Ingeniero Civil Mecánico / El consumo de energía es uno de los grandes medidores del progreso de una sociedad. Dentro de los próximos 30 años el uso de energías renovables como fuente principal se hace imperioso. Es por esto, que en este trabajo de título se busca evaluar la factibilidad técnica y económica en un proceso industrial alimentado por una fuente de energía renovable: la energía geotermal. Específicamente se buscará evaluar técnica y económicamente la factibilidad de un secador de arándanos en la localidad de Liquiñe, Región de Los Ríos, Chile. En este sector se encuentra la falla Liquiñe-Ofqui, un conjunto de fallas geológicas que controla varios volcanes en la zona. La existencia de volcanes facilita enormemente la extracción de energía geotermal. Incluso en lugares como Liquiñe se generan afluentes de agua a altas temperaturas. Debido a esta facilidad de extracción de energía, se selecciona esta localidad para implementar el secador de arándanos, fruto que se produce en gran cantidad en la zona y que deshidratado adquiere un gran valor agregado para su posterior comercialización. Dentro de la literatura, los secadores de frutas se han empleado extensamente, siendo en la mayoría de los casos, el secador en horno convectivo, el tipo seleccionado, que se basa en aire a alta temperatura fluyendo dentro de una cámara donde se encuentra el fruto, extrayendo mediante transferencia de calor y masa el agua desde el interior del fruto. La metodología en este trabajo, consiste en generar un modelo transiente en el software TRNSYS que captura el comportamiento termodinámico del secador durante la temporada de arándanos (diciembre - marzo), para luego seleccionar los equipos reales a utilizar y finalmente realizar un análisis económico del proyecto. Los resultados de la simulación arrojaron que efectivamente es posible instalar un secador de arándanos en Liquiñe utilizando como fuente de calor el agua a alta temperatura de la zona, en el cual se pueden procesar hasta 641 kilogramos de arándanos frescos al día, los que generan 177 kilogramos de arándanos deshidratados en un proceso que tarda 10 horas. Una vez obtenidos los resultados de simulación y los equipos seleccionados, el análisis económico del proyecto, con un horizonte de evaluación de 7 años, arrojó que es necesaria una inversión de \$11.140.000 con lo cual se obtiene un VAN de \$16.056.000, siendo la compra de arándanos frescos el costo operacional más elevado llegando a ser \$1.282.000 diarios. Se concluye que el proyecto técnicamente es factible utilizando la surgencia principal de las Termas de Hipólito Muñoz y que existe la cantidad de arándanos frescos en la zona para cargar el secador durante la temporada. Económicamente hablando, el hecho de utilizar una fuente geotermal en vez de una fuente convencional para calentar el aire hace que el proyecto sea factible, de otra forma, bajo las mismas condiciones, el VAN del proyecto resulta negativo.

Ingeniera Civil Química / El consumo energético, para las empresas productivas resulta ser una de sus principales contingencias, debido al sostenido aumento que han experimentado los precios de los combustibles. Para el caso de las máquinas papeleras, el mayor consumo energético dentro de su proceso de fabricación ocurre en las etapas de secado, las cuales tienen como objetivo remover una gran cantidad de agua desde la hoja ya formada, mediante el uso de energía térmica. Esta etapa consta fundamentalmente de dos subprocesos. En primer lugar, cuenta con un sistema de vapor y condensado, en el cual el papel es secado por conducción, mediante el contacto con un cilindro secador alimentado con vapor, y posteriormente por una capota de aire caliente que en contacto con el papel, lo seca por convección. El objetivo general de este trabajo es establecer los parámetros operacionales que permitan optimizar el consumo específico de combustible en procesos de secado de papel tissue, específicamente en la capota de aire caliente, en la Máquina Papelera N°2 de CMPC Tissue, Planta Talagante. Esta planta cuenta con una producción anual de 59.000 [ton/año], y sus productos terminados se identifican con las marcas Elite, Confort, Nova, Noble y Ladysoft, entre otros. Para llevar a cabo esta tarea, se realiza un análisis teórico del proceso de secado, en el cual se identifican las siguientes variables relevantes para los fenómenos de transferencia de calor involucrados: velocidad, temperatura, flujo y humedad del aire. Operacionalmente, estas variables se pueden controlar mediante el manejo de parámetros de proceso, tales como la velocidad de los ventiladores de recirculación de aire y la apertura de dampers de entrada y de salida del sistema de capota de aire caliente. Por lo anterior, se planifican dos fases experimentales a desarrollar. En la primera, se busca observar la influencia de la velocidad y flujo del aire en el proceso de secado, utilizando diversos valores de velocidad de los ventiladores de recirculación del aire. En la segunda, se exploran distintos valores de apertura en los dampers para controlar el flujo y humedad del aire. Los resultados obtenidos indican un menor consumo específico de energía para el caso en que se opera con mayores velocidades en los ventiladores de recirculación, y por ende, cuando el sistema trabaja con un mayor flujo de aire, alcanzándose una disminución del 16% en el consumo específico de combustible. La primera condición descrita se atribuye a que el sistema opera con un coeficiente de convección de calor mayor, debido al aumento en la velocidad el aire. En segundo lugar, una mayor apertura en los dampers de entrada y mayor cierre en los de salida, establecen una condición de operación con mayor flujo de aire, lo que favorece la transferencia por convección e intercambio másico.

