Dans certaines conditions, deux liquides non miscibles, l'un avec des particules (gouttelettes ou cristaux liquides) dispersées dans l'autre, forment un système appelé émulsion. Les émulsions sont largement utilisées dans la production industrielle et agricole, dans la vie quotidienne et dans les phénomènes physiologiques. L'émulsion est un système thermodynamiquement instable. Pour réaliser l'émulsification et obtenir une certaine stabilité de l'émulsion, il faut ajouter une troisième substance capable de réduire l'énergie interfaciale, appelée émulsifiant.

L'émulsifiant est la clé de la stabilité de l'émulsion ; il s'agit le plus souvent de divers types de surfactants. Cependant, tous les surfactants ne conviennent pas en tant qu'émulsifiants, de sorte que le choix des émulsifiants dans la préparation des émulsions devient une question clé.

En fonction des différentes propriétés de l'huile dispersée dans l'eau ou de l'eau dispersée dans l'huile, les émulsifiants sont grossièrement divisés en types eau dans l'huile (E/H) et huile dans l'eau (E/H), et la stabilité de l'émulsification est principalement déterminée par l'équilibre entre les groupes hydrophiles et lipophiles dans les molécules d'émulsifiants. Cet équilibre est généralement exprimé par la valeur HLB. Cette valeur est généralement comprise entre 1 et 20, plus elle est proche de 1, plus l'émulsifiant est lipophile, plus elle est proche de 20, plus l'émulsifiant est hydrophile.

Le rôle des émulsifiants alimentaires se divise principalement en trois aspects : ① réduire la tension interfaciale entre l'huile et l'eau, favoriser l'émulsification, dans l'interface huile - eau - émulsifiant pour former un équilibre de phase, stabilisation des émulsifiants ; ② interaction avec l'amidon et les protéines et d'autres composants pour améliorer la structure et les propriétés rhéologiques de l'aliment ; ③ améliorer la cristallisation de l'huile de la graisse.

Résumé de la valeur HLB des émulsifiants couramment utilisés

Nom commercial

Nom chinois

Type

HLB

—

Acide oléique

Anion

1

Portée 85

Trioléate de sorbitane, anhydre

Non ionique

1.8

Arlacel 85

Trioléate de sorbitane

Non ionique

1.8

Atlas G-1706

Dérivé de cire d'abeille à base de polyoxyéthylène sorbitol

Non ionique

2

Span 65

Tristéarate de sorbitane anhydre

Non ionique

2.1

Arlacel 65

Tristéarate de sorbitane

Non ionique

2.1

Atlas G-1050

Hexastéarate de polyoxyéthylène sorbitane

Non ionique

2.6

Emcol EO-50

Ester d'acide gras d'éthylène glycol

Non ionique

2.7

Emcol ES-50

Ester d'acide gras de l'éthylène glycol

Non ionique

2.7

Atlas G-1704

Dérivé de cire d'abeille à base de polyoxyéthylène sorbitol

Non ionique

3

Emcol PO-50

Ester d'acide gras du propylène glycol

Non ionique

3.4

Atlas G-922

Monostéarate de propylène glycol

Non ionique

3.4

"Pure"

Monostéarate de propylène glycol

Non ionique

3.4

Atlas G-2158

Monostéarate de propylène glycol

Non ionique

3.4

Emcol PS-50

Ester d'acide gras de propylène glycol

Non ionique

3.4

Emcol EL-50

Ester d'acide gras de l'éthylène glycol

Non ionique

3.6

Emcol PP-50

Ester d'acide gras du propylène glycol

Non ionique

3.7

Arlacel C

Sesquioléate de sorbitane, anhydre

Non ionique

3.7

Arlacel 83

Sesquioléate de sorbitane, anhydre

Non ionique

3.7

AtlasG-2859

Oléate de polyoxyéthylène sorbitane 4.5

Non ionique

3.7

Atmul 67

Monostéarate de glycérol

Non ionique

3.8

Atmul 84

Monostéarate de glycérol

Non ionique

3.8

Tegin 515

Monostéarate de glycérol

Non ionique

3.8

Aldo 33

Monostéarate de glycérol

Non ionique

3.8

"Pure"

