Techniques Separation Cours 29 septembre 2011

Professeur SAALAOUI Ennouamane
‫�ا�ل�أ�س�ت�ا�ذ �ا�ل�س�ع�ل�ا�و�ي �ا�ل�ن�ع�م�ا�ن‬
Filière SVI : S5
Élément de module: Méthodes de séparation
et d’analyses Biologiques
Année universitaire 2011/2012
Bonne réussite pour cette année universitaire
‫�ب�ك�ل �ا�ل�ت�و �ف�ب�ق �ا�ن �ش�اء �ا�ل�ل�ه‬
Méthodes de séparation et
d’analyses Biologiques
• • • • • • • TECHNIQUES D’EXTRACTIONS ET FRACTIONNEMENTS (4.5h)
FILTRATION (1.5h)
DIALYSE (1.5h)
TECHNIQUES CHROMATOGRAPHIQUES (6h)
TECHNIQUES ELECTROPHORETIQUES (4.5h)
TD : 6 séances (9h)
TP:
fractionnement, purification et analyse de quelques molécules
Prof.SAALAOUI Ennouamane année 2011/12 svi S5
TECHNIQUES D’EXTRACTIONS
Généralités
L’ensemble des méthodes qui permettent de séparer les
différentes espèces contenues dans un mélange liquide
ou solide
Lorsqu’on doit extraire une ou plusieurs espèces d’un
mélange
hétérogène
homogène
même d’une espèce brute
De nombreux types de techniques
d’extraction existent
• • • • • • • • • • • la décoction,
la décantation,
la filtration
la filtration sous vide,
la distillation,
l’hydrodistillation,
l’extraction par un solvant,
l’extraction par broyeur,
Générateur de micro-ondes,
Générateurs d’ultrasons
Autres.
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La distillation
Le distillat
La distillation ou entraînement à la
vapeur d’eau
• L’une des techniques arabes au IXe siècle.
• Entraîner avec la vapeur d’eau les constituants
volatils des produits bruts.
• La vapeur, chargée de l’essence de la matière
première distillée, se condense dans le serpentin de
l’alambic avant d’être récupérée dans un essencier
(vase de décantation pour les huiles essentielles)
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Séparation du distillat
• La différence de la densité sépare l’eau de
l’essence.
• Selon les produits retirés de l’essencier, le long de
la distillation,
– on a une « tête »,
– un « cœur »
– une « queue ».
• Ces produits peuvent être raffinés dans :
– une boule à vide où l’ébullition se fait à une basse
température et de ce fait, seules quelques molécules
nobles désirées peuvent être récupérées.
L’extraction par un dissolvant volatil
• consiste à traiter la matière première dans un
extracteur au moyen d’un solvant volatil tel l’hexane
ou l’éthanol.
• Après concentration, on obtient alors une concrète
qui est brassée avec de l’alcool dans des
batteuses, puis filtrée et glacée afin d’extraire les
cires végétales non miscibles dans l’alcool.
• On obtient ainsi l’essence pure ou absolue après
une dernière concentration.
• Le rendement est souvent supérieur à celui de la
distillation et le procédé évite l’action hydrolysante
de la vapeur d’eau.
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L’extraction au CO2 critique capté
dans l’atmosphère
• Le gaz carbonique mis sous pression devient liquide.
• Soumis à une pression supérieure à 73.8 bars et à
une température supérieure à 31°C, il passe à l’état
supercritique où il possède un bon pouvoir dissolvant.
• L’extraction au CO2 supercritique permet un traitement
de la matière première à basse température et donne
une absolue plus claire et plus fidèle à l’odeur initiale
de la matière première.
• De plus, ce procédé ne génère pas de polluant.
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Principe d’extraction liquide
• l’extraction consiste à faire passer une
substance dissoute
– d’une phase liquide dite phase à extraire
– dans une phase extractive non miscible à la
précédente et dans laquelle la substance
considérée est plus soluble que dans la phase
à extraire.
• Cette opération permet de purifier la
substance, éventuellement de la
concentrer et la doser.
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Base d’une Extraction
• L’extraction est basée sur la densité et la
polarité des 2 phases ;
• elle se fait en 3 étapes :
*une agitation conduisant à une grande
surface d’échange possible entre les
2 phases non miscibles.
*décantation (filtration sur filtre
hydrophobe).
*séparation.
• Parfois, on voit apparaître des émulsions
qui sont détruites par l’ajout de
tensioactifs ou centrifugation.
Extraction par contact simple
• On utilise une ampoule à décanter où on a
deux phases,
– à extraire
– extractive où on veut faire passer le soluté..
• V1 comme volume de la phase à extraire
• V2 comme volume de la phase extractive
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Principe d’extraction simple
• Si X est le nombre de moles du soluté
dans la phase extractive
• Y est le nombre de moles du soluté dans
la phase à extraire
Coefficient de partage
X . ( 1 + V1/ (K .V2) ) = 100
Y . (1 + K . V2 /V1 )
= 100
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Les pourcentages des deux phases
% de S dans la phase à extraire=
1
* 100
1 + V1/ (K .V2)
% de S dans la phase extractive=
1
* 100
1 + K . V2 /V1
Le coefficient de partage K = [S] extractive / [S] à extraire
Exemple
: Dosage de l’acide 5-hydroxyindol acétique ou
5HIAA dans les urines qui dérive de la sérotonine
• L’urine est acidifiée et saturée en NaCl ce qui favorise
l’extraction du 5-HIAA par l’éther.
• Puis la phase éthérée est agitée avec un tampon
phosphate pH7.0
• le 5HIAA passe dans le tampon.
• Un très grand nombre de substances contenues dans
les urines n’ont pu suivre le 5HIAA qui a donc été
partiellement purifié.
• Une réaction colorée dont la spécificité est faible peut
être réalisée car l’extraction a donné à l’opération la
spécificité que ne pouvait fournir la réaction colorée.
• L’utilisation de solutions étalons ou d’étalons internes
(obtenues par addition de quantités connues de 5-HIAA
à l’urine) permet de calculer le rendement global des
opérations d’extractions.
Extraction par contacts multiples
Extraction à contre courant
• C’est faire progresser dans un appareil les deux
phases en sens contraire.
• La progression est soit continue ou discontinue.
• On peut séparer deux ou plusieurs substances
selon leurs K respectifs entre les deux solvants.
• Ces extractions sont utilisées
– pour le dosage (par le dosage contre courant),
– pour les concentrations,
– pour des purifications et
– Pour des identifications de très nombreuses
substances organiques comme les antibiotiques,
antitumorales et des peptides par exemple
Exercice
• Le coefficient de partage de l'iode (I2) entre les
deux solvants non-miscibles : tétrachlorométhane
et eau, est égal à 100 à 25 °C.
• À 10 ml de solution aqueuse d'iode à 10g/l, on
ajoute 10 ml de tétrachlorométhane (CCl4).
• Donnée : I2 est plus soluble dans le
tétrachlorométhane que dans l'eau.
• Déterminer la concentration en iode dans le
tétrachlorométhane et dans l'eau, après agitation
et décantation
Correction exercice sur les coefficients de partage
Coefficient de partage de l'iode dans le
tétrachlorométhane et l'eau.
• D'après les données de l'exercice, on peut
écrire les deux égalités suivantes
• On peut en déduire que
• Concentration dans le tétrachlorométhane
(solvant organique) = 9,9 g/l Concentration dans
l'eau (solvant aqueux) = 0,099 g/l