El objetivo principal de este trabajo ha sido analizar y profundizar en el estudio del secado por aire caliente de pera variedad Blanquilla y analizar los efectos del pretratamiento osmótico en la cinética de secado por aire caliente y en la calidad del producto final, a través del análisis del proceso de rehidratación del producto seco. Los resultados experimentales obtenidos han permitido modelizar la cinética de las distintas etapas de proceso (secado por aire caliente y rehidratación) a través de un modelo difusional. En cuanto al secado la temperatura tuvo una influencia significativa en la difusividad efectiva: a medida que aumenta la temperatura aumentan los valores de difusividad. La aplicación del pretratamiento osmótico provocó una reducción de la difusividad del agua y un aumento del tiempo total de secado y del rendimiento del proceso. Estos efectos fueron más marcados cuando se utilizaron los pretratamientos osmóticos más largos. La rehidratación de las muestras secas puso en evidencia que la influencia de la temperatura de rehidratación es diferente según la temperatura utilizada en el secado de las muestras, observándose una hidratación ligeramente mayor en las muestras secadas y rehidratadas a menor temperatura. El pretratamiento osmótico apenas afecta al transporte de masa de agua y solutos, aunque se alcanzan contenidos más altos de solutos en los pretratamientos más largos por la impregnación superficial de las muestras. En estos pretratamientos también disminuyeron los valores de De calculados. También se han estudiado las interacciones agua-estructura, a través del establecimiento de las isotermas de sorcion de agua, la determinación de las transiciones vítrea de la fraccion amorfa de la fase líquida y la medida de las propiedades mecánicas de muestras con diferente contenido en humedad. En este estudio, no se encontraron diferencias en la capacidad de retención de agua de la pera cuando las muestras fueron sometidas a procesos de adsorción-des / Xue, K. (2004). Optimización del secado por aire caliente de pera blanquilla [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1834

En los últimos años, la aplicación de Ultrasonidos de Alta Intensidad (US) en procesos alimentarios ha despertado un gran interés debido a su capacidad para intensificar los fenómenos de transporte de materia. Esta capacidad es atribuida a una serie de mecanismos inducidos por los US que pueden afectar tanto la resistencia interna como la resistencia externa al transporte de materia. Además, la aplicación de US puede influir en la estructura del producto tratado y en consecuencia en su calidad final. Para poder tener un mejor conocimiento de los efectos de los US, tanto en el transporte de materia como en la calidad del producto final, es importante profundizar en la interacción entre la energía acústica y la estructura del alimento. Por lo tanto, el principal objetivo de esta Tesis Doctoral fue evaluar la influencia de los US en el transporte de materia y en la interacción ultrasonidos-estructura del producto en varios sistemas sólido-líquido y sólido-gas. Respecto a las aplicaciones en sistemas sólido-líquido, se estudió el efecto de los US en el salado de carne y en el desalado de bacalao. En ambos estudios, el principal objetivo fue evaluar la influencia de la aplicación de US en las cinéticas de transporte de agua y NaCl, así como en la microestructura y en las propiedades físicas del producto final. Además, en el salado de carne (5±1 ºC), se estudió el efecto de la concentración de NaCl en la salmuera (50, 100, 150, 200, 240 y 280 kg NaCl/m3 ). En este sentido, se observó que la concentración de la salmuera afectó a la dirección del transporte de agua. Así, a concentraciones inferiores a 200 kg NaCl/m3 , las muestras se rehidrataron, mientras que a concentraciones mayores, la muestras sufrieron una deshidratación. En el caso del desalado de bacalao (4±1 ºC), se evaluó la aplicación de dos potencias acústicas diferentes. En ambos procesos, se analizó el transporte de materia mediante modelos difusivos. El análisis microestructural se realizó a través de diferentes técnicas: SEM, Cryo-SEM y microscopia óptica. Además, se evaluaron ciertos parámetros físicos del producto final, tales como la dureza y el hinchamiento de las muestras. Los modelos difusivos describieron de manera adecuada las cinéticas de transporte de agua y NaCl, tanto en salado como desalado, proporcionando una tendencia similar entre los datos experimentales y los calculados. En todos los casos estudiados, la aplicación de US intensificó significativamente (p<0.05) el transporte de materia, incrementando ambas difusividades efectivas (agua y NaCl). Además, en el caso del desalado de bacalao, se observó que al aumentar la potencia acústica aplicada al medio, la intensificación del transporte de materia fue más acusada. La ganancia de sal en el salado de carne provocó cambios en la textura, así, altos contenidos de NaCl conllevaron muestras más duras. La mayor dureza de la carne salada con US, comparada con la salada de manera convencional, pudo deberse a su contenido más alto de sal. Por otro lado, en el bacalao, el desalado produjo el hinchamiento y el ablandamiento de las muestras. Dichos efectos fueron más evidentes al aplicar US. Mediante el análisis microestructural se observó que, la carne salada con la aplicación de US presentó una distribución más homogénea de NaCl, mientras que en el bacalao desalado, los US produjeron un incremento de la anchura de las fibras musculares. En sistemas sólido-gas, se estudió la aplicación de US sin contacto directo tanto en el secado por aire caliente como en el secado a baja temperatura. En primer lugar, se estudió la aplicación de US en el secado a baja temperatura de bacalao salado. En este estudio se cuantificó la influencia de los US en las cinéticas de secado y en algunas propiedades físicas del producto final. Así, se realizaron experiencias de secado (2 ± 0.1 m/s) de bacalao salado a diferentes temperaturas (-10, 0, 10 y 20 °C) con (20.5 kW/m3 ) y sin la aplicación de US. En las muestras deshidratadas se analizó la capacidad de rehidratación (4 °C), el color, la textura y la microestructura. Con el fin de cuantificar la influencia de la aplicación de US y la temperatura durante el secado, las cinéticas de secado y de rehidratación se