El trabajo realizado en la presente tesis consiste en el diseño e implementación de un sistema de control que permita pasteurizar leche materna usando calentamiento por inmersión con el fin de generar un prototipo que pueda ser de base para el banco de leche del Instituto Nacional Materno Perinatal. En el primer capítulo se estudia los procedimientos y métodos usados en los bancos de leche materna a nivel mundial; también se ven algunos modelos de pasteurizadores comerciales usados en diferentes áreas incluyendo los bancos de leche. Además, se definen la justificación del tema de tesis y los objetivos que se deben cumplir. El segundo capítulo aborda toda la teoría necesaria para el desarrollo del pasteurizador; empezando por los tipos de pasteurización. Luego, se hace énfasis en los conceptos de termodinámica y transferencia de calor que serán usados para el cálculo de las potencias de los actuadores que se usarán. Por último, en este capítulo se presentan toda la teoría acerca de los actuadores que se usarán: celdas peltier, resistencias y agitadores En el tercer capítulo se lleva a cabo todo el análisis y el diseño del Pasteurizador y se detallan los pasos previos a su implementación. Se elige el controlador que se usara para el sistema, se evalúan los componentes y circuitos que se usarán, las dimensiones del recipiente donde se realizará la pasteurización y la potencia que necesitarán los actuadores para su correcto funcionamiento. Finalmente, en el cuarto capítulo se realizan pruebas usando simuladores e implementando los circuitos diseñados en el capítulo anterior. Se examinan los resultados de cada etapa para hallar posibles errores y analizar la manera de como disminuirlos. / Tesis

El presente asunto de estudio contempla el diseño de un sistema integrado para el pasteurizado de la leche materna en el Banco de Leche Humana del Instituto Nacional Materno Perinatal. Actualmente, el procesamiento de la leche materna se realiza con la ayuda de tres equipos que funcionan de manera secuencial. El proceso que se sigue es conocido como pasteurización tipo Holder, el cual se caracteriza por someter a la leche materna a una temperatura de 62.5°C durante 30 minutos para después enfriarla rápidamente en menos de 15 minutos generando un cambio brusco en la temperatura que anula la acción de microorganismos que podrían dañar la salud de los neonatos. El desarrollo de esta tesis propone un sistema de control mediante modelamiento matemático y simulación en computadora. Para el diseño del sistema de pasteurizado, se realiza previamente un modelamiento matemático de los actuadores en conjunto con la planta. Para la etapa de precalentamiento y pasteurización se modela la resistencia eléctrica de inmersión en conjunto con el tanque que almacena los frascos de leche materna empleando ecuaciones diferenciales a partir de las leyes físicas del proceso, mientras que para la etapa de enfriamiento rápido se modela la celda peltier empleando equivalencias eléctricas a fenómenos térmicos que suceden en este dispositivo. Posteriormente, se diseña el controlador para cada etapa utilizando el método del lugar geométrico de raíces. Se plantean los requerimientos que debe cumplir el controlador a diseñar, lo cual lleva a elegir un controlador PI que es evaluado para tres valores del factor de amortiguamiento. Con el valor adecuado se hacen las simulaciones y se identifican los nuevos tiempos para cada etapa del proceso. Como resultado se obtiene un proceso optimizado del pasteurizado de leche materna junto con una alternativa de refrigeración eficiente y una propuesta física de pasteurización diferente a la utilizada en el Banco de Leche Humana del Instituto Nacional Materno Perinatal. / Tesis

La presente tesis doctoral se enmarca dentro del proyecto europeo CRAFT 512626 (2004-07) cuyos objetivos principales fueron el estudio de los cambios producidos en la leche y en diferentes licuados vegetales al aplicar la tecnología de ultra-alta-presión homogenización (UHPH) y su potencial capacidad para producir a partir de leche o licuados tratados, diferentes productos derivados.La UHPH es una nueva tecnología que posibilita la inactivación microbiana, la modificación de las principales estructuras de la leche e incluso cambios en las actividades enzimáticas. Con esta potencialidad de uso se creyó interesante abordar este trabajo de tesis consistente en el estudio de aplicación de la UHPH en leche como alternativa al tratamiento térmico convencional para la obtención de leche líquida de consumo. Para cumplir con dicho objetivo, en primer lugar se llevaron a cabo estudios microbiológicos para establecer las condiciones de presión y temperatura necesarias para alcanzar una reducción microbiana inicial acorde a la normativa vigente para leches tratadas térmicamente. La leche se trató en un intervalo de presiones de 100-300 MPa (simple y doble etapa) con temperatura de entrada (Ti) de 30 y 40ºC y en base a estas pruebas se determinó que las condiciones más propicias a ser utilizadas eran las de 200 y 300 MPa con Ti = 30 y 40ºC. Por otra parte, en base a los registros de temperatura obtenidos en el equipo UHPH, se seleccionó como muestra control una leche de alta pasteurización (PA; 90ºC, 15s).Se llevaron a cabo tres repeticiones en las que la leche se trató en las condiciones previamente seleccionadas y luego fue almacenada a 4ºC durante 21 días. Sobre estas muestras se estudiaron