Comprendre la famille des polysorbates (série Tween)
Avant d'entamer une comparaison directe, il est essentiel de comprendre la structure chimique de la famille des polysorbates, commercialisée sous le nom de gamme Tween. Les polysorbates sont des tensioactifs non ioniques obtenus par éthoxylation d'esters de sorbitan. Le procédé débute avec un ester de sorbitan (un émulsifiant de la gamme Span), qui réagit ensuite avec de l'oxyde d'éthylène. Il en résulte une molécule composée d'une tête polyoxyéthylène hydrophile et d'une queue d'acide gras lipophile, ce qui leur confère d'excellentes propriétés émulsifiantes et solubilisantes huile-dans-eau (H/E).
La désignation numérique (20, 40, 60, 80) dans le nom d'un polysorbate correspond directement au type d'acide gras estérifié au noyau de sorbitan :
- Polysorbate 20 (Tween 20) : Acide laurique (C12)
- Polysorbate 40 (Tween 40) : Acide palmitique (C16)
- Polysorbate 60 (Tween 60) : Acide stéarique (C18)
- Polysorbate 80 (Tween 80) : Acide oléique (C18:1, mono-insaturé)
Ce composant d'acide gras est la variable la plus importante qui détermine les différences de performance entre chaque catégorie.
Polysorbate 60 vs. Polysorbate 80 : Principales différences
La comparaison de polysorbate 60 contre polysorbate 80 C’est l’une des questions les plus fréquemment posées par les formulateurs. Bien que chimiquement similaires (tous deux sont à base d’acide gras à 18 atomes de carbone), la présence d’une seule double liaison dans la chaîne oléique du Polysorbate 80 crée des différences fonctionnelles importantes.
| Fonctionnalité | Polysorbate 60 (Tween 60) | Polysorbate 80 (Tween 80) |
|---|---|---|
| Source d'acides gras | Acide stéarique (saturé) | Acide oléique (insaturé) |
| Forme physique | Semi-solide / Pâte | Liquide visqueux |
| Valeur HLB | 14.9 | 15.0 |
| Idéal pour | Aération, fouettage, pâte à pain | Huiles solubilisantes, boissons claires, gélules |
| Température | Meilleur pour les traitements à haute température | Meilleur pour les liquides traités à froid |
Comparaison des valeurs HLB et du pouvoir émulsifiant
L'indice HLB (équilibre hydrophile-lipophile) est une échelle qui indique l'affinité relative d'un tensioactif pour l'eau ou l'huile. Des valeurs HLB élevées (8-18) signifient une meilleure solubilité dans l'eau et une préférence pour la formation d'émulsions huile-dans-eau.
- Le valeur HLB du polysorbate 60 est approximativement 14.9.
- La valeur HLB du polysorbate 80 est d'environ 15.0.
Avec des valeurs HLB quasi identiques, on pourrait supposer qu'elles sont interchangeables. Cependant, la véritable différence entre le polysorbate 60 et le polysorbate 80 Leur différence réside dans leur géométrie moléculaire. L'acide stéarique saturé à chaîne linéaire du Polysorbate 60 permet un tassement plus important à l'interface huile-eau, créant ainsi un film plus rigide et stable. Ceci est particulièrement efficace pour incorporer de l'air et stabiliser les graisses cristallines. L'acide oléique insaturé du Polysorbate 80, quant à lui, présente une “ coude ” dans sa chaîne, créant un film moins structuré, plus fluide et adaptable, ce qui en fait un émulsifiant plus efficace pour une plus large gamme d'huiles liquides.
Facteurs de viscosité et de solubilité
La différence de structure influe directement sur les propriétés physiques de ces deux tensioactifs. Le polysorbate 60 (dérivé de l'acide stéarique saturé) se présente généralement sous forme de pâte semi-solide cireuse à température ambiante. En revanche, le polysorbate 80 (dérivé de l'acide oléique insaturé) est un liquide visqueux de couleur ambrée. De ce fait, le polysorbate 80 est généralement plus facile à manipuler, à disperser et à incorporer dans les systèmes liquides sans préchauffage.