modelizaron mediante modelos difusivos y empíricos.En todas las temperaturas estudiadas, la aplicación de US durante el secado de bacalao incrementó la velocidad del proceso, alcanzando reducciones de tiempo de hasta un 50%. Por otro lado, el modelo difusivo describió adecuadamente las cinéticas de secado proporcionando porcentajes de varianza superiores al 99%. La aplicación de US incrementó significativamente (p<0.05) la difusividad efectiva hasta un 110%. Respecto a las propiedades físicas, las muestras secadas con US fueron más blandas y presentaron una mayor capacidad de rehidratación que las muestras secadas de manera convencional. Este hecho se relacionó con los cambios microestructurales observados, tales como, mayores espacios entre las miofibrillas y una mayor migración de la sal a la superficie de las muestras. Finalmente, la aplicación de US produjo cambios significativos (p<0.05) de color en el producto deshidratado. En el caso de la aplicación de US en el secado por aire caliente, se evaluó la respuesta de diferentes vegetales ante la energía acústica. Así, se estudió la aplicación de US en el secado por aire caliente (40 ºC y 1 m/s) de berenjena, patata, manzana y yuca aplicando diferentes niveles de potencia acústica (0, 6, 12, 19, 25 y 31 kW/m3 ). La aplicación de US redujo el tiempo de secado en todos los productos analizados. Sin embargo, las reducciones dependieron del producto tratado, oscilando entre un 27%, en el caso de la yuca, y un 68%, para la berenjena. Con la finalidad de estudiar la influencia de los US tanto en la resistencia interna como en la resistencia externa al transporte de materia, las cinéticas de secado fueron modelizadas mediante modelos difusivos con diferente nivel de complejidad. Para las condiciones experimentales estudiadas, la resistencia externa resultó ser significativa. Así, su consideración en el modelo difusivo incrementó el porcentaje de varianza explicada de un 84%, valor obtenido por el modelo que no considera la resistencia externa, a un 98%. Sin embargo, cuando el encogimiento de la muestra resultó un fenómeno significativo, como en el caso de la berenjena, la difusividad efectiva identificada fue sobreestimada. Es por ello que, el modelo difusivo que considera ambos fenómenos (resistencia externa y encogimiento) se utilizó para describir con mayor precisión las cinéticas de secado de berenjena, alcanzándose porcentajes de varianza explicada superiores al 99% y errores relativos medios inferiores al 1.2%. La potencia ultrasónica influyó significativamente (p<0.05) en los parámetros cinéticos. Así, se observaron relaciones lineales significativas entre la difusividad efectiva y el coeficiente de transferencia de materia con la potencia ultrasónica En todas las temperaturas estudiadas, la aplicación de US durante el secado de bacalao incrementó la velocidad del proceso, alcanzando reducciones de tiempo de hasta un 50%. Por otro lado, el modelo difusivo describió adecuadamente las cinéticas de secado proporcionando porcentajes de varianza superiores al 99%. La aplicación de US incrementó significativamente (p<0.05) la difusividad efectiva hasta un 110%. Respecto a las propiedades físicas, las muestras secadas con US fueron más blandas y presentaron una mayor capacidad de rehidratación que las muestras secadas de manera convencional. Este hecho se relacionó con los cambios microestructurales observados, tales como, mayores espacios entre las miofibrillas y una mayor migración de la sal a la superficie de las muestras. Finalmente, la aplicación de US produjo cambios significativos (p<0.05) de color en el producto deshidratado. En el caso de la aplicación de US en el secado por aire caliente, se evaluó la respuesta de diferentes vegetales ante la energía acústica. Así, se estudió la aplicación de US en el secado por aire caliente (40 ºC y 1 m/s) de berenjena, patata, manzana y yuca aplicando diferentes niveles de potencia acústica (0, 6, 12, 19, 25 y 31 kW/m3 ). La aplicación de US redujo el tiempo de secado en todos los productos analizados. Sin embargo, las reducciones dependieron del producto tratado, oscilando entre un 27%, en el caso de la yuca, y un 68%, para la berenjena. Con la finalidad de estudiar la influencia de los US tanto en la resistencia interna como en la resistencia externa al transporte de materia, las cinéticas de secado fueron modelizadas mediante modelos difusivos con diferente nivel de complejidad. Para las condiciones experimentales estudiadas, la resistencia externa resultó ser significativa. Así, su consideración en el modelo difusivo incrementó el porcentaje de varianza explicada de un 84%, valor obtenido por el modelo que no considera la resistencia externa, a un 98%. Sin embargo, cuando el encogimiento de la muestra resultó un fenómeno significativo, como en el caso de la berenjena, la difusividad efectiva identificada fue sobreestimada. Es por ello que, el modelo difusivo que considera ambos fenómenos (resistencia externa y encogimiento) se utilizó para describir con mayor precisión las cinéticas de secado de berenjena, alcanzándose porcentajes de varianza explicada superiores al 99% y errores relativos medios inferiores al 1.2%. La potencia ultrasónica influyó significativamente (p<0.05) en los parámetros cinéticos. Así, se observaron relaciones lineales significativas entre la difusividad efectiva y el coeficiente de transferencia de materia con la potencia ultrasónica aplicada. Por otro lado, la magnitud del incremento de los parámetros cinéticos con el aumento de la potencia acústica aplicada se vio muy influenciado por el producto secado. Con el objetivo de mejorar la comprensión de cómo la estructura interna del material influye en la efectividad de los US durante el secado, los resultados experimentales de este trabajo para berenjena, patata, yuca y manzana fueron completados con otros ya publicados en trabajos previos sobre zanahoria, piel de naranja y piel de limón. Las cinéticas de secado fueron analizadas mediante un modelo difusivo en el cual se consideró la difusividad efectiva como un parámetro global del transporte de materia. Además, en todos los productos se determinó experimentalmente la porosidad y diversos parámetros texturales, como por ejemplo la dureza, la microestructura y las propiedades acústicas. La Pendiente de la relación lineal entre la