La température

 

L’eau et les substances végétales, mélangées dans des proportions définies, forment un mélange azéotrope ou azéotropique, c’est-à-dire dont la température d’ébullition commune :
-est inférieure à leurs températures d’ébullition respectives
-reste constante jusqu’à la disparition totale d’un des 2 composés.
L’hydrodistillation est basée sur ce principe. Lorsque l’on chauffe le mélange et que celui-ci atteint la température d’ébullition de l’azéotrope, qui est la plus basse, l’eau et l’huile essentielle s’évaporent en même temps.
 
En effet, dans le cas de l'hydrodistillation d'orange, le limonène seul présente une température d’ébullition de 175°C (à pression atmosphérique), et l’eau de 100°C, tandis que le mélange azéotrope d’eau et de limonène boue à 97,4°C.
 


Problème :  


Après ces constatations, notre question est de savoir comment atteindre plus rapidement cette température d’ébullition, pour améliorer le rendement de l’hydrodistillation.


Hypothèse :  


Il est connu que l’ajout de sel dans l’eau accélère son ébullition. Nous supposons donc que l’ajout de chlorure de sodium dans le mélange azéotrope, contenant en majorité de l’eau, permettra à ce mélange d’atteindre son point d’ébullition plus rapidement.


Conséquence vérifiable :


Si notre hypothèse est vraie, alors une hydrodistillation réalisée avec quelques grammes de chlorure de sodium dans le mélange azéotrope initial sera plus rapide qu’une hydrodistillation réalisée sans cette substance.


Expérience :


Nous procédons à 2 hydrodistillations, une classique, et une autre avec une pincée de sel dans le mélange azéotropique de départ, tout en :
-chronométrant le temps que le mélange met à bouillir
-mesurant la température au cours de l’expérience
-mesurant la quantité d’huile essentielle obtenue en fin d’expérience.


Résultats observés :


A l’issue de ces 2 hydrodistillations, nous avons pu observer plusieurs éléments :

-Pour l’hydrodistillation classique : le mélange a commencé à bouillir au bout de 9 minutes, et la température était de 97,5°C environ.
-Pour l’hydrodistillation avec ajout de chlorure de sodium : le mélange a commencé à bouillir au bout de 8 minutes, et la température était de 98,5°C environ.
-La quantité d’huile essentielle obtenue pendant 30 minutes d’hydrodistillation était
légèrement supérieure avec ajout de sel que sans.


Analyse des résultats :


-Notre hypothèse est vérifiée, le sel a bien accéléré l’ébullition du mélange.
-La quantité était supérieure avec sel car la durée pour atteindre l’ébullition (pendant laquelle aucune huile essentielle ne peut encore être extraite) était plus courte.
-Cependant, la température du mélange pendant l’expérience était plus élevée d’un degré dans le cas de l’hydrodistillation avec sel, ce qui affecte la qualité des molécules odorantes présente dans l’huile essentielle...


Conclusion :


Nous pouvons donc en conclure que la rentabilité est meilleure lorsqu’on ajoute une pincée de sel au mélange, puisque le temps d’ébullition est réduit.
De plus, le sel ajouté au début de l’hydrodistillation remplace celui que l’on rajoute la plupart du temps à la fin, pour rendre la phase organique encore moins soluble dans la phase aqueuse (relargage). Ce n’est donc pas une étape supplémentaire : il suffit d’effectuer cette étape au début plutôt qu’à la fin.

Cepedant, la qualité est légèrement altérée car la température est plus élevée d’un degré. Mais cette altération reste infime, par rapport à l’amélioration du rendement.

 

 


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