Formulation cosmétique, les émulsions

1.1. Qu'est-ce qu'une émulsion

1.1.1. Définition et composition d'une émulsion

• Définition

Une émulsion est la dispersion d'un liquide en fines gouttelettes dans un autre liquide (voir Figure 1). Ces deux liquides doivent être non miscibles et avoir des solubilités différentes. Le liquide sous forme de gouttelettes est appelé phase dispersée (ou discontinue), tandis que l'autre liquide est appelé phase dispersante (ou continue). Les émulsions sont considérées comme étant des systèmes dispersés.

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• Composition

Une émulsion est, en général, composée de deux phases : une phase hydrophile et une phase lipophile. Il existe également d'autres appellations pour ces phases (voir Tableaux 1 et 2).

Tableau 1 – Symbole de la phase hydrophile

Phase hydrophile

Symbole

Nom

H

Hydrophile

E

Eau

W

Water

Tableau 2 - Symbole de la phase lipophile

Phase hydrophile

Symbole

Nom

H

Hydrophile

E

Eau

W

Water

La lettre H peut désigner tant la phase lipophile (huile) que la phase hydrophile (eau). Ces symboles ne s'utilisent donc que par couple (H/L, L/H, etc.) et le premier symbole désigne toujours la phase dispersée.

• La phase lipophile

La phase lipophile, également appelée phase grasse, phase huileuse ou phase organique, est généralement constituée d'un mélange d'ingrédients d'origines variées. Elle peut être composée d'huiles, de graisses et/ou de cires qui, à température ambiante, se trouvent respectivement sous forme liquide, semi-solide et solide. Des substances synthétiques peuvent aussi être utilisées.

Le tableau 3 donne quelques exemples d'ingrédients pouvant être utilisés dans la phase lipophile.

Tableau 3 – Exemples d'ingrédients de la phase lipophile

Origine

Huiles

Graisses

Cires

Végétale

Huile d'olive, d'amande, d'arachide, de soja, de palme, de tournesol...

Beurre de Karité, de cacao, de mangue...

Cire de Carnauba (cactus), de soja, de jojoba, de candela (palmier)...

Animale

Huile de baleine, de cachalot, de foie de requin, de vison, de morue

Lanoline, lait de phoque, de baleine, suif

Cire d'abeille,

Blanc de baleine...

Minérale

Vaseline et paraffine

Vaseline

Paraffine

Synthétique

Huile de silicone,

Esters et alcool gras

Esters gras

Cire de silicone,

Esters gras

• La phase hydrophile

La phase hydrophile, appelée également phase aqueuse, contient généralement de l'eau et des composés solubles en phase aqueuse appelés composés hydrosolubles.

Selon le domaine d'application (alimentaire, cosmétique ou pharmaceutiques) et le type d'émulsion, différentes substances peuvent être ajoutées dans la phase lipophile ou hydrophile afin de conférer au produit diverses propriétés. Ces différents ingrédients se distribuent entre les deux phases en fonction de leur solubilité.

• Les émulsifiants

Les émulsions sont des systèmes instables qui se séparent plus ou moins rapidement (exemple : l'eau et l'huile). C'est pourquoi la plupart des émulsions contiennent des émulsifiants.

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Définition : Les émulsifiants, également appelés émulsionnants, tensioactifs, surfactants ou agents de surface, sont des substances qui forment un « film interfacial » autour des gouttelettes se trouvant dans la phase dispersée (voir Figure 2). Elle donne une stabilité importante dans le temps aux émulsions.

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Figure 2 – Schémas d'une émulsion avec un émulsifiant

Les émulsifiants, également appelés tensioactifs (voir Figure 3), sont en général de petites molécules amphiphiles. Elles sont constituées d'une tête hydrophile ayant une affinité pour l'eau, et d'une queue hydrophobe n'ayant pas ou peu d'affinité pour l'eau.

