Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Cet article propose une introduction aux émulsions et traite les aspects fondamentaux de leur formation et de leur stabilité, mais aussi leur caractérisation et leur contrôle au niveau industriel. Après quelques définitions, l'aspect physico-chimique de ces systèmes est abordé : mécanismes de rupture des gouttes, instabilités, rôle et critère de choix des émulsifiants. Sont ensuite exposées les stratégies de formulation, le choix des constituants, l'importance du mode opératoire, les difficultés posées par le transfert d'échelle et les techniques par inversion de phases. Les techniques et les procédures de caractérisation des émulsions sont passées en revue : inspection visuelle, microscopie, granulomètre, rhéologie, stabilité à long terme et techniques dites de "vieillissement accéléré". Cet article se termine en évoquant le cas d'émulsions moins ordinaires, comme les émulsions transparentes, concentrées, multiples et stimulables.
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Pascal BROCHETTE : Docteur de l'Université Paris VI, HDR, France - Atellane sarl, l'herbergement, France - Fondateur, formateur et consultant
INTRODUCTION
Le terme émulsion vient probablement du latin « emulgere », qui signifie traire. Ce terme désigne aujourd'hui un système comprenant au moins deux liquides non miscibles, dont l'un est dispersé dans l'autre, sous une forme plus ou moins stable. Rigoureusement parlant, une émulsion est instable du point de vue de la thermodynamique. En pratique, on constate des stabilités qui peuvent atteindre plusieurs années. La stabilisation du système dépend à la fois de l'énergie dépensée pour disperser un liquide dans l'autre, et du savoir-faire du formulateur à qui revient le choix des stabilisants.
La fabrication des émulsions est connue depuis l'antiquité, mais leur étude scientifique ne date que du début du XX e siècle . En quelque 100 ans, la connaissance et l'utilisation des émulsions dans différentes applications a pris une ampleur extraordinaire. Cet article tente de décrire de manière concise, d'une part la physique des émulsions, et d'autre part un aspect pratique de l'élaboration et de l'étude de ces systèmes.
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- Version archivée 1 de déc. 1999 par Pascal BROCHETTE
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Importance industrielle et principe de formation des émulsions
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6. Conclusion
La facilité avec laquelle on peut fabriquer une émulsion masque la complexité des phénomènes en jeu. Cette complexité pourrait laisser penser qu'il est plus aisé de travailler par essais-erreurs lors du développement d'un produit émulsionné. En fait, même au niveau du laboratoire de recherche appliquée ou de développement, une connaissance minimale des mécanismes principaux qui déterminent la taille des gouttelettes et la stabilité à long terme de l'émulsion est d'une utilité incontestable. Depuis les premières publications de Pickering et de Bancroft au début du XX e siècle, notre connaissance a beaucoup progressé. La parenté entre solubilisation micellaire (microémulsions), émulsions et mousses permet une mutualisation des efforts. Il reste encore beaucoup à apprendre au plan académique (mécanismes de la coalescence par exemple), mais aussi sur un plan industriel où il serait tellement utile de pouvoir prédire à l'avance et de manière sûre les éventuelles instabilités pouvant apparaître dans le temps et en conditions d'usage. Parallèlement au développement des techniques d'émulsification douce (membranes, phase épaissie, inversion de phases), la microfluidique pourrait être un outil déterminant : cette approche permet à la fois d'étudier des interactions individuelles entre gouttes dans des conditions très variées et donne accès à de nouvelles manières de faire des émulsions très complexes.
Au niveau industriel, il reste enfin à faire correctement diffuser ces connaissances vers les équipes de développement pour qu'elles en tirent parti.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LISSANT (K.J.) - Emulsification and demulsification – An historical overview (Émulsification et désémulsion. Tour d'horizon historique). - Colloids Surf., 29, p. 1-5 (1988).
-
(2) - BANCROFT (W.D.) - The theory of emulsification I, II, III, IV(La théorie de l'émulsification). - J. Phys. Chem., 16, p. 34-54, Ibid. 345-372, Ibid. 475-512, Ibid. 739-758 (1912).
-
(3) - BOURREL (M.), SCHECHTER (R.S.) - Microemulsions and related systems (Microémulsions et systèmes connexes). - Surfactant Sciences Serie, DEKKER (M.) (1988).
-
(4) - BIBETTE (J.), LEAL-CALDERON (F.) - Surfactant-stabilized emulsions (Émulsions stabilisées par des tensioactifs). - Current Opinion in Colloid & Interface Science, 1(6), p. 746-751 (1996).
-
(5) - KOKAL (S.), ARAMCO (S.) - Crude oil emulsions : A state-of-the-art review (Émulsions de brut pétrolier : revue de l'état de l'art). - Society of Petroleum Engineers (SPE Annaul Technical Conference and Exhibition). Disponible en ligne http://www.onepetro.org (doc ID : 77 497-MS)
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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], zetamétrie, systèmes concentrés) http://www.cordouan-tech.com
DISPERSION TECHNOLOGY, INC. (granulométrie par atténuation acoustique, systèmes concentrés) http://www.dispersion.com
COULTRONICS FRANCE S.A. (granulométrie par compteur Coulter, corrélation de photons [diffusion dynamique] et diffraction laser [diffusion statique]) http://www.beckman-coulter.com
BROOKHAVEN INSTRUMENTS, S.A.R.L. (zetamétrie, 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
HORIBA FRANCE SARL (granulométrie par analyse d"images et par diffraction laser [SLS]) http://www.horiba.com/fr/scientific/products/particle-characterization/
SYMPATEC GMBH, System-Partikel-Technik (granulométrie par diffraction laser [diffusion statique] et atténuation...
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