los cambios microbiológicos, físico-químicos, enzimáticos y sus efectos en la proteólisis, lipólisis, oxidación, formación de compuestos volátiles y características sensoriales de las leches.En este trabajo se ha podido constatar que los tratamientos UHPH a presiones de 200-300 MPa fueron tan eficaces como el tratamiento PA en reducir la población microbiana, pero a diferencia del tratamiento térmico esta tecnología evita el sobrecalentamiento del producto tal como han mostrado los indicadores térmicos estudiados. La reducción microbiológica permitió obtener un producto con una vida útil de unos 18 días en refrigeración. Por otra parte, la UHPH produjo la reducción del tamaño de las partículas de la leche por efecto de la homogenización. En cuanto a las enzimas la fosfatasa alcalina fue completamente inactivada por todos los tratamientos. Sin embargo, la lactoperoxidasa y la plasmina no fueron inactivadas totalmente por algunos tratamientos. La actividad residual de plasmina junto con la reducción del tamaño de las partículas en las leches tratadas por UHPH llevó a que estas muestras presenten una mayor hidrólisis de caseínas en comparación a la leche PA. Las leches tratadas a 200 MPa se caracterizaron por sufrir un proceso lipolítico que se evidenció por el incremento de ácidos grasos libres durante el almacenamiento y que luego se comprobó mediante el análisis sensorial. Mientras que la lipólisis se dio en las muestras tratadas a 200 MPa, la oxidación mostró un fenómeno más intenso en las leches de 300 MPa. Sin embargo, este defecto no fue percibido por la mayoría de los consumidores que la describieron como una leche sin defectos, siendo la más apreciada en su valoración global.El tratamiento UHPH de 300 MPa con Ti = 30ºC podría utilizarse como alternativa al tratamiento de pasteurización para la obtención de leche de consumo ya que permite alcanzar niveles microbiológicos, características físico-químicas y organolépticas comparables a una leche PA pero evitando el sabor a cocido característico de ésta última y la tendencia al desnatado durante su almacenamiento. / This Doctoral Thesis is framed within the European project CRAFT 512626 (2004-07) which main goals were to study the changes produced by ultra-high pressure homogenization (UHPH) in milk and in different vegetal milks and the potential of this new technology to produce from milk different products.The UHPH is a new technology that enables the microbial inactivation, the modification of the main structures of milk and even changes in enzyme activities. With this potential use was thought interesting to address this thesis work involving the study of the UHPH application in milk as an alternative to conventional heat treatment to obtain liquid milk for consumption.To meet this objective, in first place microbiological studies were conducted to establish the conditions of pressure and temperature needed to achieve an initial reduction of microorganisms according to the limits established for heat treated milk. Milk was treated in a range of pressures from 100 to 300 MPa (single and double stage) with inlet temperature (Ti) from 30 to 40ºC and, on the basis of these tests, it was determined that the most appropriate conditions to be used were 200 and 300 MPa with Ti = 30 y 40ºC. Furthemore, based on records of temperature obtained in the UHPH equipment, a high-pasteurized milk (PA; 90ºC, 15 s) was selected as a control sample.Three repetitions were carried out in which milk was treated under the conditions previously selected and then stored at 4ºC for 21 days. On these samples were studied the microbiological, physico-chemical and enzymatic changes and its effects on the proteolysis, lipolysis, oxidation, formation of volatile compounds and sensory characteristics of milk.In this work it was found that UHPH treatments at 200-300 MPa were as effective as PA treatment in reducing the microbial population, but unlike the heat treatment this technology avoids the overheating of the product as was shown by the thermal indicators studied. The microbiological reduction yielded a product with a shelf-life of about 18 days under refrigeration. On the other hand, due to homogenization the UHPH produced a reduction in the milk particles size. In relation to enzymes, the alkaline phosphatase was completely inactivated by all treatments. However, the lactoperoxidase and plasmin were not completely inactivated by certain treatments. The residual activity of plasmin together with the reduction of particle size in UHPH-treated milk led to greater hydrolysis of casein compared to PA milk. Milk samples treated at 200 MPa were characterized by a lipolytic process that was demonstrated by the increase of free fatty acids during storage and that was also confirmed through the sensory analysis. Whereas lipolysis was produced in samples treated at 200 MPa, oxidation took place in samples treated at 300 MPa. Nevertheless, oxidation was not perceived by the majority of consumers who described milk treated at 300 MPa as a milk without defects and it was the most prized in its overall assessment.The UHPH treatment at 300 MPa with Ti = 30ºC could be used as an alternative to pasteurization to obtain fluid milk because it allows microbiological, physico-chemical and organoleptic characteristics similar to PA milk but avoiding the characteristic cooked flavour of PA milk and the tendency to creaming during storage.

