qu'est-ce qu'une émulsion ?
L'émulsion : l'art de réunir l'eau et la matière grasse en une structure homogène, au cœur de nombreuses préparations de chocolaterie et de confiserie.
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notion TECHNOLOGIQUE — QU’EST-CE QU’UNE ÉMULSION ?
Introduction
Une émulsion est un système dans lequel deux liquides qui ne se mélangent normalement pas sont dispersés l’un dans l’autre.
En chocolaterie et en confiserie, les deux phases les plus courantes sont :
- la phase aqueuse : eau, lait, crème, purée de fruits…
- la phase grasse : beurre de cacao, beurre, huiles, matières grasses…
Comme l’eau et la matière grasse ne sont naturellement pas miscibles, il faut créer une structure suffisamment stable pour les maintenir ensemble.
C’est cette organisation que l’on appelle émulsion.
Qu’est-ce qu’une émulsion ?
Une émulsion est donc un mélange de deux phases non miscibles :
une phase dispersée
dans
une phase continue
Par exemple, dans une ganache :
gouttelettes de matière grasse → dispersées dans une phase aqueuse
ou, selon la formulation et le procédé :
gouttelettes d’eau → dispersées dans une phase grasse.
La nature de l’émulsion dépend donc de la phase qui constitue le milieu continu.
Les deux grandes familles d’émulsions
| Type | Organisation | Exemple |
|---|---|---|
| Huile dans eau (H/E) | Gouttelettes de gras dans une phase aqueuse | Lait, crème, certaines ganaches |
| Eau dans huile (E/H) | Gouttelettes d’eau dans une phase grasse | Beurre, certaines margarines |
On peut également rencontrer des systèmes plus complexes, notamment dans les produits alimentaires.
Exemple simple : l’eau et l’huile
Si l’on verse :
eau + huile
dans un récipient et que l’on mélange légèrement, les deux phases se séparent rapidement.
Pourquoi ?
Parce que leurs propriétés physico-chimiques sont différentes.
L’eau est une phase polaire.
L’huile est une phase apolaire.
Elles ne sont donc pas naturellement miscibles.
Comment créer une émulsion ?
Pour créer une émulsion, il faut apporter de l’énergie au système.
Cette énergie peut être apportée par :
- agitation ;
- fouet ;
- mixeur ;
- mixeur plongeant ;
- homogénéisateur ;
- cisaillement mécanique.
L’objectif est de fragmenter une phase en très petites gouttelettes.
On passe alors de :
grosse phase grasse
à
milliers de petites gouttelettes de matière grasse.
Le rôle de la taille des gouttelettes
La taille des gouttelettes influence fortement la stabilité de l’émulsion.
Grosses gouttelettes
→ émulsion moins stable
→ séparation plus rapide
Petites gouttelettes
→ surface d’échange plus importante
→ dispersion plus homogène
→ émulsion généralement plus stable
La taille des gouttelettes est donc un paramètre technologique essentiel.
Le rôle des émulsifiants
Un émulsifiant est une molécule capable de se positionner à l’interface entre :
eau ↔ matière grasse
Il possède généralement une partie ayant une affinité avec l’eau et une autre avec la matière grasse.
Il peut ainsi contribuer à stabiliser les gouttelettes.
Exemples d’émulsifiants utilisés en alimentaire :
- lécithine ;
- mono- et diglycérides d’acides gras.
Mais une émulsion n’a pas toujours besoin d’un émulsifiant ajouté
C’est une notion importante.
Certains aliments peuvent former des émulsions grâce aux molécules naturellement présentes dans leurs ingrédients.
Par exemple :
- protéines du lait ;
- phospholipides ;
- protéines ;
- certains composants du jaune d’œuf.
Ces molécules peuvent jouer un rôle d’émulsifiants naturels.
Les protéines du lait
Les protéines du lait sont particulièrement intéressantes en chocolaterie.
Elles peuvent se positionner à l’interface entre :
eau + matière grasse
et contribuer à stabiliser l’émulsion.
C’est notamment une des raisons pour lesquelles :
- lait ;
- crème ;
- beurre ;
possèdent des structures émulsionnées complexes.
L’émulsion dans une ganache
La ganache est l’un des meilleurs exemples d’émulsion en chocolaterie.
Elle associe généralement :
- chocolat ;
- crème ;
- parfois beurre ;
- parfois autres ingrédients.
On retrouve donc :
Phase aqueuse
Eau provenant notamment de la crème.
Phase grasse
- beurre de cacao ;
- matière grasse laitière ;
- éventuellement autres matières grasses.
L’objectif est de créer une dispersion fine et stable de la matière grasse dans le système aqueux.
Création d’une ganache
Lorsqu’on verse la crème chaude sur le chocolat, la chaleur permet notamment de faire fondre les matières grasses.
