Letteratura scientifica selezionata sul tema "Émulsions – Composition chimique"

La gomme acacia est un exsudat de l’Acacia senegal var senegal couramment utilisée dans l’industrie agroalimentaire et pharmaceutique comme émulsifiant et stabilisant (E414). Cette thèse, réalisée en collaboration avec l’entreprise Allan &Robert, étudie les relations entre la composition chimique, les propriétés physico-chimiques, les propriétés fonctionnelles et les conditions environnementales de synthèse et de récolte des gommes acacia. L’étude de gommes brutes montre que l’origine géographique et les conditions de stockage post-récolte peuvent influencer la composition chimique et les propriétés physico-chimiques des gommes. Nous avons également confirmé le rôle important de la fraction AGP dans les propriétés en émulsion, en précisant l’importance du pourcentage d’AGP pour les propriétés émulsifiantes, l’importance de la proportion d’acides aminés aromatiques dans cette fraction pour la stabilité des émulsions et l’impact négatif des agrégats sur les propriétés en émulsion. Il semble également qu’il y ait un lien entre qualité des émulsions et pourcentage de protéines présent dans la gomme. Nous avons également montré que le procédé d’atomisation pouvait avoir une influence sur les propriétés physico-chimiques et fonctionnelles des gommes
Acacia gum is an exudate from Acacia senegal var senegal commonly used in food and pharmaceutical industry as emulsifier and stabilizer (E414). The aim of this thesis, in partnership with Allan & Robert, was to study the relationship between chemical composition, physic-chemical properties, functional properties and environmental conditions of acacia gums synthesis and harvest. At first, studying raw gums show the influence of geographic origin and post-harvest storage condition on the acacia gums chemical composition and physic-chemical properties. Then, we confirm the important role of AGP fraction in emulsions properties into correlating the AGP percent with the emulsifying properties, the aromatic amino acid proportion in the fraction with the emulsion stability and the aggregates negative effect on the emulsion properties. Furthermore, a relation appears between emulsions quality and protein percent in gums. Finally, we highlighted the atomization process influence on physic-chemical and functional properties of acacia gums

Les émulsions sont très utilisées dans le domaine des cosmétiques, notamment pour les crèmes et les lotions. En fonction de leur composition, elles présentent diverses propriétés en matière de stabilité, de texture, de microstructure et de macrostructure. Il n’existe pas, à l’heure actuelle, d’étude dans la littérature qui se soit intéressée à l’effet de la composition sur ces différentes propriétés et aux relations qui peuvent exister entre celles-ci, tout en mettant en œuvre une maîtrise de la formulation. Pour répondre à cette double problématique, quatorze émulsions huile-dans-eau ont été formulées, avec un protocole maîtrisé, pour lesquelles les concentrations en phase grasse, en gomme acacia et en xanthane varient. Des solutions de xanthane et de gomme acacia ont également été préparées pour comparer l’effet des gommes en émulsion et en phase aqueuse seule. Les produits ont été ensuite caractérisés, de façon la plus complète et objective possible, pour mettre en évidence l’influence de la composition sur les propriétés de l’émulsion et leurs interactions. De nombreux paramètres ont ainsi été collectés par : analyse sensorielle, des observations microscopiques et des mesures en granulométrie laser, des mesures rhéologiques et mécaniques. On peut en conclure que chacun des paramètres de l’émulsion impacte ses propriétés, avec des différences notables, la teneur en phase grasse étant, globalement, prépondérante. Des relations entre l’ensemble des données ont été mises en évidence et permettent de proposer des hypothèses quant à l’impact de la formulation sur les propriétés tactiles des crèmes cosmétiques
Emulsions are widely used in cosmetics. Depending on their composition, they exhibit various properties in terms of stability, texture, microstructure and macrostructure. At the present time, there a few to no studies in the literature interested in the effect of the emulsions composition on these different properties and the existing link between these characteristics that are implementing a command of the formulation. To address this dual problem, fourteen oil-in-water emulsions were formulated, with a controlled formulation protocol, for which the concentration of oil phase, acacia gum and xanthan gum evolve. Solutions of xanthan and acacia gums were also prepared to compare the effect of the gums on emulsions to the one on aqueous phase alone. The products were then characterized, in the most complete and objective way possible, to illustrate the influence of the composition on the properties of the emulsions and how these interact. Numerous parameters were collected through : ensory analysis, mcroscopic observations and static light scattering measurements, rhlogical and instrumental texture analyses. t can be concluded that the emulsions are well differentiates and that each of the emulsion parameter impacts its properties with significant differences, the oil phase content being preponderant overall. elationships between the data set were highlighted and suggest hypotheses about the impact of the formulation on the tactile properties of cosmetic creams

