Émulsification

Émulsion

Une émulsion est un mélange homogène de deux substances liquides non miscibles (qui ne se mélangent normalement pas), comme l’eau et l’huile. Une substance est dispersée dans la seconde substance sous forme de petites gouttelettes. Le mélange reste stable grâce à un troisième ingrédient appelé émulsifiant. Une mousse est très similaire à une émulsion : la seconde substance est alors un gaz (au lieu d'un liquide) dispersé sous forme de petites bulles. Par synecdoque et catachrèse, en photographie argentique, on désigne également du nom d'émulsion une pellicule considérée du point de vue de ses caractéristiques techniques (sensibilité, réciprocité…). Le nom remonte aux premières années de la photographie où l'on étendait une émulsion photosensible sur un support vitré avant de prendre un cliché.

Généralités sur les émulsions

Une émulsion est un cas particulier de colloïde. Les deux substances liquides en présence sont appelées des phases. Une phase est continue. L'autre phase, discontinue, est dispersée dans la première phase sous forme de petites gouttelettes. Les émulsions sont souvent composées d'une phase aqueuse, semblable à de l'eau, et d'une phase huileuse, semblable à de l'huile. Une émulsion eau dans huile (E/H ou W/O pour water in oil) est composée d'une phase aqueuse dispersée dans une phase huileuse. Une émulsion E/H est plus grasse et présente au toucher, car le toucher correspond majoritairement à la nature de la phase externe.
Une émulsion huile dans eau (H/E ou O/W pour oil in water) est composée d'une phase huileuse dispersée dans une phase aqueuse.

Les émulsifiants

Les émulsifiants, appelés parfois émulsionnants, stabilisent l'émulsion. Ce sont des tensioactifs ou agents de surface. Le jaune d'œuf sert d'émulsifiant dans la préparation de sauces en cuisine. Cette propriété est due à la lécithine qu'il contient. La lécithine se trouve également dans le soja et est très utilisée dans les préparations industrielles. La caséine est une protéine du lait qui est émulsifiante.

Les émulsifiants dans l'industrie agro-alimentaire

Dans l'industrie agro-alimentaire, les émulsifiants sont des produits chimiques utilisés pour augmenter l'onctuosité de certains produits, permettant ainsi de mettre en avant certains aspects de leur goût. Les principaux émulsifiants utilisés dans l'industrie agro-alimentaire sont:

1. La lécithine naturelle, notamment en chocolaterie,
2. les mono et di-glycérides d'acides gras alimentaires que l'on retrouve en particulier dans les glaces et les brioches industrielles.

Les mono et di-glycérides d'acides gras alimentaires (E471, E472c, etc.) sont obtenus par hydrolyse, soit à partir de graisses et produits animaux (panses de bœuf etc.) soit à partir d'huiles végétales, comme l'huile de palme. Le produit final se présente sous la forme de cristaux liposolubles (c'est à dire solubles dans les corps gras), de couleur blanchâtre ou jaune très clair. Les étiquettes détaillant les ingrédients d'un produit ne permettent en général pas de savoir dans quel cas on se trouve (c'est à dire si le ou les émulsifiants utilisés sont d'origine animale ou végétale).

Les émulsions dans la pratique

Dans la vie quotidienne, de nombreux produits sont des émulsions. On peut noter les crèmes et autres cosmétiques. Mais aussi la mayonnaise.

Les émulsions naturelles

• Le lait.
• Le film hydrolipidique est un mélange de sébum et de sueur. C'est une émulsion qui protège la peau.

Les sauces émulsionnées

La vinaigrette

phase huileuse : huile

phase aqueuse : vinaigre

La vinaigrette est une émulsion instable. L'huile et le vinaigre ont tendance à se séparer.

La mayonnaise

phase huileuse : huile

phase aqueuse : jaune d'œuf (composé pour moitié d'eau) et moutarde

émulsifiant : la lécithine du jaune d'œuf est l'émulsionnant (tensio-actif)

La mayonnaise est une émulsion stable.

L'Aïoli

phase huileuse : huile d'olive

phase aqueuse : pulpe de l'ail

A noter que le véritable aïoli se prépare seulement à l'ail et l'huile, et que les tensio-actifs se trouvent dans la pulpe d'ail.

La sauce hollandaise et la sauce béarnaise

Ce sont également des sauces émulsionnées selon le même principe mais chaudes.

De nombreuses recettes sont des émulsions, comme les œufs en neiges, les mousses, les préparations légères (génoises, sablés, ...)

Les cosmétiques

• Une crème hydratante

phase huileuse : huile et ingrédients solubles dans l'huile
phase aqueuse : eau et ingrédients solubles dans l'eau
émulsifiant
Toutes les crèmes hydratantes sont des émulsions.

L'industrie pharmaceutique

L'encapsulation des principes actifs, grâce aux émulsions doubles eau-huile-eau, permet de délivrer des substances avec une grande précision spatiale^[1].

La technologie

Pour permettre de rendre une émulsion stable dans le temps, il est nécessaire de réduire la taille des particules de la phase discontinue (Loi de Stokes). Plus la taille recherchée sera petite, plus il faudra d'énergie pour l'obtenir. Il existe plusieurs appareils capables de réaliser une émulsion ; depuis l'agitateur jusqu'à l'homogénéisateur haute pression, en passant par le moulin colloïdal et le turbo émulsionneur. L'homogénéisateur haute pression est celui qui permet d'obtenir des tailles de particules les plus petites, puisqu'il peut obtenir des tailles inférieures à 500 nm. Le principe est simple : une pompe à pistons plongeurs va pousser le fluide à émulsionner à travers un orifice réglable, appelé groupe homogénéisant. Plus l'orifice sera faible, plus la pression affichée sera élevée. Au passage de cet obstacle le fluide subit différentes contraintes telle la turbulence, la cavitation, le cisaillement qui vont générer la dislocation des particules du fluide de la phase discontinue. Les homogénéisateurs haute pression sont utilisés dans l'industrie laitière depuis la fin du XIX^e siècle (Inventeur Gaulin). D'autres industries utilisent aujourd'hui ces appareils, capables d'atteindre 1 500 bar en production continue (Niro Soavi) telles l'industrie des cosmétiques, l'industrie pharmaceutique et d'autres industries alimentaires (ingrédients, boissons, etc...). Les techniques microfluidiques permettent désormais d'obtenir des émulsions dont les tailles de gouttes sont mieux contrôlées.

Voir aussi

Articles connexes

• Colloïde
• Encapsulation

Références bibliographiques

• Emulsion Science : Basic Principle, F. Léal-Calderon, V. Schmidtt, J. Bibette (Springer, 2007) (ISBN 0387396829)

Références

1. ↑ Applications des colloïdes magnétiques. Journal du CNRS (2007)

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