Distillation
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2008-06-16T20:50:49Z
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[[Image:Colonne-Stella.jpg|thumb|right|200px|Une colonne à distiller au [[musée Stella Matutina]] de [[Saint-Leu (Réunion)|Saint-Leu]], à [[la Réunion]].]]
La '''distillation''' est un procédé de séparation de [[substance]]s, mélangées sous forme [[liquide]]. Elle consiste à porter le mélange à [[ébullition]] et à recueillir une [[fraction]] légère appelée distillat, et une fraction lourde appelée résidu.
==Histoire==
Les [[alchimie|alchimistes]] [[Chaldée|chaldéens]] et les autres peuples de la Mésopotamie connaissaient déjà au {{IIe millénaire av. J.-C.|second millénaire avant notre ère}} une forme primitive de distillation, qu'ils utilisaient pour préparer les parfums<ref> {{Périodique |lang=en|auteur=Martin Levey|titre=Babylonian Chemistry:|sous-titre= A Study of Arabic and Second Millennium B.C. Perfumery|journal=Osiris|date=1956|vol=12|pages=376-389}}.</ref>. Puis au [[Ier siècle]] de notre ère, les alchimistes [[grec ancien|grecs]] l'utilisent couramment<ref name=Russell>{{ouvrage|éditeur= [[Royal Society of Chemistry]]| titre = Chemistry, Society and Environment: A New History of the British Chemical Industry | auteur = Colin Archibald Russell | année = 2000 | isbn = 0854045996 |passage =69}}</ref>{{,}}<ref>{{ouvrage| titre = Science, Medicine, and History: Essays on the Evolution of Scientific Thought and Medical | auteur = Edgar Ashworth Underwood | éditeur= [[Oxford University Press]]|passage=251}}</ref>{{,}}<ref name=Simmonds>{{ouvrage|éditeur= Macmillan and Co. Ltd | titre = Alcohol: With Chapters on Methyl Alcohol, Fusel Oil, and Spirituous Beverages|auteur=Charles Simmonds|année=1919| pages=6}}</ref> mais c'est surtout la demande croissante en liqueurs au [[Bas-Empire]] qui entraîne le développement des distilleries<ref name=Russell/>. On attribue à [[Hypathie d'Alexandrie]] l'invention d'une méthode de distillation<ref> Biology, Joan Solomon, Pat O'Brien, Peter Horsfall, Nelson Thornes, p.41</ref>, tandis que la première description précise d'une distillerie est due à [[Zosime de Panopolis]] au IVe siècle<ref name=Simmonds/>{{,}}<ref>Cf. {{ouvrage|éditeur=G.Steinheil|titre=Collection des anciens alchimistes grecs|prénom=Marcellin |nom=Berthelot|année=1889 |lieu=Paris |format=3 vol.}}</ref>.
[[Image:Alembic.png|right|200px|thumb|Distillation à la [[Cornue (verrerie)|cornue]] dans un [[alambic]].]]
Au {{VIIIe siècle}}, les alchimistes du [[Moyen-Orient]] usèrent de la distillation afin de purifier certains [[produit chimique]] utilisés dans l'artisanat : des huiles ou [[ester]]s (pour les [[parfum]]s) et de l'[[Boisson alcoolisée|alcool]]<ref name=Briffault>{{ouvrage|titre=The Making of Humanity|prénom=Robert|nom=Briffault|année=1938|passage=195}}.</ref>. Le premier d'entre eux est assurément le [[Samanides|perse]] [[Geber]] qui, vers l'an 800, mit au point de nombreux instruments et des méthodes chimiques toujours en usage aujourd'hui. En particulier, son [[alambic]], précurseur des [[raffinerie]]s modernes, est le premier appareil utilisant une [[Cornue (verrerie)|cornue]] pour purifier les substances, et son principe inspirera les micro-distilleries modernes comme la ''colonne Hickman''<ref>{{lien web|url= http://www.chemistry.mcmaster.ca/~chem2o6/labmanual/microscale/ms-distn.html| titre= Microscale Laboratory Techniques : Distillation|éditeur=McMaster University}}</ref>. C'est également un autre alchimiste perse, [[al-Razi|Rhazès]], qui au IXe siècle, distilla le premier le [[pétrole]] ou « bitume de Judée », d'où il tira du [[kérosène]]<ref name=Ajram>{{ouvrage| auteur = Kasem Ajram | année = 1992 | titre = Miracle of Islamic Science | passage = Appendix B | éditeur = Knowledge House Publishers | isbn = 0911119434}}</ref>, tandis que l'[[entraînement à la vapeur]] est une invention due à [[Avicenne]] au XIe siècle, pour l'extraction d'[[huile essentielle]]<ref>{{Périodique |lang=en|auteur=A. Wolf, G. A. Bray, B. M. Popkin Martin Levey|titre=A short history of beverages and how our body treats them|journal=|revue=Obesity Reviews |ISSN= |no= |date=2007|consulté le=|doi=10.1111/j.1467-789X.2007.00389.x}}.</ref>.
