Formulation cosmétique, les émulsions

L'aspect d'une émulsion dépend de trois paramètres :

- La taille des gouttelettes en phase dispersée.

- La concentration de l'émulsion. (voir § 1.2.2. La concentration)

- Le rapport d'indice de réfraction entre la phase dispersée et la phase dispersante.

L'aspect des émulsions liquide-liquide dépend principalement de la taille des gouttelettes. En effet, les gouttelettes permettent une transmission plus ou moins importante de la lumière. Plus les gouttelettes sont grosses, plus la diffusion est importante et plus l'émulsion se rapproche de la couleur blanc laiteux. Au contraire, plus les gouttelettes sont fines et plus l'émulsion est transparente (Tableau 5).

En fonction de la taille moyenne des gouttelettes de la phase dispersée, différentes émulsions peuvent être distinguées : des émulsions grossières, appelées émulsions ou macroémulsions, et des émulsions fines, appelées mini-émulsions et microémulsions (voir Tableau 5 et Figure 7).

Figure 7 – Schémas des gouttelettes d'une microémulsion et d'une émulsion

Définition : La concentration d'une émulsion, ou concentration de la phase dispersée, se mesure par la fraction volumique de la phase dispersée, c'est-à-dire par le nombre de gouttelettes présentes dans la phase dispersante.

Une émulsion diluée se distingue d'une émulsion concentrée par l'interaction entre les gouttelettes de la phase dispersée. En effet, les gouttelettes d'une émulsion diluée ont moins d'interaction les unes avec les autres, contrairement aux gouttelettes d'une émulsion concentrée.

Le tableau 6 présente quelques exemples d'émulsions à différentes concentrations qu'il est possible de retrouver dans la vie quotidienne :

Voici quelques exemples en images d'émulsion :

Figure 8 – Images au microscope de la sauce barbecue

Figure 9 – Images au microscope de la sauce salade

Figure 10 – Images au microscope de la mayonnaise

Définition : La granulométrie est l'étude de la taille des gouttelettes de la phase dispersée. Elle permet de déterminer les différentes tailles de gouttelettes ainsi que leur diamètre moyen.

Dans une émulsion la taille des gouttelettes présentes dans la phase dispersée peut varier. Il existe différentes méthodes pour mesurer la granulométrie d'une émulsion.

La méthode la plus simple est l'utilisation d'un microscope optique (voir Figure 11). Elle consiste à prendre une photographie représentative de l'ensemble des gouttelettes de l'émulsion à partir d'un microscope et d'analyser l'image obtenue à l'aide d'un logiciel spécialisé. On obtient ainsi une description numérique et géométrique de l'ensemble des gouttelettes présentes dans l'émulsion.

Figure 11 - Distribution granulométrique d'une crème cosmétique analysée au microscope

Il existe également une autre technique appelée la granulométrie laser basée sur le principe de la diffraction de la lumière. Les gouttelettes présentes dans l'émulsion diffractent la lumière émise par un faisceau laser. Cette technique est plus précise qu'une analyse au microscope. Elle permet d'observer les gouttelettes de la taille du nanomètre de microémulsions invisibles au microscope optique.

La figure 12 montre une analyse granulométrique laser. L'appareil permet de choisir les paramètres en ordonnée tels que : la surface, le volume, le nombre, etc. Les résultats sont obtenus sous la forme d'une histogramme correspondant l'ensemble de la distribution.

Figure 12 – Distribution granulométrique d'une crème cosmétique analyse avec le granulomètre laser Microtrac X-100