El presente asunto de estudio contempla el diseño de un sistema integrado para el pasteurizado de la leche materna en el Banco de Leche Humana del Instituto Nacional Materno Perinatal. Actualmente, el procesamiento de la leche materna se realiza con la ayuda de tres equipos que funcionan de manera secuencial. El proceso que se sigue es conocido como pasteurización tipo Holder, el cual se caracteriza por someter a la leche materna a una temperatura de 62.5°C durante 30 minutos para después enfriarla rápidamente en menos de 15 minutos generando un cambio brusco en la temperatura que anula la acción de microorganismos que podrían dañar la salud de los neonatos. El desarrollo de esta tesis propone un sistema de control mediante modelamiento matemático y simulación en computadora. Para el diseño del sistema de pasteurizado, se realiza previamente un modelamiento matemático de los actuadores en conjunto con la planta. Para la etapa de precalentamiento y pasteurización se modela la resistencia eléctrica de inmersión en conjunto con el tanque que almacena los frascos de leche materna empleando ecuaciones diferenciales a partir de las leyes físicas del proceso, mientras que para la etapa de enfriamiento rápido se modela la celda peltier empleando equivalencias eléctricas a fenómenos térmicos que suceden en este dispositivo. Posteriormente, se diseña el controlador para cada etapa utilizando el método del lugar geométrico de raíces. Se plantean los requerimientos que debe cumplir el controlador a diseñar, lo cual lleva a elegir un controlador PI que es evaluado para tres valores del factor de amortiguamiento. Con el valor adecuado se hacen las simulaciones y se identifican los nuevos tiempos para cada etapa del proceso. Como resultado se obtiene un proceso optimizado del pasteurizado de leche materna junto con una alternativa de refrigeración eficiente y una propuesta física de pasteurización diferente a la utilizada en el Banco de Leche Humana del Instituto Nacional Materno Perinatal.

El trabajo realizado en la presente tesis consiste en el diseño e implementación de un sistema de control que permita pasteurizar leche materna usando calentamiento por inmersión con el fin de generar un prototipo que pueda ser de base para el banco de leche del Instituto Nacional Materno Perinatal. En el primer capítulo se estudia los procedimientos y métodos usados en los bancos de leche materna a nivel mundial; también se ven algunos modelos de pasteurizadores comerciales usados en diferentes áreas incluyendo los bancos de leche. Además, se definen la justificación del tema de tesis y los objetivos que se deben cumplir. El segundo capítulo aborda toda la teoría necesaria para el desarrollo del pasteurizador; empezando por los tipos de pasteurización. Luego, se hace énfasis en los conceptos de termodinámica y transferencia de calor que serán usados para el cálculo de las potencias de los actuadores que se usarán. Por último, en este capítulo se presentan toda la teoría acerca de los actuadores que se usarán: celdas peltier, resistencias y agitadores En el tercer capítulo se lleva a cabo todo el análisis y el diseño del Pasteurizador y se detallan los pasos previos a su implementación. Se elige el controlador que se usara para el sistema, se evalúan los componentes y circuitos que se usarán, las dimensiones del recipiente donde se realizará la pasteurización y la potencia que necesitarán los actuadores para su correcto funcionamiento. Finalmente, en el cuarto capítulo se realizan pruebas usando simuladores e implementando los circuitos diseñados en el capítulo anterior. Se examinan los resultados de cada etapa para hallar posibles errores y analizar la manera de como disminuirlos.

