TP : la distillation du vin

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Lorsqu’on fait bouillir un mélange de liquides, ils n’entrent pas tous en ébullition en même temps mais les uns à la suite des autres, en commençant par le plus volatil (celui dont la température d’ébullition est la plus basse).

Les changements d’état se font à température constante, le mélange va garder la température d’ébullition du liquide le plus volatil tant que celui-ci ne sera pas entièrement transformé en vapeur. Ces vapeurs ne sont pas parfaitement pures, on utilise alors une colonne à distiller (colonne de Vigreux) qui permettent de séparer les vapeurs qui s’élèvent.

Un réfrigérant à eau permet de récupérer le distillat, à l’état liquide.

Pour bien séparer les différents constituants, il faut placer un thermomètre en haut de la colonne juste avant le réfrigérant. Tant que le même constituant s’échappe par le réfrigérant, alors la température indiquée par le thermomètre reste constante. Si la température s’élève à nouveau cela signifie qu’un autre constituant ayant une température d’ébullition plus élevée commence à s’échapper à son tour. Le thermomètre indique la température d’ébullition de l’espèce chimique qui est en train de se vaporiser.

En observant les graphes et nos données nous avons pu en déduire que le pourcentage approximatif en éthanol des 3 fractions est d'environ 0,91 % d'éthanol pour une température de 93,3 °C.

L'évolution de la température augmente car une fois que le liquide le plus volatil est transformé en vapeur, la vapeur se condense puis elle se dirige en haut de la colonne de Vigreux, une fois cela fait, le liquide le plus volatil est transformé en vapeur ainsi de suie.

L'étude du diagramme

La distillation du vin permet de séparer globalement ses constituants volatils (alcool et eau) de ceux qui ne le sont pas. La vapeur d'alcool Téb = 78 °C, elle est cependant plus volatile que la vapeur d'eau (Téb = 100°C). On obtient donc un distillât plus concentré en alcool et un résidu plus dilué que le vin utilisé. Un mélange eau-alcool à 10%, par exemple, produit une vapeur contenant 50% d'éthanol . Par condensation, cette vapeur donne un distillat liquide

de même concentration . En redistillant ce distillat, on obtient une vapeur contenant environ77% d'éthanol . Une troisième distillation donnerait un distillat d'environ 85% , et ainsi de suite. On peut ainsi extraire complètement l'alcool, et le résidu ne contient plus que de l'eau (et les matières nonle volatiles du vin).

Le diagramme montre cependant que la courbe de vapeur rejoint celle du liquide pour une concentration en éthanol de 95,6%. Quand ce point est atteint, le liquide et sa vapeur ont la même composition et il devient impossible de concentrer d'avantage l'alcool par de nouvelles distillations.

Par une série de distillations successives, il est donc possible de séparer l'eau et l'alcool d'une solution en deux fractions contenant l'une de l'eau pure , et l'autre un mélange qui contient 95,6% d'alcool (distillat). Ce processus porte le nom de distillation fractionnée.

Conclusion :

Nous avons pu en conclure que la séparation de l’éthanol et du vin n’a pas été réalisée à 100% par cette distillation fractionnée.

De plus, dans le ballon, l’eau reste mélangée à de nombreux constituants du vin, autres que l’éthanol. La distillation fractionnée constitue un moyen efficace de séparer les constituants d’un mélange, mais ne permet pas de les séparer parfaitement.