Monostéarate de glycérol

Non ionique

3.8

Ohlan

Lanoline hydroxylée

Non ionique

4

AriasG-1727

Dérivé de cire d'abeille à base de polyoxyéthylène sorbitol

Non ionique

4

Emcol PM-50

Ester d'acide gras du propylène glycol

Non ionique

4.1

Span 80

Monooléate de sorbitane

Non ionique

4.3

Arlacel 80

Monooléate de sorbitane

Non ionique

4.3

Atlas G-917

Monolaurate de propylène glycol

Non ionique

4.5

AtlasG-385l

Monolaurate de propylène glycol

Non ionique

4.5

EmcolPL-50

Ester d'acide gras de propylène glycol

Non ionique

4.5

Span 60

Monostéarate de sorbitane

Non ionique

4.7

Arlacel 60

Monostéarate de sorbitane

Non ionique

4.7

AtlasG-2139

Monooléate de diéthylène glycol

Non ionique

4.7

Emcol DO-50

Ester d'acide gras du diéthylène glycol

Non ionique

4.7

AtlasG-2146

Monostéarate de diéthylène glycol

Non ionique

4.7

Emcol DS-50

Ester d'acide gras du diéthylène glycol

Non ionique

4.7

Ameroxol OE-2

Polyoxyéthylène (2EO) éther d'oléyle

Non ionique

5

AtlasG-1702

Dérivé de cire d'abeille à base de polyoxyéthylène sorbitol

Non ionique

5

Emcol DP-50

Ester d'acide gras du diéthylène glycol

Non ionique

5.1

Aldo 28

Monostéarate de glycérol

Non ionique

5.5

Tegin

Monostéarate de glycérol

Non ionique

5.5

Emcol DM-50

Ester d'acide gras du diéthylène glycol

Non ionique

5.6

Glucate-SS

Glucoside méthylique sesquistéarate de caséine

Non ionique

6

AtlasG-1725

Dérivé de cire d'abeille à base de polyoxyéthylène sorbitol

Non ionique

6

AtlasG-2124

Monolaurate de diéthylène glycol

Non ionique

6.1

Emcol DL-50

Ester d'acide gras du diéthylène glycol

Non ionique

6.1

Glaurin

Monolaurate de diéthylène glycol

Non ionique

6.5

Span 40

Monopalmitate de sorbitane

Non ionique

6.7

Arlacel 40

Monopalmitate de sorbitane

Non ionique

6.7

AtlasG-2242

Dioléate de polyoxyéthylène

Non ionique

7.5

AtlasG-2147

Monostéarate de tétraéthylène glycol

Non ionique

7.7

AtlasG-2140

Monooléate de tétraéthylène glycol

Non ionique

7.7

AtlasG-2800

Dioléate de polyoxypropylène mannitol

Non ionique

8

Atlas G-1493

Dérivé d'acide oléique de polyoxyéthylène sorbitane-lanoline

Non ionique

8

Atlas G-1425

Dérivé de polyoxyéthylène sorbitol-lanoline

Non ionique

8

Atlas G-3608

Stéarate de polyoxypropylène

Non ionique

8

Solulan 5

Éther de lanoline polyoxyéthylène (5EO)

Non ionique

8

Span 20

Laurate de sorbitan

Non ionique

8.6

Arlacel 20

Laurate de sorbitan

Non ionique

8.6

Emulphor VN-430

Acide gras polyoxyéthylène

Non ionique

8.6

Atbs G-2111

Oléate de polyoxyéthylène oxypropylène

Non ionique

9

Atlas G-1734

Dérivé de cire d'abeille à base de polyoxyéthylène sorbitol

Non ionique

9

Atlas G-2125

Monolaurate de tétraéthylène glycol

Non ionique

9.4

Brij 30

Polyoxyéthylène éther laurique

Non ionique

9.5

Préadolescents 61

Monostéarate de polyoxyéthylène (4EO) sorbitane anhydre

Non ionique

9.6

Atlas G-2154

Monostéarate de glycol hexaéthylénique

Non ionique

9.6

Splulan PB-5

Éther de lanoline polyoxypropylène (5PO)

