Tesis por compendio / [ES] El uso masivo de plásticos y su impacto medioambiental, así como la necesidad de mejorar la conservación de los alimentos, hace necesario el desarrollo de alternativas biodegradables para el envasado activo de alimentos. La presente Tesis Doctoral, se ha centrado en el desarrollo de películas activas, basados en polímeros biodegradables con propiedades complementarias, con el fin de obtener materiales con propiedades mecánicas y de barrera adecuadas para cumplir con los requisitos del envasado alimentario. Para ello, se consideraron el poli (vinil alcohol) (PVA) y el poli (ácido láctico) PLA. Asimismo, el carvacrol y los ácidos ferúlico y cinámico fueron elegidos como compuestos activos naturales. Se estudió la encapsulación del carvacrol en liposomas de diferentes tipos de lecitina para mejorar su retención durante la etapa de formación del film. La lecitina de soja enriquecida en fosfatidilcolina fue la más eficaz para mantener la estabilidad de la emulsión de carvacrol, resultando en films con mayor retención. La incorporación de carvacrol (encapsulado o no), modificó ligeramente la microestructura y las propiedades físicas de los films, así como la cristalinidad y el comportamiento térmico del polímero. El PVA totalmente hidrolizado proporcionó films con un mejor desempeño mecánico y capacidad de barrera al oxígeno, pero con menor retención de carvacrol. Por el contrario, el PVA parcialmente hidrolizado dio lugar a films más homogéneos, con mayor contenido de carvacrol. Mientras que los grupos acetilos protegieron al polímero de la termodegradación, permitiendo la obtención de films mediante las técnicas habituales del procesado industrial. Por lo tanto, el PVA parcialmente hidrolizado tiene un gran potencial para la producción de films activos, con más posibilidades de procesamiento que el PVA totalmente hidrolizado. Se incorporaron también ácido cinámico y ferúlico, con menor impacto sensorial que el del carvacrol, al PVA parcial y totalmente hidrolizado, mediante casting de las soluciones acuosas con glicerol para mejorar la solubilidad de los ácidos. Los films de PVA plastificados con glicerol mostraron una menor capacidad de barrera que los no plastificados. La incorporación del ácido ferúlico promovió mayores cambios en las propiedades de los films que el ácido cinámico, debido a un efecto de reticulación, que promovió la cristalinidad, la rigidez y la capacidad de barrera del material. También se obtuvieron películas plastificadas a base de PVA parcialmente hidrolizado con ácidos fenólicos, mediante mezclado en fundido y moldeo por compresión. Los films termoprocesados fueron menos extensibles y resistentes a la rotura y más permeables al oxígeno y al vapor de agua. Estudios in vitro demostraron que los films con ácidos fenólicos obtenidos por casting o termoprocesado presentaron actividad antioxidante y antimicrobiana, especialmente con ácido ferúlico. Con el objetivo de cumplir los requisitos de envasado de alimentos, se obtuvieron films tricapa por termocompresión, compuestos por una capa central de PVA, cargada con compuestos activos (carvacrol o ácido ferúlico), y dos capas externas de PLA. La termocompresión fue eficaz para la adhesión interlaminar. Las multicapas mostraron un rendimiento mecánico próximo al de los films de PLA y una elevada capacidad de barrera al oxígeno y al vapor de agua. Todos los laminados con compuestos activos incorporados a la capa de PVA fueron eficaces para controlar el crecimiento microbiano en filetes de carne de vacuno envasada. Por tanto, el laminado de films de PVA y PLA parcialmente hidrolizado representa una estrategia adecuada para obtener materiales de envasado con propiedades funcionales más próximas a las de algunos plásticos convencionales utilizados en el envasado alimentario. Asimismo, estos materiales con carvacrol o ácido ferúlico incorporados podrían utilizarse para el envasado de alimentos altamente susceptibles a procesos oxidativos o de degradación microbiológica para alargar su vida útil. / [CA] L'ús massiu de plàstics i el seu impacte mediambiental, així com la necessitat de millorar la conservació dels aliments, fa necessari el desenvolupament d'alternatives biodegradables per a l'envasament actiu d'aliments. La present Tesi Doctoral, s'ha centrat en el desenvolupament de pel·lícules actives, basats en polímers biodegradables amb propietats complementàries, amb la finalitat d'obtindre materials amb propietats mecàniques i de barrera adequades per a complir amb els requisits de l'envasament