Difusividad efectiva y la Potencia Ultrasónica aplicada (PDPU) calculada para cada producto se utilizó como una estimación de la efectividad de los US, de manera que mientras mayor fue dicha pendiente, la efectividad de los US se incrementó. Se observó la existencia de una correlación lineal (r¿0.95) entre PDPU y la porosidad y dureza del producto. Así, en productos que presentaron una mayor porosidad y una menor dureza, la PDPU fue mayor. Además, se observó que las relaciones PDPU vs. impedancia y PDPU vs. coeficiente de transmisión de la energía acústica mostraron un patrón muy similar. Este hecho pone de manifiesto que la aplicación de US en el proceso de secado depende en gran medida de la fracción de energía ultrasónica que penetra en el sólido. Por un lado, los productos más blandos y con una estructura más porosa mostraron una mejor transmisión de la energía acústica y fueron más sensibles a los efectos mecánicos producidos por los US. Por otro lado, los materiales más duros y con una estructura más compacta fueron menos afectados por la energía acústica, debido a la gran diferencia de impedancias entre el producto y el aire, lo cual puede inducir grandes pérdidas de energía en la interfase. aplicada. Por otro lado, la magnitud del incremento de los parámetros cinéticos con el aumento de la potencia acústica aplicada se vio muy influenciado por el producto secado. Con el objetivo de mejorar la comprensión de cómo la estructura interna del material influye en la efectividad de los US durante el secado, los resultados experimentales de este trabajo para berenjena, patata, yuca y manzana fueron completados con otros ya publicados en trabajos previos sobre zanahoria, piel de naranja y piel de limón. Las cinéticas de secado fueron analizadas mediante un modelo difusivo en el cual se consideró la difusividad efectiva como un parámetro global del transporte de materia. Además, en todos los productos se determinó experimentalmente la porosidad y diversos parámetros texturales, como por ejemplo la dureza, la microestructura y las propiedades acústicas. La Pendiente de la relación lineal entre la Difusividad efectiva y la Potencia Ultrasónica aplicada (PDPU) calculada para cada producto se utilizó como una estimación de la efectividad de los US, de manera que mientras mayor fue dicha pendiente, la efectividad de los US se incrementó. Se observó la existencia de una correlación lineal (r¿0.95) entre PDPU y la porosidad y dureza del producto. Así, en productos que presentaron una mayor porosidad y una menor dureza, la PDPU fue mayor. Además, se observó que las relaciones PDPU vs. impedancia y PDPU vs. coeficiente de transmisión de la energía acústica mostraron un patrón muy similar. Este hecho pone de manifiesto que la aplicación de US en el proceso de secado depende en gran medida de la fracción de energía ultrasónica que penetra en el sólido. Por un lado, los productos más blandos y con una estructura más porosa mostraron una mejor transmisión de la energía acústica y fueron más sensibles a los efectos mecánicos producidos por los US. Por otro lado, los materiales más duros y con una estructura más compacta fueron menos afectados por la energía acústica, debido a la gran diferencia de impedancias entre el producto y el aire, lo cual puede inducir grandes pérdidas de energía en la interfase. aplicada. Por otro lado, la magnitud del incremento de los parámetros cinéticos con el aumento de la potencia acústica aplicada se vio muy influenciado por el producto secado. Con el objetivo de mejorar la comprensión de cómo la estructura interna del material influye en la efectividad de los US durante el secado, los resultados experimentales de este trabajo para berenjena, patata, yuca y manzana fueron completados con otros ya publicados en trabajos previos sobre zanahoria, piel de naranja y piel de limón. Las cinéticas de secado fueron analizadas mediante un modelo difusivo en el cual se consideró la difusividad efectiva como un parámetro global del transporte de materia. Además, en todos los productos se determinó experimentalmente la porosidad y diversos parámetros texturales, como por ejemplo la dureza, la microestructura y las propiedades acústicas. La Pendiente de la relación lineal entre la Difusividad efectiva y la Potencia Ultrasónica aplicada (PDPU) calculada para cada producto se utilizó como una estimación de la efectividad de los US, de manera que mientras mayor fue dicha pendiente, la efectividad de los US se incrementó. Se observó la existencia de una correlación lineal (r¿0.95) entre PDPU y la porosidad y dureza del producto. Así, en productos que presentaron una mayor porosidad y una menor dureza, la PDPU fue mayor. Además, se observó que las relaciones PDPU vs. impedancia y PDPU vs. coeficiente de transmisión de la energía acústica mostraron un patrón muy similar. Este hecho pone de manifiesto que la aplicación de US en el proceso de secado depende en gran medida de la fracción de energía ultrasónica que penetra en el sólido. Por un lado, los productos más blandos y con una estructura más porosa mostraron una mejor transmisión de la energía acústica y fueron más sensibles a los efectos mecánicos producidos por los US. Por otro lado, los materiales más duros y con una estructura más compacta fueron menos afectados por la energía acústica, debido a la gran diferencia de impedancias entre el producto y el aire, lo cual puede inducir grandes pérdidas de energía en la interfase. En resumen, a partir de los resultados obtenidos en este trabajo, se han encontrado diversos factores que son comunes en las aplicaciones de los US en sistemas solido-líquido y en sólido-gas. En primer lugar, se ha demostrado el potencial de los US para intensificar las cinéticas de transporte de materia en ambos sistemas. Además, en ambos casos, los efectos mecánicos atribuidos a la aplicación de US provocaron cambios en la estructura del producto, así como también en las propiedades físicas del material tratado que deben de tenerse en cuenta en vistas a preservar la calidad de los productos. Además, en los sistemas sólido-gas, se ha observado la influencia de la estructura del producto en la efectividad de los US durante el secado. Esto se ha atribuido a la diferencia de impedancias entre el aire y el producto / Ozuna López, C. (2013). Estudio de la aplicación de ultrasonidos de alta intensidad en sistemas sólido-líquido y sólido-gas. Influencia en la cinética de transporte de materia y en la estructura de los productos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34779