Non ionique

10

Tween 81

Monooléate de polyoxyéthylène(5EO) sorbitane

Non ionique

10

Atlas G-1218

Esters polyoxyéthyléniques d'acides gras mixtes et d'acides résiniques

Non ionique

10.2

Atlas G-3806

Ether de polyoxyéthylène et de cétyle

Non ionique

10.3

Tween 65

Tristéarate de polyoxyéthylène (20EO) anhydre

Non ionique

10.5

Atlas G-3705

Polyoxyéthylène éther laurique

Non ionique

10.8

Tween 85

Trioléate de polyoxyéthylène (20EO) sorbitane anhydre

Non ionique

11

Atlas G-2116

Oléate de polyoxyéthylène et d'oxypropylène

Non ionique

11

Atlas G-1790

Dérivé de lanoline polyoxyéthylénée

Non ionique

11

Atlas G-2142

Monooléate de polyoxyéthylène

Non ionique

11.1

Myrj 45

Monostéarate de polyoxyéthylène

non ionique

11.1

Atlas G-2141

Monooléate de polyoxyéthylène

Non ionique

11.4

Monooléate de P.E.G.400

Monooléate de polyoxyéthylène

Non ionique

11.4

Atlas G-2076

Polyoxyéthylène monopalmitate

Non ionique

11.6

S-541

Monostéarate de polyoxyéthylène

Non ionique

11.6

Monostéarate de P.E.G.400

Monostéarate de polyoxyéthylène

Non ionique

11.6

Atlas G-3300

Sulfonate d'alkyle

Anionique

11.7

–

Oléate de triéthanolamine

anionique

12

Ameroxl OE-10

Polyoxyéthylène (10EO) éther d'oléyle

Non ionique

12

Atlas G-2127

Monolaurate de polyoxyéthylène

Non ionique

12.8

Igepal CA-630

Polyoxyéthylène alkyl phénol

Non ionique

12.8

Solulan 98

Dérivé de lanoline acétylée polyoxyéthylène (10EO)

Non ionique

13

Atlas G-1431

Dérivé de polyoxyéthylène sorbitol-lanoline

Non ionique

13

Atlas G-1690

Éther de polyoxyéthylène d'alkyle et d'aryle

Non ionique

13

S-307

Monolaurate de polyoxyéthylène

Non ionique

13.1

Monolurate de P.E.G 400

Monolaurate de polyoxyéthylène

Non ionique

13.1

Atlas G-2133

Polyoxyéthylène éther laurique

Non ionique

13.1

Atlas G-1794

Huile de ricin polyoxyéthylénée

Non ionique

13.3

Emulphor EL-719

Huile végétale polyoxyéthylène

Non ionique

13.3

Tween 21

Monolaurate de sorbitane polyoxyéthylène (4EO) anhydre

Non ionique

13.3

Renex 20

Ester de polyoxyéthylène avec des acides gras et des acides résiniques

Non ionique

13.5

Atlas G-1441

Dérivé de polyoxyéthylène sorbitol-lanoline

Non ionique

14

Solulan C-24

Éther de cholestéryle polyoxyéthylène (24EO)

Non ionique

14 Solulan PB-20

Solulan PB-20

Éther de lanoline polyoxypropylène(20PO)

Non ionique

14

NP10

TX10

Non ionique

14.5

Atlas G-7596j

Monolaurate de polyoxyéthylène sorbitane anhydre

Non ionique

14.9

Préadolescents 60

Monostéarate de polyoxyéthylène (20EO) sorbitane anhydre

Non ionique

14.9

Ameroxol OE-20

Polyoxyéthylène (20EO) éther d'oléyle

Non ionique

15

Glucamate SSE-20

Sesquioléate de polyoxyéthylène(20EO)méthylglucoside

Non ionique

15 Glucamate

Solulan 16

Ether de lanoline polyoxyéthylène(16EO)