Puis le mélange est progressivement émulsionné.
On peut résumer :
crème chaude + chocolat
↓
fusion des matières grasses
↓
mélange mécanique
↓
fragmentation des gouttelettes
↓
création de l’émulsion
↓
ganache lisse et stable
Pourquoi faut-il émulsionner progressivement ?
Une émulsion se construit progressivement.
Si l’on mélange correctement, on cherche à obtenir une dispersion de plus en plus fine.
En ganache, on peut par exemple :
- incorporer une partie du liquide ;
- mélanger énergiquement ;
- créer un noyau d’émulsion ;
- incorporer progressivement le reste ;
- terminer au mixeur plongeant.
Cette méthode permet généralement d’obtenir une structure plus homogène.
Le « noyau » d’émulsion
En chocolaterie, on parle souvent de noyau d’émulsion.
Il correspond au début de la formation d’une émulsion stable.
Visuellement, le mélange devient progressivement :
- brillant ;
- élastique ;
- homogène ;
- lisse.
Puis le reste du liquide peut être incorporé progressivement.
Comment reconnaître une bonne émulsion ?
Une émulsion correctement réalisée présente généralement :
- une texture homogène ;
- une surface brillante ;
- une absence de séparation ;
- une texture lisse ;
- une bonne stabilité.
Dans une ganache, on recherche notamment une texture :
lisse + brillante + élastique + homogène.
Que se passe-t-il lorsque l’émulsion casse ?
Une émulsion peut devenir instable.
La phase grasse peut alors commencer à se séparer de la phase aqueuse.
On peut observer :
- aspect huileux ;
- perte de brillant ;
- texture granuleuse ;
- séparation de matière grasse ;
- liquide qui ressort.
On dit alors que l’émulsion a cassé.
Pourquoi une ganache peut-elle trancher ?
Plusieurs facteurs peuvent provoquer une rupture d’émulsion.
Température
Une température trop basse peut empêcher une bonne dispersion des matières grasses.
Une température excessive peut également perturber certains composants.
Incorporation trop rapide
Ajouter toute la phase liquide d’un seul coup peut rendre l’émulsion plus difficile à construire.
Mélange insuffisant
Une énergie mécanique insuffisante peut produire des gouttelettes trop grosses.
Formulation déséquilibrée
Une quantité excessive de matière grasse ou d’eau peut rendre l’émulsion plus difficile à stabiliser.
Mauvais rapport eau / matière grasse
L’équilibre entre les deux phases est essentiel.
Le rôle de la température
La température joue un rôle majeur.
Elle influence :
- viscosité ;
- fluidité ;
- fusion des matières grasses ;
- taille des gouttelettes ;
- stabilité.
Une ganache doit donc être travaillée à une température adaptée à sa formulation.
Le rôle du mixeur plongeant
Le mixeur plongeant apporte un cisaillement important.
Il permet de réduire la taille des gouttelettes et d’obtenir une émulsion plus fine.
Il faut cependant éviter d’incorporer trop d’air.
On cherche généralement à maintenir la tête du mixeur immergée.
Pourquoi éviter l’air ?
L’air peut entraîner :
- bulles ;
- défauts visuels ;
- oxydation ;
- texture irrégulière.
Dans une ganache destinée à être moulée ou utilisée comme garniture, une émulsion fine et peu aérée est généralement recherchée.
Émulsion et stabilité
Une émulsion n’est pas nécessairement stable pour toujours.
Même une bonne émulsion peut évoluer avec le temps.
Différents phénomènes peuvent apparaître :
- coalescence ;
- floculation ;
- crémage ;
- sédimentation ;
- séparation de phases.
La formulation et les conditions de stockage influencent fortement ces phénomènes.
Floculation
La floculation correspond au rapprochement de plusieurs gouttelettes qui restent toutefois distinctes.
Les gouttelettes forment des regroupements.
L’émulsion peut alors devenir moins homogène.
Coalescence
La coalescence est plus importante.
Deux gouttelettes fusionnent pour former une gouttelette plus grosse.
Si le phénomène se poursuit :
petites gouttelettes → grosses gouttelettes → séparation de phase.
Crémage
Le crémage correspond à la migration des gouttelettes vers une partie du système sous l’effet notamment de la différence de densité.
La phase dispersée peut alors se concentrer en surface ou au fond.
Contrairement à la coalescence, les gouttelettes peuvent rester séparées.
Émulsion et Aw
L’émulsion ne détermine pas directement l’Aw.
Cependant, la répartition de l’eau dans le système influence son comportement.
Dans une ganache, il faut donc considérer ensemble :
eau + sucre + matière grasse + matières sèches + Aw.
C’est particulièrement important pour la conservation.