Tesis por compendio / La presente tesis doctoral se centra en la obtención de nuevos ingredientes ricos en compuestos bioactivos a partir de tejidos vegetales (caqui y pimiento) sometidos a distintos tratamientos de conservación como las altas presiones hidrostáticas (APH) y la pasteurización, con la finalidad de formular nuevos alimentos funcionales. Se estudió el efecto de un tratamiento específico de APH (200 MPa/6 min/25 ºC) y otro de pasteurización (70 ºC/15min) sobre la estructura y el contenido en algunos compuestos bioactivos del caqui. Tanto las APH como la pasteurización causaron cambios estructurales en el tejido parenquimático, favorecieron la precipitación de taninos y la formación de células tánicas, lo que podría relacionarse con la pérdida de astringencia del fruto. Las APH mejoraron la extractabilidad de compuestos carotenoides y mantuvieron las propiedades antioxidantes del fruto. Esta técnica podría ser una alternativa al tratamiento de pasteurización convencional. Asimismo el caqui tratado por APH podría ser empleado en la formulación de nuevos alimentos funcionales, tales como bebidas lácteas enriquecidas con caqui. Las nuevas bebidas lácteas, con idéntico contenido en carotenoides, se formularon haciendo uso de caqui no tratado, sometido a APH y pasteurizado; y tres matrices lácteas diferentes: leche entera, semi-desnatada y desnatada. Las bebidas elaboradas con caqui tratado por APH presentaron unas adecuadas propiedades reológicas ya que ni gelificaron como las elaboradas con caqui no tratado, ni sedimentaron como las formuladas con caqui pasteurizado. Los consumidores percibieron las nuevas bebidas lácteas enriquecidas con caqui como bebidas altamente antioxidantes. Las que más gustaron fueron las elaboradas con caqui tratado por APH independientemente del tipo de leche utilizada y las elaboradas con caqui no tratado y leche entera. Por tanto, el tratamiento por APH permite formular bebidas lácteas enriquecidas con caqui con alto valor nutricional, variable contenido graso y elevada aceptabilidad independientemente de la estacionalidad del fruto. Por otro lado, se cuantificaron y localizaron algunos compuestos bioactivos y se determinaron algunas propiedades fisicoquímicas en tres tipos de pimiento: rojo, verde y amarillo. El contenido en compuestos bioactivos de cada tipo de pimiento estuvo condicionado por su estructura. El tipo de pimiento más adecuado para obtener extractos ricos en compuestos carotenoides sería el rojo, mientras que el amarillo sería apropiado para obtener extractos ricos en compuestos fenólicos con elevada actividad antioxidante. Por último, si se pretende obtener extractos con elevado contenido en fibra dietética el más adecuado sería el pimiento verde. Se estudió el efecto de diferentes tratamientos de APH (100, 200, 300 y 500 MPa/15 min/25 ºC) y de un tratamiento de pasteurización (70 ºC/10 min) sobre la estructura de pimiento rojo. Además, se determinó el efecto de dichos tratamientos sobre el contenido en algunos compuestos bioactivos y textura. Tanto las APH como la pasteurización provocaron cambios microestructurales, aunque los tratamientos que menos impacto tuvieron fueron las APH a 500 MPa y la pasteurización. Estos tratamientos fueron a su vez los que menos afectaron al contenido en compuestos bioactivos y textura del pimiento rojo. Las APH podrían ser una alternativa a la pasteurización convencional dado que el contenido en compuestos bioactivos y la textura fue similar en ambos casos. Asimismo, podrían desarrollarse nuevos alimentos funcionales mediante el uso de tejido de pimiento rojo sometido a APH a 500 MPa y/o pasteurización. Las modificaciones microestructurales causadas en el tejido de pimiento rojo como consecuencia de la aplicación de APH y pasteurización, provocaron variaciones en los parámetros morfométricos y de textura de la imagen. La dimensión fractal de textura, el contraste, el momento de diferencia inversa y la entropía fueron parámetros de textura apropiados para caracterizar el efecto de las APH y la pasteurización sobre la textura de pimiento rojo. El daño celular causado por los tratamientos de conservación se observó mejor a escalas bajas. Para el desarrollo de las nuevas salsas bechamel enriquecidas con pimiento rojo se emplearon dos tipos de almidón de maíz (nativo y modificado) a dos concentraciones diferentes (4 y 6 g/100 g) y diferentes cantidades de pimiento (0, 5 y 15 g/100 g). Se estudiaron sus propiedades reológicas, microestructura y características sensoriales. El efecto de la incorporación de pimiento sobre las propiedades reológicas dependió del tipo de almidón utilizado. Las salsas presentaron una considerable auto-fluorescencia intrínseca debido al elevado contenido en carotenoides del pimiento. Las salsas que más gustaron a los consumidores fueron las elaboradas con almidón modificado, más cremosas y consistentes. Los consumidores las encontraron beneficiosas para la salud ya que el pimiento rojo proporciona antioxidantes y valor nutricional y mejora el sabor de la salsa. Así, sería posible formular nuevas salsas bechamel, funcionales, cremosas, con alto valor nutricional, elevada aceptabilidad, buenas propiedades reológicas y estabilidad con pimiento y almidón modificado. / Hernández Carrión, M. (2014). OBTENCIÓN DE INGREDIENTES FUNCIONALES PARA LA FORMULACIÓN DE ALIMENTOS ENRIQUECIDOS CON EXTRACTOS VEGETALES. INFLUENCIA DEL TRATAMIENTO DE CONSERVACIÓN SOBRE ALGUNOS COMPUESTOS BIOACTIVOS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/48482 / Compendio

