Les émulsions pour les nuls

Ou comment faire du léger avec du lourd... Article fourni avec le cachet contre le mal de tête...Ayez confiance, laissez vous allez, tout ira bien ! lol

Rien de péjoratif pour mon lectorat dans ce titre, une simple référence à la célèbre collection jaune et noire dont je possède d'ailleurs quelques spécimens à la maison !

Il se trouve que je devais faire depuis longtemps un article de ce genre (je ne parlerai pas de résumé vu la longueur de la bête !). Suite à des discussions sur le forum des Céphées, Lili Bulle s'est lancée avec courage... c'est ici. Alors pourquoi me direz vous refaire un article similaire ?

Tout simplement parce que le sujet est suffisamment complexe pour que 2 discours avec des mots différents, une manière de dire autre, permettent à plus de personnes d'y voir clair.

Dans ce texte, on peut même passer sur certains passages, selon le niveau d'information souhaité.

Allez on attaque !

Une émulsion est un mélange de 2 liquides non miscibles entre eux (pas de dissolution), rendu stable dans le temps grâce à un émulsifiant.

On peut avoir une émulsion instable, comme la vinaigrette ou votre démaquillant biphasé quand il est secoué...Pas d'émulsifiant...Le mélange « retombe » et les phases se séparent.

Emulsion = phase dispersée (sous forme de petites gouttelettes appelées micelles) dans phase dispersante (autrement appelée phase continue) plus émulsifiant

Un micelle d'huile en image :

Il y a 2 grands types d'émulsions, les émulsions eau dans huile (E/H, W/O en anglais ou en allemand, notées aussi parfois H/L, hydro dans lipo...attention source d'erreur)  et les émulsions huile dans eau (H/E, O/W en anglais ou en allemand, parfois notées L/H).

Première image : émulsion eau (2) dans huile (1) - 2e et 3e  image : émulsions huile (2) dans eau (1), avec plus d'huile sur le 3e image.

On trouve également des émulsions plus complexes, les émulsions multiples par exemple les suspensions de gouttelettes d’eau dans des gouttes d’huile, elles-mêmes en suspension dans de l’eau. On oublie ces dernières qu'on aborde pas dans nos fabrications maison.

Les émulsions eau dans huile ont un toucher plus gras (normal, c'est l'huile qu'on sent en premier), elles sont filmogènes, protectrices. Si on en étale un peu sur le dos de la main et qu'on passe sous un filet d'eau, l'eau glisse, la crème reste sur la peau. L'émulsifiant eau dans huile le plus connu est la cire d'abeille (qui seule est un émulsifiant assez difficile à mettre en œuvre), les émulsions obtenues sont les cérats. Dans la vie courante, une émulsion eau dans huile qu'on utilise tous les jours : le beurre ! (environ 20% de gouttelettes d' »eau » enfermées dans 80% de gras)

Les émulsions huile dans l'eau sont plus pénétrantes, ne donnent pas un toucher gras et un peu de crème sur le dos de la main passé sous un filet d'eau va fondre, l'eau va se mélanger à la crème.

La plupart des émulsifiants vendus par les fournisseurs d'ingrédients cosmétiques sont des émulsifiants qui permettent de réaliser des émulsions huile dans eau. Dans la vie courante, un exemple d'émulsion huile dans eau : la crème fraîche (environ 30% de gouttelettes de gras enfermées dans 70% d' »eau ».

Le type d'émulsion n'est pas déterminé par le sens de versage ni généralement par la proportion des 2 phases. Il est déterminé en général par l'émulsifiant.

Un émulsifiant est un tensio-actif (il joue sur la tension superficielle entre les molécules), simplement ceux utilisés pour faire des émulsions (crèmes, laits) sont d'un genre différent de ceux utilisés pour faire des produits lavants (shampoings, gels douche...) ou pour permettre à une huile d'être soluble dans l'eau (huiles de bain).

C'est une molécule particulière qui possède un pôle hydrophile (qui aime l'eau) et un pôle lipophile (qui aime l'huile), cette molécule va s'orienter dans le mélange, et en quelque sorte l'organiser d'une manière particulière, soit en enferment l'eau en micelles (gouttelettes), soit en enferment l'huile en micelles.

En schématisant, selon le rapport de force entre son pôle hydrophile et son pôle lipophile, l'émulsifiant produira des émulsions H/E ou E/H. Ce rapport de force est quantifié par un chiffre appelé HLB (Hydrophile-Lipophile-Balance).

Petit résumé de l'usage des tensio-actifs selon leur HLB :

• 3 à 6 : émulsifiants huile eau dans huile

• 7 à 9 : mouillants

• <8 (surtout de 1,5 à 3 ) : anti-moussants

• 8 à 18 : émulsifiants huile dans eau

• 13 à 15 : détergents

• 15 à 18 : solubilisants

Shampoing ou cérat...Un tensio-actif dans les 2 cas !