La gomme arabique est un exsudat d’arbre qui est essentiellement utilisée pour ses propriétés stabilisantes et émulsifiantes. Ce produit naturel est un mélange complexe de protéines et de polysaccharides liés de façons covalentes, qui différent de part leur masse molaire et leur hydrophobicité. Malgré le grand nombre d’études existantes dans littérature sur la structure et les propriétés interfaciales de la gomme arabique, la compréhension de la relation entre la composition interfaciale, la structuration interfaciale et la métastabilité d’émulsions restent mal comprises à ce jour compliquée. La gomme arabique est classiquement décrite comme un mélange de trois fractions : une fraction riche en polysaccharide (arabinogalactan), une fraction composée de conjugués protéine-polysaccharides et enfin des glycoprotéines. Les propriétés émulsifiantes et stabilisantes de la gomme sont attribuées à la fraction de conjugués dont la partie protéinée s’adsorbe à la surface des gouttes d’huiles et les espèces carbonées apportent des répulsions stériques entre les gouttes. Dans cette thèse, nous avons étudié le comportement microscopique des espèces de la gomme en solution et aux interfaces huile/eau. La première étape a consisté à caractériser la structure des molécules de la gomme en solution. Une séparation bi-dimensionnelle de la gomme a été réalisée par exclusion stérique suivie d’une séparation par affinité hydrophobe, ce qui nous a permis de confirmer la nature très hétérogène de la gomme. Des expériences de diffusion des rayons-X et des neutrons aux petits angles sur la gomme arabique et ses fractions nous ont amené à proposer un modèle structural des espèces conjuguées. Nous avons ensuite étudié la composition de films de gomme arabique adsorbés en émulsion en la comparant avec celle de la gomme en solution. Une augmentation du taux de protéine dans le film interfacial a montré le rôle crucial des espèces polypeptidiques sur l’adsorption. Nous avons observé que la composition du film adsorbé diffère de la gomme en solution mais reste hétérogène en taille et en hydrophobicité. Un bilan massique a révélé une forte dépendance entre la formulation d’émulsion (concentration en gomme et paramètres physicochimiques) et la concentration surfacique alors que la composition de l’interface a très peu changé. Ces résultats suggèrent une modification de conformation des espèces adsorbées en fonction des conditions d’émulsification. Dans un troisième temps, nous nous sommes intéressés aux mécanismes de stabilisation provenant de l’adsorption des espèces amphiphiles de la gomme arabique. Pour cela, nous avons développé une méthode permettant de récupérer les espèces adsorbées dans une émulsion huile dans eau. Cette méthode nous a permis de mettre à jour une structuration du film adsorbé. Les espèces récupérées de l’interface ont montré la présence d’une agrégation, dont l’intensité dépend directement du taux de couverture et du taux de protéine de l’interface. La métastabilité d’émulsions stabilisées par de la gomme arabique est ainsi favorisée par l’augmentation de la structuration interfaciale, i.e. quand le taux d’agrégation des espèces adsorbées augmente. Un tel comportement n’a pas encore été reporté dans la littérature et nous pensons qu’il s’agit d’un mécanisme clef dans le cadre d’émulsions stabilisées par la gomme arabique. Enfin, des expériences de diffusion de neutrons aux petits angles (avec un contraste identique entre les phases continue et dispersée) ont révélé des différences de structuration entre deux régimes de concentration surfacique. Ces observations ont été discutées au regard des spectres de diffusion de la gomme en solution. Pour conclure, cette thèse porte sur la relation entre composition et structuration dans des émulsions stabilisées par la gomme arabique et démontre notamment un mécanisme original de stabilisation qui joue un rôle important dans ce système complexe
