Introduction à la PHYSICO-CHIMIE CHIMIE DE LA FORMULATION André DERATANI Institut Européen des Membranes Université Montpellier II, cc 47 2 Place E. Bataillon, 34095 Montpellier cedex 5 Tél: 04 67 14 91 20 Fax: 04 67 14 91 19 Andre.Deratani@iemm.univ-montp2.fr
Plan du cours La physico-chimie de la Les molécules amphiphiles Les polymères Synergie polymères / tensioactifs Quelques applications 2
Chap. 1: Introduction à la physicochimie de la 3
FORMULATION? Association d ingrédients en vue d obtenir un produit répondant à un usage précis (réel ou marketing) longtemps considéré comme un art du mélange, un savoir faire(cuisine) nécessite la maîtrise des interactions mélange la connaissance du mode d action réponse au besoin Science en émergence 4
A quoi sert la? Optimisation des procédés Elaboration et optimisation d un produit fini Matériaux, chimie, cosmétique, pharmacie, agroalimentaire,... Domaine scientifique très vaste 5
Pourquoi formuler? Concilier des propriétés antagonistes mise en œuvre facile résistance à l utilisation Stabiliser un mélange d ingrédients incompatibles huile eau Formulation = science du compromis 6
Techniques mises en oeuvre Solubilisation solvant, mélange, encapsulation moléculaire Pseudo-solution émulsion, mousse, dispersion, aérosol Matériaux charges, additifs,... Physico-chimie de la liée aux phénomènes de surface 7
La se définit en terme de propriétés d usage PREPARATION ET MISE EN OEUVRE Mélange, émulsification, extrusion, séchage,... PROPRIETES D USAGE Relations structure-propriétés propriétés PHYSICOCHIMIE DE LA FORMULATION Composés principaux: tensioactifs, polymères Physicochimie des interfaces liq./liq., liq./gaz sol./liq., sol./gaz 8
FORMULATION DES BIOPRODUITS Bioproduits sont hydrophiles et hydrosolubles s aqueuses La tendance actuelle est à la limitation de l usage des solvants s aqueuses Les bioproduits retrouvent une place importante dans la 9
INTERACTIONS MOLECULAIRES NON-COVALENTES 1 10 100 kj/mol Van der Waals hydrophobe Liaison H électrostatique Interactions électrostatiques et liaisons H très perturbées en milieu aqueux Interactions hydrophobes spécifiques d un environnement aqueux 10
SYSTEME COLLOIDAL Mélange hétérogène bi ou tri phasiques entité structurale entre 1 µm et 1 nm (sang, lait, mayonnaise, chocolat, ) Ces systèmes ne sont pas thermodynamiquement stables La permet d obtenir une stabilisation cinétique 11
Exemple: EMULSION Phase huile Phase aqueuse Homogénéisation Foisonnement Déstabilisation Crémage Coalescence Energie libre interfaciale E 1 = g a a < A E 1 < E 2 E 2 = g A Moyens pour réduire le crémage: - réduire la taille des gouttelettes par agitation (procédé) et ajout d émulsifiant () - réduire la différence de masse volumique - augmenter la viscosité du milieu (polymère) 12
Deux classes de composés sont particulièrement importantes et complémentaire pour la - Les TENSIO-ACTIFS molécules amphiphiles interfaces - Les POLYMERES macromolécules contrôle rhéologique 13