Propriétés thermiques des gels et des films de gélatine en présence de plastifiants

par Mara Coppola

Thèse de doctorat en Rhéologie de la matière complexe, des fluides et matériaux industriels

Sous la direction de Madeleine Djabourov.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .

mots clés

• Rhéologie
• Gélatine
• Calorimétrie

Résumé

Dans ce travail nous étudions le rôle de l'eau et du glycérol sur les propriétés thermiques des films de gélatine par des méthodes de calorimétrie. Les températures de transition vitreuse (Tg), et de fusion (Tf), ainsi que l'enthalpie associée à la transition hélice-pelote ont été étudiées en fonction de la composition des films. Nous proposons un diagramme de phase unique avec Tg et Tf pour toutes concentrations en eau et glycérol. On peut distinguer 3 domaines: une phase riche en gélatine à basse concentration en eau et glycérol avec la Tg la plus élevée, une phase riche en glycérol à haute concentration en eau et glycérol avec la Tg la plus basse et la coexistence de ces deux phases pour des concentrations intermédiaires avec deux différentes Tg. Nous étudions aussi la relaxation enthalpique pendant le vieillissement des films et la répartition de l'eau entre les pelotes et les hélices. Une étude des propriétés rhéologiques des solutions très concentrées en gélatine utilisées pour la fabrication des films montre que le module élastique G' non nul au dessous du seuil de percolation est dû aux enchevêtrements entre les chaînes de gélatine dans un milieu concentré.

Titre traduit

Thermal properties of gelatin gels and films in presence of plasticizers

Résumé

In this study we investigated the role of water and glycerol on thermal properties of gelatin films through DSC analyses. Glass transition temperature (Tg), melting temperature (Tf) and enthalpy associated with helix-coil transition were determined. The variations of these thermal properties were studied as function of film composition. We propose an overall phase diagram including Tg and Tm for gelatin films at any proportion of water and glycerol. We distinguish 3 domains: a protein rich phase at low concentration of water and glycerol with the highest Tg, a glycerol rich phase at high concentration of water and glycerol with thé lowest Tg and the coexistence of these two phases in between characterized by two distinct Tg. We also discuss about non equilibrium effects such as the enthalpy relaxation during the ageing of gelatin films below their Tg and water repartition between the amorphous coils and the helical structure. A rheological study on properties of concentrated gelatin solutions used for film production showed that the storage modulus G' detected below the gelation threshold is due to physical entanglements of gelatin chains.