Gum arabic, a tree exudate, is essentially used for its binding and emulsifying properties. This natural product is a complex mixture of covalently linked proteins and charged polysaccharides moieties, differing in their molecular mass and hydrophobicity. A large body of literature now exists on the structure and interfacial properties of gum Arabic but a comprehensive description of the relationship between interfacial composition, interfacial structuration and emulsion metastability remains elusive. In the literature, gum Arabic is described as a mixture of three fractions: an arabinogalactan rich polysaccharide fraction, a polysaccharide-protein conjugates fraction and a fraction of glycoproteins. The conjugate fraction is thought to be responsible for the emulsifying and stabilizing properties of the gum, with the protein part adsorbing at oil droplets surface and the carbohydrate moieties providing steric repulsion between droplets. In this work, we have investigated the microscopic behavior of the gum species in solution and at oil/water interfaces. The first step was to characterize the structure of gum Arabic species in solution. A twodimensional separation of the gum molecules was performed using size exclusion chromatography followed with by hydrophobic interaction separation, which confirmed the highly heterogeneous composition of the gum. Small angle X-ray and neutron scattering measurements on the gum and its fractions led us to propose a structural representation of the gum conjugated moieties. Then the composition of adsorbed gum Arabic films as compared to gum Arabic solutions has been investigated. An increase in the protein rate of the interfacial film showed the crucial role of the polypeptide moieties on the adsorption. The composition of the adsorbed film was shown to differ from the bulk but remained heterogeneous in size and hydrophobicity. A mass balance revealed a strong dependence between the emulsion formulation (gum concentration and physico-chemical parameters) and the surface concentration, while the composition of the interface was only slightly changed. These results suggest that gum Arabic adsorbing species must adopt conformational changes depending on emulsification conditions. In a third stage, we have addressed the stabilization mechanisms resulting from the adsorption of gum Arabic amphiphilic species. For that purpose, we have developed a method to recover the adsorbed species within an oil-in-water emulsion. This method allowed us to unveil a structuration of the adsorbed film. Species recovered from the interface displayed aggregation, the magnitude of which directly depended on the coverage density and protein rate of the adsorbed film. The metastability of emulsions, stabilized with gum Arabic, increased upon promoting interfacial structuration, i.e. when the aggregation rate of adsorbed species was enhanced. Such behavior has not been reported so far in the literature and we believe that it is a key mechanism of gum Arabic-based on emulsions. Finally, small angle neutron scattering experiments (contrast match between the continuous and dispersed phases) disclosed differences of structuration between two regimes of interface coverage. These observations were discussed in the light of the comparison with the scattering spectra of gum Arabic solutions. To conclude, this thesis revolves around the composition/structuration relationship in gum Arabic-stabilized emulsion stabilized and demonstrates that an original mechanism is at play in this complex system

Le génie des produits formulés propose une démarche pour essayer de comprendre et contrôler le lien entre les propriétés micro-, méso- et macroscopiques d'un produit fini. Dans cette démarche, la compréhension du comportement global du produit nécessite la caractérisation de ses trois échelles constitutives, afin de maîtriser ses propriétés d'usage et pouvoir remplir un cahier de charges (généralement imposé). Cette approche s'adapte à l'étude des systèmes hors-équilibre et à plusieurs composants. Les émulsions de Pickering, ou émulsions stabilisées avec des particules solides, représentent un terrain expérimental riche pour utiliser cette approche. Dans le cadre de cette thèse, nous avons travaillé avec des particules de silice commerciales pour stabiliser les émulsions. La taille et la mouillabilité des particules ont été caractérisées. La nature des émulsions pouvait être directe inverse eau-dans-huile ou directe huile-dans-eau. De plus, nous avons testé trois agitateurs différents : turbine Rushton, rotor-stator et sonde à ultrasons pour les préparer. Les caractérisations systématiques des émulsions concernaient la taille de goutte moyenne, le comportement rhéologique et la répartition des particules de silice entre les interfaces liquide/liquide et la phase continue. Nous avons trouvé que le couplage composition-procédé permettait de contrôler ces propriétés. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux émulsions inverses et directes préparées avec un même procédé d'émulsification. Dans un deuxième temps, nous avons proposé une étude systématique d'émulsions directes préparées principalement avec deux procédés d'émulsification. Et dans un dernier temps, nous avons essayé de pousser les limites de la composition de ces émulsions ainsi qu'une modélisation de leur comportement rhéologique
