- Stabilité de dispersion
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Les dispersions sont instables du point de vue thermodynamique, cependant elles peuvent être stables du point de vue cinétique sur une importante période, ce qui détermine leur durée de vie. Cette durée doit être mesurée, afin d’assurer la bonne qualité du produit pour le client final.
Dispersion stability refers to the ability of a dispersion to resist change in its properties over time. D.J. McClements[1].
Sommaire
Phénomènes de déstabilisation d’une dispersion
Mécanismes principaux de déstabilisation d'une dispersion liquideLes déstabilisations peuvent être classées en deux phénomènes majeurs :
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- Phénomènes migratoires, par lesquels la différence de densité entre la phase continue et dispersée entraîne une séparation de phase gravitationnelle :
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- Crémage, quand la phase dispersée est moins dense que la phase continue, celle-ci migre vers le haut (par exemple, lait, crème cosmétique, soda, etc.)
- Sédimentation, quand la phase dispersée est plus dense que la phase continue, celle-ci migre vers le bas (par exemple, encre, suspensions, peinture, etc.)
- Phénomènes d’augmentation de taille, par lesquels la taille de la phase dispersée (gouttes, particules, bulles) augmente
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- De manière réversible (floculation)
- De manière irréversible (agrégation, coalescence, mûrissement d’Ostwald)
Technique d’analyse de la stabilité physique
La diffusion multiple de la lumière couplée à un balayage vertical est la technique employée le plus fréquemment pour suivre l’état de dispersion d’un produit, et par là même identifier et quantifier les phénomènes d’instabilité[2],[3],[4],[5]. Elle fonctionne avec les dispersions concentrées, sans dilution. Quand la lumière est envoyée dans l’échantillon, elle est rétrodiffusée par les particules / gouttes. L’intensité rétrodiffusée est directement proportionnelle à la taille et à la fraction volumique de la phase dispersée. Ainsi, les variations locales de concentration (crémage, sédimentation) et les variations globales de la taille (floculation, coalescence) sont détectées et suivies.
Méthodes d’accélération pour la prédiction de la durée de vie
Le processus cinétique de déstabilisation peut prendre du temps (jusqu’à plusieurs mois, voire plusieurs années pour certains produits) et ainsi, le formulateur doit utiliser des méthodes d’accélération, afin d’obtenir des durées de développement acceptables. Les méthodes thermiques sont les plus employées et consistent à augmenter la température afin d’accélérer les déstabilisations (en restant en deçà des températures critiques d’inversion de phases et de dégradations chimiques). La température n’affecte pas seulement la viscosité, mais également la tension interfaciale dans le cas des tensioactifs non-ioniques et plus généralement les forces d’interactions à l’intérieur du système. En stockant la dispersion à hautes températures, on simule les conditions de vie réelles d’un produit (par exemple un tube de crème solaire dans une voiture en été), mais également on accélère les processus de déstabilisation jusqu’à 200 fois.
L’accélération mécanique, incluant vibration, centrifugation et agitation, est parfois utilisée. Elle soumet le produit à différentes forces qui poussent les particules / gouttes les unes contre les autres, aidant ainsi au drainage du film. Cependant, des émulsions ne coalesceraient jamais sous une gravité normale, alors qu’elles le font sous gravité artificielle[6]. De plus, des phénomènes de ségrégation de différentes populations de particules ont été mises en évidence en utilisant la centrifugation et la vibration[7].
Références
- Food emulsions, principles, practices and techniques CRC Press 2005.2- M.P.C. Silvestre, E.A. Decker, McClements Food hydrocolloids 13 (1999) 419-424
- I. Roland, G. Piel, L. Delattre, B. Evrard, International Journal of Pharmaceutics 263 (2003) 85-94.
- C. Lemarchand, P. Couvreur, M. Besnard, D. Costantini, R. Gref, Pharmaceutical Research, 20-8 (2003) 1284-1292
- O. Mengual, G. Meunier, I. Cayre, K. Puech, P. Snabre, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 152 (1999) 111–123
- P. Bru, L. Brunel, H. Buron, I. Cayré, X. Ducarre, A. Fraux, O. Mengual, G. Meunier, A. de Sainte Marie et P. Snabre Particle sizing and characterisation, édité par T. Provder et J. Texter (2004)
- J-L Salager, Pharmaceutical emulsions and suspensions Ed Françoise Nielloud,Gilberte Marti-Mestres (2000)
- P. Snabre, B. Pouligny Langmuir, 24 (2008) 13338-13347
Voir aussi
Liens externes
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