Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article décrit les différents procédés industriels d'obtention des émulsions, depuis les techniques d'agitation mécanique et hautes pressions - techniques nécessitant un apport énergétique élevé - jusqu'aux techniques à membranes et par inversion de phases, peu gourmandes en énergie. Il constitue une aide à la décision pour le choix d'une technique. En effet, pour une même formulation, plusieurs technologies sont possibles, avec des paramètres opératoires et des caractéristiques différents qui peuvent conduire à des émulsions de différentes morphologies H/E, E/H ou multiples.
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This article describes different industrial processes for obtaining emulsions, from mechanical agitation and high-pressure homogenizers (high energy processes) to phase inversion and membrane techniques (low energy processes). It should help decision making for the choice of a relevant technique. Indeed, for the same formulation, several technologies are available, with different operating parameters and characteristics, which may lead to various emulsion types: O/W, W/O or multiple ones.
Auteur(s)
-
Martine POUX : Ingénieur de recherche, HDR - Laboratoire de Génie chimique INPT/UPS/CNRS, - École nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques, Toulouse (INP-ENSIACET), France
-
Jean-Paul CANSELIER : Ingénieur ENSCT, docteur-ingénieur, docteur d’État, Pompertuzat, France
INTRODUCTION
Dans de nombreuses industries (agroalimentaire, pharmaceutique, cosmétique, mais aussi chimique), beaucoup de produits fabriqués – que ce soit des intermédiaires ou des produits finis – se présentent sous la forme d’émulsion. La mise en contact de phases non miscibles pour obtenir un produit pseudo-homogène stable requiert un certain nombre de connaissances technologiques et du savoir-faire. Le changement d’échelle en vue d’une production en grande quantité, basé sur les résultats issus de la phase de développement, s’avère souvent difficile : en effet, les phénomènes impliqués dans la formation des émulsions sont nombreux et complexes et liés au type de technologie utilisée, de sorte que, pour une formulation et des conditions opératoires données, il n’existe pas de solution unique permettant d’obtenir une émulsion stable.
Cet article, qui fait suite à celui sur les mécanismes de formation des émulsions publié dans la même collection [J 2 152], a pour but de guider le choix de l’utilisateur en décrivant, en expliquant et en comparant les principaux procédés industriels de préparation des émulsions : techniques classiques d’agitation mécanique (hélices, turbines, rotors-stators), mélangeurs coaxiaux, mélangeurs statiques, moulins colloïdaux, techniques haute pression, ultrasons, techniques à membranes, microfluidique, inversion de phases… Dans chacun des cas, à titre comparatif, la technologie, les paramètres opératoires, les propriétés des émulsions générées et les domaines d’utilisation sont précisés. Il s’agit donc ici d’offrir à l’utilisateur les éléments indispensables à la production d’émulsions en vue d’une aide à la décision.
Le lecteur pourra aussi consulter les articles [J 2 150] et [J 2 158] ainsi que la référence .
L'expertise technique et scientifique de référence
KEYWORDS
high pressure | emulsion | homogenizer | rotor-stator | colloid mill
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2004 par Martine POUX, Jean-Paul CANSELIER
DOI (Digital Object Identifier)
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Procédé ultrasonore
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5. Mélangeurs statiques
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Principe et mécanisme
Un mélangeur statique est composé d’un ensemble d’éléments immobiles placés bout à bout dans un tube. Chaque élément a une structure géométrique rigide particulière qui divise le flux et le recombine. En général, le contact entre les fluides a lieu grâce au mouvement radial engendré dans les mélangeurs [J 3 861]. L’aire interfaciale générée dépend directement de l’énergie dissipée sous forme de perte de charge. Les fluides sont mis en circulation à l’aide d’une pompe dont les caractéristiques sont fonction de la perte de charge dans le mélangeur statique et des débits désirés.
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Technologie
L’efficacité de l’opération mise en œuvre dans un mélangeur statique dépend beaucoup du régime d’écoulement. Les mécanismes de mélange en régime laminaire et en régime turbulent étant très différents, la plupart des fabricants de mélangeurs statiques ont créé des géométries de mélangeurs spéciales pour chaque type d’écoulement. La figure 10 rassemble les mélangeurs les plus utilisés industriellement pour la production d’émulsions, décrit leur géométrie et précise leurs domaines d’application.
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Propriétés des émulsions générées
Une caractéristique clé des dispersions liquide-liquide formées dans les mélangeurs statiques concerne la répartition granulométrique. Ces dispositifs génèrent des cisaillements et des turbulences homogènes dans le volume du mélangeur, ce qui conduit à des émulsions relativement fines (d 32 ≈ 1 µm) et à une granulométrie resserrée (faible valeur de l’écart type).
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Paramètres...
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Mélangeurs statiques
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - SJÖBLOM (J.) (éd.) - Encyclopedic handbook of emulsion technology. - Marcel Dekker, New York (2001).
-
(2) - ZHOU (G.), KRESTA (S.M.) - Correlation of mean drop size and minimum drop size with the turbulence energy dissipation and the flow in an agitated tank. - Chem. Eng. Sci., 53, n° 11, p. 2063-2079 (1998).
-
(3) - VERMEULEN (T.), WILLIAMS (G.M.), LANGLOIS (G.E.) - Interfacial area in liquid-liquid and gas-liquid agitation. - Chem. Eng. Progr., 51, p. 85F-95F (1955).
-
(4) - CALDERBANK (P.H.) - Physical rate processes in industrial fermentations, part I : the interfacial area in gas-liquid contacting with mechanical agitation. - Trans. I Chem. E., 36, p. 443-463 (1958).
-
(5) - SPROW (F.B.) - Distribution of drop sizes produced in turbulent liquid-liquid dispersion. - Chem. Eng. Sci., 22, p. 435-442 (1967).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
(liste non exhaustive)
REACH :
https://www.ecologie.gouv.fr/reglementation-reach
HAUT DE PAGE2.1 Fournisseurs d’appareils d’émulsification
Technologie d’agitation mécanique, moulins colloïdaux :
Ekato
FrymaKomura
Inoxpa
Ika
Pierre Guérin
Silverson
VMI-Rayneri
Ystral Sarl
Technologie...
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