The research work presented in this memorandum deals with the synthesis of advanced activated carbon materials in order to use them for hydrogen storage application. A total number of 90 samples are investigated, comprising activated carbon fibers (ACFs ), activated carbon nanofibers (ACNFs), as well as activated carbon monoliths from different synthetic precursors (ACFs and PVDC-based). After a broad introduction, the experimental characterization methods are explained which include: Textural analysis via sub-atmospheric adsorption isotherms ofN2 at 77 K and of CO2 at 273 K, thermogravimetric analysis (TGA), differential thermal analysis (DTA), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX), X-ray diffraction (XRD), different techniques for material density measurements, as well as the use of a number of hydrogen adsorption devices which permit measurements under different temperature-pressure conditions (ranging from high precision sub-atmospheric measurements to high pressure, as well as from cryogenic to room temperature ). For material synthesis, different methods are applied: Physical activation with CO2, chemical activation with hydroxides (KOH and NaOH), as well as monolith synthesis. For ACFs, different activation conditions are investigated which develop appropriate adsorbent characteristics for H2 adsorption. Here, aside from the nature and amount of the activating agent, also the carbonization temperature of the carbon fiber precursor plays a key role. A scale-up ACF production is performed, yielding in an output one order of magnitude higher than for laboratory scale synthesis. For a selection of ACFs H2 adsorption is measured at 298 K and 20 MPa and 77 K and 4 MPa. The total storage capacity is introduced which, apart from the adsorbed phase, also accounts for the compressed gas in the void space of the adsorbent. This quantity only depends on measurable sample characteristics (H2 adsorption amount, as well as bulk and real densities) and permits to estimate how much gas can be stored in a confined tank volume. Especially at 298 K the adsorbent density has a high impact on the total H2 storage capacity. Therefore, the density of the ACFs is increased by synthesizing monoliths from them. Furthermore, another class of high-density monoliths is investigated, whose adsorption characteristics are improved by CO2 activation. On a volumetric basis these materials outperform adsorbents with very high surface areas like Maxsorb or MOF-21 O, and achieve high total storage capacities up to 18.1 g r1. For carbon nanofiber activation, CO2 turns out to result in better bespoke porosity for H2 adsorption than other activating agents like hydroxides or steam. Their density is improved by monolith synthesis. Especially interesting H2 adsorption results are obtained for the nanofibers at 298 K and 20 MPa, where a hydrogen uptake of 1.2 wt.% is measured, which is more than would be expected from their porosity. finally, the system storage capacity and the dimensionless quantity K are introduced which allow to determine if a given storage tank device can be improved by filling it with an adsorbent. The calculations are done for a number of state-of-the-art tanks and using different materials from this study. The results reveal that in volumetric terms the system storage capacities can be easily improved. On a gravimetric basis, it is expected that the storage capacities could be improved for optimized tank devices.

[EN] The use of Exhaust Gas Recirculation (EGR) as a technique to reduce nitrogen oxides emissions (NOx) in Diesel engines started with the EURO regulations and continues to the present day. While aftertreatment systems were proposed as an alternative to replace EGR, the combination of both technologies has achieved the current strict regulations (EURO6, TIER 2). The fact that EGR reduces NOx originated into the combustion process with high effectiveness and with easy implementation in the engine, are the most important advantages which have kept EGR as one of the main techniques against NOx. Additionally, from another point of view, the use of EGR is spreading in other applications such as SI engines and HCCI, as a strategy to manage functional tasks on them. So far, the cooled high pressure EGR system (HPEGR) has been the most widespread configuration to perform EGR. Nonetheless, it is limited in achieving high EGR rates by its effects on Tintake, BSFC and particulate emissions (PM). In this context, low pressure EGR (LPEGR) was raised as an alternative to overcome these limitations. However, LPEGR has other disadvantages such as low value of Pexh-intk which prevents high EGR rates during some engine conditions or the effect on other pollutant emissions during engine warm up at the emissions cycle. Considering the new challenges that light vehicles will face in the future regulations (WLTP or TIER 3) and the aforementioned individual limitations for HPEGR and LPEGR systems, this PhD. Thesis propounds the analysis of the combination of both EGR techniques, HPEGR and LPEGR, in order to show the ability to reach high EGR rates and the effects on fuel consumption and pollutant emissions. To accomplish this objective, by means of experimental tests, two different combination strategies are evaluated: firstly, a simultaneous combination of both HPEGR and LPEGR systems and, secondly, a sequential combination of the individual systems. For simultaneous combination of HPEGR and LPEGR, a sweep of EGR rates combining the use of both systems is performed at five engine operation points within the engine operating range of EGR. For all tested points, the ability of reaching higher rates of EGR with the combination than with individual systems is analyzed from the air management point of view. The analysis is performed by