Gels of emulsion comprising crystallised oil: formation and mechanical behaviour

La formation de cristaux dans la phase dispersée d'une émulsion huile-dans-eau fait apparaître des irrégularités ou aspérités aux interfaces pouvant entraîner des modifications rhéologiques spectaculaires comme le passage d'un état fluide à un état solide. Nous montrons que la gélification des émulsions par voie thermique peut être attribuée à deux mécanismes : la coalescence partielle, qui permet grâce aux cristaux interfaciaux deformer des liens irréversibles entre gouttes, et le «jamming » qui est un phénomène de blocage dû aux aspérités empêchant le mouvement relatif des surfaces au contact. Sur des systèmes modèles, nous établissons que les mécanismes et les cinétiques de gélification sont contrôlés par la proportion d'huile cristallisée, le diamètre moyen des gouttes et la composition de l'interface. Nous montrons en particulier que la coalescence partielle peut être décrite comme un processus de percolation nécessitant des contacts de type « solide contre liquide » entre les gouttes. Nous montrons ensuite que la mise en écoulement des émulsions ou des gels peut conduire à deux situations limites : la séparation macroscopique des phases (ou barattage) ou bien la persistance d'un gel de plus faible connectivité. Nous étudions l'influence des paramètres qui sont à l'origine de cette évolution topologique. La variété des états accessibles rend ces matériaux très attractifs pour les secteurs de la cosmétique et l'agroalimentaire.The formation of crystals in the dispersed phase of an oil-in-water emulsion induces a morphological modifications of the dropplets interfaces which become rough and rippled. This phenomenon can give rise to dramatic rheological modifications like the transition from a fluid to a solid state. We show that the gelation of emulsions upon thermal treatment can be provoked by two distinct mechanisms: (i) partial coalescence caused by crystals located nearby the interfaces which irreversibly bridge neighbouring drops, and (ii) a jamming phenomenon due to the surface roughness hindering the relative displacements of droplets in contact. By performing experiments on model systems, we establish, that both the mechanism and kinetics of gelation are governed by the solid oil content, the drops diameter and the interface composition. In particular, we show that partial coalescence can be described as a percolation process requiring the creation of “solid versus liquid” contacts in between two drops. When submitted to a shear flow, the emulsions or gels exhibit two limiting behaviours: a macroscopic phase separation can be observed and/or a fragmented gel can be obtained with reduced level of connectivity. We study the influence of the parameters controlling the topological evolution. The variety of accessible states makes these materials suitable for applications in different industrial fields like cosmetics or food