En [[1500]], l'alchimiste [[Saint-Empire romain germanique|allemand]] Hieronymus Braunschweig publie le premier livre consacré à cette technique, le ''Liber de arte destillandi'' ([http://www.alchemywebsite.com/bookshop/mohs32.html Livre sur l'Art de Distillation]), dont la seconde édition de [[1512]] sera fortement augmentée.
En 1651, le médecin John French (1616-1657) publie ''[http://www.levity.com/alchemy/jfren_ar.html The Art of Distillation]'', le premier traité anglais sur la pratique de la distillation, bien qu'on ait pu remarquer<ref>''Industrial Engineering Chemistry'' (1936) page 677</ref> qu'il empruntait beaucoup à l'ouvrage de Braunschweig. Les diagrammes illustrant le livre insistent davantage sur le travail des ouvriers que sur le fonctionnement de l'installation.
À mesure que l'[[alchimie]] se constituait en science avec la [[chimie]], les récipients appelés [[Cornue (verrerie)|cornue]]s équipèrent de plus en plus les appareils à distiller. Alambics et cornues sont des [[Verrerie de laboratoire|récipients]] munis d'un bec latéral allongé pointant vers le bas faisant [[Condenseur (thermodynamique)|condenseur]] à air : ils servent à [[Condensation|condenser]] le [[distillat]] que l'on récupère [[goutte]] à goutte à la sortie du tube.
Plus tard, les alambics en cuivre firent leur apparition ; leurs joints rivetés étaient maintenus étanches par différents expédients, comme de la [[mie de pain]] obtenue à partir de farine de [[seigle]]<ref>{{lien web|url=http://www.copper-alembic.com/manufacturing/specs_sealing.php|titre=Sealing Technique|consulté le=[[16 novembre]] [[2006]]}}.</ref> Ces alambics comportaient souvent un [[serpentin]] traversé d'eau froide ajusté à l'extrémité du bec de la cornue qui, accélérant la condensation, augmentait le rendement de la distillation : c'est cet appareil que les Anglais appellent ''pot stills''.
De nos jours, les cornues et les alambics ont été largement supplantés dans l'industrie par des méthodes de distillation beaucoup plus efficaces. Toutefois, l'alambic est toujours apprécié pour l'élaboration de fines et de liqueurs comme le [[Cognac (eau-de-vie)|cognac]], le [[Scotch whisky]] et certaines [[vodka]]s. Les alambics, faits de différentes matières (bois, poterie, acier inox) sont également utilisés de par le monde par les [[Bouilleur de cru|petits producteur]]s. On vend encore de petits alambics pour la production familiale<ref>{{lien web|url=http://www.essentialoil.com/alembic5.html|titre=Alambic traditionnel]|consulté le=[[16 novembre]] [[2006]]}}.</ref> d'[[eau de fleur d'oranger]] ou d'[[huile essentielle]].
Au début du XIXe siècle, les chimistes français jetèrent les bases de l'analyse chimique moderne, notamment en montrant l'importance du pré-chauffage et la rétroaction<ref>Cf. {{ouvrage||éditeur=|titre=A Century of Chemical Engineering|auteur=D. F. Othmer|année=1982|chapitre=Distillation - Some Steps in its Development'|directeur=W. F. Furter (éd.)|isbn=0-306-40895-3}}</ref>, puis en [[1830]] un [[brevet]] anglais fut délivré à [[Aeneas Coffey]] pour une colonne de distillation de whiskey<ref>A. Coffey British Patent n°5974, 5 août 1830</ref>, qui tournait en continu et que l'on peut considérer comme l'[[archétype]] des raffineries de pétrole modernes. En [[1877]], [[Ernest Solvay]] obtint un brevet américain (U.S. Patent) pour une tour de distillation d'[[ammoniaque]]<ref>US Patent n°198699 ''Improvement in the Ammonia-Soda Manufacture''</ref>, dont il appliqua le principe les années suivantes aux [[huile]]s et aux [[spiritueux]].