studying the evolution of the properties of the trapped mass into the cylinder, the engine volumetric efficiency and the turbocharger performance. Besides analyzing the evolution of BSFC and pollutant emissions. Regarding the sequential combination of HPEGR and LPEGR, various tests of the NEDC emission cycle are performed in different ambient temperatures (20ºC, 0ºC and -7ºC). The sequential combination strategy involves starting the test cycle with HPEGR and, after a given time (600s and 800s), switching to LPEGR system. For these tests, the engine warm up evolution and pollutant emissions evolution are analyzed. Finally, as a practical contribution, an estimation technique of LPEGR mass flow is proposed by means of an energy balance into the control volume defined at the joint between the LPEGR and the fresh air ducts, just before the compressor intake. / [ES] El uso de la técnica de Recirculación de Gases de Escape (EGR) para la reducción de las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx) en motores Diésel se inicia con las primeras normativas EURO y se extiende hasta hoy en día. Si bien los sistemas post-tratamiento se planteaban como alternativa para sustituir al EGR, finalmente, ambas tecnologías se han complementado para lograr alcanzar las estrictas limitaciones impuestas por las actuales normativas vigentes (EURO6, TIER 2). El hecho de que el EGR actúe en la reducción de NOx desde su origen en el proceso de combustión de forma efectiva y la simplicidad de ser implementado en un motor, han sido algunas de las ventajas que han mantenido al EGR como una de las principales técnicas contra los NOx. Además, desde otro punto de vista, el uso del EGR se está extendiendo en otras aplicaciones como los MEP o HCCI para gestionar estrategias de funcionamiento propias de dichas motorizaciones. Hasta ahora el EGR de alta presión refrigerado (HPEGR) había sido la configuración más generalizada para llevar a cabo la tasa de EGR. Sin embargo, se ve limitado para alcanzar altas tasas de EGR por su efecto en la Tadm, el incremento del gef o en las emisiones de partículas (PM). Ante esta situación, se planteaba el EGR de baja presión (LPEGR) como alternativa para superar estas limitaciones, aunque conlleva otras desventajas como el bajo valor de Pesc-adm que impide realizar altas tasas de EGR o su efecto sobre otras emisiones contaminante durante el calentamiento motor en el ciclo de homologación. En el marco de los nuevo retos a los que se enfrentan los vehículos ligeros con las futuras normativas (WLTP o TIER 3) y con las citadas limitaciones individuales de los sistemas HPEGR y LPEGR, en esta Tesis Doctoral se plantea el análisis de la combinación de las técnicas de EGR de alta y baja presión para alcanzar altas tasas de EGR y sus efectos sobre el consumo y las emisiones. Para llevar a cabo este objetivo, desde el punto de vista experimental, se plantean dos estrategias diversas de combinación: por una parte la combinación simultánea de ambos sistemas y por otra la combinación secuencial. Para la combinación simultánea de los sistemas de HPEGR y LPEGR, se realiza un barrido de combinación de ambos sistemas en cinco puntos de funcionamiento del motor dentro del área de EGR. Para todos los puntos ensayados se analiza la capacidad de realizar mayores tasas de EGR que los sistemas individuales, desde el punto de vista de la renovación de la carga. Dicho análisis se lleva a cabo mediante el estudio de la evolución de las propiedades de la masa atrapada en el cilindro, el rendimiento volumétrico y las condiciones de funcionamiento del turbocompresor. Además se analizan las evoluciones del gef y de las emisiones contaminantes. Respecto a la combinación secuencial de HPEGR y LPEGR, se realizan diversos ensayos de un ciclo de homologación NEDC a distintas temperaturas de funcionamiento (20ºC, 0ºC y -7ºC). La estrategia de combinación secuencial implica empezar el ciclo de homologación con el sistema HPEGR y en determinado instante del ciclo (600s y 800s) cambiar al sistema LPEGR. Para estos ensayos se ha realizado el estudio de la evolución del calentamiento motor y el efecto en las emisiones de NOx. / [CA] L'ús de la tècnica de Recirculació de Gasos d'Escapament (EGR) per a la reducció de les emissions d'òxids de nitrogen en motors Dièsel s'inicia amb les primeres normatives EURO i s'ha anat utilitzant fins l'actualitat. Si bé els sistemes post-tractament es plantejaven com a alternativa per a substituir al EGR, finalment ambdós tecnologies s'han complementat per a aconseguir les estrictes limitacions imposades a hores d'ara (EURO6, TIER 2). El fet de que l'EGR actua en la reducció de NOx des del seu origen en el procés de combustió de forma efectiva i la simplicitat per a ser implementat en un motor, han sigut alguns dels avantatges que han mantingut al EGR com una de les principals tècniques contra els NOx. A més, des d'un altre punt de vista, s'està estenent l'ús del EGR en altres aplicacions com en els MEP o HCCI per a gestionar estratègies de funcionament pròpies de dites motoritzacions. Fins ara l'EGR d'alta pressió refrigerat (HPEGR) havia sigut la configuració més generalitzada per a dur a terme la taxa de EGR. No obstant, això es veu limitat per a aconseguir altes taxes d'EGR pel seu efecte en la Tadm, l'increment del gef o en les emissions de partícules (PM). Davant d'aquesta situació, es planteja l'EGR de baixa pressió (LPEGR) com a alternativa per a superar estes limitacions, encara que comporta altres desavantatges com el seu efecte a les altres emissions en condicions de funcionament de motor fred o el baix valor de Pesc-adm que impedix realitzar altes taxes de EGR. En el marc dels nous reptes als què s'enfronten els vehicles lleugers amb les futures normatives (WLTP o TIER 3) i de les esmentades limitacions individuals