Vous remarquerez 2 choses : un tensio-actif peut avoir une autre fonction qu'être un émulsifiant même si son HLB entre dans une plage correspondant au émulsifiants, il y a des émulsifiants qui ont un HLB entre 6 et 8, par exemple certaines lécithines qui ont un HLB 7...

Quel type d'émulsion donnent les émulsifiants de HLB 7 ?

C'est le moment d'aborder les proportions respectives des 2 phases.

Si on visualise l'émulsion comme une piscine de balles où les balles pourraient flotter, les micelles de la phase dispersée étant les balles, l' air autour étant la phase dispersante. On imagine bien qu'on peut avoir une piscine avec peu de balles qui flottent, on aura une grande proportion de phase dispersante, mais on peut avoir aussi une piscine de balles avec beaucoup de balles (donc pas beaucoup d'air), la phase dispersée sera alors en plus grande proportion que la phase dispersante...

On se rend bien compte que le rapport des phases n'est pas le critère qui permet de déterminer le sens de l'émulsion !

Dans la théorie, on peut « faire tenir » jusqu'à 74% de phase dispersée dans la phase dispersante, dans la pratique, avec nos moyens, on peine à intégrer plus de 50% de phase dispersée dans la phase dispersante (je rappelle pour celles qui sont visuelles...pas plus de 50% de balles-micelles ! ;) ).

Revenons à nos émulsifiants « entre-deux »  de HLB 7, justement pour eux, tout naturellement c'est la proportion de phase qui aura tendance à déterminer l'orientation des phases. Plus d'eau, émulsion huile dans eau, plus d'huile émulsion eau dans huile.

Attention ! Il y a des catégories d'émulsifiants qui vont regrouper sous un nom générique des émulsifiants de HLB très différents...Les lécithines en sont un exemple, on trouve des lécithine de HLB 4, 6, 7... Les esters de sucre en sont un autre ! Il y a toutes sortes d'esters de sucre. Le Sucro-ester (nom commercial) a un HLB haut (supérieur à 8).

En résumé, pour nous il est bel et bien plus commode de faire des émulsions eau dans huile avec plus d'huile que d'eau et des émulsions huile dans eau, avec plus d'eau que d'huile, même si ce n'est pas ce critère qui va déterminer le sens de l'émulsion.

Et le fameux sens de versage ?

Là par contre, pas de règle ! On peut travailler soit en versant la phase dispersée dans la phase dispersante, soit dans l'autre sens, on dit alors qu'on travaille en inversion de phase, les 2 phases ne s'émulsifieront pas de suite et la mayonnaise prendra d'un coup !

Certains émulsifiants tolèrent même de travailler en « one pot », traduction...Tout dans la même gamelle ! Lol

On met les 2 phases, l'émulsifiant, on chauffe (ou pas), on mélange et hop, on obtient son émulsion.

Tous les émulsifiants ne le permettent pas !

D'une manière générale, chaque émulsifiant a ses spécificités et il est important de les connaître avant de se lancer à l'utiliser...On devra donc bien entendu connaître le HLB selon le type d'émulsion qu'on souhaite réaliser, mais aussi sa sensibilité au pH (acidité de la phase aqueuse), au électrolytes (sels dissous : exemple, sel de table = chlorure de sodium – utilisé parfois pour épaissir-), ou d'autres particularités dans sa mise en œuvre comme la phase dans laquelle on doit l'incorporer au départ, ou si on doit utiliser ou non une forte agitation (certains émulsifiants de haut HLB moussent si on les agitent trop fort).

Bah oui, on a pas ça à la maison !

Les émulsifiants que nous pouvons nous procurer sont composés d'une seule molécule ou de plusieurs (systèmes émulsifiants), ils sont ou non accompagné d'un co-émulsifiant qui en général est un agent de consistance (= épaississant).

Une émulsion peut être parfaitement réussie (stable, pas de déphasage) et totalement liquide, l'émulsifiant n'épaissit pas obligatoirement la préparation, là aussi, il faut s'en informer auprès du fournisseur.

Lorsqu'on utilise des émulsifiants simples, composés d'une seule substance, il est intéressant pour la qualité de l'émulsion d'utiliser un mélange d'au moins 2 émulsifiants, un de haut HLB, l'autre de bas HLB, le HLB final étant la moyenne des 2 pondérée du pourcentages...Pas d'affolement, pour faire simple...Si on met moitié moitié de 2 émulsifiants, le HLB du mélange est la stricte moyenne des 2.

Cette notion est mise en pratique avec 2 émulsifiants courants, le VE et le MF...le MF est le haut HLB, le VE, le bas HLB...Avec eux, si vous ne voulez pas vous lancez dans les maths, 2 solutions...Utiliser des formules déjà élaborées (en se contentant de changer les ingrédients par des ingrédients équivalents), ou utiliser un mélange tout préparé des 2 émulsifiants (en vente sur les sites étrangers) qui contient même déjà un agent de texture !