En termes de solubilité, les deux sont solubles dans l'eau. Cependant, la fluidité du polysorbate 80 lui confère souvent un léger avantage pour solubiliser les principes actifs, les arômes et les vitamines en solution aqueuse.
Cas d'utilisation optimaux : Quand passer de 60 à 80
Le choix entre le polysorbate 60 et le polysorbate 80 dépend entièrement de la fonction souhaitée et de la matrice du produit final.
Choisissez le polysorbate 60 pour :
- Aération et structure de la mie : Dans les produits de boulangerie comme les gâteaux et les pains, son interaction avec les graisses saturées (matières grasses végétales, beurre) crée une structure de mie fine et uniforme et améliore le volume.
- Garnitures fouettées et glaçages : Elle favorise et stabilise le réseau de bulles d'air, ce qui permet d'obtenir une mousse rigide et stable.
- Blanchisseurs de café : Assure une excellente stabilité d'émulsion et un pouvoir blanchissant optimal dans les formulations en poudre.
Choisissez le polysorbate 80 pour :
- Vinaigrettes et sauces : Sa capacité supérieure à émulsionner une large gamme d'huiles végétales empêche la séparation et assure une texture homogène.
- Crèmes glacées et desserts glacés : Ce système contrôle le débordement et crée une texture plus lisse en empêchant la formation de gros cristaux de glace.
- Solubilisation des vitamines et des arômes : Il s'agit de la norme industrielle pour solubiliser les vitamines liposolubles (A, D, E, K) et les huiles aromatiques dans des systèmes aqueux comme les boissons et les compléments alimentaires.
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Lors de la comparaison polysorbate 60 contre tween 20 ou polysorbate 60 contre polysorbate 40, Le principal facteur de différenciation est la longueur de la chaîne d'acide gras. Celle-ci a un impact considérable sur leurs performances, notamment lors des opérations de solubilisation.
L’impact de la longueur des chaînes d’acides gras
À mesure que la longueur de la chaîne d'acide gras diminue (de l'acide stéarique C18 dans le PS60 à l'acide palmitique C16 dans le PS40, puis à l'acide laurique C12 dans le PS20), la molécule devient progressivement plus hydrophile. Ceci se reflète dans ses valeurs HLB.
- Polysorbate 20 (C12) : HLB ≈ 16,7
- Polysorbate 40 (C16) : HLB ≈ 15,6
- Polysorbate 60 (C18) : HLB ≈ 14,9
Une queue d'acide gras plus courte (lipophile) par rapport à la grande tête de polyoxyéthylène (hydrophile) fait de la molécule un solubilisant plus puissant et un émulsifiant moins traditionnel pour les huiles lourdes.
Solubilisation des huiles essentielles vs. graisses lourdes
C’est là que le choix devient évident. Le polysorbate 20, grâce à son HLB élevé et à sa petite chaîne lipophile, excelle dans l’enrobage des petites molécules d’huile. Il est idéal pour solubiliser les huiles essentielles, les parfums et les huiles végétales dans des systèmes aqueux tels que les brumes cosmétiques, les lotions toniques et les sprays d’ambiance. Il crée des micro-émulsions limpides et transparentes.
Le polysorbate 60, avec sa chaîne carbonée C18 plus longue, est bien plus adapté à l'émulsification de molécules plus volumineuses et plus lourdes comme les huiles végétales, les beurres et les cires. Il permet d'obtenir les émulsions classiques, d'un blanc laiteux, que l'on retrouve dans les lotions, les crèmes et les produits alimentaires. Utiliser du polysorbate 60 pour solubiliser une huile essentielle donnerait probablement un mélange trouble et instable, tandis qu'utiliser du polysorbate 20 pour émulsifier une huile végétale épaisse nécessiterait une concentration très élevée et produirait une émulsion peu résistante.
Si vous décidez que Tween 60 convient à votre préparation, consultez notre Guide de formulation détaillé pour les meilleures pratiques.
