La détermination des propriétés moussantes (pouvoir moussant, volume de mousse, stabilité de la mousse etc) est devenue incontournable dans de nombreux domaines industriels (pétrochimie, gestion environnementale, cosmétique, pharmaceutique, industrie de l’alcool ou laitière, etc).
Définition d'une Mousse
Une mousse est une dispersion de bulles de gaz (azote, gaz carbonique, air) dans une phase continue (renfermant des protéines) liquide ou solide produite par agitation mécanique. Elle est caractérisée par une viscosité élevée. Il existe aussi des mousses solides pour lesquelles une phase solide ou un gel remplace le liquide une fois la dispersion réalisée.
Les mousses alimentaires les plus connues sont les meringues, la crème fouettée, les soufflés, la mousse de la bière, la génoise, les pâtes levées comme la brioche, le pain, les crèmes glacées, les marshmallows...
Le volume de gaz est généralement très supérieur à celui de la phase dispersante, la taille des bulles est beaucoup plus élevée que celle des particules colloïdales.
Les mousses qui possèdent une très grande surface interfaciale sont très facilement déstabilisées. Les protéines peuvent participer à la stabilisation des mousses.
La stabilisation est d'autant plus grande que le film protéique à l'interface gaz/liquide est plus épais, cohésif, élastique, continu et imperméable au gaz.
Facteurs Influant sur la Capacité Moussante
Pour obtenir une bonne capacité moussante (mousse légère et expansée) il faut que la protéine soit soluble dans la phase liquide, capable de migrer rapidement dans la phase continue et pouvoir se déplisser très rapidement de façon à s'adsorber facilement au niveau de l'interface Gaz/liquide.
Il est donc très difficile de trouver une protéine qui puisse à la fois donner une mousse abondante et stable.
Tensioactifs et Propriétés
Un tensioactif (ou surfactant pour le terme anglais) est un composé chimique qui modifie la tension superficielle entre deux surfaces. Il est constitué de molécules amphiphiles, c’est-à-dire qu’elles ont une partie hydrophile (qui aime l’eau) et une partie lipophile (qui aime les corps gras ).
Les molécules de tensioactif sont souvent schématisées sous forme de têtard, dont la tête aime l’eau (hydrophile) et la queue préfère l’huile (lipophile).
La propriété d’un tensioactif dépend de deux grandeurs : sa HLB et sa polarité.
HLB (Hydrophilic-Lipophilic Balance)
La HLB est une grandeur caractéristique d’un tensioactif, qui permet de mesurer son équilibre hydrophile/lipophile. L’ indice HLB varie de 0 à 20, et plus il est élevé, plus le tensioactif est hydrophile.
En somme, un tensioactif n’aura donc pas les mêmes propriétés selon sa valeur HLB.
Propriétés des Tensioactifs en Fonction de la HLB
- Agent anti-mousse : HLB 2/3
- Emulsifiant H/E1 (HLB 3/6) ou E/H2 (HLB 8/16)
- Agent mouillant : HLB 7/9
- Détergent : HLB 13/15
- Solubilisant : HLB 15/18
Enfin, on peut trouver d’autres types de tensioactifs :- Agent moussant, pour emprisonner du gaz (air ou autre) afin de former des bulles plus ou moins denses.- Agent dispersant, pour disperser des particules colloïdales et les maintenir en suspension dans une solution.
Polarité des Tensioactifs
La spécificité des tensioactifs est leur dualité lipophile/hydrophile. La queue lipophile du tensioactif est dite « apolaire« , cela signifie qu’elle n’est pas chargée électriquement. Tandis que la tête hydrophile est dite « polaire » et peut être chargée électriquement.
La tête hydrophile peut dont être neutre (non-ionique), négative (anionique), positive (cationique), ou les deux (amphotère) !
