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RÉSUMÉ
Cet article décrit les différents procédés industriels d'obtention des émulsions, depuis les techniques d'agitation mécanique jusqu'aux techniques à membranes. Il constitue une aide à la décision pour le choix d'une technique. En effet, pour une même formulation, plusieurs technologies sont possibles, avec des paramètres opératoires et des caractéristiques différents.
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Martine POUX : Ingénieur ENSCT, Docteur de l’INPT, HDR - Ingénieur de Recherche à l’INP de Toulouse Laboratoire de Génie chimique UMR CNRS 5503 INPT/UPS, École nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques, Toulouse (ENSIACET)
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Jean-Paul CANSELIER : Ingénieur ENSCT, Docteur d’État - Maître de conférences à l’INP de Toulouse (ENSIACET)
INTRODUCTION
Cet article a pour but de guider le choix de l’utilisateur en décrivant et en expliquant les principaux procédés industriels de préparation des émulsions, depuis les techniques classiques d’agitation mécanique jusqu’aux techniques à membranes. Sachant que, pour une formulation et des conditions données, il n’existe pas de solution unique permettant d’obtenir une émulsion stable, dans chacun des cas, à titre comparatif, la technologie, les paramètres opératoires, les propriétés des émulsions générées et les domaines d’utilisation sont précisés en vue d’une aide à la décision.
Pour un rappel sur les mécanismes de formation des émulsions, le lecteur pourra consulter l’article précédent des mêmes auteurs, ainsi que la référence parue dans ce traité.
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VERSIONS
- Version courante de avr. 2023 par Martine POUX, Jean-Paul CANSELIER
DOI (Digital Object Identifier)
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Émulsification par agitation mécaniqueArticle inclus dans l'offre
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2. Comment fabriquer une émulsion
Généralement, l’émulsification se décompose en deux étapes successives : d’abord une étape de dispersion-mélange, que l’on appelle préémulsification et qui va conduire à une simple mise en suspension de gouttelettes de la phase dispersée dans la phase continue (gouttes de l’ordre de 100 µm), puis une étape dite d’homogénéisation dont le but est de réduire la taille des gouttes de façon à conférer à l’émulsion les propriétés requises et à la stabiliser. Ces deux opérations s’effectuent dans des cuves agitées ou dans des conduites munies d’outils appelés respectivement disperseurs et homogénéiseurs.
Les différentes étapes de la fabrication d’une émulsion sont données figure 1 où l’on peut noter le nombre important de variables dites de procédé auxquelles il faut ajouter celles de formulation : on a ici un aperçu global de la complexité du problème. Les étapes clés sont commentées ci-après.
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Cas d’un procédé discontinu
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Préparation des phases aqueuse et huileuse (étape 1)
Le but de cette étape est de conditionner les phases aqueuse et huileuse avant l’émulsification. La phase huileuse, corps gras parfois pâteux ou même solide, doit être chauffée (entre 70 et 90 ˚C) afin d’atteindre une viscosité permettant de rendre aisée sa manipulation. Le ou les émulsifiants sont ajoutés durant cette étape. L’opération se déroule dans une cuve agitée munie d’une hélice ou d’une turbine à laquelle on ajoute un mobile permettant d’assurer un bon transfert thermique (ancre, par exemple).
Pour la phase aqueuse, une turbine ou une hélice peut être utilisée à des températures variant de 30 à 90 ˚C.
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Mélange - Dispersion (étape 2)
La nature de la dispersion créée dépend de la formulation mais également du mode opératoire et de la façon dont la phase dispersée est introduite dans la phase continue (cf. détails, figure 4). Cette opération...
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