La parfumerie, la cosmétique, la pharmacie ..., ont utilisé
depuis des millénaires des substances naturelles, extraites le plus
souvent des végétaux.
Les extraits sont des arômes, des huiles essentielles, des principes actifs, ....
Les procédés d'extraction les plus courants sont:
- l'hydro-distillation ou l'entraînement à la vapeur
- l'extraction par solvant
- l'extraction par le CO2 supercritique
- le pressurage à froid
- la macération
- l'enfleurage
Toutes les méthodes d'extraction ne sont pas équivalentes; les
substances contenues dans les plantes présentent des comportements
variables:
- plus ou moins volatiles
- plus ou moins polaires
- pouvant réagir avec l'eau
- pouvant être dégradés par la chaleur
Les
propriétés de l'extrait dépendent largement de la méthode employée:
- le pressurage permet la rupture de la paroi de poches
contenant l'huile que ne permet pas l'extraction par solvant
- le CO2 permet une extraction plus
sélective que d'autres solvants
- la distillation ne permet d'extraire que les substances
volatiles et stables à la température
Distillation à la vapeur
C'est la méthode la plus courante pour extraire les huiles
essentielles. Celle-ci est vaporisée au moyen d'un flux de vapeur d'eau
qui est ensuite condensé.
La plante à traiter est placée dans une grande grande cuve fermée. La
vapeur d'eau provenant d'un générateur traverse le lit végétal et
vaporise toutes les substances volatiles de la plante en cédant une
partie de sa chaleur.
Le mélange est ensuite conduit vers un
condenseur
qui est un échangeur de surface refroidi généralement par de l'eau. En
se refroidissant le mélange de vapeurs condense et le liquide est
conduit vers un
séparateur.
Le liquide est constitué d'eau et d'huile essentielle. Ces deux
substances ne sont pas miscibles et se séparent donc naturellement en
deux couches, sous l'effet de la gravité. Si l'huile est plus dense que
l'eau, elle sera récupérée sous la couche d'eau; si l'huile est moins
dense que l'eau, elle sera récupérée au-dessus de la couche d'eau.
Pression,
température, temps de traitement du végétal sont les paramètres qui
permettent d'optimiser la qualité de l'huile extraite.
Distillation à l'eau
La
distillation à l'eau est une variante plus douce de la distillation à
la vapeur. Certaines plantes fragiles sont dégradées par l'usage de la
vapeur. Elle consiste à couvrir le lit végétal d'eau liquide puis à
chauffer l'ensemble par un moyen externe qui portera l'eau à
ébullition. En se vaporisant, l'eau entrainera les substances volatiles
de la plante. Le mélange subira ensuite le même traitement que pour la
distillation à la vapeur.
Extraction par solvant
L'extraction
par solvant est généralement destinée aux plantes peu productives en
huile ou contenant des huiles peu volatiles ou encore dégradées par la
chaleur de la distillation. Des résidus de solvant pouvant se subsister dans l'extrait, ceux-ci doivent le plus souvent être de
qualité alimentaire (éther de pétrole, éthanol, hexane, butane, diméthyléther ...).
L'extraction
par solvant est peu sélective, et parfois certaines substances
indésirables (cires, graisses, pigments, ...) seront extraites simultanément.
Le
végétal est divisé finement pour favoriser le transfert vers le
solvant. Cependant des particules trop fines rendront plus difficile la
récupération du solvant qui subsistera par imprégnation.
Le
végétal est mis en contact avec le solvant le temps nécessaire pour
dissoudre les huiles. La solution est recueillie et le solvant évaporé
pour récupérer l'extrait de la plante sous une forme liquide ou solide
selon sa nature. Le solvant évaporé est condensé pour être recyclé vers
une nouvelle extraction.
L'évaporation du solvant est menée à une
température aussi basse que possible. Celle-ci dépend de la nature du
solvant. Les gaz liquéfiés (butane, diméthyléther, ...) permettent des
températures proches de l'ambiante. Quelle que soit la température
d'évaporation du solvant, un apport de chaleur sera nécessaire.
Le contact du végétal avec le solvant pourra être:
- statique; on pourra parler de macération (à froid) ou bien de décoction ou d'infusion (à chaud)
- dynamique; on pourra parler de percolation
Extraction par CO2 supercritique
Les
fluides supercritiques sont des substances utilisées au delà de leurs
températures et pression critiques. Pour une température supérieure à
la température critique, la substance est gazeuse et ne peut plus être
condensée quelle que soit la pression. Pour les pressions supérieures à
la pression critique, un gaz, possède la densité d'un liquide et son
pouvoir solvant.
De nombreuses substances peuvent être employées comme fluide supercritique, mais le CO
2
est le plus souvent choisi en raison de ses propriétés critiques
relativement basses, de sa disponibilité, de son faible coût et de son
abscence de toxicité.
Le
CO2 à l'état supercritique (température >31°C et pression >74
bars) agit comme un solvant liquide. Cependant son pouvoir de diffusion
dans le matériau à traiter est très supérieur aux liquides habituels;
son pouvoir d'extraction est donc supérieur. C'est un solvant non
polaire qui extrait préférentiellement les substances non polaires.
Le
lit végétal est traversé par le CO
2 supercritique maintenu à pression
très élevée (>80 bars) qui dissout et entraîne avec lui les
huiles de la plante. Il est ensuite vers une chambre de détente à
pression plus faible où le CO
2 retrouve un état gazeux. Là il se sépare
des huiles extraites qui elles restent liquides.
La macération
En
parfumerie, ce terme désigne une extraction par une huile. Dans ce cas
l'extrait ne sera pas séparé du solvant. Le végétal sera préalablement
séché, l'humidité pouvant favoriser des phénomènes de rancissement ou
des développement bactériens.
L'enfleurage
En parfumerie, ce terme désigne une extraction de substances extrêmement volatiles de pétales de fleurs par une graisse.
Technique exclusivement artisanale.