De nombreux aliments existent sous forme de dispersions colloïdales, dans lesquelles une phase non miscible est dispersée dans une autre. Les émulsions et les mousses sont deux des systèmes colloïdaux les plus importants dans les aliments, influençant la texture, l’apparence et la sensation en bouche de tout, de la mayonnaise et de la crème glacée à la crème fouettée et au pain.
Types d’émulsion
Les émulsions sont des dispersions d’un liquide dans un autre liquide non miscible. Dans les émulsions huile dans eau (H/E), les gouttelettes d’huile sont dispersées dans une phase aqueuse continue ; les exemples incluent le lait, la crème, la mayonnaise et les vinaigrettes. Dans les émulsions eau dans huile (E/H), les gouttelettes d’eau sont dispersées dans une phase huileuse continue ; le beurre et la margarine en sont des exemples classiques. Des émulsions multiples plus complexes, telles que l’eau dans l’huile dans l’eau (E/H/E), sont utilisées dans les produits à teneur réduite en matières grasses et les applications à libération contrôlée.
Le système HLB
Le système de balance hydrophile-lipophile (HLB) classe les émulsifiants sur une échelle de 0 (complètement lipophile) à 20 (complètement hydrophile). Les émulsifiants à faible HLB (3 à 6) favorisent les émulsions E/H, tandis que les émulsifiants à haut HLB (8 à 18) favorisent les émulsions H/E. Le HLB requis pour une phase huileuse donnée guide la sélection de l’émulsifiant dans la formulation du produit.
Émulsifiants
Les émulsifiants sont des molécules amphiphiles qui s’adsorbent à l’interface huile-eau, réduisant ainsi la tension interfaciale et empêchant la coalescence des gouttelettes. La lécithine de jaune d’œuf et de soja est l’un des émulsifiants naturels les plus utilisés. Les mono- et diglycérides sont des émulsifiants synthétiques couramment utilisés dans les produits de boulangerie et la margarine. Les polysorbates (série Tween) sont des émulsifiants H/E efficaces. Les protéines telles que la caséine, les protéines de lactosérum et les protéines de soja fonctionnent également comme émulsifiants en formant des films viscoélastiques à l’interface. Le choix de l’émulsifiant dépend du type d’émulsion souhaité, des conditions de traitement et des exigences réglementaires.
Déstabilisation de l’émulsion
Les émulsions sont thermodynamiquement instables et se sépareront avec le temps. Le crémage est le mouvement ascendant des gouttelettes dispersées dû aux différences de densité, tandis que la sédimentation est un mouvement descendant. La floculation se produit lorsque les gouttelettes s’agrègent sans fusionner. La coalescence est la fusion irréversible de gouttelettes en gouttelettes plus grosses, conduisant à une séparation complète des phases. La maturation d’Ostwald implique la croissance de gouttelettes plus grosses au détriment des plus petites en raison des différences de pression de Laplace. Les stratégies de stabilisation comprennent la réduction de la taille des gouttelettes grâce à l’homogénéisation, l’augmentation de la viscosité de la phase continue et l’optimisation de la concentration de l’émulsifiant.
Formation de mousse et stabilité
Les mousses sont des dispersions de bulles de gaz dans une phase continue liquide ou semi-solide. Dans les systèmes alimentaires, la formation de mousse nécessite un agent tensioactif pour s’adsorber à l’interface air-eau et réduire la tension interfaciale. Les protéines, notamment celles du blanc d’œuf, sont d’excellents agents moussants car elles peuvent former des films viscoélastiques autour des bulles d’air. La stabilité de la mousse est déterminée par le taux de drainage (écoulement de liquide dû à la gravité), de coalescence (fusion de bulles) et de disproportion (diffusion du gaz des petites aux grosses bulles). Le dépassement, calculé comme (volume de mousse - volume de liquide) / volume de liquide × 100 %, quantifie l’air incorporé dans une mousse. La stabilité de l’émulsion dépend des propriétés des protéines et des lipides utilisés comme émulsifiants. Le comportement rhéologique des émulsions est caractérisé par l’analyse de rhéologie et de texture, tandis que l’évaluation sensorielle évalue la sensation en bouche et l’acceptabilité du consommateur.