dels sistemes HPEGR i LPEGR, en esta Tesi Doctoral es planteja l'anàlisi de la combinació de les tècniques de EGR d'alta i baixa pressió per a aconseguir altes taxes de EGR, des del punt de vista del procés de renovació de la càrrega, i els seus efectes sobre el consum i les emissions. Per a dur a terme este objectiu es plantegen dos estratègies diverses de combinació: d'una banda la combinació simultània d'ambdós sistemes i per una altra la combinació seqüencial. Per a la combinació simultània dels sistemes de HPEGR i LPEGR, es realitza un mostreig de combinació d'ambdós sistemes en cinc punts dins de l'àrea de EGR del motor. Per a tots els punts assajats es realitza una anàlisi de la capacitat de realitzar majors taxes de EGR que els sistemes individuals, des del punt de vista de la renovació de la càrrega. Aquest anàlisi es du a terme per mitjà de l'estudi de l'evolució de les propietats de la massa atrapada en el cilindre, el rendiment volumètric i les condicions de funcionament del turbocompressor. A més es realitza l'anàlisi de les evolucions del gef i de les emissions contaminants. Respecte a la combinació seqüencial de HPEGR i LPEGR, es realitzen diversos assajos d'un cicle d'homologació NEDC a distintes temperatures de funcionament (20ºC, 0ºC i -7ºC). L'estratègia de combinació seqüencial implica comen car el cicle d'homologació amb el sistema HPEGR i en determinat instant del cicle (600s i 800s) canviar al sistema LPEGR. Per a estos assajos s'ha realitzat l'estudi de l'evolució del calfament del motor i l'efecte en les emissions de NOx. Finalment, com a aportació pràctica, es planteja una tècnica d'estimació de gast màsic de LPEGR. per mitjà del balanç energètic en el volum de control definit en la unió del sistema de LPEGR amb el conducte d'aire fresc abans del compressor. / Soler Muniesa, JA. (2016). Análisis de la combinación de los sistemas de recirculación de gases de Alta y Baja presión sobre el comportamiento de un motor Diesel sobrealimentado [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/62198

Los residuos lignocelulósicos son los sub-productos agroindustriales de mayor abundancia en el sector agrícola, por esta razón, se ha propuesto el uso de estos en diferentes aplicaciones de materiales compuestos. El objetivo de este trabajo es explorar el potencial del uso de la hoja caulinar del bambú (HCB) y el peciolo envainador de la hoja de la palmera (PHP), para la producción de laminados decorativos, con el fin de ser usados en revestimientos de interiores de edificios. Se realizó primero la caracterización de la HCB y el PHP en estado natural, luego se realizó un prototipo de fabricación del revestimiento y por último, la caracterización del laminado que se obtuvo en este proceso. Los resultados muestran que el comportamiento termodinámico de la HCB y el PHP, en el proceso de laminación no debe superar los ~135°. El análisis físico-químico muestra que la porosidad y la presencia de minerales son mayores en las HCB en relación a la PHP. En el envejecimiento acelerado por CUV, se determinó que las HCB son más susceptibles al cambio de color en su superficie. En cuanto al proceso de laminación, las HCB necesariamente deben pasar por el proceso de rectificado antes de la laminación. En el proceso de laminación, se determinó que el uso del substrato de papel kraft impregnado es el más conveniente para la conservación de la estética de la superficie de ambos residuos. De acuerdo con la topografía de la superficie, podemos afirmar que los patrones de rugosidad disminuyen con respecto al proceso de laminación, en la HCB pasan de 0,017mm para 0,008mm y de 0,015mm para 0,027mm en la superficie externa e interna respectivamente; en el PHP pasan de 0,076 para 0,016 y de 0,106mm para 0,029mm. Aunque en la HCB, se observe el perfil (y) un aumento de la ondulación. Después del proceso de laminación la porosidad disminuye en ambos residuos y los valores de absorción de agua disminuyen 7,25% en la HCB y aumentan 1,33% en el PHP. Podemos concluir que ambas superficies son aptas para uso en revestimientos. / Lignocellulosic residues are the most abundant agri-bussiness product in the agricultural sector, therefore, it has been proposed for use in various applications of these composites. The aim of this paper is to explore the potential of using sheath bamboo leaf (SBL) and the petiole leaf palm (PLP), for the production of decorative laminates, in order to be used in coatings inside buildings. Characterization of SBL and PLP unprocessed was performed, then a prototype process manufacturing and finally characterization laminate coating obtained was performed. The results show that the thermodynamic behavior of SBL and PLP in the lamination process should not exceed ~ 135 °C. The physico-chemical analysis shows that the porosity and the presence of mineral on SBL are greater than PHP. In the accelerated aging by CUV method, it was determined that SBL are suseptible to color change on the surface. The SBL necessarily have to go through the process of grinding prior to lamination. In the lamination process, it was determined that the use of kraft paper impregnated substrate is most suitable for preserving the aesthetics of the surface of both residues. According to the topography of the surface, we can say that the patterns of roughness decrease with respect to the lamination process, on SBL change from 0,017mm to 0,008mm and 0,015mm to 0,027mm in the outer and inner surface, respectively; PLP roughness change from 0.076 to 0.016 and 0,106mm to 0,029mm. Although the profile (y) increased ripple is observed at the SLB. After the lamination process the porosity decreases in both waste and water absorption values decrease on SLB 7.25% and 1.33% increase in the PLP. We concluded that both surfaces are suitable for use in coatings.