alimentari. Per a això, es van considerar el poli (vinil alcohol) (PVA) i el poli (àcid làctic) PLA. Així mateix, es van triar el carvacrol i els àcids ferúlic i cinàmic, com a compostos actius. Es va estudiar l'encapsulació del carvacrol en liposomes de diferents tipus de lecitina per a millorar la seua retenció durant l'etapa de formació del film. La lecitina de soja enriquida en fosfatidilcolina va ser la més eficaç per a mantindre l'estabilitat de l'emulsió de carvacrol, resultant en films amb major retenció. La incorporació de carvacrol (encapsulat o no), va modificar lleugerament la microestructura i les propietats físiques dels films, així com la cristalinitat i el comportament tèrmic del polímer. El PVA totalment hidrolitzat va proporcionar films amb un millor exercisc mecànic i capacitat de barrera a l'oxigen, però amb menor retenció de carvacrol. Per contra, el PVA parcialment hidrolitzat va donar lloc a films més homogenis, amb major contingut de carvacrol. Mentre que els grups acetils van protegir el polímer de la termodegradació, permetent l'obtenció de films mitjançant les tècniques habituals del processament industrial. Per tant, el PVA parcialment hidrolitzat té un gran potencial per a la producció de films actius, amb una més àmplia gamma de possibilitats de processament que el PVA totalment hidrolitzat. Es van incorporar també àcid cinàmic i ferúlic, amb menor impacte sensorial que el del carvacrol, al PVA parcial i totalment hidrolitzat, mitjançant càsting de les solucions aquoses amb glicerol per a millorar la solubilitat dels àcids. Els films de PVA plastificats amb glicerol van mostrar una menor capacitat de barrera que els no plastificats. La incorporació de l'àcid ferúlic va promoure majors canvis en les propietats dels films que l'àcid cinàmic, a causa d'un efecte de reticulació, que va promoure la cristalinitad, la rigidesa i la capacitat de barrera del material. També es van obtindre pel·lícules plastificades a base de PVA parcialment hidrolitzat amb àcids fenòlics, mitjançant barrejat en fos i emotlament per compressió. Els films termoprocessats van ser menys extensibles i resistents al trencament i més permeables a l'oxigen i al vapor d'aigua. Estudis in vitro van demostrar que els films amb àcids fenòlics obtinguts per càsting o termoprocessat van presentar activitat antioxidant i antimicrobiana, especialment amb àcid ferúlic. Amb l'objectiu de complir els requisits d'envasament d'aliments, es van obtindre films tricapa per termocompressió, compostos per una capa central de *PVA, carregada amb compostos actius (carvacrol o àcid ferúlic), i dues capes externes de PLA. La termocompressió va ser eficaç per a l'adhesió interlaminar. Les multicapes van mostrar un rendiment mecànic pròxim al dels films de PLA i una elevada capacitat de barrera a l'oxigen i al vapor d'aigua. Tots els laminatges amb compostos actius incorporats a la capa de PVA van ser eficaces per a controlar el creixement microbià en filets de carn de boví envasada. Per tant, el laminatge de films de PVA i PLA parcialment hidrolitzat representa una estratègia adequada per a obtindre materials d'envasament amb propietats funcionals més pròximes a les d'alguns plàstics sintètics utilitzats en l'envasament alimentari. Així mateix, aquests materials amb carvacrol o àcid ferúlic incorporats podrien utilitzar-se per a l'envasament d'aliments altament susceptibles a processos oxidatius o de degradació microbiològica per a allargar la seua vida útil. / [EN] The massive use of synthetic plastics and their environmental impact, as well as the need of improving food preservation, makes necessary the development of biodegradable alternatives for food active packaging. The use of active compounds from natural origin to obtain this kind of materials is a new trend based of the consumer demand for safer and healthier products. The present Doctoral Thesis, has been focused on the development of active packaging films, based on biodegradable polymers with complementary properties, in order to obtain materials with adequate mechanical and barrier properties to meet food packaging requirements. To this end, poly (vinyl alcohol) (PVA) and poly (lactic acid) (PLA) were considered. Likewise, carvacrol and ferulic and cinnamic acid, were chosen as active natural compounds. The liposomal encapsulation of carvacrol, using different kinds of lecithin was evaluated in order to improve the carvacrol retention in the polymer matrix during the film formation step. Soy lecithin enriched in phosphatidylcholine was the most