The chemical product design approach tries to understand and control the link between the micro-, meso- and macroscopic properties of a finished product. In this approach, the understanding of the global behavior of the product requires the characterization of its three constitutive scales, in order to control its end-use properties and to be able to fulfill a specification, which is generally imposed. This approach is adapted to the study of non-equilibrium and multi-component systems. Pickering emulsions, or particle-stabilized emulsions, are a rich experimental field to apply this approach. In this thesis, we worked with commercial silica particles to stabilize the emulsions. The size and wettability of the particles were characterized. The nature of the emulsions could be direct reverse water-in-oil or direct oil-in-water. In addition, we tested three different stirrers: Rushton turbine, rotor-stator and ultrasonic probe to prepare them. Systematic characterizations of the emulsions concerned the average drop size, the rheological behavior and partitionning of the silica particles between the liquid/liquid interfaces and the continuous phase. We found that the composition-process coupling allowed to control these properties. In a first step, we focused on reverse and direct emulsions prepared with the same emulsification process. In a second step, we proposed a systematic study of direct emulsions prepared mainly with two emulsification processes. And in a third time, we tried to push the limits of the dispersed phase fraction of these emulsions as well as a modeling of their rheological behavior

Ce travail concerne l'étude du mûrissement de composition dans une émulsion mixte Hl-H2 / Eau et une émulsion multiple Hl/ Eau 1H2. L'analyse calorimétrique différentielle (D. S. C. ) a permis d'étudier l'influence des paramètres de la formulation sur la structure et l'évolution de la composition des émulsions. La D. S. C. A permis également de quantifier le transfert de matière se produisant au sein de ces émulsions. D'abord le tetradécane et l'hexadécane ont été caractérisés en volume macroscopique, en émulsion simple ainsi que leurs mélanges. La D. S. C a permis de déterminer la température de cristallisation en fonction de la composition du mélange et de la taille du volume analysé (volume macroscopique et volume dispersé). En ce qui concerne l'émulsion mixte HrH2 / Eau, l'analyse calorimétrique différentielle a mis en évidence un transfert de matière entre gouttelettes de différente composition. Les thermogrammes de cristallisation ont révélé un transfert du tetradécane vers l'hexadécane. Ce transfert est d'autant plus rapide que la teneur en surfactant est grande. Parallèlement à l'étude par analyse calorimétrique différentielle, une étude granulométrique a montré un changement négligeable de la taille moyenne des gouttelettes. Cette étude a permis de conclure que le mûrissement de l'émulsion mixte a été entraîné par la différence de composition entre gouttelettes. La modélisation du transfert basée sur un mécanisme de solubilisation - diffusion a permis de constater une cinétique de premier ordre. Quant à l'émulsion multiple HI/Eau/H2, les paramètres de la formulation tels que la concentration de surfactant dans la membrane aqueuse et la quantité du tetradécane encapsulé ont été étudiées. L'étude par D. S. C. De l'émulsion multiple a mis en évidence un transfert du tetradécane encapsulé vers l'hexadécane macroscopique. La libération du tetradécane encapsulé se produit de manière graduelle. Le temps de transfert a varié en fonction de la concentration du surfactant présente dans la membrane aqueuse. Les résultats montrent que l'incrément de surfactant tween 20 dans la membrane aqueuse entraîne de cinétiques de transfert plus rapides. La modélisation du transfert basée sur la thermodynamique de processus irréversibles a permis de montrer que la différence de pression osmotique de part et d'autre de la membrane aqueuse est la force motrice du transfert. Un mécanisme de solubilisation-diffusion du tetradécane a été considéré lors de la modélisation. La membrane aqueuse contenant les micelles du surfactant tween 20 permet la solubilisation et diffusion du tetradécane, un tel résultat a été observé dans le cas des émulsion mixtes et multiples.