El reciente interés de los consumidores por ingerir alimentos que sean más beneficiosos para su salud ha impulsado en los últimos años el mercado de los alimentos funcionales, entendiéndose por alimento funcional cualquier producto alimenticio que proporcione un beneficio para la salud más allá del que aportan sus nutrientes esenciales. Entre las diferentes técnicas de obtención de alimentos funcionales, la impregnación a vacío permite la incorporación de compuestos fisiológicamente activos en determinados alimentos sin alterar su estructura celular inicial, pero seguramente afectando su comportamiento durante operaciones posteriores de estabilización. Mediante la presente Tesis Doctoral se ha estudiado el efecto que la incorporación de diferentes concentraciones de calcio en la matriz estructural de rodajas de manzana (var. Granny Smith) mediante la técnica de impregnación a vacío ejerce sobre la cinética de transferencia de materia asociada a operaciones posteriores de estabilización, tales como la deshidratación osmótica o el secado por aire caliente, en diferentes condiciones. Además, con el objeto de constatar la capacidad del citado catión para prevenir la degradación de las estructuras celulares, también se han evaluado los cambios en las propiedades mecánicas de las rodajas debidos a su procesado, así como el comportamiento de las muestras secadas por aire caliente hasta niveles bajos de humedad durante su rehidratación por inmersión en agua. En el proceso de obtención de rodajas de manzana enriquecidas en calcio por combinación de las técnicas de impregnación a vacío y de deshidratación osmótica, los mayores rendimientos se obtuvieron tras las experiencias llevadas a cabo con las muestras impregnadas con la disolución más concentrada en calcio (IV sac+40% CDR Ca), a temperatura moderada (30-40 °C) y con una disolución de sacarosa de 55 Brix que incluía un 1% de lactato cálcico en su composición. Aunque estas muestras resultaron más firmes, ni su / Barrera Puigdollers, C. (2007). Estudio de la deshidratación osmótica y del secado por aire caliente como operaciones de estabilización de productos de manzana (var. Granny Smith) enriquecidos en calcio [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/17577

Tesis por compendio / [ES] Uno de los desafíos clave que se presenta en el siglo XXI es la necesidad de alimentar a una población cada vez mayor con recursos naturales cada vez más limitados. Adicionalmente, el Objetivo de Desarrollo Sostenible (ODS) 12 de la Agenda 2030 aboga por formas de producción y consumo más sostenibles. En este sentido, se favorece el aprovechamiento y desarrollo de alimentos de origen vegetal frente a los de origen animal. Por otra parte, hay estudios que demuestran que la ingesta de determinados microorganismos en cantidades adecuadas produce efectos beneficiosos para la salud de los consumidores y que la fermentación con estos microorganismos contribuye en la mejora de las propiedades nutricionales de diferentes matrices alimentarias. Debido a esto, en los últimos años ha aumentado el interés de los científicos por desarrollar alimentos funcionales probióticos a partir de matrices vegetales, destinados a responder también a las necesidades nutricionales de los consumidores vegetarianos, con intolerancia a lactosa y con dietas restrictivas por el elevado nivel de colesterol. Entre las técnicas empleadas, la impregnación a vacío permite la incorporación de microorganismos probióticos en la matriz estructural de frutas y hortalizas sin alterar su integridad celular. Este hecho, sin embargo, se traduce en mejores recuentos tras el procesado y el almacenamiento, pero no es suficiente para garantizar la viabilidad de los microorganismos tras la estabilización mediante secado por aire caliente, lo que hace necesario recurrir a otras estrategias. Concretamente en esta tesis doctoral las técnicas que se aplican para aumentar la resistencia de los probióticos a las condiciones adversas de procesado de los alimentos son la adición de agentes protectores, como la trehalosa, y la aplicación de altas presiones de homogeneización (HPH). Los resultados de las investigaciones se presentan por compendio de 4 artículos científicos organizados en dos capítulos. En el Capítulo I "Obtención de un líquido de impregnación a base de zumo de clementina con elevado contenido en unidades formadoras de colonias de L. salivarius CECT 4063 que sean resistentes al almacenamiento y a la digestión simulada in vitro se ha analizado el efecto que la concentración de trehalosa (0-20%, p/p) y la presión de homogeneización (0-150 MPa) ejercen sobre las propiedades antioxidantes y el crecimiento de la cepa de L. salivarius spp. salivarius CECT 4063 en zumo de clementina comercial, así como sobre la capacidad del microorganismo para inhibir al patógeno Helicobacter pylori, para adherirse a la mucosa intestinal y para resistir el proceso de digestión in vitro. También se ha evaluado cómo la propia fermentación con el lactobacilo afecta al contenido en compuestos con actividad antioxidante del zumo, en mayor o menor medida dependiendo de la adición o no de un 10% en peso de trehalosa al medio y/o de la homogeneización a 100 MPa del zumo fermentado y sin fermentar. Por último, se ha estudiado la evolución de las propiedades antioxidantes y microbianas de los zumos fermentados durante su almacenamiento en refrigeración, así como su habilidad para ser incorporados en la matriz estructural de láminas de manzana (var. Granny Smith) mediante la técnica de impregnación a vacío. Por otra parte, en el Capítulo II "Obtención de un snack de manzana (var. Granny Smith) con elevado contenido en compuestos antioxidantes y en unidades formadoras de colonias de L. salivarius CECT 4063" mediante impregnación a vacío y posterior liofilización o secado con aire a 40 °C se ha analizado el efecto que la adición de un 10% (p/p) de trehalosa al zumo de clementina antes de su inoculación con el microorganismo y/o la homogeneización a 100 MPa del zumo de clementina fermentado ejercen sobre la viabilidad del lactobacilo y la estabilidad de los compuestos antioxidantes frente al