effective at maintaining the stability of the carvacrol emulsion, leading to its highest retention in the PVA films. Incorporation of carvacrol (lecithin encapsulated or not) slightly modified the film microstructure and physical properties and polymer crystallinity and thermal behaviour. The fully hydrolysed PVA provided films with a better mechanical performance and oxygen barrier capacity, but with less carvacrol retention. In contrast, partially hydrolysed PVA gave rise to more homogenous films with a higher carvacrol content. Acetyl groups protect the polymer for thermodegradation, allowing the film production using the common industrial thermoplastic processing techniques. Therefore, partially hydrolysed PVA has a great potential for the production of active films, with a wider range of processing possibilities than fully hydrolysed PVA. Cinnamic and ferulic acids, with lower potential sensory impact than of carvacrol, were also incorporated into partially and fully hydrolysed PVA by casting of aqueous solutions containing glycerol to improve the acid solubility. Glycerol plasticized PVA films exhibited poorer barrier capacity than those non-plasticized. The incorporation of ferulic acid promoted greater changes in the film properties than cinnamic acid, due to a crosslinking effect, which promoted crystallinity, stiffness and barrier capacity of the material. Glycerol plasticized films based on partially hydrolysed PVA with phenolic acids were also obtained by melt blending and compression moulding. Termoprocessed films were less stretchable and resistant to break and more permeable to oxygen and water vapor. In vitro studies demonstrated that cast and termoprocessed films containing phenolic acids exhibited antioxidant and antimicrobial activity, especially with ferulic acid. Three-layer films composed of a central layer of PVA loaded with active compounds (carvacrol lecithin encapsulated or not, or ferulic acid) and two external PLA layers were obtained by thermo-compression, aimed to meet food packaging requirements. Thermocompression was effective for the interlaminar adhesion. Multilayers exhibited mechanical performance close to the PLA sheets and high oxygen and water vapour barrier capacity. All laminates with active compounds incorporated into the PVA sheet were effective at controlling microbial growth in packaged beef meet. Therefore, lamination of partially hydrolysed PVA and PLA films represents a successful strategy to obtain packaging materials with functional properties closer to those of some conventional plastics commonly used in food packaging. Likewise, these materials incorporating carvacrol or ferulic acid could be used for packaging of foods highly susceptible to oxidative or microbiological degradative process to extend their shelf life. / The authors acknowledge the financial support of the Agencia Estatal de Investigacion, Ministerio de Economía y Competitividad (MINECO) of Spain through the projects AGL2016-76699-R and PID2019-105207RB-100. Author Johana Andrade thanks the Departamento de Nariño-Colombia y la Fundación CEIBA for the doctoral grant. The authors also thank the services rendered by the Electron Microscopy Service of the UPV. / Andrade Chapal, JC. (2021). Biodegradable materials based on poly(vinyl alcohol) (PVA) and poly (lactic acid) (PLA) with antioxidant and antimicrobial activity for food packaging applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175566 / TESIS / Compendio

La zona en estudio, ubicada entre los kilómetros 31 y 35 de la carretera Panamericana Norte, posee un nivel de presión sonora promedio de 76.48dB y 74.76dB en el horario diurno y nocturno respectivamente, y tomando como base Los Estándares de Calidad de Ruido Ambiental (ECA) se puede determinar que la zona en estudio se produce contaminación acústica. Por ello, las personas que frecuentan y/o circulan por esta zona se encuentran propensas a contraer distintas enfermedades y molestias producto de la contaminación sonora, entre ellas: Estrés, pérdida de audición con el paso del tiempo, problemas cardiológicos, entre otros. Ante lo mencionado, la presente tesis busca controlar el ruido generado por el parque automotor mediante la instalación de Barreras Acústicas en la sección vial de la Panamericana Norte, utilizando como materiales principales dos tipos de concreto, el concreto convencional y el concreto con agregados ligeros de aserrín y viruta. Para ello, el concreto con agregados ligeros de aserrín y viruta, material absorbente del sistema de Barrera