Tesis por compendio / [EN] In the present Doctoral Thesis, the suitability of the use of microwave energy as an alternative to conventional heating to safely pasteurise and efficiently preserve the quality of a kiwifruit puree was investigated. To this end, the impact of microwave heating on the enzymatic activity, microorganisms, pathogenic or spoilage, physicochemical, sensory, nutritional and functional properties of the product was studied, following the processing step and during successive storage. On this basis, a pasteurisation microwave treatment was designed and validated, and effectiveness of microwave technology and conventional heating to preserve the safety and quality of the product were compared based on several criteria. Although microwave processing led to a non-uniform heating of the kiwifruit puree, with the coldest and the hottest spots being located at its central region and its edges, respectively, this technology allowed an effective inactivation of enzymes and microorganisms (pathogenic or spoilage) without severely affecting the quality of the product. On the basis of the data provided by the inactivation kinetics of L. monocytogenes under microwave heating, along with the outputs of an experimental design, which was used to study the effect of microwave power and process time on the enzymatic inactivation and the functional properties of the product, the best processing conditions were chosen. These treatment conditions permitted to reach the target level of microbial inactivation as well as minimise the enzymatic activity and maximise the preservation of the functional value of the product were selected. The optimum microwave treatment was found to cause a 90% of peroxidase inactivation and reduce more than 5-log10 cycles of L. monocytogenes, with a 99.9% of probability. An equivalent conventional pasteurisation treatment was designed with comparative purposes. From the comparison established, superiority of microwaves over conventional heating to inactivate enzymes and microorganisms was pointed out, given that, on the one hand, lower thermal load (lower value of pasteurisation units) was needed in order to achieve the same level of peroxidase inactivation and, on the other hand, a shorter decimal reduction time (lower D-value) of L. monocytogenes was obtained when the kiwifruit puree was processed by means of microwave technology. Accordingly, although microwave pasteurisation led to an analogous inactivation of L. monocytogenes and similarly affected the consistency and carotenoids content of the puree, this treatment gave rise to a superior preservation of the bioactive compounds and antioxidant activity, as well as, the chlorophylls content of the product. Additionally, the microwave pasteurised kiwifruit puree showed a colour more similar to that of the fresh fruit, a greater sensory acceptability, a longer shelf-life (123 days at 4 ºC) and greater stability during storage. In conclusion, more than conventional heating, microwave technology was found to be an appropriate means of processing a kiwifruit puree, as well as any other fruit puree with similar characteristics, so as to obtain high-quality and safe pasteurised fruit-based products. / [ES] En la presente Tesis se evalúa la idoneidad del uso de las microondas como tecnología alternativa a la pasteurización convencional, para preservar un puré de kiwi desde el punto de vista de la seguridad y la calidad del mismo. Para ello, se ha estudiado el impacto de esta tecnología sobre diversas enzimas, microorganismos patógenos y alterantes y distintas propiedades fisicoquímicas, sensoriales, nutricionales y funcionales del puré, tras el procesado y durante el almacenamiento. Se ha establecido y validado un tratamiento de pasteurización por microondas y se ha comparado la efectividad de esta tecnología frente al calentamiento convencional a la hora de conservar el producto en base a diversos criterios. Aunque la energía microondas dio lugar a un calentamiento heterogéneo del puré, detectándose el punto más frío en la zona central del producto y el punto más caliente en la zona superior de sus laterales, éste resultó efectivo frente a la inactivación tanto de enzimas como de microorganismos patógenos y alterantes, sin causar un excesivo deterioro de su calidad. Se obtuvieron diversos modelos cinéticos que permitieron predecir la inactivación microbiológica del puré de kiwi durante el calentamiento por microondas. Se empleó un diseño de experimentos para determinar las condiciones de proceso más adecuadas para pasteurizar el producto mediante esta tecnología, en base a la inactivación enzimática y al deterioro de sus propiedades funcionales. El tratamiento por microondas seleccionado dio lugar a un puré de kiwi tanto estable (90% de inactivación de la enzima peroxidasa) como inocuo (> 5 reducciones logarítmicas de L. monocytogenes) a un 99,9% de probabilidad. Asimismo, se estableció un tratamiento de pasteurización convencional equivalente con fines comparativos. A raíz de la comparación establecida, quedó patente la superioridad de las microondas para inactivar tanto enzimas como microorganismos, ya que, por un lado, se requirió de una menor