procesado, el almacenamiento y la digestión simulada in vitro. / [CA] Un dels desafiaments clau que es presenta en el segle XXI és la necessitat d'alimentar a una població humana cada vegada major amb recursos naturals cada vegada més limitats. Addicionalment, l'Objectiu de Desenvolupament Sostenible (ODS) 12 de l'Agenda 2030 advoca per formes de producció i consum més sostenibles. En aquest sentit, s'afavoreix l'aprofitament i desenvolupament d'aliments d'origen vegetal enfront dels d'origen animal. D'altra banda, hi ha estudis que demostren que la ingesta de determinats microorganismes en quantitats adequades produeix efectes beneficiosos per a la salut dels consumidors i que la fermentació amb aquests microorganismes contribueix a la millora de les propietats nutricionals de diferents matrius alimentàries. A causa d'això, en els últims anys ha augmentat l'interès dels científics per desenvolupar aliments funcionals probiòtics a partir de matrius vegetals, destinats a respondre també a les necessitats nutricionals dels consumidors vegetarians, amb intolerància a la lactosa i amb dietes restrictives per l'elevat nivell de colesterol. Entre les tècniques emprades, la impregnació a buit permet la incorporació de microorganismes probiòtics en la matriu estructural de fruites i hortalisses sense alterar la seua integritat cel·lular. Aquest fet, però, es tradueix en millors recomptes després del processament i l'emmagatzematge, però no n'hi ha prou per garantir la viabilitat dels microorganismes després de l'estabilització mitjançant assecat per aire calent, cosa que fa necessari recórrer a altres estratègies. Concretament en aquesta tesi doctoral les tècniques que s'apliquen per a augmentar la resistència dels probiòtics a les condicions adverses de processament són l'addició d'agents protectors, com la trehalosa, i l'aplicació d'altes pressions d'homogeneïtzació (HPH). Els resultats de les investigacions es presenten per compendi de 4 articles científics organitzats en dos capítols. En el Capítol I "Obtenció d'un líquid d'impregnació a base de suc de clementina amb elevat contingut en unitats formadores de colònies de L. salivarius spp. salivarius CECT 4063 que siguin resistents a l'emmagatzematge i a la digestió simulada in vitro" s'ha analitzat l'efecte que la concentració de trehalosa (0-20%, p/p) i la pressió d'homogeneïtzació (0-150 MPa) exerceixen sobre les propietats antioxidants i el creixement del cep de L. salivarius spp. salivarius en suc de clementina comercial, així com sobre la capacitat del microorganisme per a inhibir al patogen Helicobacter pylori, per a adherir-se a la mucosa intestinal i per a resistir el procés de digestió in vitro. També s'ha avaluat com la pròpia fermentació amb el lactobacilo afecta al contingut en compostos amb activitat antioxidant del suc, en major o menor mesura depenent de l'addició o no d'un 10% en pes de trehalosa al medi i/o de l'homogeneïtzació a 100 MPa del suc fermentat i sense fermentar. Finalment, s'ha estudiat l'evolució de les propietats antioxidants i microbianes dels sucs fermentats durant el seu emmagatzematge en refrigeració, així com la seua habilitat per a ser incorporats en la matriu estructural de làmines de poma (var. Granny Smith) mitjançant la tècnica d'impregnació a buit. D'altra banda, en el Capítol II "Obtenció d'un snack de poma (var. Granny Smith) amb elevat contingut en compostos antioxidants i en unitats formadores de colònies de L. salivarius CECT 4063" mitjançant impregnació a buit i posterior liofilització o assecat amb aire a 40 °C s'ha analitzat l'efecte que l'addició d'un 10% (p/p) de trehalosa al suc de clementina abans de la seua inoculació amb el microorganisme i/o l'homogeneïtzació a 100 MPa del suc de clementina fermentat exerceixen sobre la viabilitat del lactobacilo i l'estabilitat dels compostos antioxidants enfront del processament, l'emmagatzematge i la digestió simulada in vitro. / [EN] One of the key challenges of the 21st century is the need to feed a growing population with increasingly limited natural resources. Additionally, Sustainable Development Goal (SDG) 12 of the 2030 Agenda advocates for more sustainable forms of production and consumption. In this sense, the use and development of plant-based foods are favoured over those of animal origin. On the other hand, there are studies showing that the intake of certain microorganisms in adequate amounts produces beneficial effects for the health of consumers and that fermentation with these microorganisms contributes to the improvement of the nutritional properties of different food matrices. Due to this, in recent years, the interest of scientists has increased in developing probiotic functional foods from plant matrices, aimed at also responding to the nutritional needs of vegetarian consumers with lactose intolerance and with restrictive diets due to the high cholesterol level. Among the techniques used, vacuum impregnation allows the incorporation of probiotic microorganisms in the structural matrix of fruits and vegetables without altering their cellular integrity. This fact, however, translates into better counts after processing and storage, but it is not enough to guarantee the viability of the microorganisms after stabilization by hot air drying, which makes it necessary to resort to other strategies. Specifically, in this doctoral thesis, the techniques applied to increase the resistance of probiotics to adverse food processing conditions are the addition of protective agents, such as trehalose, and the application of high-pressure homogenization (HPH). The results of the investigations are presented by a compendium of 4 scientific articles organized in two chapters. In Chapter I "Obtaining an impregnation liquid based on clementine juice with a high content of colony-forming units of L. salivarius spp. salivarius CECT 4063 that are resistant to storage and "in vitro" simulated digestion, the effect that the trehalose concentration (0-20%, w/w) and the homogenization pressure (0-150 MPa) exert on the antioxidant properties and the growth of the L. salivarius spp. salivarius CECT 4063 in commercial clementine juice, as well as on the capacity of the microorganism to inhibit the pathogen Helicobacter pylori, to adhere to the intestinal mucosa and to resist the in vitro digestion process. It has also been