: chưng cất thành nghề
Từ thế kỷ 8 tới thế kỷ 11, các học giả viết bằng tiếng Ả Rập kế thừa văn bản Hy Lạp và đưa chưng cất ra khỏi phạm vi giả kim. Ba cái tên hay được nhắc:
- Bộ văn bản mang tên Jabir ibn Hayyan (thế kỷ 8–10): mô tả nhiều thiết bị và thao tác. Ai thật sự viết bộ này vẫn còn tranh cãi; nhiều phần có lẽ do nhiều người viết qua nhiều đời.
- Al-Kindi (khoảng 801–873, Baghdad): cuốn sách về hoá học hương liệu và chưng cất của ông chứa hơn một trăm công thức làm hương, trong đó có cất nước hoa hồng. Đây là một trong những bằng chứng văn bản sớm và rõ nhất về chưng cất dùng cho mùi hương.
- Al-Razi (khoảng 854–925): liệt kê và mô tả các dụng cụ phòng thí nghiệm, trong đó có bộ al-anbiq.
Người hay được gắn với "phát minh chưng cất tinh dầu" là Ibn Sina (980–1037). Thực tế, nước hoa hồng đã được cất trước ông ít nhất một thế kỷ. Ông là người mô tả, hệ thống hoá và dùng tinh dầu, nước cất trong y học, chứ không phải người khai sinh kỹ thuật.
Từ thế giới Hồi giáo, nước hoa hồng thành một mặt hàng buôn bán đường dài. Ba Tư, đặc biệt vùng quanh Kashan, nổi tiếng với nghề này. Theo đường biển, nước hoa hồng tới tận Trung Hoa: sử Trung Hoa chép năm 958 sứ Chiêm Thành mang nước hoa hồng tới cống, nói là có được từ phương Tây.
Châu Âu Trung cổ và Phục Hưng: tu viện, hiệu thuốc, sách in
Kỹ thuật vào châu Âu qua các bản dịch từ tiếng Ả Rập sang tiếng Latin ở Tây Ban Nha và Sicily trong thế kỷ 12. Cũng khoảng thời gian này, các văn bản gắn với trường y Salerno nói tới việc cất rượu vang thành một chất lỏng cháy được; đó là mốc của rượu mạnh, và câu chuyện ở đây đi theo hướng khác: nước thuốc, tinh dầu và nước hoa.
Trong tu viện và hiệu thuốc, người ta cất "nước" từ đủ loại cây: nước hoa hồng, nước bạc hà, nước xô thơm. Bước ngoặt là máy in. Năm 1500, Hieronymus Brunschwig ở Strasbourg in cuốn Liber de arte distillandi de simplicibus, một cuốn sách hướng dẫn cất nước từ cây thuốc, có tranh khắc gỗ các kiểu nồi. Năm 1512 ông in thêm một cuốn lớn hơn. Sau đó là Conrad Gessner (1552) và Giambattista della Porta với De distillatione (1608). Đến cuối thế kỷ 16, các dược thư châu Âu đã liệt kê vài chục loại tinh dầu như những vị thuốc riêng.
Thời công nghiệp: ống sinh hàn, tháp chưng cất và dầu mỏ
Ba thay đổi lớn biến chưng cất từ nghề thủ công thành công nghệ:
- Ống sinh hàn ngược dòng. Christian Ehrenfried Weigel ở Göttingen mô tả năm 1771 một ống ngưng tụ có nước lạnh chảy ngược chiều hơi. Justus von Liebig phổ biến nó trong phòng thí nghiệm của ông ở Giessen vào những năm 1830, nên nó mang tên Liebig.
- Chưng cất liên tục bằng cột. Đầu thế kỷ 19, các thợ Pháp, Scotland và Ireland làm ra những cột chưng cất chạy liên tục; bằng sáng chế năm 1830 của Aeneas Coffey ở Dublin là bản hay được nhắc nhất. Nguyên lý cột có nhiều đĩa, hơi đi lên, lỏng chảy xuống, về sau thành xương sống của công nghiệp hoá chất.
- Dầu mỏ. Năm 1853 dược sĩ Ignacy Łukasiewicz ở Lviv (nay thuộc Ukraine) cất dầu hoả từ dầu thô để thắp đèn, và năm 1856 dựng một trong những xưởng lọc dầu đầu tiên trên thế giới, gần Jasło (nay thuộc Ba Lan). Từ đây, tháp chưng cất phân đoạn cao hàng chục mét thành hình ảnh quen thuộc của mọi nhà máy lọc dầu.
Thế kỷ 20 thêm chưng cất chân không cho chất dễ hỏng vì nhiệt, chưng cất ở nhiệt độ cực thấp để tách oxy và nitơ khỏi không khí, và máy cô quay (rotary evaporator), được Lyman Craig mô tả năm 1950 rồi hãng Büchi bán rộng rãi từ năm 1957. Gần như phòng thí nghiệm hoá hữu cơ nào hôm nay cũng có một chiếc.
