Tesis por compendio / [ES] La industrialización de frutas y hortalizas genera una gran cantidad de residuos orgánicos, que perjudican el medio ambiente, los cuales están infravalorados o no se utilizan. La eliminación de estos residuos mediante incineración o su almacenamiento en vertederos no es una opción sostenible, por lo que la industria debe dirigir sus esfuerzos a reducir su producción, y reintroducirlos en la cadena agroalimentaria. Estos residuos hortofrutícolas son ricos en compuestos bioactivos beneficiosos para la salud humana, por lo que presentan un gran potencial para su valorización. La reintroducción de estos productos de deshecho en la cadena agroalimentaria, como ingredientes en la formulación de alimentos más nutritivos, por ejemplo, permitiría generar un sistema de economía circular, además de contribuir al consumo de dietas saludables y sostenibles, en línea con los Objetivos de Desarrollo Sostenible definidos por la FAO. En los últimos años, la fabricación de frutas y hortalizas deshidratadas en polvo ha suscitado un creciente interés al tratarse de productos estables, versátiles y concentrados. En línea con esta tendencia, el presente proyecto de tesis doctoral plantea la obtención de este tipo de productos en polvo a partir de los residuos de confección de hortalizas, en colaboración con la cooperativa Agrícola Villena Coop.V. Concretamente, el proyecto se centra en la valorización integral de residuos de zanahoria, col, apio, puerro y brócoli, mediante su transformación en ingredientes funcionales en polvo. Los resultados de esta tesis se presentan por compendio de artículos organizados en cuatro capítulos. En el primer capítulo se presentan los resultados de una revisión bibliográfica, la cual permitió esclarecer que las condiciones de proceso y las técnicas utilizadas definen las características y la funcionalidad de los productos en polvo, permitiendo identificar las operaciones unitarias más adecuadas para tal fin. En el segundo capítulo se recogen los trabajos realizados para evaluar el impacto del procesado (pretratamientos, secado y molienda) sobre las propiedades de los productos en polvo obtenidos a partir de residuos de zanahoria, col, apio, puerro y brócoli. Concretamente, se evaluó la influencia del procesado sobre las propiedades fisicoquímicas, tecnológicas y funcionales de los productos en polvo obtenidos, así como los cambios experimentados por éstos durante el almacenamiento de 4 meses en condiciones controladas. Como pretratamientos, se consideraron la congelación, la intensidad de disrupción del material vegetal y la fermentación con Lactobacillus plantarum (en tallos de brócoli); y como técnicas de deshidratación, el secado por aire caliente (50, 60 y 70°C) y la liofilización. Además de definir las propiedades fisicoquímicas y tecnológicas, la bioaccesibilidad de los compuestos bioactivos presentes en el polvo también queda determinada por el proceso y las características de los polvos obtenidos. En este sentido, se realizaron investigaciones dirigidas a evaluar el impacto del procesado sobre determinados compuestos bioactivos específicos (carotenoides y glucosinolatos), y sobre la respuesta de los productos en polvo a la digestión simulada in vitro. Todo ello queda recogido en el tercer capítulo de resultados. En el cuarto capítulo se describe una primera aproximación a la aplicación de los productos en polvo obtenidos como ingrediente alimentario en la formulación de productos de panadería sin gluten. Los resultados obtenidos en la presente tesis doctoral han demostrado el potencial de los residuos generados en la confección de bandejas y productos de IV gama de zanahoria, col, apio, puerro y brócoli para su valorización integral, habiéndose desarrollado un proceso de transformación de los mismos en productos deshidratados en polvo. Se prevé que esta aproximación pueda contribuir de manera efectiva al concepto de dietas saludables y sostenibles, y al desarrollo de un sistema alimentario más sostenible. / [CA] La industrialització de fruites i hortalisses genera una gran quantitat de residus orgànics, que perjudiquen el medi ambient, els quals estan infravalorats o no s'utilitzen. L'eliminació d'aquests residus mitjançant incineració o el seu emmagatzematge en abocadors no és una opció sostenible, per la qual cosa la indústria ha de dirigir els seus esforços a reduir la seua producció, i reintroduir-los en la cadena agroalimentària. Aquests residus hortofructícoles són rics en compostos bioactius beneficiosos per a la salut humana, per la qual cosa presenten un gran potencial per a la seua valorització. La reintroducció d'aquests residus en la cadena agroalimentària, com a ingredients en la formulació d'aliments més