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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Physico-chimie
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1. Importance industrielle et principe de formation des émulsions
1.1 Définitions
Il existe de nombreuses situations où deux liquides non miscibles doivent être compatibilisés de manière à ce que leur mélange puisse être manipulé, administré, utilisé sans démixtion. L'une des techniques les plus répandues consiste à émulsifier une phase dans l'autre en utilisant une agitation mécanique d'une part, et un composé émulsifiant d'autre part. La formulation obtenue, qui est une émulsion, peut être décrite comme une dispersion de gouttelettes de l'une des phases dans l'autre. On distingue donc une phase dispersée (qui constitue les gouttelettes) et une phase continue (dans laquelle les gouttelettes diffusent).
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On parle d'émulsion eau dans huile E/H (oil in water O/W) si la phase continue est une phase grasse, et d'émulsion huile dans eau H/E (water in oil W/O) si la phase continue est constituée d'un liquide polaire associé (d'ordinaire, il s'agit d'eau ou d'une solution aqueuse, mais un liquide comme le formamide peut tenir ce rôle). Les termes émulsion directe et émulsion inverse sont aussi couramment utilisés pour désigner les systèmes H/E et E/H respectivement.
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La taille des gouttelettes formant la phase dispersée d'une émulsion est typiquement micrométrique (figure 1), et impose l'aspect blanc opaque commun à la plupart des émulsions. Il existe cependant une catégorie d'émulsions dont les gouttes sont ultrafines : les gouttelettes ayant un diamètre de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres, on les désigne en utilisant le terme nanoémulsions. On peut aussi créer grâce à l'usage de particules s'adsorbant sur les interfaces des émulsions ayant des gouttes macroscopiques (quelques millimètres), pour lesquelles les phénomènes de diffusion de la lumière sont de nouveau très atténués.
En règle générale, la fraction volumique de la phase continue est...
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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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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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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