Acústica, se lleva al laboratorio acústico para ensayar mediante el método del Tubo de impedancia, para obtener el coeficiente de nivel de presión sonora. Siendo este valor promedio de absorción sonora máxima de las muestras (α) 0.23. En conclusión, el sistema de barrera acústica diseñado alcanza a absorber hasta 23% del nivel de presión sonora percibido, y con ello la zona en estudio se encuentra dentro de los Estándares de Calidad de Ruido Ambiental. / The area under study, located between kilometer 31 and kilometer 35 of the Northern Pan-American Highway, has an average sound pressure of 76.48dB during daytime and 74.76dB during nighttime. Taking the Environmental Noise Quality Standards (ECA, in Spanish) into consideration, it can be determined that the noise pollution occurs in the area under study. Therefore, the people who frequent or pass by this area are prone to contract various diseases or malaise as a result, such as stress, gradual hearing loss, heart issues, among others. Given the situation, this thesis aims at controlling the noise produced by motorized vehicles by installing sound barriers on said road section of the Northern Pan-American Highway, using two types of concrete as main materials: conventional concrete and concrete with light sawdust and woodchip aggregates. The concrete with light sawdust and swarf aggregates, absorbent material of the sound barrier system, is taken to the sound laboratory to perform tests through the impedance tube method to obtain the sound pressure level. This is the average value of the maximum absorption level of the samples (α) 0.23. In conclusion, the designed sound barrier system manages to absorb up to 23% of the perceived sound pressure level. With that, the area under study falls within the Environmental Noise Quality Standards. / Tesis

[ES] El control de ruido ambiental es una preocupación de primera magnitud para las sociedades avanzadas, debido a los problemas derivados que ocasionan en la salud de los ciudadanos. Una de las soluciones más extendidas para el control del ruido en su fase de transmisión en la utilización de pantallas acústicas. La aparición de nuevos materiales formados por redes de dispersores acústicos aislados, denominados cristales de sonido, está revolucionando el campo del apantallamiento acústico, posibilitando el avance tecnológico de esta área. Así, en los últimos años, las pantallas acústicas basadas en cristales de sonido se han posicionado como una alternativa viable a las pantallas acústicas tradicionales, puesto que ofrecen múltiples ventajas frente a las soluciones actuales. En el presente trabajo se muestra primeramente una recopilación de los avances realizados en el campo del apantallamiento acústico mediante esta tipología de pantallas. No obstante, aún existen líneas de investigación abiertas en esta área, que es necesario abordar para conseguir el objetivo de aplicar esta tecnología como atenuadores de sonido en las infraestructuras de transporte. Durante el periodo de formación de la doctoranda, se ha trabajado en algunas de las líneas de investigación activas en este campo del apantallamiento acústico. Una de estas investigaciones condujo al descubrimiento de interferencias entre los efectos de la resonancia y la dispersión múltiple de los cristales de sonido cuando estos efectos se producen en rangos de frecuencia cercanos. También hemos diseñado un nuevo dispositivo de reducción de ruido basado en cristales de sonido, utilizando herramientas de optimización multiobjetivo, que permitan apantallar y reflejar de forma difusa el ruido. El empleo de esta nueva herramienta de diseño identificó la necesidad de realizar un estudio comparativo de los métodos de simulación más utilizados para estimar el rendimiento de los dispositivos basados en cristales de sonido. Por último, hemos realizado un estudio psicoacústico para determinar la percepción de la reducción de molestia que proporcionan las pantallas acústicas basadas en cristales sonido y las barreras tradicionales, determinando si los parámetros objetivos que evalúan su rendimiento coinciden con la respuesta subjetiva de los usuarios. / [CA] El control de soroll ambiental és una preocupació de primera magnitud per a les societats avançades, a causa dels problemes derivats que ocasionen en la salut dels ciutadans. Una de les solucions més esteses per al control del soroll en la seua fase de transmissió en la utilització de pantalles acústiques. L'aparició de nous materials formats per xarxes de dispersors acústics aïllats, denominats cristals