nutritius, per exemple, permetria generar un sistema d'economia circular, a més de contribuir al consum de dietes saludables i sostenibles, en línia amb els Objectius de Desenvolupament Sostenible definits per la FAO. En els últims anys, la fabricació de fruites i hortalisses deshidratades en pols ha suscitat un creixent interés per tractar-se de productes estables, versàtils i concentrats. En línia amb aquesta tendència, el present projecte de tesi doctoral planteja l'obtenció de productes en pols a partir dels residus de confecció d'hortalisses, en col·laboració amb la cooperativa Agrícola Villena Coop.V. Concretament, el projecte es centra en la valorització integral de residus de carlota, col, api, porro i bròcoli, mitjançant la seua transformació en ingredients funcionals en pols. Els resultats d'aquesta tesi es presenten per compendi d'articles organitzats en quatre capítols. En el primer capítol es presenten els resultats d'una revisió bibliogràfica, la qual va permetre esclarir que les condicions de procés i les tècniques utilitzades defineixen les característiques i la funcionalitat dels productes en pols, permetent identificar les operacions unitàries més adequades per a tal fi. En el segon capítol es recullen els treballs realitzats per a avaluar l'impacte del processament (pretractaments, secat i molta) sobre les propietats dels productes en pols obtinguts a partir de residus de carlota, col, api, porro i bròcoli. Concretament, es va avaluar la influència del processament sobre les propietats fisicoquímiques, tecnològiques i funcionals dels productes en pols obtinguts, així com els canvis experimentats per aquests durant 4 mesos d'emmagatzematge en condicions controlades. Com a pretractaments, es van considerar la congelació, la intensitat de disrupció del material vegetal i la fermentació amb Lactobacillus plantarum (en tiges de bròcoli); i com a tècniques de deshidratació, el secat per aire calent (50, 60 i 70 °C) i la liofilització. A més de definir les propietats fisicoquímiques i tecnològiques, la bioaccesibilitat dels compostos bioactius presents en la pols també queda determinada pel procés i les característiques de les pols obtingudes. En aquest sentit, es van realitzar investigacions dirigides a avaluar l'impacte del processament sobre determinats compostos bioactius específics (carotenoides i glucosinolatos), i sobre la resposta dels productes en pols a la digestió simulada in vitro. Tot això queda recollit en el tercer capítol de resultats. En el quart capítol es descriu una primera aproximació a l'aplicació dels productes en pols obtinguts com a ingredient alimentari en la formulació de productes de panaderia sense gluten. Els resultats obtinguts en la present tesi doctoral han demostrat el potencial dels residus generats en la confecció d'hortalisses i productes de IV gamma de carlota, col, api, porro i bròcoli per a la seua valorització integral, havent-se desenvolupat un procés de transformació dels mateixos en productes deshidratats en pols. Es preveu que aquesta aproximació puga contribuir de manera efectiva al concepte de dietes saludables i sostenibles, i al desenvolupament d'un sistema alimentari més sostenible. / [EN] Fruit and vegetables industrialisation generates a large amount of environmentally damaging organic waste, which is either undervalued or not used. Disposal of these residues by incineration or storage in landfills is not a sustainable option, so the industry must focus on reducing its production as well as reintroducing them into the agri-food chain. These fruit and vegetable by-products are generally rich in bioactive compounds, which are responsible of beneficial health effects, presenting a great potential for their valorisation. The reintroduction of these waste products into the agri-food chain, as ingredients in the formulation of more nutritious foods, for example, would generate a circular economy system, as well as contribute to the consumption of healthy and sustainable diets, in line with the Sustainable Development Goals defined by the FAO. In recent years, interest in fruit and vegetable dehydrated powders manufacturing has been increased, as they are stable, versatile and concentrated products. In line with this trend, this doctoral thesis project aims to obtain this type of powdered products from vegetable waste, in collaboration with the cooperative Agrícola Villena Coop.V. Specifically, the project focuses on the integral valorisation of carrot, cabbage, celery, leek and broccoli waste, through its transformation into powdered functional ingredients. The results of this thesis are presented as a compendium of articles organised in four chapters. The first chapter presents the results of a literature