Non ionique

15

Solulan 25

Ether de lanoline polyoxyéthylène(25EO)

Non ionique

15

Solulan 97

Dérivé de lanoline acétylée polyoxyéthylène (9EO)

Non ionique

15

Tween 80

Monooléate de polyoxyéthylène (20EO) sorbitane anhydre

Non ionique

15

Myrj 49

Monostéarate de polyoxyéthylène

Non ionique

15

Altlas G-2144

Monooléate de polyoxyéthylène

Non ionique

15.1

Atlas G-3915

Ether de polyoxyéthylène et d'oléyle

Non ionique

15.3

Atlas G-3720

Polyoxyéthylène octadécanol

Non ionique

15.3

Atlas G-3920

Alcool oléique polyoxyéthylène

Non ionique

15.4

Emulphor ON-870

Alcool gras polyoxyéthylène

Non ionique

15.4

Atlas G-2079

Monopalmitate de polyéthylène glycol

Non ionique

15.5

Préadolescents 40

Oxyde de polyéthylène (20EO) Monopalmitate de sorbitane anhydre

Non ionique

15.6

Atlas G-3820

Polyoxyéthylène Alcool cétylique

Non ionique

15.7

Atlas G-2162

Stéarate de polyoxyéthylène oxypropylène

Non ionique

15.7

Atlas G-1741

Dérivé de polyoxyéthylène sorbitol-lanoline

Non ionique

16

Myrj 51

Monostéarate de polyoxyéthylène

Non ionique

16

Atlas G-7596P

Monolaurate de sorbitane polyoxyéthylène anhydre

Non ionique

16.3

Atlas G-2129

Monolaurate de polyoxyéthylène

Non ionique

16.3

Atlas G-3930

Ether de polyoxyéthylène et d'oléyle

Non ionique

16.6

Préadolescents 20

Monolaurate de polyoxyéthylène (20EO) sorbitane anhydre

Non ionique

16.7

Brij 35

Polyoxyéthylène éther laurique

Non ionique

16.9

Myrj 52

Monostéarate de polyoxyéthylène

Non ionique

16.9

Myrj 53

Monostéarate de polyoxyéthylène

Non ionique

17.9

-Oléate de sodium

Oléate de sodium

Anionique

18

Atlas G-2159

Monostéarate de polyoxyéthylène

Non ionique

18.8

-Oléate de potassium

Oléate de potassium

Anionique

20

Atlas G-263

Sulfate de sodium N-hexadécyl-N-éthylmorpholinoéthyle

Cationique

25-30

Texapon K-12

Laurylsulfate de sodium pur

Anionique

40

Valeur HLB et sélection de l'émulsifiant optimal[1]

Chaque émulsifiant a une valeur HLB spécifique, et il est souvent difficile pour un seul émulsifiant de répondre aux exigences d'émulsification d'un système à plusieurs composants. Habituellement, une variété d'émulsifiants ayant des valeurs HLB différentes sont mélangés pour former un émulsifiant hybride, qui peut non seulement répondre aux exigences des systèmes complexes, mais aussi améliorer considérablement l'effet d'émulsification. Pour émulsifier un système huile-eau, les étapes suivantes peuvent être suivies pour sélectionner le meilleur émulsifiant.

I. Détermination de la valeur HLB optimale pour le système huile-eau

Sélectionner une paire d'émulsifiants présentant de grandes différences dans les valeurs HLB, par exemple, Span-60 (HLB = 4,3) et Tween-80 (HLB = 15), formuler une série d'émulsifiants mixtes avec différentes valeurs HLB dans différentes proportions, puis utiliser cette série d'émulsifiants mixtes pour produire une série d'émulsions à partir d'un système huile-eau spécifié. L'efficacité d'émulsification de chaque émulsion (qui peut être représentée par le temps de stabilité de l'émulsion, mais aussi par d'autres propriétés stables) et la valeur HLB calculée de l'émulsifiant mixte, le graphique, une courbe en forme de cloche, et la courbe avec le pic le plus élevé de la valeur HLB correspondante qui émulsifie le système spécifié de la valeur HLB requise.