Si vous ne voulez pas vous embarrassez de tout ça, il suffit de choisir des émulsifiants simples qui tolèrent d'être utilisés seuls, ou des émulsifiants qui sont en réalité des systèmes émulsifiants tous préparés.

Pour celles qui veulent affiner... En face du système HLB des émulsifiants, les huiles et certains autres composants (les co-émulsifiants comme acide stéarique, alcool cétylique, etc.) sont dotés d'un HLB requis...Pour avoir une qualité d'émulsion eau dans huile optimale, on peut calculer le HLB requis de la phase huileuse et mettre en phase l'émulsifiant de HLB précis qui correspondra...comme cela dépend aussi du pourcentage utilisé...Si on se lance là dedans, à mon avis, il faut s'aider d'un petit logiciel qui permet de calculer tout ça... Sinon, c'est migraine assurée !

Dans la pratique, si on s'en tient à des composants standards dans des proportions pas trop hors normes compte tenu du type d'émulsion qu'on souhaite réaliser, on choisit un émulsifiant adéquat et on suit son mode d'emploi !

En clair on essaye pas de faire une émulsion huile dans eau avec de la cire d'abeille, ça ne marchera pas...Ni de faire tenir 80% d'huile dans 20% d'eau avec de la Polawax ou du Sucro-ester (nom commercial), ça ne marchera pas non plus !

Après on peut affiner les caractéristiques de son émulsion en raffinant sa formule et en choisissant un émulsifiant précis qui correspondra à ce qu'on recherche...

Le Sucro-ester donnera des émulsions pénétrantes, il s'utilise à froid, l'Emulsan allemand sera préférable pour des émulsions très confortables, la cire de The Soap Kitchen intéressera celles qui veulent maîtriser l'épaisseur de leur émulsion car elle ne contient pas d'agent épaississant, l'émulsifiant L permet de faire des émulsions sprayables, les émulsifiants VE et MF permettent plusieurs types d'émulsions sans faire d'achat supplémentaire en jouant sur les proportions, si on veut des propriétés conditionnantes, on utilisera le BTMS, l'Olivem 1000 permettra de toutes petites phases huileuses...

Puisqu'on aborde l'aspect de la température, là aussi, il faut suivre les « prescriptions » propres à l'émulsifiant, il convient d'effectuer l'émulsion à la température d'émulsion optimale, qui est parfois (et souvent) plus élevée que la température de fusion.

On arrive souvent à obtenir une émulsion si on mélange à une température plus basse mais cette émulsion n'aura pas forcément ni les qualités optimales prévues, ni une bonne stabilité dans le temps.

On peut aussi intégrer un critère supplémentaire qui est l'aspect « écologique » au sens large...certains émulsifiants répondent au critères des chartes des labels bio, d'autre non, de nombreux émulsifiants contiennent des dérivés éthoxylés peu écologiques bien que très efficaces (par exemple les polysorbates). D'autres s'attacheront à ce que les produits employés ne soient pas testés sur les animaux. On peut aussi se soucier des dérivés de l'huile de palme dont la culture est responsable de déforestation.

En résumé, toujours bien lire et respecter le mode d'emploi de votre émulsifiant. Si celui-ci ne vous semble pas assez clair, interrogez votre fournisseur, à défaut, renseignez vous sur le net sur les sites du fabricant ou sur les fora.

Lui le pauvre, il lit une notice de placement financier, c'est pire ! lol

Il faut savoir que les revendeurs ont rarement l'autorisation d'utiliser le nom déposé du fabricant et utilisent en général un nom commercial. Pour faire une recherche, utiliser la composition INCI !

Bon et si maintenant je vous dis qu'il y a aussi des émulsifiants qui font des systèmes lamellaires ???? Mouaaaaaaaaaaaaarf... Mais non partez pas, revenez ! Tout ira bien je vous dis, ça fera pas mal ! lol

Alors mission accomplie ? ;-)

Pour approfondir :

Mes autres articles :

• Les tensio-actifs anioniques, cationiques, amphotères, non ioniques (article restant à écrire). NB : la plupart de nos émulsifiants sont non ioniques (exception notoire : le conditioner Emulsifier)

• Le déphasage des émulsions

• Les articles sur divers émulsifiants : là ou là ou là

• Les émulsifiants qu'on trouve en France (article à abonder des dernières nouveautés)

Sur le net :

• Sur le site du CNRS

• Eucerin

• A la TSR (Télévision Suisse Romande)

• Sur le site des laboratoires Paltz
  

Source des images : cachet, micelle, émulsions, piscine balles, cérat, shampoing, machine, lire notice, température