ALCOOL & AZÉOTROPIE I

Origine :
Tous les alchimistes se sont heurtés au fait de ne pouvoir obtenir à la première distillation, (et ce, quelle que soit la lenteur et le soin apportés à cette opération) le degré d’alcool éthylique désiré.
Il faut déjà faire une distillation simple pour obtenir un alcool à environ 80° puis le reprendre pour augmenter son titre. C’est à ce moment que l’on rencontre le phénomène d’azéotropie.
L’éthanol et l’eau forment (sous la pression atmosphérique) un mélange binaire dit azéotrope (du grec zein pour bouillir) contenant 95,6 % d’éthanol et 4,4 % d’eau, dont les deux composants ont la même température d’ébullition à cette proportion. La température d’ébullition d’un azéotrope est plus basse que celle d’un mélange des mêmes corps à d’autres proportions.
Au-delà, si on augmente la température, on distille plus d’eau que d’alcool et le degré dans le ballon de réception baisse.
C’est pour cela que l’on trouve couramment de l’alcool à 90°, dont l’obtention ne pose pas de problème. Il est même possible d’en trouver à 96° sous le nom impropre d’alcool absolu.
L’industrie (carburants de substitution) ou la pharmacie ont des besoins qui exigent un degré supérieur. Pour cela, il est indispensable de  » sauter ou briser  » le point d’azéotropie.
Une méthode consiste à ajouter un troisième composant. Le benzène, par exemple, supprime l’azéotrope mais demande une autre distillation pour son élimination ultérieure. Une autre méthode consiste à déplacer le point azéotropique en modifiant la pression de distillation.
L’azéotrope n’est pas une concentration au-delà de laquelle on ne peut plus distiller, mais un point de croisement. La distillation peut continuer, mais on extrait l’eau de l’éthanol, et non l’inverse.
On peut passer l’alcool à 95° dans un filtre (dit tamis moléculaire « molecular sieves ») qui retient l’eau. 
Ce tamis (*) (de préférence choisir du 3 Ä, trois angströms) se présente sous forme de petites perles [images 1 & 2] qui comportent à l’intérieur un volume poreux extrêmement important, (à l’échelle des molécules) qui piège les molécules d’eau. On le régénère par un passage au four à 500 °C MAXI pendant 3 heures. Ce passage au tamis moléculaire, sans interaction chimique avec l’alcool, ne laisse théoriquement qu’une proportion d’eau inférieure au % si on l’utilise très sec, en quantité suffisante. Un volume légèrement plus faible que celui de l’alcool à traiter est généralement employé.
        Une fois que la solution est au-delà de 96° la distillation peut reprendre. La méthode, bien connue des alchimistes, utilisant de la chaux vive, du carbonate de potasse ou du chlorure d’ammonium pour retirer une partie de l’eau, produit le même effet que le tamis moléculaire, mais moins simplement, et le produit qualifié de carbonaté est rejeté par certains.
Remarques diverses :
Pour gagner du temps, il est possible (comme on le fait pour concentrer le vinaigre) de passer un mélange alcoolique au congélateur et d’en retirer les glaçons qui sont composés uniquement d’eau. On peut ainsi obtenir économiquement un produit titrant 50° d’alcool.