carga térmica (menos unidades de pasteurización) para alcanzar un nivel equivalente de inactivación de peroxidasa y, por el otro, el tiempo de reducción decimal (valor de D) del microorganismo patógeno estudiado L. monocytogenes resultó ser menor, cuando el puré de kiwi se procesó mediante la aplicación de microondas que cuando éste se sometió al calentamiento convencional. En consecuencia, la pasteurización por microondas, aunque causó un nivel de inactivación de L. monocytogenes semejante y afectó de forma similar a la consistencia y al contenido en carotenoides del mismo que el tratamiento térmico convencional, permitió alcanzar una mayor inactivación de la flora alterante del producto, así como, de las enzimas polifenoloxidasa y pectinmetilesterasa. Además, el tratamiento de pasteurización por microondas preservó en mayor medida el contenido en compuestos bioactivos, la actividad antioxidante y el contenido en clorofilas del producto, dando lugar a un puré de kiwi con un color más semejante al propio de la fruta fresca, que presentó además, una mayor aceptabilidad sensorial, una vida útil más larga (123 días a 4 ºC) y una mayor estabilidad de sus propiedades durante el almacenamiento. En base a todo lo anterior, se recomienda la aplicación de la tecnología microondas como una alternativa interesante al procesado térmico convencional a la hora de pasteurizar un puré de kiwi, así como de otras frutas de características similares, con el fin de obtener productos procesados a base de fruta de mayor calidad sin que la innocuidad de los mismos se vea comprometida. / [CA] En la present Tesi s'avalua la idoneïtat de l'ús de les microones com a tecnologia alternativa a la pasteurització convencional, per a preservar un puré de kiwi des del punt de vista de la seguretat i la qualitat del mateix. Per a això, s'ha estudiat l'impacte d'esta tecnologia sobre diversos enzims, microorganismes patògens i alterants i distintes propietats fisicoquímiques, sensorials, nutricionals i funcionals del puré, després del processat i durant l'emmagatzemament. S'ha establit i validat un tractament de pasteurització per microones i s'ha comparat l'efectivitat d'esta tecnologia enfront del calfament convencional a l'hora de conservar el producte basant-se en diversos criteris. Encara que l'energia microones va donar lloc a un calfament heterogeni del puré, detectant-se el punt més fred en la zona central del producte i el punt més calent en la zona superior dels seus laterals, aquest va resultar efectiu per a inactivar tant enzims com microorganismes patògens i alterants, sense causar un excessiu deteriorament de la seua qualitat. Es van obtindre diversos models cinètics que van permetre predir la inactivació microbiològica del puré de kiwi durant el calfament per microones i es va utilitzar un disseny d'experiments per a determinar les condicions de procés més adequades per a pasteuritzar el producte per mitjà d'esta tecnologia, basant-se en la inactivació enzimàtica i el deteriorament de les seues propietats funcionals. El tractament per microones seleccionat va donar lloc a un puré de kiwi tant estable (90% d'inactivació de l'enzim peroxidasa) com innocu (> 5 reduccions logarítmiques de L. monocytogenes) a un 99,9% de probabilitat. Així mateix, es va establir un tractament de pasteurització convencional equivalent amb fins comparatius. Arran de la comparació establida, va quedar patent la superioritat de les microones per a inactivar tant enzims com microorganismes, ja que, d'una banda, es va requerir d'una menor càrrega tèrmica (menys unitats de pasteurització) per a aconseguir un nivell equivalent d'inactivació de peroxidasa i, per l'altre, el temps de reducció decimal (valor de D) del microorganisme patogen L. monocytogenes va resultar ser menor, quan el puré de kiwi es va processar per mitjà de l'aplicació de microones que quan este es va sotmetre al calfament convencional. En conseqüència, la pasteurització per microones, encara que va causar un nivell d'inactivació de L. monocytogenes semblant i va afectar de forma anàloga a la consistència i al contingut en carotenoides del mateix que el tractament tèrmic convencional, va permetre aconseguir una major inactivació de la flora alterant del producte, així com, dels enzims polifenoloxidasa i pectinmetilesterasa. A més, el tractament de pasteurització per microones va preservar en major grau el contingut en compostos bioactius i activitat antioxidant i el contingut en clorofil·les del producte, donant lloc a un puré de kiwi amb un color més semblant al propi de la fruita fresca, que va presentar a més, una major acceptabilitat sensorial, una vida útil més llarga (123 dies a 4 ºC) i una major estabilitat de les seues propietats durant l'emmagatzemament. Basant-se en tot l'anterior, es recomana l'aplicació de la tecnologia microones com una alternativa interessant al processat tèrmic convencional a l'hora de pasteuritzar un puré de kiwi, així com d'altres fruites de característiques semblants, a fi d'obtindre productes processats a base de fruita de major qualitat sense que la innocuïtat dels mateixos es veja compromesa. / Benlloch Tinoco, M. (2015). ESTUDIO COMPARATIVO DE LA CALIDAD Y SEGURIDAD DE UN PURÉ DE KIWI PASTEURIZADO POR CALENTAMIENTO CONVENCIONAL O POR MICROONDAS [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/53708 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