Propriétés d’un Tensioactif en Fonction de sa Polarité
| Tensioactif | Spécificité | Propriété | Inconvénient | Exemple |
|---|---|---|---|---|
| Anionique | libère une charge négative (anion -) en solution aqueuse | Bon pouvoir détergent et moussant | Certains tensioactifs manquent de douceur (notamment les sulfates) | Sodium Cocoyl Isethionate |
| Cationique | libère une charge positive (cation +) en solution aqueuse | Agent conditionnant. Apporte douceur et brillance aux cheveux | Peu détergents et moussants. Peuvent être irritants pour la peau. Représentent un danger pour le milieu aquatique | Ammoniums quaternaires |
| Amphotère | libère une charge négative (anion -) en milieu basique OU libère une charge positive (cation +) en milieu acide | Très bien tolérés par la peau | Moussent peu et faible pouvoir détergent | Cocamidopropyl bétaïne |
| Non-ionique | Ne libère pas de charge en solution aqueuse | Bon pouvoir détergent. Très doux | Moussent peu | Decyl glucoside |
Additifs Alimentaires
Les additifs alimentaires sont des ingrédients habituellement non consommés comme tels mais utilisés à des fins technologiques.
On appelle additifs des substances habituellement non consommées comme telles mais dont l’emploi est autorisé à des fins technologiques dans les procédés de fabrication de l’industrie agro-alimentaire pour faciliter la conservation d’un produit ou en modifier l’apparence, la texture ou le goût.
D’origine naturelle (minérale, végétale, animale) ou synthétique, ils sont soumis à règlementation quant aux preuves de leur innocuité, à l’intérêt présenté pour l’élaboration du produit fini, et aux doses maximales autorisées.
Définition des Additifs Alimentaires
« On entend par additif alimentaire toute substance habituellement non consommée comme aliment en soi, et habituellement non utilisée comme ingrédient caractéristique dans l'alimentation, possédant ou non une valeur nutritive, et dont l'adjonction intentionnelle aux denrées alimentaires, dans un but technologique au stade de leur fabrication, transformation, préparation, traitement, conditionnement, transport ou entreposage, a pour effet, ou peut raisonnablement être estimée avoir pour effet, qu'elle devient elle-même ou que ses dérivés deviennent, directement ou indirectement, un composant des denrées alimentaires. »
Agents Antimousse
Agent antimousse : s'utilise pour diminuer la formation de la mousse dans un mélange. C'est un additif technique qui est très souvent alimentaire.
Les matières usuelles principalement utilisées sont des carboxylates, des amides, des acides phosphoriques. On emploie aussi souvent des mélanges d’huiles minérales.
Un agent antimousse permet d'empêcher les interférences entre un gaz ou un liquide pour une meilleure stabilité du produit.
Sucroesters d'Acides Gras
Les sucroesters d’acides gras sont des agents de texture. Ils jouent le rôle d’émulsifiant, d’agent moussant, d’agent d’enrobage ou encore de stabilisant.
On les utilise par exemple pour stabiliser une émulsion de gouttelettes de gras dans des solutions aqueuses.
À forte dose, les sucroesters peuvent occasionner un effet laxatif.
Cet additif peut par ailleurs contenir des résidus d'acétaldéhyde, une substance classée cancérogène possible (groupe 2B) par le Centre international de recherche sur le cancer (Circ), voire cancérogène certain (groupe 1) si consommée avec de l'alcool.
Comme pour de nombreux autres émulsifiants, différentes études réalisées sur des souris suggèrent que la consommation de ce type d'additifs pourrait occasionner une augmentation de la perméabilité de la barrière intestinale et favoriser ainsi les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin, une adiposité accrue (syndrome métabolique), et le développement de diabètes.
Ces additifs pourraient également perturber l'équilibre de la flore intestinale, favorisant les réactions auto-immunes.
Méthodes de Mesure des Propriétés Moussantes
Cette première méthode permet de caractériser les propriétés des mousses aqueuses en injectant du gaz (généralement de l’air) au sein d’un liquide, à travers un verre fritté.
Ainsi il est possible de déterminer les volumes respectifs de mousse et de liquide, les temps de vie et de demi-vie de la mousse, la capacité moussante, la stabilité de la mousse liquide, la densité de la mousse ou encore son indice Bikerman.
Dans cette deuxième méthode, la mousse est produite grâce à un appareil équipé d’une pale mise en rotation au sein du produit, couplée à un système permettant les régulations de la vitesse d’agitation et thermique.
Le volume occupé par la mousse est mesuré en fonction du temps, et la fraction liquide et son volume sont déterminés grâce à des mesures de conductivité.
Cette méthode requiert un appareil qui peut mesurer la valeur de la quantité de mousse produite à la suite de la circulation d’un fluide au sein de cette dernière.
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