El trabajo resumido en esta tesis se ha llevado a cabo dentro del grupo de Altas Presiones y Espectroscopia de la Universidad de Cantabria y tiene dos objetivos principales. Por un lado, se han estudiado las propiedades ópticas de distintos iones de metales de transición y tierras raras en diversas redes aislantes. Se han realizado medidas experimentales de luminiscencia, absorción, tiempo de vida y espectroscopia resuelta en tiempo. Concretamente, uno de los objetivos principales ha sido establecer los mecanismos responsables de la luminiscencia de upconversion de los materiales estudiados, y los requerimientos estructurales para aumentar su eficiencia. Para ello se han comparado diversos métodos de síntesis así como diferentes concentraciones de impurezas. Asimismo, se han investigado transiciones de fase a alta presión en semiconductores con tamaño de partícula en el rango de los nanómetros mediante absorción óptica, espectroscopia Raman y difracción de rayos X. La síntesis de las muestras representa también una parte muy importante de este trabajo. / This work has been performed within the High Pressure and Spectroscopy group at the University of Cantabria. The aim of this thesis is two-fold; firstly, this work has been devoted to the study of the microscopic origin of the optical properties of diverse transition metal and rare-earth ions in different insulating host lattices. Concretely, one of the main goals has been to establish the mechanisms responsible for the upconversion luminescence properties of the studied materials, as well as the structural requirements to increase their quantum efficiency. Different synthesis methods and impurity concentrations have been compared. Secondly, phase transitions under high pressure in semiconductor nanocrystals or quantum dots have been studied by means of optical absorption, Raman spectroscopy and X-ray diffraction. Besides, the synthesis of the samples is a remarkable point since we have prepared ourselves all the samples studied in this thesis work.

Los residuos lignocelulósicos son los sub-productos agroindustriales de mayor abundancia en el sector agrícola, por esta razón, se ha propuesto el uso de estos en diferentes aplicaciones de materiales compuestos. El objetivo de este trabajo es explorar el potencial del uso de la hoja caulinar del bambú (HCB) y el peciolo envainador de la hoja de la palmera (PHP), para la producción de laminados decorativos, con el fin de ser usados en revestimientos de interiores de edificios. Se realizó primero la caracterización de la HCB y el PHP en estado natural, luego se realizó un prototipo de fabricación del revestimiento y por último, la caracterización del laminado que se obtuvo en este proceso. Los resultados muestran que el comportamiento termodinámico de la HCB y el PHP, en el proceso de laminación no debe superar los ~135°. El análisis físico-químico muestra que la porosidad y la presencia de minerales son mayores en las HCB en relación a la PHP. En el envejecimiento acelerado por CUV, se determinó que las HCB son más susceptibles al cambio de color en su superficie. En cuanto al proceso de laminación, las HCB necesariamente deben pasar por el proceso de rectificado antes de la laminación. En el proceso de laminación, se determinó que el uso del substrato de papel kraft impregnado es el más conveniente para la conservación de la estética de la superficie de ambos residuos. De acuerdo con la topografía de la superficie, podemos afirmar que los patrones de rugosidad disminuyen con respecto al proceso de laminación, en la HCB pasan de 0,017mm para 0,008mm y de 0,015mm para 0,027mm en la superficie externa e interna respectivamente; en el PHP pasan de 0,076 para 0,016 y de 0,106mm para 0,029mm. Aunque en la HCB, se observe el perfil (y) un aumento de la ondulación. Después del proceso de laminación la porosidad disminuye en ambos residuos y los valores de absorción de agua disminuyen 7,25% en la HCB y aumentan 1,33% en el PHP. Podemos concluir que ambas superficies son aptas para uso en revestimientos. / Lignocellulosic residues are the most abundant agri-bussiness product in the agricultural sector, therefore, it has been proposed for use in various applications of these composites. The aim of this paper is to explore the potential of using sheath bamboo leaf (SBL) and the petiole leaf palm (PLP), for the production of decorative laminates, in order to be used in coatings inside buildings. Characterization of SBL and PLP unprocessed was performed, then a prototype process manufacturing and finally characterization laminate coating obtained was performed. The results show that the thermodynamic behavior of SBL and PLP in the lamination process should not exceed ~ 135 °C. The physico-chemical analysis shows that the porosity and the presence of mineral on SBL are greater than PHP. In the accelerated aging by CUV method, it was determined that SBL are suseptible to color change on the surface. The SBL necessarily have to go through the process of grinding prior to lamination. In the lamination process, it was determined that the use of kraft paper impregnated substrate is most suitable for preserving the aesthetics of the surface of both residues. According to the topography of the surface, we can say that the patterns of roughness decrease with respect to the lamination process, on SBL change from 0,017mm to 0,008mm and 0,015mm to 0,027mm in the outer and inner surface, respectively; PLP roughness change from 0.076 to 0.016 and 0,106mm to 0,029mm. Although the profile (y) increased ripple is observed at the SLB. After the lamination process the porosity decreases in both waste and water absorption values decrease on SLB 7.25% and 1.33% increase in the PLP. We concluded that both surfaces are suitable for use in coatings.