evaluated how the fermentation itself, with this Lactobacillus strain, affects the content of compounds with antioxidant activity in the juice, to a greater or lesser extent depending on the addition or not of 10% by weight of trehalose to the medium and/or the homogenization to 100 MPa of fermented and unfermented juice. Finally, the evolution of the antioxidant and microbial properties of fermented juices during refrigerated storage has been studied, as well as their ability to be incorporated into the structural matrix of apple slices (var. Granny Smith) using the vacuum impregnation technique. On the other hand, in Chapter II "Obtaining an apple snack (var. Granny Smith) with a high content of antioxidant compounds and colony-forming units of L. salivarius CECT 4063" by vacuum impregnation and subsequent lyophilization or drying with air at 40 °C, the effect that the addition of 10% (p/p) trehalose to clementine juice before inoculation with the microorganism and/or homogenization at 100 MPa of the fermented clementine juice has been analysed on the viability of lactobacillus and the stability of antioxidant compounds against processing, storage and simulated digestion in vitro. / Burca Busaga, CG. (2023). Mejora de la calidad funcional de un snack con efecto probiótico y antioxidante mediante la incorporación de trehalosa y la aplicación de altas presiones de homogenización [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/192682 / Compendio

Tesis por compendio / [ES] El mercado de bebidas vegetales está experimentando un crecimiento constante debido a la creciente demanda de productos de origen vegetal. Dentro de este mercado, la bebida de almendra, perteneciente al grupo de las oleaginosas, destaca por su alto contenido en nutrientes, compuestos fenólicos y sus propiedades antioxidantes. Por otra parte, la generación masiva de residuos y subproductos por parte de la industria alimentaria representa uno de los mayores desafíos a nivel global. De acuerdo con la Comisión Europea, aproximadamente se desperdicia un 13% de la producción alimentaria mundial, equivalente a 366 millones de toneladas dentro de la Unión Europea. La industria alimentaria ha estado trabajando en la implementación de los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) adoptados por las Naciones Unidas en 2015, con especial atención en el ODS 12, que promueve la producción responsable y sostenible. Este objetivo busca prevenir el desperdicio de alimentos, revalorizar residuos y promover la economía circular como parte de la Agenda 2030. En este contexto, el objetivo general de la presente tesis fue estudiar las posibilidades de revalorización del subproducto resultante del proceso de obtención de la bebida vegetal de almendra. Determinar las propiedades fisicoquímicas, tecnológicas y funcionales de la materia prima. Evaluar el efecto de la deshidratación (secado con aire caliente y liofilización) sobre las propiedades fisicoquímicas, el contenido de componentes bioactivos, su bioaccesibilidad y su influencia sobre la microbiota. Finalmente, se consideró la posibilidad de obtener un producto deshidratado con probióticos. La consecución de este objetivo se abordó desde tres enfoques que se presentan en tres capítulos en los que se ha estructurado el apartado de resultados. En el primer capítulo se evaluó el impacto del secado por aire caliente a 60 °C y 70 °C y de la liofilización, sobre las propiedades tecno-funcionales del bagazo de almendra. Se analizaron las curvas de secado y las isotermas de sorción. Luego, se evaluó el efecto del almacenamiento a temperatura ambiente y en condiciones aceleradas de los polvos obtenidos por ambos métodos de secado; durante 6 meses, se monitoreó el crecimiento microbiológico, la acidez, el índice de peróxidos, la capacidad antioxidante y el contenido de polifenoles. Finalmente, se evaluó la idoneidad del polvo de bagazo de almendra como sustituto en la elaboración de productos de panadería, concretamente galletas. Tanto el secado por aire caliente como la liofilización resultaron ser operaciones adecuadas para estabilizar el bagazo de almendra. Ambos métodos de secado, combinados con un triturado adecuado, proporcionaron polvos con propiedades favorables para su uso en la industria alimentaria. En relación con la actividad antirradical, no se presentaron diferencias significativas entre las muestras deshidratadas, si bien el contenido en fenoles totales fue mayor en las muestras liofilizadas. En cuanto al almacenamiento durante 6 meses, al finalizar dicho periodo se observó un aumento en la capacidad antirradical, así como en el contenido de fenoles totales, especialmente notable en las muestras secadas por aire caliente y sometidas a almacenamiento acelerado. Los valores de acidez e índice de peróxido aumentaron considerablemente durante el almacenamiento acelerado, posiblemente debido a la descomposición de los ácidos grasos. Finalmente, se evaluó la idoneidad del polvo de bagazo de almendra como ingrediente sustitutivo en la elaboración de productos de panadería. Los resultados mostraron la idoneidad del subproducto para ser utilizado como sustituto de la harina de trigo en la elaboración de galletas ya que proporcionó un producto de textura adecuada con mayor contenido en fibra y componentes con capacidad antirradical. / [CA] El mercat de begudes vegetals està experimentant un creixement constant a causa de la demanda creixent de productes d'origen vegetal. Dins aquest mercat, la beguda d'ametlla, pertanyent al grup de les oleaginoses, destaca pel seu alt contingut en nutrients, compostos fenòlics i propietats antioxidants. D'altra banda, la generació massiva de residus i subproductes per part de la indústria alimentària representa un dels desafiaments més grans a nivell global. D'acord amb la Comissió Europea, aproximadament es desaprofita un 13% de la producció alimentària mundial, equivalent a 366 milions de tones dins de la Unió Europea. La indústria alimentària ha estat treballant en la implementació dels Objectius de Desenvolupament Sostenible (ODS) adoptats per les Nacions Unides el 2015, amb especial atenció a l'ODS 12, que promou la producció responsable i sostenible. Aquest objectiu cerca prevenir el malbaratament d'aliments, revalorar residus i promoure l'economia circular com a part de l'Agenda 2030. En aquest