Thèse : Caractérisation avancée de sprays pour le séchage par atomisation : vers l’optimisation des paramètres opératoires - 36 mois

Contexte :

Le séchage par atomisation est un procédé essentiel pour la formulation de poudres complexes, utilisé en pharmaceutique, agroalimentaire, cosmétique et biotechnologies. Il consiste à pulvériser un liquide en fines gouttelettes (spray) dans un flux d’air chaud pour former des particules solides. Le laboratoire RAPSODEE, via la plateforme Gala®, est un acteur reconnu dans la formulation de particules solides par séchage par atomisation, la modélisation, l’optimisation énergétique et la maîtrise de ce procédé.

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet DROPTECH de RéCLaSIF (Réseau de Campus Labelisés Solutions Industrie du Futur), qui vise à concevoir un banc numérique innovant, combinant imagerie haute vitesse, spectroscopie et modélisation numérique, pour piloter en temps réel la pulvérisation de fluides et améliorer l’atomisation de fluides visqueux (actuellement un verrou technologique de ce procédé).

Objectifs :

L’objectif central de cette thèse est de développer une approche de screening de buses d’atomisation (partie pulvérisation et formation du spray) du procédé de séchage par atomisation, à partir de l’étude approfondie de la pulvérisation générée par des buses diverses adaptées à une tour de séchage d’échelle pilote présente au laboratoire.

Le/la doctorant(e) exploitera un banc d’étude dédié au diagnostic de buses, conçues pour s’adapter à la tour pilote existante. Ce banc permettra :

• De caractériser la physique des jets liquides complexes produits par ces buses, en lien avec la viscosité des fluides, la géométrie des buses et les conditions de pulvérisation.

• De recueillir des données expérimentales multi-échelle (imagerie, données de procédé) afin d’alimenter une modélisation numérique du fonctionnement réel du pilote (optimisation du choix de buse et des conditions opératoires inhérentes à ces buses).

Phase 1 – Déploiement expérimental : Mise en service du banc de test de buses et développement de protocoles pour l’analyse en temps réel des jets et gouttelettes formés.

Phase 2 – Caractérisation multi-physique des jets : Étude de l’influence des paramètres (pression de pulvérisation, géométrie de la buse, viscosité du liquide…) sur la taille des gouttes, le régime de pulvérisation et la stabilité du jet. Pour cette étape, des outils d’imagerie haute vitesse et de diffraction laser implémentés sur le banc de test seront manipulés.

Phase 3 – Modélisation du comportement dynamique : Développement de modèles basés sur les nombres sans dimension (Weber, Ohnesorge, etc.), et calibration avec les données expérimentales.

Prérequis et contraintes particulières :

• Master en génie des procédés, mécanique des fluides, chimie industrielle, ou équivalent (diplôme d’ingénieur).

• Intérêt pour l’utilisation de logiciels de calcul Scientifique comme Matlab.

• Une expérience autour du séchage par atomisation et des compétences en instrumentation optique seraient un plus.

Contacts et encadrement :

maria-ines.re@mines-albi.fr

patricia.arlabosse@mines-albi.fr

thomas.deleau@mines-albi.fr