Le ratio plante/eau

 

Lors d'une hydrodistillation, la vapeur d'eau est un véhicule permettant le transport des substances aromatiques contenues dans la plante. On a vu précédemment que la surface de contact est un facteur essentiel dans cette extraction (cf Morcellement).

 

Observation :

Nous pouvons constater que la vapeur d'eau a un débit constant. Nous avons également observé qu'après l’entrainement à la vapeur, l’essence est transférée de la surface du distillat en majeur partie aqueux au sein duquel elle se disperse. L’influence des facteurs impliqués dans l’entraînement des molécules organiques correspondant à une distillation hétérogène, dépend de l’équilibre des phases liquide-vapeur régi par deux lois physiques : la loi de Dalton et la loi de Raoult.


Hypothèse :

Nous supposons que la quantité d'huile essentielle qui sera recueillie dépend donc de la vapeur dans le ballon, de la pression et de la température. Ainsi, la quantité d'eau optimale pour extraire la totalité de l'huile essentielle pourra être determinée en fonction de cela.


 Deux lois physiques :

La loi de Dalton, montre que la pression du mélange de vapeur est égale à la somme des tensions de vapeurs des divers constituants.

La loi de Raoult indique que le rapport des quantités de matière des entités distillées simultanément est fonction de la tension et des densités de vapeurs à la température de distillation choisie.

 

Application : 

 Pendant l’entraînement à la vapeur, les liquides immiscibles semblent distiller simultanément. Leurs vapeurs constituent un gaz homogène, on parle de co-distillation.

La pression totale (Pt) est indépendante des quantités d’eau et d’huile mais dépend de la pression partielle de l'eau (P°e) et de l'huile essentielle (P°h) : 

 

Dans le distillat les proportions moléculaires huile/eau sont obtenues par le rapport des tensions de vapeur soit:

D’où le rapport d’entraînement moléculaire (R) où Mh est le nombre de mole d'huile recueilli et Me le nombre de mole d'eau recueilli dans le distillat: 

Le rapport d’entraînement moléculaire des constituants des huiles essentielles est très divers. Par exemple il est de 1/9,5 pour le limonène.

La tension de la vapeur du limonène à 373°K (100°C) est de 72.6 mmHg. La tension de la vapeur d'eau à 373°K est de 760 mmHg.

 Ainsi, pour une quantité de 25g d'écorce d'orange broyée, sachant que l'écorce d'orange contient 3% (en masse) d'huile essentielle  :

La masse molaire du limonène (C10H16) est de 136, d'où :

 

  

Ainsi la quantité de matière d'eau minimale nécessaire à l'extraction de cette quantité d'huile essentielle d'orange sera de :

 

 

 

Soit un volume de : 


 

 

Conclusion : 

En théorie, pour extraire cette quantité de limonène (le principal constituant de l'huile essentielle d'orange) il faudrait 9,0*10-2mL d'eau. Mais en pratique il est impossible d'utiliser si peu d'eau, une quantité plus importante est nécessaire à maintenir l'ébulition et donc l'élévation de la température mais aussi à assurer le contact avec tout le matériel végétal. Un volume d'eau superflu théoriquement devient donc nécessaire en pratique.

 

 

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