Cette étude est consacrée à la modélisation de la copolymérisation en émulsion du styrène et de l'alpha-méthylstyrène. L'homopolymérisation de ce dernier, par voie radicalaire, est quasiment impossible à cause de sa faible réactivité, de sa température plafond faible et principalement des réactions de dépropagation dont il est le siège. Ce monomère est cependant susceptible de copolymériser avec d'autres monomères, par exemple le styrène, et dans ce cas la température de transition vitreuse du matériel obtenu est supérieure à celle du polystyrène seul. Dans le cadre de cette étude, la copolymérisation a permis de montrer l'influence de la composition initiale des monomères et de la température de la réaction. De même, nous avons étudié l'effet de l'alpha-méthylstyrène sur les principaux phénomènes intervenant dans le procédé, notamment la nucléation des particules de polymère et la capture des radicaux par celles-ci. À cette fin, un modèle cinétique, fondé sur la théorie de Smith et Ewart, a été d'abord élaboré pour l'homopolymérisation en émulsion du styrène. Ce modèle a permis de prédire la cinétique et les caractéristiques des macromolécules produites. Il a ensuite été étendu à la copolymérisation du styrène et de l'alpha-méthylstyrène. Dans les deux cas les coefficients cinétiques correspondants ont été déduits des données expérimentales. Ainsi, le modèle cinétique final a permis de prédire les masses molaires moyennes et leur distribution, de même que la composition chimique et la température de transition vitreuse du copolymère obtenu. Ces caractéristiques ont été validées à l'aide des techniques expérimentales telles que: la chromatographie d'exclusion stérique couplée à la diffusion dynamique de la lumière aux multi-angles, la résonance magnétique nucléaire du proton (¹H-RMN) et l'exploration par calorimétrie différentielle (ou DSC)

L’offset est le procédé d'impression le plus utilise en france. Il repose sur l'antagonisme entre l'encre et une solution de mouillage, composée majoritairement d'eau. La nature variable de l'eau d'alimentation et plus particulièrement de sa dureté (teneur en ions calcium et magnésium) est reconnue comme sources potentielles de problèmes de mise en oeuvre. La composition de l'eau utilisée pour préparer la solution de mouillage demeure pourtant rarement contrôlée. La littérature technique fournit régulièrement des recommandations relatives aux niveaux de dureté de l'eau compatibles avec le procédé offset. Ces recommandations, à la fois empiriques et très différentes d'une source à l'autre, ne permettent pas de faire des choix raisonnes, dans un contexte économique de plus en plus difficile. C’est pourquoi il semblait judicieux d'aborder ce problème concret dans un contexte scientifique, en cherchant en particulier à confirmer et à quantifier l'effet de la dureté de l'eau sur le rendu d'impression. Cette thèse associe par conséquent des essais d'impression à caractère industriel à des expériences en laboratoire. Ces dernières abordent certaines propriétés physico-chimiques et le comportement rhéologique d'émulsions obtenues à partir d'encres et de solutions de mouillage modèles. Les expériences conduites mettent en évidence l'influence non négligeable de la dureté, dans une plage de valeurs particulière, tant sur certaines propriétés des émulsions que sur la qualité des imprimés

Ce travail est consacré à l'étude de structures cellulaires bidimensionnelles et notamment à leur évolution au cours du temps. Après une phase transitoire (dont la durée dépend de l'ordre initial de la structure) l'évolution atteint généralement un régime stationnaire (où l'aire moyenne des cellules varie linéairement avec le temps et où les propriétés sans dimension, telles que le désordre topologique et la distribution des nombres de côtés des cellules, sont invariantes). Une méthodologie d'analyse d'images a été mise au point pour caractériser les structures à un instant donné. Leurs propriétés métriques et topologiques sont déterminées en tenant compte d'une correction de biais statistique. Nous avons réalisé des expériences portant sur des mousses de savon bidimensionnelles (réalisées entre deux plaques). Un système de drainage a également été mis en place dans le but de conserver l'épaisseur des arêtes constante au cours de l'évolution. Lorsque l'état initial de la structure est très ordonné, le stade transitoire est très long, ce qui limite notre étude à cette seule phase de l'évolution. En revanche, nous avons pû étudier le régime stationnaire en partant de structures initiales désordonnées et en particulier déterminer la valeur du désordre topologique dans cette phase. Cette valeur semble dépendre de la composition du liquide moussant, de la taille de la boîte contenant la mousse, mais apparemment pas du drainage. Des simulations ont été effectuées à l'aide d'un programme développé par H. Telley à l'EPFL. Ce programme est fondé sur l'utilisation des complexes de Laguerre bidimensionnels et périodiques. Ces simulations ont fourni des résultats comparables à ceux observés pour les mousses, mais également pour les polycristaux, grâce à l'ajustement d'un paramètre distributif. Celui-ci est relié de façon simple aux transformations topologiques élémentaires intervenant au cours de l'évolution. La validation du programme a été effectuée non seulement pour le régime stationnaire mais aussi pour le régime transitoire (pour les mousses de savon)