Il est évident que la valeur HLB la plus appropriée peut être obtenue en utilisant un émulsifiant mixte, mais cet émulsifiant peut ne pas être le plus efficace. L'efficacité d'un émulsifiant signifie que la concentration d'émulsifiant nécessaire pour stabiliser l'émulsion spécifiée est la plus faible et la moins chère. L'émulsifiant qui est cher mais qui nécessite une concentration beaucoup plus faible peut également être plus efficace que l'émulsifiant qui est moins cher et plus concentré.

II. Détermination de l'émulsifiant

En partant du principe qu'il faut maintenir la valeur HLB requise du système d'émulsification choisi, plusieurs paires d'émulsifiants sont sélectionnées et mélangées de manière à ce que la valeur HLB de chaque émulsifiant mélangé corresponde à la valeur déterminée par la méthode susmentionnée. Le système spécifié est émulsifié avec ces émulsifiants, la stabilité est mesurée et l'efficacité de l'émulsification est comparée jusqu'à ce que la paire d'émulsifiants la plus efficace soit trouvée.

Il convient de noter que la concentration des émulsifiants n'est pas mentionnée ici, mais cela n'affecte pas cette méthode de sélection, car la valeur HLB requise pour la préparation d'une émulsion stable a peu à voir avec la concentration des émulsifiants. C'est dans la zone d'instabilité de l'émulsion, lorsque la concentration de l'émulsifiant est très faible ou que la concentration de la phase interne est trop élevée, que cette méthode est affectée [2].

Lors de la sélection d'un émulsifiant à l'aide de la méthode HLB, il convient de tenir compte non seulement de la valeur HLB optimale, mais aussi de l'affinité de l'émulsifiant avec la phase dispersée et le milieu dispersant. Un émulsifiant idéal doit non seulement avoir une forte affinité avec la phase huileuse, mais aussi une forte affinité avec la phase aqueuse.

En mélangeant un émulsifiant à faible valeur HLB avec un émulsifiant à grande valeur HLB, on obtient un film mixte ayant une forte affinité à la fois pour la phase huileuse et la phase aqueuse, ce qui permet de répondre aux deux exigences en même temps. Par conséquent, l'utilisation d'émulsifiants mixtes est plus efficace que l'utilisation d'un seul émulsifiant.

En résumé, la méthode de détermination de la formule d'émulsifiant requise pour l'émulsification d'un système donné consiste à choisir arbitrairement une paire d'émulsifiants, à modifier le rapport de mélange dans une certaine fourchette, puis à modifier les types et les rapports des émulsifiants composés pour obtenir la valeur HLB la plus élevée, tout en maintenant la valeur HLB requise, jusqu'à ce que l'émulsifiant composé soit le plus efficace possible.

Dans la préparation des émulsions stabilisées, la sélection de l'émulsifiant le plus approprié pour obtenir le meilleur effet d'émulsification est la question clé. Il n'existe pas de théorie parfaite pour la sélection des émulsifiants.

La valeur HLB des agents de surface est très utile pour sélectionner les émulsifiants et déterminer le dosage des émulsifiants composés, et son avantage se reflète principalement dans son additivité, qui peut être calculée simplement ; le problème est que d'autres facteurs ne sont pas pris en compte dans la valeur HLB, notamment l'influence de la température, qui est particulièrement importante dans les émulsifiants non ioniques dont le dosage a été élevé ces dernières années.

En outre, la valeur HLB ne peut que prédire grossièrement le type d'émulsion à former et ne peut donner la concentration d'émulsifiant au moment de l'émulsification optimale, ni prédire la stabilité de l'émulsion résultante. Par conséquent, l'application de la valeur HLB pour sélectionner les émulsifiants est une méthode plus efficace, mais elle présente également certaines limites et doit être combinée à d'autres méthodes dans les applications pratiques.