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Figure 3 – Schémas d'un tensioactif

Les tensioactifs sont très importants car ils assurent la formation et la stabilité de l'émulsion dans le temps. De plus, lorsqu'un seul tensioactif n'est pas suffisant, un autre tensioactif appelé co-tensioactif est ajouté pour optimiser la stabilisation.

Le tensioactif (voir Figure 4) s'oriente de la manière suivante autour d'une gouttelette d'huile :

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Figure 4 – Disposition des tensioactifs

La stabilisation des émulsions est abordée plus en détails dans le paragraphe 1.4. Les stabilisateurs d'émulsion.

1.1.2. Les divers types d'émulsions

Il existe plusieurs types d'émulsions. Les émulsions simples composées de deux phases (hydrophile et lipophile) et les émulsions multiples constituées de deux phases lipophiles et d'une phase hydrophile ou de deux phases hydrophiles et d'une phase lipophile. Etant donné la complexité des émulsions multiples, nous nous intéressons uniquement aux émulsions simples.

• Les émulsions simples

Définition : Une émulsion simple est une émulsion composée d'une phase hydrophile, d'une phase lipophile et d'un émulsifiant (Tableau 4).

Tableau 4 – Les différents types d'émulsion simple

Sens de l'émulsion

Phase dispersée

Phase dispersante

Symbole

Emulsion Huile dans Eau

= émulsion de type aqueuse

Lipophile

Hydrophile

H/E, L/H, O/W,

Emulsion Eau dans huile

= émulsion de type huileuse

Hydrophile

Lipophile

E/H, H/L, W/O

En fonction de la phase dispersante, il existe deux types d'émulsions simples : les émulsions huile dans eau (H/E) (Figure 5) et eau dans huile (E/H) (Figure 6).

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Figure 5 – Schémas d'une émulsion H/E

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Figure 6 – Schémas d'une émulsion E/H

Il existe d'autres types d'émulsions plus complexes appelées émulsions multiples. Elles sont souvent utilisées en cosmétique et en pharmacie afin de rendre possible l'association d'ingrédients normalement incompatibles. Cependant, du fait de leur complexité, elles ne seront pas traitées.

DéfinitionHuiles

Substance grasse, onctueuse et inflammable, d'origine végétale, animale ou minérale, généralement liquide, se figeant ou se solidifiant à une température inférieure.

Huile végétale et animale : Corps gras formés d'esters et de glycérine

Huile minérale : Hydrocarbures soit à l'état naturel, soit provenant de la distillation des pétroles bruts

DéfinitionGraisses

Substance semi-solide à la température ordinaire, généralement très inflammable, insoluble dans l'eau mais soluble dans l'éther et visqueuse au toucher. Cette substance, d'origine animale ou végétale, définie chimiquement comme un corps gras et physiologiquement comme un lipide, et qui fond entre 20°C et 50°C.

DéfinitionCires

Une cire est un ester de l'éthylène glycol et de deux acides gras ou un monoester d'acide gras et d'alcool à longues chaines.

DéfinitionLanoline

La lanoline, appelée également graisse de laine, est une graisse obtenue par purification et raffinage du suint (partie grasse absorbée par la laine).

DéfinitionSuif

Le suif est un produit obtenu par fonte de la graisse d'espèces animales comme le mouton et le bœuf.

DéfinitionVaseline

La vaseline est un produit obtenu par distillation du pétrole. Elle est formée essentiellement d'alcanes de formule CnH2n+2.

DéfinitionParaffine

Les paraffines sont des alcanes, à savoir des hydrocarbures linéaires saturés de formule brute CnH2n+2.

DéfinitionSilicone

Dérivé du silicium renfermant des atomes d'oxygène et des groupements organiques (CH4 en particulier) et se présentant sous forme d'huiles, de résines ou d'élastomères

DéfinitionInterface/interfacial

Surface de contact entre deux milieux

DéfinitionAmphiphile

Espèce chimique possédant à la fois une partie hydrophile et une partie hydrophobe.

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