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.
• 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).
Phase hydrophile | |
|---|---|
Symbole | Nom |
H | Hydrophile |
E | Eau |
W | Water |
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.
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.
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.
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.
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 :
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).
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).
Figure 5 – Schémas d'une émulsion H/E
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.
Définition : Huiles
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
Définition : Graisses
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.
Définition : Cires
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.
Définition : Lanoline
La lanoline, appelée également graisse de laine, est une graisse obtenue par purification et raffinage du suint (partie grasse absorbée par la laine).
Définition : Suif
Le suif est un produit obtenu par fonte de la graisse d'espèces animales comme le mouton et le bœuf.
Définition : Vaseline
La vaseline est un produit obtenu par distillation du pétrole. Elle est formée essentiellement d'alcanes de formule CnH2n+2.
Définition : Paraffine
Les paraffines sont des alcanes, à savoir des hydrocarbures linéaires saturés de formule brute CnH2n+2.
Définition : Silicone
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
Définition : Interface/interfacial
Surface de contact entre deux milieux
Définition : Amphiphile
Espèce chimique possédant à la fois une partie hydrophile et une partie hydrophobe.
