ÉMULSIFIANT: PROCESSUS D'ÉMULSION, ASPECTS MOLÉCULAIRES, APPLICATIONS - CHIMIE - 2024

Un émulsifiant ou émulsifiant est tout composé capable de stabiliser une émulsion pendant un temps considérable. Sa fonction est essentiellement de «fraterniser» deux liquides ou phases qui, dans des conditions normales, ne peuvent pas unifier; c'est-à-dire pour former un mélange d'aspect homogène.

L'exemple classique pour aborder ce que signifie un émulsifiant est celui d'un verre d'huile et d'eau. L'huile sera positionnée en haut, avec une densité plus faible, tandis que l'eau sera en bas. Les deux liquides ne peuvent pas fusionner, ils sont immiscibles (ils ne peuvent pas être mélangés), car leurs affinités intermoléculaires diffèrent l'une de l'autre; l'eau est polaire et le pétrole est non polaire.

Le beurre d'arachide doit en partie sa consistance et son épaisseur à son émulsifiant ajouté. Source: Pixabay.

Cependant, si un jaune d'oeuf est ajouté au mélange hétérogène et biphasique eau (w) -huile (o), en agitant vigoureusement, une émulsion eau-dans-huile (w / h) se formera, si l'huile est dispersée et dans une moindre mesure; ou huile dans l'eau (o / w), si maintenant c'est l'eau qui est dispersée. Ainsi, le jaune d'oeuf devient l'émulsifiant.

De ce qui précède, en ajoutant d'autres additifs, nous obtenons la mayonnaise. Comme la mayonnaise, d'autres produits alimentaires comme la margarine, le beurre de cacahuète, le lait, les sauces tomates, les vinaigrettes, etc., sont élaborés grâce à l'ajout d'un émulsifiant.

Processus d'émulsion

Processus de formation d'une émulsion. Source: Gabriel Bolívar.

L'émulsifiant permet ainsi de former une émulsion à partir de deux liquides ou mélanges non miscibles. Les émulsions E / H et H / E sont les deux cas les plus importants. L'image ci-dessus montre de manière simplifiée ce qui a été expliqué ci-dessus.

Notez que nous avons deux liquides: un bleuâtre et un jaune, qui forment un mélange hétérogène biphasique. Ils ne sont pas miscibles, ils ne fusionnent donc pas pour former un mélange homogène. Cependant, lorsque l'émulsifiant est ajouté (solide ou liquide), il intervient de telle sorte que des globules ou des particules dispersées du liquide jaune se forment.

Si les particules jaunes parvenaient à se fondre, nous aurions à nouveau une phase jaune comme au début. Plus ces particules sont petites, plus le mélange résultant sera lisse et uniforme. Par conséquent, à partir de ce mélange hypothétique, nous verrions un mélange vert; mais que les particules jaunes seraient facilement visualisées au microscope.

C'est là qu'interviennent les stabilisants, composés responsables d'empêcher la coalescence des particules dispersées, et d'allonger encore l'homogénéité de l'émulsion; c'est-à-dire qu'il ne "coupera" pas en deux phases.

Aspects moléculaires de l'émulsion

Moléculairement, le processus d'émulsion est assez dynamique et il existe plusieurs théories qui tentent d'expliquer l'action de l'émulsifiant. Cependant, ils partagent tous quelque chose en commun, c'est le fait que l'émulsifiant doit être une ou plusieurs molécules amphiphiles (ou amphipathiques); Ce sont ceux qui ont à la fois un caractère apolaire et polaire.

La molécule amphiphile peut être comparée à une sucette: la tête est polaire, hydrophile; tandis que la tige ou la queue est apolaire, hydrophobe. Deux liquides ne sont pas miscibles car essentiellement leur différence de polarité est très grande. L'émulsifiant interagit avec les deux liquides en même temps.

Sa tête polaire est orientée dans le sens du liquide polaire. D'autre part, la queue apolaire cherche à interagir avec le liquide apolaire. Selon le liquide ou la phase prédominante, les molécules amphiphiles ont tendance à former des micelles; disons des capsules, dans lesquelles les molécules du liquide dispersé sont enfermées.

