Soutenance de thèse d'Akaber Dokmak

Composition du jury

• Mme Maria-Inês RE : Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 IMT Mines Albi - Directrice de thèse
• Mme Patricia ARLABOSSE : Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 IMT Mines Albi - Co-directrice de thèse
• M. Thomas DELEAU : Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 IMT Mines Albi - Co-encadrant de thèse
• Mme Audrey MAUDHUIT : FluidAir, Division of Spraying systems - Examinatrice
• Mme Claire GAIANI : Université de Lorraine - LIBio - Rapporteure
• M. Maarten SCHUTYSER : Wageningen University & Research - Rapporteur
• M. Denis PONCELET : Université de Nantes - Examinateur
• M. Eoin MURPHY : Teagasc Food Research Centre - Examinateur

Résumé

La fabrication de particules fonctionnelles est essentielle pour concevoir des particules présentant des propriétés spécifiquement adaptées, telles que la libération contrôlée, une solubilité améliorée ou une stabilité accrue, afin de répondre aux exigences de divers secteurs, tel que les secteurs pharmaceutiques et alimentaires. Le choix du procédé de séchage adéquat est particulièrement crucial pour les produits thermosensibles, car les méthodes conventionnelles peuvent dégrader leurs structures. Bien que le séchage électrostatique montre un potentiel prometteur, l’effet du champ électrique sur la cinétique et les mécanismes du séchage reste encore mal compris. Cette thèse a pour objectif de comprendre l’influence du champ électrique sur le séchage des gouttes et la formation de particules solides.

Un banc expérimental a été développé pour appliquer un champ électrique contrôlé à une goutte pendante fixée sur un filament. Différentes configurations de champ électrique ont été explorées en testant divers types et positions d'électrodes, permettant d'appliquer un champ continu à la goutte en séchage tout en suivant en temps réel la masse de la goutte (à l'aide d'une microbalance de haute précision) et son évolution morphologique (via une caméra à haute vitesse). Des solutions salines ont été sélectionnées pour leur facilité de contrôle des propriétés électro physiques (conductivité électrique, permittivité) en ajustant la teneur en solides de la solution. Cela permet une analyse approfondie de l'interaction entre le champ électrique et les propriétés physiques de la gouttelette et de leur effet sur son comportement. Un code MATLAB a été développé pour traiter les images capturées et calculer la surface, le volume et la tension interfaciale d'une goutte présentant des propriétés électro physiques spécifiques sous différents champs électriques appliqués. Ensuite, le nombre capillaire électrique adimensionnel et la déformation de la gouttelette sont calculés, et les résultats sont comparés avec les modèles théoriques proposés pour évaluer la déformation de la goutte en réponse au champ électrique. Les cinétiques de séchage sont examinées selon des mécanismes diffusifs et convectifs, dans le but d'approfondir la compréhension de l'influence du champ électrique sur ces cinétiques. Différentes intensités de champ électrique sont testées, le choix de ces intensités étant motivé par les déformations attendues de la goutte. Les évolutions de surface, la cinétique de déformation et le profil de rétrécissement de la goutte sont étudiés. Un code MATLAB est développé pour calculer le profil de teneur en humidité de la goutte, interpoler les résultats et calculer le flux évaporatoire. L'effet des intensités de champ électrique et de la teneur en solides des solutions sur le flux évaporatoire est étudié. Cette thèse explore l'interaction complexe entre les différentes forces agissant sur la goutte lors du séchage et leurs effets sur le comportement ainsi que sur les cinétiques de séchage.

Mots-clés

Goutte, cinétiques de séchage, transferts, champ électrique, déformation, tension interfaciale.