4.2.1 Plan factoriel
Etant donné le nombre important de paramètres,
une analyse en plan factoriel a été sélectionnée.
Elle permet de prendre en compte plusieurs paramètres tout en effectuant
un nombre réduit d'essais (Groupy 2006).
Un plan d'expérience linéaire constitué
de 5 facteurs et 2 niveaux a été choisi. Les valeurs des niveaux
-1 et+1 (minimum et maximum) ont été fixées pour chacun
des paramètres comme indiqué sur la figure 27. Parmi ces
facteurs, la masse a été choisie car son impact positif sur
l'aire du pic est certain. Elle sert en quelque sorte à « valider
» le plan factoriel. Les 4 autres facteurs testés sont la
température du vial, la pressurisation du vial, le temps de remplissage
de la boucle et le temps de pressurisation du vial. Le plan factoriel se
compose donc d'une série de 8 essais à effectuer selon un ordre
aléatoire. La réponse choisie est l'aire du pic de
P-Cymène en pA.s.
L'entièreté des essais a été
réalisée le même jour. Ensuite les données ont
été représentées sur un graphique (figure 27)
où sont repris les différents paramètres ainsi que leurs
effets sur l'évolution de l'aire du pic. Pour qu'un effet ne soit pas
négligeable, son intervalle de confiance ne doit pas recouvrir
zéro. Il apparaît que la masse a une forte influence sur
l'augmentation de l'aire (comme attendu) ; la température du vial et le
temps de remplissage de la boucle (« Loop Fill time »)
jouent également un rôle significatif. En revanche, la
pressurisation du vial et le temps de pressurisation du vial n'ont qu'un effet
limité, voire inexistant dans la gamme considérée.
Le plan factoriel permet d'avoir rapidement une idée de
l'importance qui caractérise l'effet de chaque paramètre
significatif.
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Paramètre :
|
Niveau -1 :
|
Niveau +1 :
|
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Température Vial / Boucle/
Ligne de transfert
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90
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/ 100 / 110 °C
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100
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/ 110 /120 °C
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Pressurisation du vial
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22,00 PSI
|
|
29,00 PSI
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Temps de remplissage de la boucle
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0,10 Min
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|
0,20 Min
|
|
Temps de pressurisation du vial
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|
0,20 Min
|
|
0,50 Min
|
41
Résultats
T°
Vial P.
Loop
F. Time
Vial
P. Time
Masse
Figure 27 : Plan factoriel à 5
facteurs et deux niveaux de type linéaire obtenu via le logiciel MODDE
9.1® avec Ocimum basilicum (Carrefour®). Tableau avec les
différents niveaux et graphique des effets en « Plots ».
4.2.2 Variation de température
Sur base du plan factoriel, la valeur optimale pour la
température de chauffe du vial a été définie. Pour
ce faire, un balayage entre 90 et 140°C a été
effectué. Les températures de la boucle et de la ligne de
transfert ont été fixées à des valeurs
supérieures à celle du four du vial afin d'éviter une
éventuelle condensation soit, respectivement, 150 et 160°C.
Généralement, il est conseillé de garder la
température de la boucle et de la ligne de transfert à,
respectivement, 15 et 25°C au-dessus de celle du vial. Et en
présence de solvant, il est vivement conseillé de ne pas
dépasser 10°C au dessus de la température
d'ébullition car cela pourrait engendrer une altération du septum
et des fuites de gaz (Anonyme 2000).
Lorsque la température de chauffe du vial est
augmentée, le passage vers l'espace de tête est facilité et
la concentration de l'analyte en phase gazeuse est accrue. En effet, chaque
composé présent dans la plante est caractérisé par
son propre coefficient de partage ; lorsque l'on
42
augmente la température, la grande majorité de
ceux-ci voit son coefficient diminué et son transfert vers l'espace de
tête augmenté (Hinshaw 2012).
Une augmentation de température permet également
de diminuer le temps d'équilibe (Muffet 2011).
Il faut également noter que la température est
intimement liée à la pression de vapeur des composés et
qu'elle suit une évolution exponentielle en fonction de la
température. Ceci implique qu'une faible variation de température
engendre une importante variation de pression de vapeur et donc une
modification non-négligeable du passage de l'analyte vers la phase
gazeuse (voir figure 28).
Figure 28 : Evolution de la pression de vapeur
de l'eau en fonction de la température (Kolb and Ettre 2006).
En analysant le graphique de l'aire du pic de P-Cymène
en fonction de la température de chauffe du vial (figure 29), il semble
que, jusqu'à 100°C, l'aire évolue de manière
croissante. C'est-à-dire que, jusqu'à ce point, la
quantité d'analyte passant dans l'espace de tête est
43
augmentée.
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Surface du pic (pA.s)
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45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
|
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P-Cymène (5,288 min)
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90 100 110 120 130 140 150 T° du vial
(°C)
Figure 29 : Evolution de l'aire du pic de
P-Cymène en fonction de la température du Vial. Echantillon :
O. basilicum (Carrefour®). T° boucle : 150 °C / T°
ligne de transfert : 160°C, cryobroyage, n = 1, masse : 100 mg.
Pressurisation du vial : 15,5 PSI, temps de remplissage de la boucle : 0,10
min, temps de pressurisation : 1,0 min.
Toutefois, une fois passé ce point, l'aire diminue
fortement sans doute à cause d'une dégradation du composé.
Cela montre bien qu'il y a un juste milieu entre, d'une part,
l'amélioration du transfert vers l'espace de tête et, d'autre
part, la dégradation des composés instables.
Cependant, la structure du P-cymène indique qu'il s'agit
d'un composé relativement stable ; l'hypothèse selon laquelle il
serait dégradé aux températures élevées
paraît, dès lors, peu probable. Il faut également noter que
ce phénomène se produit pour les autres pics, le problème
semble donc provenir de l'appareillage et non de l'échantillon.
Pour la suite des analyses, la température de chauffe du
vial sera donc fixée à 100°C.
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