La tesi s'ha estructurat en tres apartats que, en conjunt, han de permetre determinar les possibilitats d'aprofitament dins la mateixa indústria alimentària de la fracció plasmàtica de la sang de porc generada per escorxadors que utilitzen sistemes oberts de recollida higiènica.1. En la primera part s'analitza la composició de la sang higiènica que s'està recollint actualment i s'estudien les característiques tant físico-químiques com microbiològiques que determinen la seva qualitat. La caracterització s'ha realitzat amb sang recollida en diferents escorxadors industrials de les comarques de Girona i s'ha centrat principalment en l'estudi de la contaminació microbiològica i el nivell d'hemòlisi de la sang. S'ha fet un disseny experimental que ha permès alhora valorar l'efecte d'alguns factors sobre la qualitat de la sang: possibles diferències relacionades amb (1) la climatologia del període de l'any en el qual es fa la recollida, (2) particularitats dels escorxadors (grandària, sistemes de dessagnat, tipus, dosi i sistema de dosificació de l'anticoagulant, condicions de processament, maneig i emmagatzematge després de la recollida, etc.).Els resultats obtinguts ens permeten constatar que, en les condicions actuals, la sang que s'està recollint en els escorxadors estudiats no es pot considerar adequada per a una matèria primera de productes destinats a alimentació humana. La major part de la microbiota contaminant s'adquireix en el propi sagnador. S'ha constatat que el sistema de dessagnat en posició horitzontal podria ser una mesura útil per minimitzar la contaminació d'origen fecal o provinent de la pell de l'animal sacrificat i que la separació immediata de les fraccions en el propi escorxador també pot contribuir a reduir la contaminació. Així doncs, en el benentès que l'efectivitat pot obtenir-se del conjunt de mesures preses, més que de l'aplicació d'una sola d'elles, es suggereix la introducció d'una sèrie d'actuacions que potser permetrien reduir els nivells de contaminació que s'obtenen actualment.El tractament mecànic de la sang, el sistema d'addició d'anticoagulant, el volum i concentració de la solució anticoagulant afegida i el període d'emmagatzematge són els factors responsables de l'hemòlisi; mentre que nivells elevats de contaminació microbiològica i el tipus d'anticoagulant utilitzat deterrminen la velocitat d'increment de l'hemòlisi de sang refrigerada. S'ha constatat que quan la sang no pot ser processada immediatament i s'ha d'emmagatzemar en refrigeració és millor utilitzar citrat sòdic enlloc de polifosfat com a anticoagulant ja que l'increment d'hemòlisi es dóna més lentament.2. El segon apartat s'ha centrat en la fracció plasmàtica de la sang. S'ha utilitzat la deshidratació per atomització com a tecnologia de conservació del plasma i s'ha fet una caracterització del producte en pols resultant des del punt de vista de composició i qualitat. A més de la contaminació microbiològica, que determina la qualitat higiènico-sanitària del producte, s'ha realitzat un estudi de les propietats funcionals que podrien fer del plasma un producte útil en la formulació d'aliments (capacitat escumant, emulsionant, gelificant). S'ha fet especial incidència en (1) determinar l'efecte del procés tecnològic de deshidratació sobre la funcionalitat del producte i (2) estudiar l'estabilitat del plasma deshidratat durant el període d'emmagatzematge.En les condicions de deshidratació per atomització aplicades no es provoca desnaturalització de la fracció proteica i s'obté un producte suficientment deshidratat, amb una aw<0,4 per permetre suposar una bona estabilitat. Algunes mostres de plasma deshidratat analitzades presenten nivells detectables de determinats residus (sulfonamides i corticosteroides). La qualitat microbiològica del producte en pols reflecteix l'elevada contaminació que contenia la matèria primera utilitzada, tot i que la deshidratació per atomització ha comportat la reducció en una unitat logarítmica de la càrrega contaminant. Els recomptes generals de microorganismes són encara preocupants i més tenint en compte que s'ha evidenciat la presència de toxines estafilocòciques en algunes mostres.L'avaluació de les propietats funcionals del producte deshidratat en relació a les que presentava el plasma líquid ens ha permès comprovar que: (1) El procés de deshidratació no ha afectat la solubilitat de les proteïnes. Això, junt amb el fet que no s'obtinguin diferències significatives en l'anàlisi calorimètrica de mostres líquides o deshidratades, permet concloure que el procés no provoca desnaturalització proteica. (2) No s'observen efectes negatius del procés tecnològic sobre la capacitat escumant ni en l'activitat emulsionant de les proteïnes plasmàtiques, dues propietats funcionals que possibiliten l'aplicació del plasma amb aquestes finalitats en l'elaboració d'alguns aliments. (3) La deshidratació tampoc perjudica de manera important les característiques dels gels que s'obtenen per escalfament, ja que els gels obtinguts a partir del plasma líquid i del plasma deshidratat presenten la mateixa capacitat de retenció d'aigua i no s'observen diferències en la microestructura de la xarxa proteica d'ambdós tipus de gel. Tanmateix, els que s'obtenen a partir del producte en pols mostren una menor resistència a la penetració.L'estudi d'estabilitat ens ha permès comprovar que la mostra de plasma deshidratat per atomització perd algunes de les seves propietats funcionals (facilitat de rehidratació, capacitat de retenció d'aigua i fermesa dels gels) si s'emmagatzema a temperatura ambient, mentre que aquestes característiques es mantenen un mínim de sis mesos quan el producte en pols es conserva a temperatura de refrigeració.3. En l'última part, tenint en compte les conclusions derivades dels resultats dels apartats anteriors, s'han assajat tres possibles sistemes de reducció de la contaminació aplicables a la fracció plasmàtica com a pas previ a la deshidratació, per tal de millorar les característiques de qualitat microbiològica i les perspectives d'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge. S'ha determinat l'eficàcia, i l'efecte sobre les propietats del plasma deshidratat, que poden tenir tractaments d'higienització basats en la centrifugació, la microfiltració tangencial i l'aplicació d'altes pressions.Els tractaments de bactofugació aplicats permeten reduir entre el 96 i el 98% la contaminació microbiana del plasma. Aquesta reducció s'aconsegueix tant amb un sistema discontinu com amb un sistema continu treballant a una velocitat de 12 L/h, fet que permetria adaptar el tractament de bactofugació a un procés de producció industrial.Un sistema combinat de bactofugació en continu i microfiltració tangencial permet incrementar l'eficàcia fins a un 99,9 % de reducció. Cal tenir present, però, que aquest tractament provoca també una disminució de l'extracte sec que afecta negativament les propietats funcionals del plasma líquid. Malgrat suposar una pèrdua pel que fa al rendiment, aquest efecte negatiu sobre la