Bảng mốc thời gian
| Thời điểm | Sự kiện | Mức chắc chắn |
|---|---|---|
| Khoảng thiên niên kỷ 4 TCN | Nồi đất có rãnh vòng ở Tepe Gawra (bắc Iraq) | Giả thuyết, còn tranh cãi |
| Khoảng 1200 TCN | Bảng chữ hình nêm nhắc bà Tapputi làm hương | Văn bản có thật; việc chưng cất còn tranh cãi |
| Thế kỷ 4 TCN | Aristotle ghi nước biển bốc hơi rồi ngưng thành nước ngọt | Văn bản, chỉ là quan sát |
| Quanh đầu Công nguyên | Bộ nồi đất có ống ở vùng Taxila, Gandhara | Khá thuyết phục, chưa thống nhất |
| Khoảng năm 300 | Zosimos mô tả tribikos, dẫn lời Maria người Do Thái | Văn bản, có hình vẽ trong bản chép sau |
| Thế kỷ 9 | Al-Kindi viết sách hương liệu và chưng cất, có cất nước hoa hồng | Văn bản |
| Năm 958 | Sứ Chiêm Thành mang nước hoa hồng tới Trung Hoa | Sử Trung Hoa chép |
| Năm 1500 | Brunschwig in sách cất nước cây thuốc ở Strasbourg | Sách in còn giữ |
| Năm 1771 | Weigel mô tả ống sinh hàn ngược dòng | Văn bản |
| Năm 1830 | Bằng sáng chế cột chưng cất liên tục của Coffey | Văn bản |
| Năm 1853–1856 | Łukasiewicz cất dầu hoả, dựng xưởng lọc dầu | Văn bản, hiện vật |
| Năm 1950–1957 | Máy cô quay ra đời và được bán rộng rãi | Văn bản |
Góc nhìn hôm nay: thấy lịch sử chưng cất ở đâu
Nhiều giai đoạn trong bảng trên vẫn còn chạy song song. Ở Kashan, người ta vẫn cất nước hoa hồng trong nồi đồng mỗi tháng 5. Ở Grasse, miền Nam nước Pháp, nghề cất hoa được UNESCO ghi danh là di sản văn hoá phi vật thể năm 2018. Ở Việt Nam, lò cất tinh dầu tràm vùng Huế, tinh dầu quế vùng Văn Yên (nay thuộc Lào Cai) và Trà Bồng (Quảng Ngãi), tinh dầu hồi ở Lạng Sơn vẫn dùng nguyên lý của chiếc alembic: đun, cho hơi đi qua ống lạnh, hứng và để tinh dầu tách lớp.
Muốn tìm hiểu thêm, có mấy hướng dễ làm:
- Xem bộ dụng cụ thật. Phòng thí nghiệm hoá của các trường đại học thường có ống sinh hàn Liebig, bình cầu, và đôi khi máy cô quay. Nhiều trường mở cửa cho học sinh tham quan vào ngày hội khoa học.
- Đến lò cất tinh dầu. Một lò tràm hay lò sả đang chạy cho thấy rõ nồi đun, ống ngưng và bình tách lớp, những thứ mà Zosimos phải vẽ bằng tay.
Câu hỏi thường gặp
Ai phát minh ra chưng cất?
Không có một người phát minh duy nhất. Mô tả rõ ràng sớm nhất về dụng cụ chưng cất nằm trong văn bản của Zosimos xứ Panopolis ở Ai Cập khoảng năm 300, dẫn lại thiết bị của Maria người Do Thái. Những nồi đất cổ hơn ở Lưỡng Hà và thung lũng Ấn có thể là dụng cụ chưng cất nhưng vẫn còn tranh cãi.
Chưng cất có từ năm nào?
Chắc chắn có từ khoảng thế kỷ 3–4 Công nguyên ở Alexandria. Có giả thuyết đẩy mốc về thiên niên kỷ 4 trước Công nguyên dựa trên một chiếc nồi ở Tepe Gawra (Iraq), nhưng hiện vật đó có thể giải thích theo cách khác. Vì vậy các con số rất cổ nên đọc là "có thể", không phải "đã chứng minh".
Ibn Sina có phải người phát minh chưng cất tinh dầu không?
Không hẳn. Al-Kindi đã mô tả việc cất nước hoa hồng từ thế kỷ 9, trước Ibn Sina khoảng một thế kỷ. Ibn Sina có công mô tả và dùng tinh dầu, nước cất trong y học, nên tên ông hay bị gắn với phát minh.
Việt Nam bắt đầu chưng cất tinh dầu từ khi nào?
Chưa có mốc năm chắc chắn được sử liệu ghi lại. Điều chắc là nghề cất tinh dầu tràm, quế, hồi, sả ở các vùng nguyên liệu đã có từ nhiều đời và vẫn đang chạy. Còn nước hoa hồng cất sẵn thì đã đi qua vùng biển này từ thế kỷ 10, như sứ Chiêm Thành mang sang Trung Hoa năm 958.