Si votre alcoomètre est à la température de votre labo (où se trouve le chauffage de l’alcool en cours de distillation) il peut, quand on l’y plonge, échauffer l’alcool de l’éprouvette de mesure et faire apparaître ainsi un degré plus élevé que la réalité. Nous avons ainsi constaté un écart de l’ordre de 2 degrés. L’idéal serait de disposer d’une éprouvette adaptée (de plus en plus difficile à se procurer) comportant un logement latéral pour le thermomètre, qui cohabite ainsi avec l’alcoomètre.
Le fait de recontrôler la température, après la mesure du degré alcoolique, entraîne des manipulations qui sont sources d’erreurs du même ordre. Ne pas oublier que l’alcool de très haut titre pompe véritablement l’humidité ambiante et qu’une mesure qui demande trop de temps n’a plus de signification.
Au cours de nos essais, nous avons failli être abusés par l’utilisation d’un alcoomètre à thermomètre intégré (thermoalcoomètre) importé d’outre-Rhin. Il était gradué suivant une normalisation en poids. On emploie en Allemagne, depuis la loi du 1er juillet 1889, l’alcoomètre indiquant la teneur en poids pour 100.
Pour les distinguer des instruments gradués en volume, les nouveaux alcoomètres français en poids, utilisés uniquement par les professionnels de la distillation, portent l’inscription : Alcoomètre centésimal en poids.

Une comparaison sans entrer dans les détails de calcul :
Un mélange de 1 litre d’eau et de 1 litre d’alcool absolu (100°) donne avec un alcoomètre étalonné en volume, normalisé en France 51,87 % de volume d’alcool.
Le même mélange affiche 44,27 % de poids d’alcool si la mesure est effectuée avec un alcoomètre étalonné suivant une norme en poids.
Cet écart important d’une normalisation à l’autre provient d’une part, que le mélange se fait avec contraction de volume, et d’autre part que la densité de l’alcool est, bien entendu, différente de celle de l’eau.

Nous avons placé dans « Recettes —> Les tableaux« , les tables de correction en fonction de la température de mesure. Ces tables sont présentées pour l’utilisation d’alcoomètres anciens, étalonnés (décret de 1884) pour être utilisés à 15 °C, et pour les alcoomètres prévus (depuis 1997) pour être utilisés à 20 °C.

Les anciennes dénominations prenaient leur source à partir d’une eau-de-vie qui avait la propriété, lorsqu’elle était agitée fortement dans un flacon, de présenter des gouttelettes à sa surface. On disait qu’elle « faisait la perle ». Cette caractéristique est celle de l’eau-de-vie « preuve de Hollande » marquant 19° à l’aréomètre de Cartier, 51° Gay-Lussac. Cette eau-de-vie était considérée capable d’enflammer la poudre noire. Elle renferme, en volume, environ la moitié d’alcool absolu, et autant d’eau. C’est cette variété d’eau-de-vie qui a servi de point de départ pour nommer les alcools du commerce.
On a donc nommé esprit trois-cinq celui dont trois volumes ajoutés à deux volumes d’eau donne cinq volumes d’eau-de-vie à 19° Cartier, ou preuve de Hollande. 
Autre exemple : on nomme esprit trois-sept celui dont trois volumes ajoutés à quatre volumes d’eau fournit sept volumes d’eau-de-vie à 19° Cartier.

On trouve, parmi les textes, les degrés d’esprit de vin suivants :
Esprit 3 – 5 qui correspond à 78°
Esprit 3 – 6 qui correspond à 85° ou 33° Cartier.
Esprit 3 – 7 qui correspond à 88°
Esprit 3 – 8 qui correspond à 92,5°
Esprit rectifié qui correspond à 90°
Alcool absolu, qui est l’alcool à 100°

(*) Le tamis moléculaire est produit et utilisé en grandes quantités dans l’industrie. Il agit paradsorption d’eau, fonction qui dégage de la chaleur. Il est employé dans l’industrie chimique et pour maintenir sec l’espace entre les vitres des doubles fenêtres. On trouve du 4Ä au détail pour le séchage de l’air des bouteilles de plongée sous-marine. Cependant, le 3Ä, (c’est le diamètre des microscopiques canaux qui parcourent l’espace intérieur des grains et piègent les molécules d’eau) est recommandé dans notre cas. La surface de captation des grains est considérable et peut atteindre 500 mètres carrés pour 1 gramme de produit. Le tamis peut retenir jusqu’à 30 % de son poids d’humidité. Le séchage au four est capable de le régénérer presque indéfiniment.

Les Amis de l’Alchimie.