funcionalitat no suposaria cap inconvenient si s'utilitzés la deshidratació com a tecnologia de conservació del plasma, ja que es podria corregir l'extracte sec durant la reconstitució del producte. Caldria avaluar si la millora en la qualitat higiènico-sanitària del producte compensa o no les pèrdues que suposa aquest sistema d'higienització combinat.Amb relació als tractaments d'alta pressió, de totes les condicions de tractament assajades, les pressions de fins 450 MPa permeten obtenir plasma sense modificacions importants que impedeixin la seva deshidratació per atomització. Així doncs, les condicions de procés que s'han aplicat són pressuritzacions a 450 MPa de 15 minuts de durada. La temperatura de tractament que s'ha mostrat més eficaç en la reducció dels recomptes de microorganismes ha estat de 40ºC. Els tractaments a aquesta temperatura permeten assolir reduccions del 99,97% i disminuir en un 80% la capacitat de creixement dels microorganismes supervivents a la pressurització en relació a la que presentava la població contaminant del plasma abans del tractament. L'estudi de l'efecte d'aquest tractament (450 MPa, 15 min i 40ºC) sobre les propietats funcionals del plasma ha permès observar que la pressurització comporta una disminució en la solubilitat del producte però una millora en les propietats de superfície -estabilitat de l'escuma i activitat emulsionant- i un increment de la capacitat de retenció d'aigua i de la duresa dels gels obtinguts per escalfament. Calen més estudis per confirmar i caracteritzar aquesta millora en la funcionalitat, així com per establir si el tractament de pressurització afecta també l'estabilitat del producte durant l'emmagatzematge.De totes les tecnologies d'higienització assajades, l'alta pressió és la que permet obtenir millors resultats en el sentit de poder garantir un producte de bona qualitat microbiològica i segur, des del punt de vista sanitari i tecnològic, per a la seva utilització com a ingredient alimentari. / Blood from slaughtered animals produced in industrial abattoirs can be used as a good raw material in both feed and food industries as regard to its good nutritional value and excellent functional properties. This study was undertaken to determine the possibility of the food industry to make use of the plasma obtained from porcine blood collected by means of hygienic open blood-collection systems in industrial abattoirs. The study has been divided into three parts with particular objectives that are specified below.1. The first part consisted on making the characterisation, from both physico-chemical and microbiological points of view, of the blood collected in several abattoirs. Microbial contamination is an important handicap in using the blood as a source of human food, as is the case of most industrial by-products. In the same way, small amounts of residual haemoglobin present in plasma, as a consequence of red blood cell hemolysis, induces off-flavours and discoloration in foods containing plasma. In this study a comparative analysis of the microbial quality and the level of hemolysis of porcine blood hygienically collected in six abattoirs from Girona was carried on. The evolution of hemolysis in blood stored at chilling temperatures for several days and the main factors promoting its increase during storage were studied. Our results indicate that the microbiological quality of the blood which was collected in those abattoirs was not as good as it had to be in order to be used for human consumption. It has also been stablished that the dose and concentration of anticoagulant added to the blood were important factors affecting the hemolysis levels. The rates of hemolysis were strongly influenced by the type of anticoagulant used and the level of microbiological contamination of blood. To reduce the rate of hemolysis during storage the use of sodium citrate as anticoagulant rather than polyphosphate is recommended.2. The second part of the study was focused on the plasmatic fraction of the blood. Spray drying was applied as a technology to preserve the plasma. The composition and the quality of the powder have been determined by means of physico-chemical and microbiological analyses and the evaluation of some functional properties (solubility, foaming capacity, emulsifying activity and the characteristics of heat-induced gels). The effect of the drying process on these properties and the stability of the dried plasma during storage were also studied.Spray-dried plasma had a residual water content of about 11 %, which represented less than 0.4 in the aw value. It was still very contaminated and staphylococcal enterotoxines were found in several samples. The comparison between the functional properties of spray-dried and liquid plasma led to the following conclusions: (1) Spray-drying did not produce a significant denaturation but only little structural modifications of the plasma proteins which did not affect their solubility. (2) The dehydrated product had similar foaming properties and emulsifying activity to the liquid plasma. (3) The water holding capacity and the microstructure (SEM) were the same for gels obtained from both liquid and dehydrated plasma but the hardness of heat induced gels from spray-dried plasma was reduced as compared with those obtained from liquid plasma. These properties remained stable as long as three month at room temperature and at least for six month under chilling conditions.3. In the last part, some technological methods to reduce microbial contamination of plasma before it was dried were tested. The interest in maintaining functional properties of plasma proteins supposes a limitation on the use of conventional thermal systems to improve its sanitary quality. Because of this, bactofugation, microfiltration and high hydrostatic pressure (HHP) were assayed as possible alternative sanitising technologies.Between 96 to 98% of reduction in microbial counts were achieved by means of bactofugation. A combined system of bactofugation and tangential microfiltration improved the efficacy up to 99.9% of reduction but also provoked a decrease of 0.5% in the dry matter content of plasma. High pressure treatments at operating pressures of 450 MPa applied during total compression times of 15 min led to different results depending on the processing temperatures. Treatments done at 5ºC led to reductions of about the 90% in the microbial counts and to 20-50% decreases in the growth ability of the survivors. At 25 and 40ºC the efficacy was increased to reduction values of 99.82 and 99.97%, respectively. The decreases in the growth capacity were about 50% at 25ºC and up to 80% at 40ºC. The main conclusion of this study was that high hydrostatic pressure at 450 MPa, during 15 min at 40ºC is an effective method to improve the microbiological quality of plasma. The original contamination was reduced from initial counts of 105-106 cfu/mL to final counts of 10-103 cfu/mL and there were no appreciable negative effects on the functional properties of the product.

