Propriétés de la cellulose
Au niveau des industries agroalimentaires, la seule propriété qui soit vraiment importante concerne la solubilité de la cellulose en présence d'eau. Cette solubilité se répercute sur son comportement en milieu hétérogène.
Solubilité
Définition :
La cellulose est insoluble dans l'eau mais la présence des fonctions hydroxylées lui donne un caractère hydrophile ce qui lui permet de fixer un grand nombre de molécules d'eau et entraîne le gonflement de la cellulose : c'est un hydrocolloïde.
La cellulose peut être solubilisée dans les acides, les bases ou les complexes inorganiques (liqueur de schweitzer). La solubilisation de la cellulose est possible par conversion de cette dernière sous la forme de dérivés esters ou éthers. Il y a de ce fait perte de la structure cristalline et solubilisation sous formes de solutions visqueuses dont la viscosité va dépendre du degré de polymérisation. La substitution des hydroxyles n'est pas nécessairement élevée, on définira un degré de substitution qui pourra varier de 1 à 3 (substitution des hydroxyles en C2,C3,C6).
Voir tableau :
Substitution de la cellulose et solubilité
Les principaux produits dérivés de la cellulose et utilisés dans les industries agroalimentaires sont les suivants : cellulose microcristalline (36kDa) obtenue par traitement acide elle est partiellement dépolymérisée et peu soluble, les autres produits sont des éthers de la cellulose comme : la carboxyméthylcellulose (CMC), l'hydroxypropylcellulose (HPC), la méthylcellulose (MC), les éthers mixtes d'Hydroxypropyl-méthylcellulose (HC-MC) et méthyl-éthylcellulose (MC-EC). Dans le cas des éthers renfermant une chaîne latérale hydroxylée comme dans le cas de l'HPC, il est possible d'avoir des substitutions au niveau de cette chaîne latérale. Il faut distinguer dans ce cas le degré de substitution (DS) qui ne concerne que les hydroxyles du glucose et un module de substitution (MS) qui concerne à la fois les hydroxyles du cycle et ceux des chaînes latérales. Ainsi une hydroxypropylcellulose pourra avoir un DS de 2 et un MS de 3 ce qui voudra dire qu'il y a 2 hydroxyles du cycle qui sont éthérifiés par un radical hydroxypropyle et l'une des fonctions hydroxylée d'une chaîne latérale est elle-même substituée. Si les substitutions sont réparties de façon homogène, on obtiendra des solutions filantes, si la répartition est hétérogène on obtiendra des solutions granuleuses, thyxotropes.
Voir tableau :
Les différentes celluloses éthérifiées rencontrées en industries alimentaires
EC représente de l'Ethylcellulose. Les différents types de substitution vont influencer les propriétés rhéologiques de ces molécules. La viscosité des solutions va diminuer en fonction de la température mais elle augmentera en fonction de la teneur en saccharide. Les celluloses éthérifiées ont une fâcheuse tendance à précipiter.
