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RÉSUMÉ
Les émulsions sont des dispersions diphasiques liquide-liquide, utilisées dans de nombreux domaines industriels. Les propriétés des émulsions (type, viscosité, granulométrie, stabilité) dépendent à la fois de la composition, de la température et du mode de fabrication. Cet article présente des notions sur la formulation et la caractérisation des émulsions, puis il aborde les mécanismes intervenant au cours de l’émulsification.
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Jean-Paul CANSELIER : Ingénieur ENSCT - Docteur-ingénieur - Docteur d’État Pompertuzat, France
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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), France
INTRODUCTION
Les émulsions sont des dispersions liquide-liquide : les émulsions simples appartiennent à deux types : eau-dans-huile (E/H) ou huile-dans-eau (H/E) et les émulsions multiples (en fait doubles) aux types E/H/E ou H/E/H. De granulométrie et de stabilité cinétique variables, elles évoluent fatalement mais plus ou moins rapidement, selon différents processus de migration et/ou de grossissement des gouttelettes, vers une séparation de phases. Parfois présentes dans la nature, elles peuvent se former temporairement au cours de certains procédés industriels, mais sont le plus souvent fabriquées comme produits formulés en vue de l’obtention de propriétés d’usage désirées : on les rencontre dans les domaines les plus variés, de l’alimentation aux explosifs en passant par la pharmacie, la cosmétique, le textile, les lubrifiants, la papeterie, les peintures, l’exploitation du pétrole et la minéralurgie. Leurs propriétés (type, viscosité, granulométrie, stabilité) dépendent à la fois de la composition (formulation), de la température et du mode de fabrication (procédé). Outre quelques cas d’émulsions indésirables (exemple : dans l’exploitation du pétrole), ou souhaitables temporairement (exemple : au cours d’une réaction chimique ou d’une extraction), on cherche à satisfaire les critères permettant de préparer des émulsions les plus stables possible afin de les conserver longtemps. Après quelques rappels sur la formulation et la caractérisation des émulsions, dans cet article, on s’intéresse à l’énergie mise en jeu au cours de l’émulsification (dissipation visqueuse, déformation des gouttes…) et on présente les mécanismes intervenant au cours des procédés : formation et rupture de gouttes, effet de l’émulsifiant.
Dans l’article suivant [J 2 153] sont décrits les principaux procédés industriels de préparation, leur technologie et l’appareillage nécessaire.
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- Version archivée 1 de juin 2004 par Jean-Paul CANSELIER, Martine POUX
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Mécanismes intervenant au cours de l’émulsificationArticle inclus dans l'offre
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1. Émulsions : formulation et caractérisation
On peut définir une émulsion comme une dispersion de gouttelettes d’un liquide A dans une phase liquide continue B [J 2 150]. Les émulsions, instables thermodynamiquement, possèdent un minimum de stabilité cinétique assurée le plus souvent par l’addition d’agents tensioactifs, de solides finement divisés, de polymères ou de macromolécules biologiques (émulsifiants) .
La production d’émulsion (ou émulsification) s’accompagne d’un accroissement considérable de l’aire interfaciale et nécessite un apport d’énergie, fournie, par exemple par agitation mécanique. La fabrication des émulsions doit prendre en compte les variables de composition ou de formulation proprement dites (nature et proportion des phases, choix et quantité d’additifs, en particulier émulsifiants) et les conditions dans lesquelles ces émulsions sont produites (température…) : ces paramètres conditionnent le type de l’émulsion. Par ailleurs, les variables de procédé, relatives à la technique d’émulsification, déterminent en grande partie la qualité de l’émulsion (finesse, stabilité).
1.1 Classification. Composition
L’absence de miscibilité de deux liquides, ou leur miscibilité très limitée, nécessaire à la formation d’une émulsion provient d’une différence de nature entre les interactions majoritairement...
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Émulsions : formulation et caractérisation
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - TADROS (T.F.) - Emulsion formation, stability and rheology. - Dans : Emulsion Formation and Stability (TADROS (T.F.), éd.) John Wiley and Sons, ch. 1, p. 1-75 (2013).
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(5) - LEGRAND (J.) (éd.) - Émulsions alimentaires et foisonnement, théorie et applications. - Hermès...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
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Recueil de normes françaises : agents de surface, détergents, savons. Paris – La Défense - AFNOR - 1986
-
Measurement and characterization of particles by acoustic methods – Part 1 : Concepts and procedures in ultrasonic attenuation spectroscopy - ISO 20998-1 - 2006
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
MALVERN INSTRUMENTS SA (zetamétrie, granulométrie par corrélation de photons [PCS] et diffraction laser [SLS], Analyse d’images) http://www.malvern.co.uk
CORDOUAN TECHNOLOGIE (granulométrie par corrélation de photons [PCS], zêtamétrie, systèmes concentrés) http://www.cordouan-tech.com
DISPERSION TECHNOLOGY, INC. (granulométrie par atténuation acoustique, systèmes concentrés) http://www.dispersion.com
COULTRONICS FRANCE SA (granulométrie par compteur Coulter, corrélation de photons [diffusion dynamique] et diffraction laser [diffusion statique]) http://www.beckman-coulter.com
BROOKHAVEN INSTRUMENTS, SARL (zêtamétrie, granulométrie par corrélation de photons [PCS] et diffraction laser [SLS]) http://www.brookhaveninstruments.com
CILAS (granulométrie par corrélation de photons [PCS] et diffraction laser [SLS]) http://www.cilas.com
FORMULACTION (Turbiscan : déstabilisation des émulsions suivie par diffusion multiple de la lumière en mode statique, et taille des gouttes ; rhéologie) http://www.formulaction.com
HORIBA FRANCE SARL (granulométrie par analyse d’images et par diffraction laser [SLS]) http://www.horiba.com
SYMPATEC...
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