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RÉSUMÉ
Cet article décrit les différents procédés industriels d'obtention des émulsions, depuis les techniques d'agitation mécanique et hautes pressions - techniques nécessitant un apport énergétique élevé - jusqu'aux techniques à membranes et par inversion de phases, peu gourmandes en énergie. 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 qui peuvent conduire à des émulsions de différentes morphologies H/E, E/H ou multiples.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Martine POUX : Ingénieur de recherche, HDR - Laboratoire de Génie chimique INPT/UPS/CNRS, - École nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques, Toulouse (INP-ENSIACET), France
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Jean-Paul CANSELIER : Ingénieur ENSCT, docteur-ingénieur, docteur d’État, Pompertuzat, France
INTRODUCTION
Dans de nombreuses industries (agroalimentaire, pharmaceutique, cosmétique, mais aussi chimique), beaucoup de produits fabriqués – que ce soit des intermédiaires ou des produits finis – se présentent sous la forme d’émulsion. La mise en contact de phases non miscibles pour obtenir un produit pseudo-homogène stable requiert un certain nombre de connaissances technologiques et du savoir-faire. Le changement d’échelle en vue d’une production en grande quantité, basé sur les résultats issus de la phase de développement, s’avère souvent difficile : en effet, les phénomènes impliqués dans la formation des émulsions sont nombreux et complexes et liés au type de technologie utilisée, de sorte que, pour une formulation et des conditions opératoires données, il n’existe pas de solution unique permettant d’obtenir une émulsion stable.
Cet article, qui fait suite à celui sur les mécanismes de formation des émulsions publié dans la même collection [J 2 152], a pour but de guider le choix de l’utilisateur en décrivant, en expliquant et en comparant les principaux procédés industriels de préparation des émulsions : techniques classiques d’agitation mécanique (hélices, turbines, rotors-stators), mélangeurs coaxiaux, mélangeurs statiques, moulins colloïdaux, techniques haute pression, ultrasons, techniques à membranes, microfluidique, inversion de phases… Dans chacun des cas, à titre comparatif, la technologie, les paramètres opératoires, les propriétés des émulsions générées et les domaines d’utilisation sont précisés. Il s’agit donc ici d’offrir à l’utilisateur les éléments indispensables à la production d’émulsions en vue d’une aide à la décision.
Le lecteur pourra aussi consulter les articles [J 2 150] et [J 2 158] ainsi que la référence .
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VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2004 par Martine POUX, Jean-Paul CANSELIER
DOI (Digital Object Identifier)
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8. Microfluidique
Les microsystèmes sont des appareils fonctionnant en continu dans lesquels les faibles dimensions (diamètre type du canal entre 10 µm et 2-3 mm) vont induire des performances particulières, comme un meilleur contrôle des phénomènes de transport des fluides [IN 94]. Dans ce type de système, le régime d’écoulement est laminaire. La mise en contact des deux phases s’effectue la plupart du temps soit par une injection co-axiale (figure 14 a ), soit par une jonction des deux canaux d’alimentation en T (figure 14 b ) ou en croix (figure 14 c ).
Il existe différents types de formation de gouttelettes dans un microréacteur :
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le « régime bouchon » : la phase dispersée envahit tout le canal et la longueur de la gouttelette est supérieure à la largeur du canal ;
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le régime « petites gouttes », où les gouttelettes n’obstruent pas complètement le canal.
L’obtention de l’un ou l’autre de ces régimes dépend du rapport de débits entre la phase continue et la phase dispersée. Plus ce rapport est grand, plus les gouttes seront petites.
Dans un microsystème, les interactions entre la paroi et les liquides ne sont pas négligeables et doivent être prises en compte. Il existe un phénomène de glissement à la paroi mais la mouillabilité des canaux apparaît plus problématique. En effet, la paroi interne des canaux doit être parfaitement mouillée par la phase continue mais non par la phase dispersée ; c’est pourquoi dans le cas d’émulsions multiples, le système doit proposer des parois hydrophiles et d’autres hydrophobes.
Le principal intérêt de ce type de technologie réside en l’obtention de gouttelettes de taille strictement contrôlée et uniforme ainsi qu’en la possibilité de générer des émulsions multiples. Ces dernières peuvent être créées, par exemple,...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - SJÖBLOM (J.) (éd.) - Encyclopedic handbook of emulsion technology. - Marcel Dekker, New York (2001).
-
(2) - ZHOU (G.), KRESTA (S.M.) - Correlation of mean drop size and minimum drop size with the turbulence energy dissipation and the flow in an agitated tank. - Chem. Eng. Sci., 53, n° 11, p. 2063-2079 (1998).
-
(3) - VERMEULEN (T.), WILLIAMS (G.M.), LANGLOIS (G.E.) - Interfacial area in liquid-liquid and gas-liquid agitation. - Chem. Eng. Progr., 51, p. 85F-95F (1955).
-
(4) - CALDERBANK (P.H.) - Physical rate processes in industrial fermentations, part I : the interfacial area in gas-liquid contacting with mechanical agitation. - Trans. I Chem. E., 36, p. 443-463 (1958).
-
(5) - SPROW (F.B.) - Distribution of drop sizes produced in turbulent liquid-liquid dispersion. - Chem. Eng. Sci., 22, p. 435-442 (1967).
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...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
(liste non exhaustive)
REACH :
https://www.ecologie.gouv.fr/reglementation-reach
HAUT DE PAGE2.1 Fournisseurs d’appareils d’émulsification
Technologie d’agitation mécanique, moulins colloïdaux :
Ekato
FrymaKomura
Inoxpa
Ika
Pierre Guérin
Silverson
VMI-Rayneri
Ystral Sarl
Technologie...
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