High pressure processing is a food preservation technique which can be an alternative to heat treatment. Pressurization, in theory, produces changes in organoleptic properties and antioxidant compounds to a lesser extent. The objective of the present dissertation has been to study the effect of high pressure processing on oxidative processes and their relation to the organoleptic qualities of diced swede and packaged sliced ham. The results have pointed to pressurization at 600 MPa, and produce an effective decontamination is that which causes less loss of compounds or antioxidant properties. For swede, this pressure level also caused a minor modification of the organoleptic qualities. This dissertation has also shown that depending on feed composition, the effect of pressurization on the organoleptic qualities can be diametrically opposite. / La aplicación de altas presiones hidrostáticas es una técnica de conservación de alimentos que puede ser una alternativa al tratamiento térmico. La presurización, en teoría, produce una menor modificación de las propiedades organolépticas y de los compuestos antioxidantes. En el presente trabajo se ha estudiado el efecto de las altas presiones hidrostáticas en los procesos oxidativos y su relación con las cualidades organolépticas del nabo troceado y del jamón curado empaquetado loncheado. Los resultados obtenidos han apuntado a que la presurización a 600 MPa, además de producir una descontaminación efectiva, es la que causa una menor pérdida de compuestos o propiedades antioxidantes. En el caso del nabo, esta presión también es la que ocasiona una menor modificación de las cualidades organolépticas. En el presente trabajo también se ha observado que en función de la composición del alimento, el efecto de la presurización en las cualidades organolépticas puede ser diametralmente opuesto.

[ES] Teniendo en cuenta la cantidad de motores de combustión interna que se encuentran en activo actualmente, y sus potenciales emisiones de contaminación si se realizaran de forma incontrolada por el parque automovilístico, las normativas internacionales son cada vez más estrictas en cuanto a la cantidad de gases perjudiciales para el medio ambiente que pueden emitir dichos motores de manera unitaria. Debido a ello, se han ido desarrollando e implantando técnicas de reducción de contaminantes como el downsizing en el cual se reduce el tamaño del motor para reducir el consumo, la implantación de motores híbridos y la Recirculación de Gases de Escape. Esta técnica de recirculación puede abordarse de dos maneras alternativas: la Recirculación de Gases de Escape de Ruta Larga inyecta dichos gases antes del compresor, mientras que la Recirculación de Gases de Escape de Ruta Corta (o alta presión) los reinyecta después del compresor, en el mismo colector de admisión del motor. Dado que en ambas configuraciones se produce una inyección directa del flujo recirculado en la corriente principal, en el presente trabajo se propone un estudio numérico de la mezcla entre las corrientes de aire y gases recirculados usando un software comercial de mecánica de fluidos computacional (STAR-CCM+). En la configuración de Ruta Larga se ha propuesto en primer lugar estudiar el efecto en los parámetros globales del compresor de una entrada heterogénea compuesta por aire y gases de escape. Para ello, se han analizado 9 puntos de funcionamiento distintos, tratando de abarcar el mapa completo del compresor centrífugo con una tasa de inyección constante. Se ha demostrado, por un lado, la necesidad de un esquema transitorio de cálculo para la obtención de resultados confiables en todo el dominio del compresor. Por otro lado, se ha demostrado que, con tasas de penetración de flujo estándar, la inyección de gases recirculados no tiene un impacto reseñable en las prestaciones del compresor, con excepción de la zona de bombeo. En segundo lugar, se ha desarrollado un diseño numérico de experimentos en configuración de Ruta Larga con el objetivo de encontrar correlaciones entre la condensación generada en dichas uniones (la cual puede aparecer bajo ciertas condiciones de operación del motor) y la mezcla entre las corrientes de aire y gases de escape. Se ha demostrado que la penetración de los gases en la corriente principal es un factor clave en la condensación generada, aumentando la cantidad de mezcla entre ambas corrientes. En la configuración de Ruta Corta se han realizado estudios de configuración numérica tratando de estudiar la influencia de factores como malla, tamaño del paso temporal y modelos de turbulencia en la distribución final de los gases de escape entre los diferentes cilindros del motor. Se ha demostrado que los submodelos RANS pueden predecir la mayor parte de puntos de operación tanto en variables medias como instantáneas comparando resultados numéricos con mediciones experimentales. Fijando una configuración numérica, posteriormente se han analizado diferentes mezcladores en colectores de motores de 4 y 6 cilindros, demostrando la aplicabilidad de los índices de mezclado desarrollados y cuantificando la influencia de los diferentes efectos físicos que influyen en la distribución y mezcla de los gases de escape en la corriente principal. / [CA] Tenint en compte la quantitat de motors de combustió interna que es troben en actiu actualment, i les seues potencials emissions de contaminació si es realitzaren de manera incontrolada pel parc automobilístic, les normatives internacionals són cada vegada més estrictes quant a la quantitat de gasos perjudicials per al medi ambient que poden emetre aquests motors de manera unitària. A causa d'això, s'han anat desenvolupant i implantant tècniques de reducció de contaminants com el downsizing en el qual es redueix la