Tesis por compendio / [ES] Generalmente, se utilizan tratamientos térmicos para la esterilización de emulsiones. Sin embargo, el calentamiento ha demostrado inducir la hidrólisis de lípidos y lecitina. En este sentido, las tecnologías no térmicas están surgiendo en la industria para alcanzar la estabilidad microbiana evitando la pérdida de calidad relacionada con el calor. El CO2 supercrítico (SC-CO2) y los campos eléctricos pulsados (PEF) son tecnologías no térmicas para la inactivación microbiana. Sin embargo, estas técnicas en ocasiones requieren altas intensidades o tiempos de tratamiento largos para garantizar la seguridad del producto. La literatura ha demostrado la capacidad de los ultrasonidos de alta potencia (HPU) para intensificar fenómenos de transferencia de masa y calor. Por lo tanto, su aplicación a tecnologías no térmicas podría ser un enfoque interesante para mejorar la efectividad de la inactivación microbiana. En este contexto, el objetivo fue evaluar el efecto de los tratamientos SC-CO2, PEF y HPU, aplicados de forma individual y combinada, sobre la inactivación de diferentes microorganismos en emulsiones. Para ello, por un lado, se estudió el efecto de la aplicación de HPU a los tratamientos SC-CO2 sobre diferentes tipos de microorganismos y sobre medios con diferente contenido en aceite. Por otro lado, se evaluó el efecto de los tratamientos PEF y HPU individuales y combinados sobre diferentes microorganismos Los resultados mostraron que, en general, la aplicación de HPU intensificó la capacidad de inactivación de SC-CO2. Los HPU probablemente facilitaron la solubilidad del CO2 en el medio y provocaron daños en las células. En este sentido, el análisis microscópico de las células inactivadas reveló importantes cambios morfológicos, incluyendo paredes celulares dañadas y pérdida del contenido citoplasmático. En cambio, los HPU no mejoraron la inactivación de SC-CO2 de las esporas de A. niger en emulsión. El aumento de la presión llevó a una mayor inactivación, a excepción de E. coli en agua, donde no se encontró efecto de la presión. Sin embargo, las presiones por encima de 350 bar no parecen ejercer ninguna inactivación adicional. El aumento de temperatura tuvo un efecto significativo para todos los tratamientos y microorganismos. En cuanto al efecto del medio, se sabe que la presencia de aceite protege a los microorganismos, como se observó en la inactivación de bacterias SC-CO2 en agua y en emulsiones con diferente contenido en aceite. Sin embargo, la aplicación de HPU enmascaró el efecto protector que ejerce el aceite en las emulsiones. En cambio, para las esporas de A. niger no se encontró efecto del medio sobre la efectividad de los tratamientos. En relación al efecto de los tratamientos de SC-CO2 + HPU sobre la calidad de las emulsiones, se encontró un efecto leve de las condiciones del proceso y mediante la selección de condiciones adecuadas de SC-CO2 + HPU, se pudieron obtener cambios mínimos en la calidad de las emulsiones y una inactivación satisfactoria de todos los microorganismos, excepto para las esporas de G. stearothermophilus. Con respecto a los tratamientos de PEF y HPU, no se logró la inactivación completa de las emulsiones con los tratamientos individuales. Sin embargo, cuando el PEF (152,3-176,3 kJ / kg) fue seguido de HPU (3 min), se obtuvieron niveles de inactivación de 8,2, 6,6 y 1,0 ciclos-log para E. coli, A. niger y B. pumilus. Además, la inactivación lograda por el tratamiento con PEF-HPU fue mayor que la de la suma de los tratamientos individuales para todos los microorganismos. Por el contrario, la inactivación lograda por el tratamiento HPU-PEF fue menor que la de la suma de los tratamientos individuales. Por lo tanto, la secuencia más eficaz fue aquella en la que el PEF fue seguido de los HPU. Se puede concluir que, la combinación de HPU con SC-CO2 o PEF generalmente mejoró la inactivación microbiana. En consecuencia, se podrían utili / [CA] Generalment, s'utilitzen tractaments tèrmics per a l'esterilització d'emulsions. No obstant això, el calfament ha demostrat induir la hidròlisi de lípids i lecitina. En aquest sentit, les tecnologies no tèrmiques estan sorgint en la indústria per a aconseguir l'estabilitat microbiana evitant la pèrdua de qualitat relacionada amb la calor. El CO¿ supercrític (SC-CO¿) i els camps elèctrics premuts (PEF) són tecnologies no tèrmiques per a la inactivació microbiana. No obstant això, aquestes tècniques a vegades requereixen altes intensitats o temps de tractament llargs per a garantir la seguretat del producte. La literatura ha demostrat la capacitat dels ultrasons d'alta potència (HPU) per a intensificar fenòmens de transferència de massa i calor. Per tant, la seua aplicació a tecnologies no tèrmiques podria ser un enfocament interessant per a millorar l'efectivitat de la inactivació microbiana. En aquest context, l'objectiu va ser avaluar l'efecte dels tractaments SC-CO¿, PEF i HPU, aplicats de manera individual i combinada, sobre la inactivació de diferents microorganismes en emulsions. Per a això, d'una banda, es va estudiar l'efecte de l'aplicació de HPU als tractaments SC-CO¿ sobre diferents tipus de microorganismes i sobre mitjans amb diferent contingut en oli. D'altra banda, es va avaluar l'efecte dels tractaments PEF i HPU individuals i combinats sobre diferents microorganismes