Caractérisation avancée de sprays pour le séchage par atomisation : vers l'optimisation des paramètres opératoires // Advanced characterization of sprays for spray drying: towards the optimization of operating parameters.

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, 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). 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).
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Spray drying is an essential process for the formulation of complex powders, used in pharmaceuticals, food, cosmetics, and biotechnology. It involves spraying a liquid in fine droplets (spray) into a stream of hot air to form solid particles. The RAPSODEE laboratory, via the Gala® platform, is a recognized player in the formulation of solid particles by spray drying, modeling, energy optimization, and control of this process. This thesis is part of the DROPTECH project, which aims to design an innovative digital test bench, combining high-speed imaging, spectroscopy, and digital modeling, to control fluid spraying in real time and improve the atomization of viscous fluids (currently a technological barrier to this process). The main objective of this thesis is to develop an approach for screening atomization nozzles (spray generation and formation) for the spray drying process, based on an in-depth study of the spray generated by various nozzles adapted to a pilot-scale drying tower in the laboratory.
This bench will enable: characterization of the physics of complex liquid jets produced by these nozzles, in relation to fluid viscosity, nozzle geometry, and spray conditions; collection of multi-scale experimental data (imaging, process data) to feed into numerical modeling of the actual operation of the pilot (optimization of nozzle selection and operating conditions inherent to these nozzles).
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Début de la thèse : 01/11/2025

Financement d'un établissement public Français

IMT Mines Albi

468 MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés

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.
Master's degree in process engineering, fluid mechanics, industrial chemistry, or equivalent (engineering degree). Interest in the use of scientific computing software such as Matlab. Experience in spray drying and skills in optical instrumentation would be an advantage.