grandària del motor per a reduir el consum, la implantació de motors híbrids i la Recirculació de Gasos de Fuita. Aquesta tècnica de recirculació pot abordar-se de dues maneres alternatives: la Recirculació de Gasos de Fuita de Ruta Llarga injecta aquests gasos abans del compressor, mentre que la Recirculació de Gasos de Fuita de Ruta Curta (o alta pressió) els reinjecta després del compressor, en el mateix collector d'admissió del motor. Atés que en totes dues configuracions es produeix una injecció directa del flux recirculat en el corrent principal, en el present treball es proposa un estudi numèric de la mescla entre els corrents d'aire i gasos recirculats usant un programari comercial de mecànica de fluids computacional (STAR-CCM+). En la configuració de Ruta Llarga s'ha proposat en primer lloc estudiar l'efecte en els paràmetres globals del compressor d'una entrada heterogènia composta per aire i gasos de fuita. Per a això, s'han analitzat 9 punts de funcionament diferents, tractant d'abastar el mapa complet del compressor centrífug amb una taxa d'injecció constant. S'ha demostrat, d'una banda, la necessitat d'un esquema transitori de càlcul per a l'obtenció de resultats de confiança en tot el domini del compressor. D'altra banda, s'ha demostrat que, amb taxes de penetració de flux estàndard, la injecció de gasos recirculats no té un impacte ressenyable en les prestacions del compressor, amb excepció de la zona de bombament. En segon lloc, s'ha desenvolupat un disseny numèric d'experiments en configuració de Ruta Llarga amb l'objectiu de trobar correlacions entre la condensació generada en aquestes unions (la qual pot aparéixer sota unes certes condicions d'operació del motor) i la mescla entre els corrents d'aire i gasos de fuita. S'ha demostrat que la penetració dels gasos en el corrent principal és un factor clau en la condensació generada, augmentant la quantitat de mescla entre tots dos corrents. En la configuració de Ruta Curta s'han realitzat estudis de configuració numèrica tractant d'estudiar la influència de factors com a malla, grandària del pas temporal i models de turbulència en la distribució final dels gasos de fuita entre els diferents cilindres del motor. S'ha demostrat que els submodelos RANS poden predir la major part de punts d'operació tant en variables mitjanes com instantànies comparant resultats numèrics amb mesuraments experimentals. Fixant una configuració numèrica, posteriorment s'han analitzat diferents mescladors en col·lectors de motors de 4 i 6 cilindres, demostrant l'aplicabilitat dels índexs de barrejat desenvolupats i quantificant la influència dels diferents efectes físics que influeixen en la distribució i mescla dels gasos de fuita en el corrent principal. / [EN] Considering the amount of internal combustion engines (ICEs) existing nowadays, and the pollutants that they could potentially emit, it is no surprise that international standards are getting increasingly severe regarding the allowed limits of pollutants that can be released by such engines. For this reason, different techniques have been developed in order to diminish pollutants, as downsizing in which the engine size is reduced to decrease the consumption, the hybridation of engines and the exhaust gases recirculation (EGR). This recirculation technique can be addressed by 2 different paths: Low Pressure EGR (LP-EGR) which reintroduce the exhaust gases before the compressor, while High Pressure EGR (HP-EGR) injects exhaust gases after the compressor in the intake manifold. Since both configurations deal with a direct injection of the recirculated flow in the main stream, in the present work a numerical study of the mixing between air and EGR flows is proposed, using a commercial code of computational fluid dynamics (STAR-CCM+). In LP-EGR configuration has been proposed the study of the influence of a heterogeneous inlet (composed by air and exhaust gases) on the main performance of a centrifugal compressor. To do that, 9 different operating points have been analyzed, trying to cover the whole map of the compressor with a constant injection rate. It has been demonstrated the necessity of a transient scheme for obtaining reliable results in the complete domain of the compressor. On the other hand, it has been proved that, with standard penetration rates of the flow, EGR do not have a remarkable impact in the performance of the compressor, besides the surge zone. In LP-EGR scheme, a numerical design of experiments has been developed with the aim to find correlations between the generated volume condensation (which can appear under some operating points of the engine) and the mixing between air and exhaust gases. It has been proved that the penetration of the EGR in the main stream is a key factor in volume condensation, increasing the amount of mixing between the streams. In HP-EGR configuration, different studies of numerical configuration have been conducted trying to find the influence of factors like mesh, time-step size, and turbulence models in the final distribution of exhaust gases between the cylinders of the engine. RANS submodels have demonstrated that can predict most of the operating points both average and instantaneous variables in comparison with experimental measurements. After that, fixing a numerical setup, different mixers in 4 and 6 cylinder manifolds have been calculated, showing the applicability of the developed mixing indexes, and quantifying the influence of the different physical effects that can influence in the mixing and distribution between air and exhaust gases streams. / García Olivas, G. (2021). Numerical study of EGR mixing and distribution in a piston engine intake line [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/179406