Définition d’émulsifiant ou d’agent émulsifiant

Aussi appelé émulsifiant et émulsifiant, un émulsifiant est une substance ou un composé chimique utilisé pour aider à préparer et à stabiliser les émulsions. Une émulsion est un liquide d’aspect laiteux qui contient de petites particules ou des gouttes d’une autre substance insoluble en suspension. Cela signifie qu’il s’agit de substances qui empêchent les liquides qui ne se mélangent pas normalement de se séparer en phases facilement reconnaissables à l’œil nu.

Les émulsions sont très courantes dans différents domaines de la vie quotidienne, ainsi qu’en chimie, en biologie et dans d’autres sciences. De nombreux produits alimentaires que nous consommons quotidiennement sont des émulsions. Quelques exemples courants sont le lait, la crème glacée, la mayonnaise, la moutarde et les vinaigrettes.

D’autre part, de nombreuses peintures sont également des émulsions entre l’eau, les huiles et les pigments inorganiques. Toutes ces émulsions nécessitent l’ajout d’un agent émulsifiant pour maintenir la stabilité. Sinon, ils finiront par se séparer en deux phases différentes.

Le terme émulsifiant vient du latin emulsus qui, selon le contexte, peut être compris comme trait ou mélangé. Cela fait référence au fait que le lait est une émulsion d’eau et de graisse avec des protéines et des sucres dissous et aussi au fait que les émulsions sont des mélanges stables de liquides non miscibles.

Types d’agents émulsifiants

Les émulsifiants peuvent être classés selon trois critères principaux :

• Selon sa charge électrique en milieu aqueux.
• Selon sa solubilité ou sa balance hydrophile/lipophile
• Selon les groupes fonctionnels qu’ils contiennent.

Types d’émulsifiants selon leur charge électrique en milieu aqueux

Lorsqu’ils sont dissous dans l’eau, les émulsifiants peuvent s’ioniser, donnant naissance à quatre types différents d’espèces chimiques :

• Émulsifiants cationiques : ce sont ceux qui acquièrent une charge positive lorsqu’ils sont dissous dans l’eau. Ces émulsifiants sont efficaces à pH acide mais ne sont pas bons dans les solutions à forte concentration en sel, car les ions négatifs du sel ont tendance à contrecarrer la charge positive de l’émulsifiant, limitant son efficacité.
• Émulsifiants anioniques : ils sont très courants. Ils forment des ions chargés négativement et sont particulièrement utiles dans les solutions à pH alcalin. Ils ne sont pas non plus efficaces dans les milieux à forte teneur en sel pour les mêmes raisons que les cationiques.
• Émulsifiants non ioniques ou neutres : comme leur nom l’indique, ils ne forment pas d’ions lorsqu’ils sont dissous dans l’eau. Leur efficacité n’est pas affectée par le pH, la présence de sels ou la présence d’autres agents émulsifiants, c’est pourquoi ils sont parmi les plus largement utilisés dans l’industrie, y compris les émulsifiants populaires tels que les mono- et diglycérides.
• Émulsifiants amphotères : ils peuvent avoir à la fois une charge positive et une charge négative en solution aqueuse, ce qui les rend utiles dans une large gamme de valeurs de pH, à l’exception du pH correspondant à son point isoélectrique. La lécithine de soja est l’une des plus populaires.

Types d’émulsifiants selon leur solubilité ou balance hydrophile/lipophile

Les émulsifiants peuvent être classés selon une échelle qui indique à quel point ils sont hydrosolubles ou liposolubles. Cette échelle, appelée balance hydrophile/lipophile (HLB), va de zéro (0) à environ vingt (20) et permet, quant à elle, de classer les agents émulsifiants en deux grands groupes :

• Émulsifiants hydrophiles : Ils ont un HLB compris entre 10 et 18, ils sont donc beaucoup plus solubles dans l’eau que dans l’huile. Pour cette raison, la plus grande interaction se produit avec la phase aqueuse, réduisant sa tension superficielle à presque 0, ce qui facilite la formation d’émulsions huile dans eau dans lesquelles l’eau est la phase continue et l’huile y est dispersée sous forme de petites gouttes.
• Émulsifiants lipophiles : ils sont tout le contraire des hydrophiles. Ils ont généralement un HLB compris entre 3 et 6 et sont donc plus solubles dans l’huile que dans l’eau. Ils sont utilisés pour préparer des émulsions d’huile dispersée dans l’eau.

Types d’émulsifiants selon les groupes fonctionnels qu’ils contiennent

Il existe une très grande variété d’émulsifiants avec des compositions et des structures différentes et pour des applications différentes. Dans la seule industrie agro-alimentaire, on peut distinguer plus de 14 familles d’émulsifiants selon le groupe fonctionnel qu’ils contiennent, parmi lesquels on peut citer les polysorbates, les monoglycérides, les diglycérides, etc.

Comment fonctionnent les émulsifiants ?

Les émulsifiants sont des molécules amphiphiles, ce qui signifie qu’une partie de la molécule (l’extrémité polaire ou ionique de la molécule) est hydrophile (soluble dans l’eau), tandis que l’autre partie est hydrophobe ou, ce qui revient au même, lipophile (liposoluble ) . Cela permet aux émulsifiants d’interagir avec l’eau et les graisses et huiles en même temps, de sorte qu’il est toujours situé à l’interface entre les deux.

L’effet net est que les agents émulsifiants sont capables d’abaisser la tension superficielle à l’interface des deux liquides non miscibles, permettant la formation de gouttelettes plus petites de la phase dispersée dans la phase continue. En termes simples, l’émulsifiant facilite la formation initiale de l’émulsion.

En plus de cela, l’émulsifiant aide également à maintenir la stabilité de l’émulsion. Pour ce faire, il empêche les petites gouttelettes de fusionner par coalescence pour former des gouttelettes plus grosses qui fusionnent finalement pour séparer définitivement les deux phases et ainsi rompre l’émulsion.

La manière dont les émulsifiants y parviennent dépend du type d’émulsifiant. Dans le cas des ioniques (cationiques ou anioniques), ceci est réalisé par répulsion électrostatique entre des gouttelettes en phase dispersée qui sont recouvertes d’une couche de molécules également chargées. Dans d’autres cas, la coalescence est empêchée par un encombrement stérique des molécules d’émulsifiant qui ne permet pas au liquide d’une goutte d’entrer en contact avec celui d’une autre pour fusionner. Enfin, il existe des cas où une couche de molécules d’eau solidement fixées à la couche d’émulsifiant se forme, ce qui rend également difficile la fusion de deux gouttelettes proches.

Exemples d’émulsifiants

Les références

En ligneMiller, R. (2016). Émulsifiants : types et utilisations. Encyclopédie de l’alimentation et de la santé, 498–502. https://www.researchgate.net/publication/301702384_Emulsifiers_Types_and_Uses

Tout en polymères (24 juillet 2020). Émulsifiants. Récupéré de https://todoenpolimeros.com/2020/07/24/emulsificantes/