La promotion du [[génie chimique]] en tant que discipline académique à la fin du XIXe siècle amena une étude proprement scientifique des procédés de distillation : ainsi, la distillation la plus simple, à l'application la plus connue ([[alambic]]), a été étudiée par le physicien [[John William Strutt Rayleigh|John Rayleigh]]. Puis au début du {{XXe siècle}}, l'[[industrie pétrolière]] donna l'élan nécessaire pour développer des procédés détaillés comme la [[méthode McCabe-Thiele]] et l'[[équation de Fenske]].
==Détails techniques==
[[Image:Simple chem distillation.PNG|thumb|200px|left|Distillation simple sans la colonne à fractionner, souvent utilisée par les chimistes.
<br>1. source de chaleur (ici, un [[brûleur Bunsen]])
<br>2. ballon à distiller
<br>3. tête de distillation
<br>4. [[thermomètre]]
<br>5. réfrigérant à eau
<br>6. entrée d'eau de refroidissement
<br>7. sortie d'eau de refroidissement
<br>8. ballon de réception des gouttes de distillat
<br>9. vers une [[pompe à vide]] éventuelle
<br>10. adaptateur pour la pompe à vide]]
Le procédé utilise la différence de volatilité (capacité à s'évaporer dépendant de la température) entre les constituants afin de les séparer : le plus volatil a une température d'ébullition plus basse que le moins volatil, etc. Ainsi, en chauffant le liquide, chaque constituant va être séparé successivement (on parle de coupe de distillation). La [[Gaz|vapeur]] ainsi produite peut être [[condensation|condensée]] ([[distillat]]), et la substance restante est appelée [[résidu]].
Attention cependant, le distillat n'est pas toujours un produit pur. Il peut être un mélange défini de deux constituants (même non miscibles) : on parle d'[[azéotrope]], ou de mélange azéotropique.
===Procédé industriel===
[[Image:Colonne distillazione.jpg|thumb|200px|right|Colonnes de distillation industrielles]]
En procédé industriel et dans le cas d'une distillation discontinue, les premières vapeurs qui passent en tête de colonne sont appelées « têtes de distillation », ensuite vient le cœur (souvent le cœur est la substance qui est recherchée dans le mélange introduit dans le distillateur), puis en fin de distillation apparaissent « les queues de distillation ».
Il existe aussi des techniques de distillation sous vide qui visent à abaisser les températures d'ébullition des différents constituants du mélange à distiller, et donc permettent ainsi d'éviter (ou de réduire) les risques de dégradation thermique.
De même des distillations peuvent être effectuées sous pression afin de permettre la séparation de composés très volatils (i.e. gaz)
Lorsque les températures d'ébullition sont très voisines, on peut avoir intérêt à utiliser un processus de [[distillation fractionnée]], qui consiste en plusieurs étapes de raffinements successifs. Il est également possible d'introduire une partie du distillat en tête de colonne (dans le cas d'une distillation continue) afin d'améliorer la pureté de la phase vapeur.
== Notes et références ==
<references />
==Voir aussi==
* [[Distillation fractionnée]]
* [[Azéotrope|Azéotropie]]
* [[Entraînement à la vapeur]] (Hydrodistillation)
* [[Bouilleur de cru]]
* [[Distillation sèche]]
* [[Eau-de-vie]]
* [[Calcul des titres et des volumes d'alcools]]
== Liens externes==
{{Wiktionnaire}}
*[http://www.ac-poitiers.fr/sc_phys/tournier/secondes/chimie/distill/distill.htm Schéma de montage d'une distillation]
*[http://www.lemondeallantvert.be/wiki/index.php?title=Trait%C3%A9_raisonn%C3%A9_de_la_distillation Traité raisonné de la distillation]
*[http://www.lemondeallantvert.be/wiki/index.php?title=Manuel_de_distillerie Manuel de distillerie]
*[http://www.oldcook.com/histoire_alcool.htm Historique de la distillation]
{{Portail|chimie|énergie|industrie}}
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[[sr:Дестилација]]
[[sv:Destillation]]
[[ta:வடித்திறக்கல்]]
[[tr:Damıtma]]
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[[zh:蒸馏]]