Émulsion et conservation
Une bonne émulsion ne garantit pas à elle seule une longue conservation.
Il faut également maîtriser :
- Aw ;
- pH ;
- température ;
- hygiène ;
- formulation ;
- emballage ;
- oxygène.
Dans une ganache, la conservation dépend donc autant de la stabilité physique de l’émulsion que de sa stabilité microbiologique.
Émulsion dans d’autres produits de chocolaterie
On retrouve des émulsions dans :
- ganaches ;
- giandujas ;
- caramels ;
- crèmes ;
- pralinés selon leur formulation ;
- mousses ;
- glaçages ;
- certaines pâtes à tartiner.
Émulsion dans la crème
La crème est naturellement une émulsion :
matière grasse dispersée dans une phase aqueuse.
Les protéines et autres composants du lait participent à sa stabilité.
Émulsion dans le beurre
Le beurre correspond à une structure différente :
eau dispersée dans une phase grasse continue.
On est donc principalement dans une émulsion :
E/H — eau dans huile.
Émulsion et chocolat
Le chocolat lui-même n’est pas simplement une émulsion.
C’est principalement une dispersion de particules solides dans une phase grasse continue.
Cette distinction est importante.
En revanche, lorsqu’on ajoute une phase aqueuse au chocolat, comme dans une ganache, on construit un nouveau système qui peut devenir une véritable émulsion.
Exemple pratique : ganache chocolat noir
Imaginons :
- 500 g de chocolat noir ;
- 500 g de crème.
La crème apporte principalement :
eau + matière grasse laitière.
Le chocolat apporte :
beurre de cacao + particules de cacao + sucre.
Lors de l’émulsion, les matières grasses du chocolat et de la crème sont dispersées dans le système.
Le résultat est une structure homogène.
Les facteurs qui permettent une bonne émulsion
Pour obtenir une bonne émulsion, il faut maîtriser :
1. La formulation
Le rapport entre eau et matière grasse est essentiel.
2. La température
Elle doit permettre une bonne fluidité des matières grasses.
3. L’énergie mécanique
Il faut suffisamment de cisaillement pour réduire la taille des gouttelettes.
4. L’ordre d’incorporation
L’ajout progressif du liquide peut faciliter la construction de l’émulsion.
5. Les émulsifiants
Ils peuvent renforcer la stabilité du système.
6. Le refroidissement
La structure finale dépend également de la manière dont l’émulsion refroidit.
Conseil du chocolatier
Une émulsion réussie ne consiste pas simplement à mélanger deux ingrédients.
Le véritable objectif est de créer une structure dans laquelle une phase est finement dispersée dans l’autre.
En ganache, le chocolatier doit donc maîtriser :
température + vitesse d’incorporation + énergie de mélange + formulation.
Lorsque ces paramètres sont correctement maîtrisés, on obtient une ganache :
brillante + lisse + homogène + stable.
À retenir
Une émulsion est un système composé de deux liquides non miscibles, dont l’un est dispersé sous forme de petites gouttelettes dans l’autre.
En chocolaterie, l’exemple emblématique est la ganache.
La réussite d’une émulsion dépend principalement de :
- la formulation ;
- la température ;
- la taille des gouttelettes ;
- l’énergie mécanique ;
- les émulsifiants ;
- le refroidissement.
La notion essentielle
Une émulsion ne consiste pas simplement à mélanger l’eau et la matière grasse : elle consiste à disperser finement une phase dans l’autre afin de créer une structure homogène et suffisamment stable.
Questions fréquentes
Pourquoi l’eau et l’huile ne se mélangent-elles pas ?
Parce qu’elles ont des propriétés physico-chimiques différentes et ne sont pas naturellement miscibles.
Comment crée-t-on une émulsion ?
En apportant suffisamment d’énergie mécanique pour fragmenter une phase en petites gouttelettes et favoriser leur dispersion.
Quel est l’exemple le plus important en chocolaterie ?
La ganache est l’un des meilleurs exemples.
Pourquoi une ganache tranche-t-elle ?
Elle peut trancher à cause d’un mauvais équilibre entre les phases, d’une température inadaptée, d’une incorporation trop rapide ou d’une énergie de mélange insuffisante.
À quoi sert le mixeur plongeant ?
Il apporte un cisaillement permettant notamment de réduire la taille des gouttelettes et d’obtenir une émulsion plus fine.
Un émulsifiant est-il toujours nécessaire ?
Non. Certains ingrédients, notamment les protéines du lait ou certains phospholipides, peuvent naturellement contribuer à la stabilisation.
Quelle est la différence entre floculation et coalescence ?
Lors de la floculation, les gouttelettes se rapprochent sans nécessairement fusionner. Lors de la coalescence, elles fusionnent pour former de plus grosses gouttelettes.