review, which clarified that the processing conditions and techniques used define the characteristics and functionality of powdered products, allowing the identification of the most suitable unit operations for this purpose. The second chapter reports on the work carried out to evaluate the impact of processing (pre-treatment, drying and milling) on the properties of powdered products obtained from carrot, cabbage, celery, leek and broccoli waste. Specifically, the influence of processing on the physico-chemical, technological and functional properties of the obtained powdered products was evaluated, as well as the changes experienced by these products during 4 months of storage under controlled conditions. As pre-treatments, freezing, disruption intensity of plant material and fermentation with Lactobacillus plantarum (in broccoli stems) were considered; and as dehydration techniques, hot-air drying (50, 60 and 70°C) and freeze-drying. In addition to defining the physicochemical and technological properties, the bioaccessibility of the bioactive compounds present in the powder is also determined by the process and the characteristics of the powders obtained. In this regard, research was carried out to assess the impact of processing on specific bioactive compounds (carotenoids and glucosinolates), and on the response of the powdered products to simulated in vitro digestion. This is reported in the third chapter of the results. The fourth chapter describes a first approach to the application of the powdered products obtained as a food ingredient in the formulation of gluten-free bakery products. The results obtained in this doctoral thesis have demonstrated the potential of the waste generated in the preparation of trays and pre-prepared convenience food products of carrot, cabbage, celery, leek and broccoli for their integral valorisation, developing a process for transforming them into dehydrated powdered products. This approach is expected to contribute effectively to the concept of healthy and sustainable diets and to the development of a more sustainable food system. / Bas Bellver, CI. (2023). Desarrollo del proceso de obtención de polvos funcionales de uso alimentario a partir de residuos de las líneas de confección de hortalizas, caracterización funcional y evaluación de su respuesta a la digestión simulada in vitro [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/195107 / Compendio

La adsorció sobre carbó actiu és un tractament habitual para a l'eliminació de metalls contaminants d'afluents aquosos. Amb la finalitat de reduir el cost dels tractament actuals s'està estudiant la utilització d'adsorbents de baix cost com a substituts dels sorbents convencionals que s'utilitzen usualment en els tractaments d'aigües. En aquesta tesi s'ha avaluat la possibilitat d'aprofitar diversos residus vegetals procedents de processos agrícoles o residus industrials, com a sorbents per a l'eliminació de metalls de solucions aquoses. En concret, el treball s'ha centrat en assolir dos grans objectius, primer de tot, conèixer la possibilitat d'utilitzar el pinyol d'oliva com a adsorbent de metalls divalents de solucions aquoses, com són el Cd(II), Cu(II), Ni(II) i Pb(II), i en segon lloc, avaluar la utilització de quatre residus vegetals (escorça de yohimbe, rapa de raïm, suro i pinyol d'oliva) per a l'extracció de Cr(VI) de solucions aquoses i utilitzar el residu vegetal més apropiat com a base per tal d'obtenir un nou sorbent, amb més bona morfologia per ser utilitzat en sistemes d'eliminació de Cr(VI) en continu. Les dades cinètiques d'adsorció es van tractar amb el model cinètic de pseudo-segon ordre, amb el que es van determinar la velocitat inicial d'adsorció dels metalls. Els models d'isotermes d'equilibri de Langmuir i Freundlich es van utilitzar per descriure els equilibris d'adsorció i calcular els paràmetres de les isotermes. En els assajos amb mescles binàries de metalls, els resultats es van tractar amb el model ampliat de Langmuir.En aquest treball s'ha determinat, primerament, que el pinyol d'oliva és un bon sorbent dels metalls divalents estudiats. S'ha determinat que l'adsorció dels metalls varia amb el pH de la solució i que la presència de sals en la solució provoca una davallada en l'adsorció. També es va determinar la competència en l'adsorció entre els metalls al realitzar assajos en mescles binàries.Amb els estudis d'extracció de Cr(VI) amb els quatre materials s'ha determinat que aquests vegetals poden adsorbir el Cr(VI) en solució, tot i que la rapa i la yohimbe són els materials que presenten unes capacitats d'adsorció més elevades. Les anàlisis amb espectroscòpia electrònica de Raig-X realitzats en la rapa de raïm i la yohimbe en contacte