Par exemple, les globules jaunes viendraient à être entourés par les molécules amphiphiles de l'émulsifiant, dont la partie externe interagit avec la phase continue ou liquide (de plus grande proportion, bleu), et repousse également les autres globules. Cependant, les micelles se déplacent, ce qui fera que tôt ou tard elles finiront par se séparer et donner lieu à l'apparition de la phase jaune.

Applications des émulsifiants

Les émulsifiants contribuent aux textures crémeuses de la crème glacée. Source: Pexels.

Sans l'existence d'émulsifiants ou d'émulsifiants, il ne serait pas possible de fabriquer des émulsions, qui sont d'une importance énorme dans l'industrie alimentaire et pharmaceutique. Alors que la formulation de ces produits incorpore également des agents épaississants et des stabilisants, les émulsifiants aident les mélanges à développer du corps et de la texture.

Les viscosités des émulsions obtenues peuvent être supérieures à celles des liquides non miscibles d'origine. La mayonnaise prouve ce point. Mais la viscosité finale peut également être plus faible, le mélange résultant étant plus lisse. Ainsi, les émulsifiants sont essentiels dans la consistance des aliments et, par conséquent, dans leurs saveurs.

Produits nécessitant des émulsifiants

Parmi certains des produits alimentaires qui nécessitent des émulsifiants, nous avons:

-Lait, étant une émulsion h / e, capable d'agir comme émulsifiant grâce à sa teneur en protéines.

-Beurre et margarine, tous deux sans émulsions.

-Pan, pour son durcissement et sa fraîcheur.

-Instructions.

-Chocolats, où ils modifient leur viscosité lors de leur production industrielle en barres ou moules.

-Crèmes glacées, puisque les protéines du lait stabilisent la combinaison des graisses et de l'eau, en plus de l'ajout d'émulsifiants supplémentaires, elles se regroupent (partiellement déstabilisantes) pour que le mélange puisse incorporer de l'air.

-Biscuits.

-Crèmes pour le visage.

-Crayon à lèvres.

-Pommades.

-Fromage.

-Gâteaux.

Exemples d'émulsifiants

Il a été mentionné que les molécules des émulsifiants doivent être en principe amphiphiles. Les tensioactifs, d'autre part, possèdent également cette caractéristique. Cependant, cela n'implique pas qu'une molécule amphiphile soit un surfactant (comme c'est le cas avec les protéines).

Par conséquent, les tensioactifs sont un bon choix lors du choix d'un émulsifiant; bien qu'il existe des sels qui remplissent la même fonction. La faisabilité de leur utilisation dépendra de la formulation et des propriétés chimiques du produit.

De même, tous les émulsifiants ne sont pas amphiphiles, car il se peut qu'ils interagissent avec les composants d'un mélange (protéines, graisses, sucres, etc.), réalisant ainsi l'homogénéisation de l'ensemble. Par conséquent, et enfin, quelques exemples d'émulsifiants seront listés:

-Esters d'acides gras

-Monoglycérides

-Diglycérides

-Lécithine (trouvée dans le jaune d'oeuf)

-La gomme arabique

-Pectine

-Amidon rouillé

-Gelée

-Polyéthylène glycol

-Maltitol

-Citrate de calcium

-Lactates de sodium et de potassium

-Alginate de sodium

-Gélose

-Comme Karaya

-Cellulose

-Alcools éthoxylés

- Stéaroyl lactylate de sodium et de calcium

-Polysorbates 20, 40, 60 et 80 (qualité alimentaire)

-Lactitol

Comme on peut le voir, il existe de nombreux émulsifiants disponibles, et chacun a une fonctionnalité, que ce soit pour les aliments, les crèmes, les sirops, les détergents, les lotions, etc.

Références

1. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
2. Wikipédia. (2020). Émulsion. Récupéré de: en.wikipedia.org
3. Les rédacteurs de l'Encyclopaedia Britannica. (20 mars 2019). Émulsifiant. Encyclopædia Britannica. Récupéré de: britannica.com
4. Ingrédients alimentaires de spécialité de l'UE. (2020). Émulsifiants. Récupéré de: Specialtyfoodingredients.eu
5. Auteur invité. (2015, 10 avril). Les émulsifiants au travail: applications à travers les industries (infographie). Récupéré de: knowledge.ulprospector.com
6. Ruben. (1er février 2012). Émulsifiants dans la crème glacée. Récupéré de: icecreamscience.com