de so, està revolucionant el camp de l'apantallament acústic, possibilitant l'avanç tecnològic d'esta àrea. Així, en els últims anys, les pantalles acústiques basades en cristals de so s'han posicionat com una alternativa viable a les pantalles acústiques tradicionals, ja que oferixen múltiples avantatges enfront de les solucions actuals. En el present treball es mostra primerament una recopilació dels avanços realitzats en el camp de l'apantallament acústic per mitjà d'esta tipologia de pantalles. No obstant això, encara hi ha línies d'investigació obertes en esta àrea, que és necessari abordar per a aconseguir l'objectiu d'aplicar esta tecnologia com a atenuadors de so en les infraestructures de transport. Durant el període de formació de la doctoranda, s'ha treballat en algunes de les línies d'investigació actives en este camp de l'apantallament acústic. Una d'estes investigacions va conduir al descobriment d'interferències entre els efectes de la ressonància i la dispersió múltiple dels cristals de so quan estos efectes es produïxen en rangs de freqüència pròxims. També hem dissenyat un nou dispositiu de reducció de soroll basat en cristals de so, utilitzant ferramentes d'optimització multiobjectiu, que permeten apantallar i reflectir de forma difusa el soroll. L'ús d'esta nova ferramenta de disseny va identificar la necessitat de realitzar un estudi comparatiu dels mètodes de simulació més utilitzats per a estimar el rendiment dels dispositius basats en cristals de so. Finalment, hem realitzat un estudi psicoacústic per a determinar la percepció de la reducció de molèstia que proporcionen les pantalles acústiques basades en cristals so i les barreres tradicionals, determinant si els paràmetres objectius que avaluen el seu rendiment coincidixen amb la resposta subjectiva dels usuaris. / [EN] Control of environmental noise is a major concern for advanced societies because of the resulting problems for citizens' health. One of the most widespread solutions for controlling noise in its transmission phase is the use of acoustic screens. The emergence of new materials made up of arrays of isolated acoustic scatterers, called sonic crystals, is revolutionizing the field of acoustic screening. In recent years, acoustic screens based on sonic crystals have positioned themselves as a viable alternative to traditional acoustic screens, as they offer multiple advantages over current traditional solutions. This Doctoral dissertation compiles the advances in the field of acoustic screening using this type of sonic crystals. However, there is still active research in this area which needs to be addressed and studied in order to apply this technology as noise reduction devices in transport infrastructures. Therefore, during the PhD student's training period, we have researched the acoustic phenomena produced by isolated scatterers in order to better understand the physical phenomena behind the lasts designs of this type of screen. One of these researches led to the discovery of interferences between the effects of resonance and multiple scattering of sonic crystals when occurring in nearby frequency ranges. Also we have designed a new noise reduction device based on sonic crystals, using multi-objective optimization tools, which would block and diffuse the noise. This new designing tool identified the need for a comparative study of the most commonly used simulation methods to estimate the performance of devices based on sonic crystals. Finally, we have carried out a psychoacoustic study that determined the perception of the annoyance reduction provided by acoustic screens based on sonic crystals and traditional barriers, determining whether the objective parameters that evaluate their performance match to the subjective response of the users. / Agradezco al Ministerio de Ciencia e Innovación por la ayuda concedida dentro del programa Doctores Industriales. Asimismo, a mi tutor en empresa Dr. Juan José Martín Pino, por posibilitar la realización de esta investigación dentro de la empresa BECSA. Al Departamento de Física Aplicada de la Universitat Politècnica de València, a la Comisión Académica del Programa de Doctorado de Matemáticas y al Centro de Tecnologías Físicas: Acústica, Materiales y Astrofísica. / Peiró Torres, MDP. (2021). Research of the acoustic phenomenon produced by isolated scatterers and its applicability as a noise reducing device in transport infrastructures. Search for an optimised and sustainable design [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/164903 / TESIS