amb Cr(VI) varen demostrar la presència del metall en els dos estats d'oxidació, Cr(VI) i Cr(III), evidenciant la participació del mecanisme de reducció de Cr(VI) en l'adsorció del metall sobre els materials.Amb l'encapsulació de la rapa de raïm es va incrementar significativament la capacitat d'adsorció del metall respecta a la seva utilització en la forma original. Les dades experimentals es van tractar amb un model de difusió i es va determinar el coeficient de difusió en l'adsorció en el sorbent amb diferent percentatge de rapa en l'interior.Finalment s'han realitzat estudis preliminars d'adsorció de crom hexavalent en continu utilitzant columnes de petites dimensions farcides amb el sorbent format per boles de rapa encapsulada en alginat càlcic. En aquests assajos s'ha determinat l'efecte en l'adsorció de metall de diversos paràmetres d'operació, com la concentració inicial de metall, el cabal i l'alçada de llit. El model de transferència de matèria i difusió en columna emprat pel tractament de les dades experimentals va mostrar l'efecte de la concentració inicial i del cabal en els coeficients de difusió i transferència de matèria. El model BDST no va predir correctament el temps de servei en els diferents paràmetres d'operació experimentats a causa de la complexitat del procés d'adsorció. Amb aquests assajos preliminars s'han establert les bases de l'adsorció de Cr(VI) amb el nou sorbent en sistemes en continu amb la finalitat de realitzar estudis posteriors d'eliminació del metall en columnes de majors dimensions. / Adsorption with activated carbon is a usual treatment to remove metals from wastewater. In order to reduce the cost of the treatment, several studies have been carried out to evaluate the use of low cost sorbents as an alternative to conventional sorbents used in wastewater treatment. In this work, the use of different vegetable wastes from agricultural or industrial processes has been evaluated as sorbents for metal removal from aqueous solutions. The aim of this work was to study first, the usefulness of olive stones as a sorbent for divalent metals such as Cd(II), Cu(II), Ni(II) and Pb(II) from aqueous solutions and then the use of four vegetable wastes (yohimbe bark, grape stalks, cork and olive stones) for the removal of Cr(VI) from aqueous solutions. The vegetable waste powder was encapsulated in calcium alginate to obtain spherical gel beads that were used in continuous flow process for Cr(VI) removal.In all sorption experiments, kinetic data were modeled by the pseudo-second order kinetic equation and determine the constants sorption rates. Langmuir and Freundlich model isotherms were use to describe sorption equilibrium data and to obtain the isotherm parameters. In binary mixtures, the extended Langmuir isotherm model was used. The results showed that olive stones are a good sorbent for studied divalent metal. Metal uptake was pH dependent and the presence of salts in solution provokes a decrease in metal uptake. A clear competence between metals to be adsorbed on the waste was observed in metal binary mixtures. Although results obtained in Cr(VI) removal studies show that the four studied wastes can adsorb Cr(VI), grape stalks and yohimbe bark wastes showed the best chromium sorption capacity. X-Ray Photoelectron Spectroscopy analysis on grape stalks and yohimbe chromium loaded samples put into evidence that both Cr(VI) and Cr(III) were sorbed on wastes surface indicating that Cr(VI) sorption process involves a redox reaction. The gel beads obtained when encapsulating grape stalks in calcium alginate showed a significant increase in Cr(VI) sorption capacity compared to the original grape stalks waste. A diffusion model was used to analyze the experimental data and to determine the diffusion coefficient for Cr(VI) sorption by beads containing different percentage of grape stalks encapsulated in calcium alginate. Finally, preliminary studies of Cr(VI) removal in continuous flow using the beads containing grape stalks powder gel in laboratory columns have been carried out. The effect of operating parameters such as feed metal concentration, flow rate and bed depth was studied. The mass transfer and diffusion model used to describe column data showed the effect of feed metal concentration and flow rate in both, diffusion and mass transfer coefficients, respectively. The bed depth service time model (BDST) failed in predicting the service time when changing operating parameters due to the complexity of the sorption process. With these preliminary column experiments we established the basis for Cr(VI) sorption by the proposed sorbent in continuous flow process for further development of the process to be used in higher scale columns.