context, l'objectiu general de la present tesi va ser estudiar les possibilitats de revaloració del subproducte resultant del procés d'obtenció de la beguda vegetal d'ametlla. Determinar les propietats fisicoquímiques, tecnològiques i funcionals de la matèria primera. Avaluar l'efecte de la deshidratació (assecat amb aire calent i liofilització) sobre les propietats fisicoquímiques, el contingut de components bioactius, la bioaccessibilitat i la influència sobre la microbiota. Finalment, es va considerar la possibilitat d'obtenir un producte deshidratat amb probiòtics. La consecució d'aquest objectiu es va abordar des de tres enfocaments que es presenten en tres capítols en el que s'ha estructurat l'apartat de resultats. En el primer capítol es va avaluar l'impacte de l'assecat per aire calent a 60 °C i 70 °C, i de la liofilització, sobre les propietats tecno-funcionals del bagàs d'ametlla. Es van analitzar les corbes d'assecat i les isotermes de sorció. Després, es va avaluar l'efecte de l'emmagatzematge a temperatura ambient i en condicions accelerades de les pols obtingudes pels dos mètodes d'assecat; durant 6 mesos, es va monitoritzar el creixement microbiològic, l'acidesa, l'índex de peròxids, la capacitat antioxidant i el contingut de polifenols. Finalment, es va avaluar la idoneïtat de la pols de bagàs d'ametlla com a substitut en l'elaboració de productes enfornats, concretament galetes. Tant l'assecat per aire calent com la liofilització van resultar ser operacions adequades per estabilitzar el bagàs d'ametlla. Ambdós mètodes d'assecat, combinats amb un triturat adequat, van proporcionar pols amb propietats favorables per al seu ús a la indústria alimentària. En relació amb l'activitat antirradical, no es van presentar diferències significatives entre les mostres deshidratades, si bé el contingut en fenols totals va ser més gran en les mostres liofilitzades. En relació amb l'emmagatzematge durant 6 mesos, en finalitzar aquest període es va observar un augment en la capacitat antirradical, així com en el contingut de fenols totals, especialment notable a les mostres assecades per aire calent i sotmeses a emmagatzematge accelerat. Els valors d'acidesa i índex de peròxid van augmentar considerablement durant l'emmagatzematge accelerat, possiblement degut a la descomposició dels àcids grassos. Finalment, es va avaluar la idoneïtat de la pols de bagàs d'ametlla com a ingredient substitutiu en l'elaboració de productes enfornats. Els resultats van mostrar la idoneïtat del subproducte per ser utilitzat com a substitut de la farina de blat en l'elaboració de galetes ja que va proporcionar un producte de textura adequada amb més contingut en fibra i components amb capacitat antirradical. / [EN] The vegetable beverage market is experiencing steady growth due to the increasing demand for products of vegetable origin. Within this market, the almond beverage, which belongs to the oilseed group, stands out for its high content of nutrients, phenolic compounds and antioxidant properties. On the other hand, the massive generation of waste and by-products by the food industry represents one of the major global challenges. According to the European Commission, approximately 13% of the world's food production is wasted, equivalent to 366 million tonnes within the European Union. The food industry has been working on the implementation of the Sustainable Development Goals (SDGs) adopted by the United Nations in 2015, with a particular focus on SDG 12, which promotes responsible and sustainable production. This goal aims to prevent food waste, revalue waste and promote the circular economy as part of the 2030 Agenda. In this context, the general objective of this thesis was to study the possibilities of revaluing the by-product resulting from the process of obtaining almond plant-based beverage. To determine the physicochemical, technological and functional properties of the raw material. Evaluate the effect of dehydration (hot air drying and freeze-drying) on the physicochemical properties, the content of bioactive components, their bioaccessibility and their influence on the microbiota. Finally, the possibility of obtaining a dehydrated product with probiotics was considered. The achievement of this objective was approached through three perspectives presented in three chapters, structuring the results section accordingly. In the first chapter, the impact of hot air drying at 60 °C and 70 °C and freeze-drying on the techno-functional properties of almond bagasse was evaluated. Drying curves and sorption isotherms were analysed. Then, the effect of storage at room temperature and under accelerated conditions of the obtained powders by both drying methods was evaluated; over a period of 6 months, microbiological growth, acidity, peroxide index, antioxidant capacity, and polyphenol content were monitored. Finally, the suitability of almond bagasse powder as a substitute in the production of bakery products, specifically biscuits, was assessed. Both hot air drying and freeze drying proved to be suitable operations to stabilise almond bagasse. Both drying methods, combined with appropriate grinding, provided powders with favourable properties for use in the food industry. Regarding the antiradical activity, there were no significant differences between the dehydrated samples, although the total phenol content was higher in the freeze-dried samples. After a 6-month storage period, an increase in antiradical capacity and total phenolic content was observed, particularly noticeable in the samples dried by hot air and subjected to accelerated storage. Acidity and peroxide index values increased considerably during accelerated storage, possibly due to the decomposition of fatty acids. Finally, the suitability of almond bagasse powder as a substitute ingredient in the production of bakery products was evaluated. The results indicated its suitability as a substitute for wheat flour in the production of biscuits, providing a product with appropriate texture, increased fibre content, and components with antiradical capacity. / Duarte Serna, S. (2024). Caracterización fisicoquímica, tecnológica y funcional del residuo procedente de la obtención de la bebida vegetal de almendra. Estrategias de valorización [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204146 / Compendio