Els resultats van mostrar que, en general, l'aplicació de HPU va intensificar la capacitat d'inactivació de SC-CO2. Els HPU probablement van facilitar la solubilitat del CO¿ en el mitjà i van provocar danys en les cèl·lules. En aquest sentit, l'anàlisi microscòpica de les cèl·lules inactivades va revelar importants canvis morfològics, incloent parets cel·lulars danyades i pèrdua del contingut citoplasmàtic. En canvi, els HPU no van millorar la inactivació de SC-CO2 de les espores de A. niger en emulsió. L'augment de la pressió va portar a una major inactivació, a excepció d'E. coli en aigua, on no es va trobar efecte de la pressió. No obstant això, les pressions per damunt de 350 bar no semblen exercir cap inactivació addicional. L'augment de temperatura va tindre un efecte significatiu per a tots els tractaments i microorganismes. Quant a l'efecte del medi, se sap que la presència d'oli protegeix els microorganismes, com es va observar en la inactivació de bacteris SC-CO¿ en aigua i en emulsions amb diferent contingut en oli. No obstant això, l'aplicació de HPU va emmascarar l'efecte protector que exerceix l'oli en les emulsions. En canvi, per a les espores de A. niger no es va trobar efecte del medi sobre l'efectivitat dels tractaments. En relació a aquest efecte dels tractaments de SC-CO2 + HPU sobre la qualitat de les emulsions, es va trobar un efecte lleu de les condicions del procés i mitjançant la selecció de condicions adequades de SC-CO2 + HPU, es van poder obtindre canvis mínims en la qualitat de les emulsions i una inactivació satisfactòria de tots els microorganismes, excepte per a les espores de G. stearothermophilus. Respecte als tractaments de PEF i HPU, no es va aconseguir la inactivació completa de les emulsions amb els tractaments individuals. No obstant això, quan el PEF (152,3-176,3 kJ / kg) va ser seguit de HPU (3 min), es van obtindre nivells d'inactivació de 8,2, 6,6 i 1,0 cicles- log per a E. coli, A. niger i B. pumilus. A més, la inactivació reeixida pel tractament amb PEF- HPU va ser major que la de la suma dels tractaments individuals per a tots els microorganismes. Per contra, la inactivació reeixida pel tractament HPU- PEF va ser menor que la de la suma dels tractaments individuals. Per tant, la seqüència més eficaç va ser aquella en la qual el PEF va ser seguit dels HPU. Es pot concloure que, la combinació de HPU amb SC-CO¿ o PEF generalment va millorar la inactivació microbiana. En conseqüència, es podrien utilitzar temps de / [EN] Thermal treatments are generally used for the sterilization of emulsions. However, heating has demonstrated its ability to induce the hydrolysis of lipids and lecithin. In this sense, non-thermal technologies are emerging in the industry with the aim of achieving microbial stability while avoiding the loss of quality related to heat. Supercritical carbon dioxide (SC-CO2) and pulsed electric fields (PEF) are non-thermal technologies for microbial inactivation. However, these techniques have demonstrated to require high treatment intensities or long treatment times to guarantee the product's safety. Therefore, there is still room for the improvement in the use of these technologies. Literature has illustrated the capacity of high power ultrasound (HPU) for the intensification of mass and/or heat transfer phenomena. Therefore, its application to non-thermal technologies could be an interesting approach to enhance the microbial inactivation effectiveness. In this context, the objective was to evaluate the effect of SC-CO2, PEF and HPU treatments, applied in individual and combined form, on the inactivation of different microorganisms in emulsions. In order to achieve this goal, on the one hand, the influence of the implementation of HPU to the SC-CO2 treatments was studied on different types of microorganisms and on media with different oil content. On the other hand, the effect of the individual and combined PEF and HPU treatments was assessed on different microorganisms. Results showed that, generally, the application of HPU intensified the inactivation capacity of SC-CO2. HPU probably enhanced the solubilization of CO2 into the medium and provoked damages in the cells. In this regard, the microscopy analysis of the inactivated cells revealed important morphological changes, including damaged cell walls and an important loss of the cytoplasmic content. Nevertheless, HPU did not improved the SC-CO2 inactivation of A. niger spores in emulsion. The increase of the pressure led to a higher inactivation, except for E. coli in water, where no effect of pressure was found. However, pressures above 350 bar did not seem to exert any additional inactivation. The increase of the temperature had a significant effect for all treatments and microorganisms. Regarding the effect of the medium, the presence of oil is known to protect microorganisms, as was observed in the SC-CO2 inactivation of bacteria in water and in emulsions with different oil content. However, the application of HPU masked the protective effect exerted by the oil in the emulsions. On the contrary, for A. niger spores no effect of the media was found on the effectiveness of the treatments In relation to the effect of the SC-CO2 + HPU treatments on the quality of the treated emulsions, only a mild effect of the process conditions was found and by the selection of suitable SC-CO2 + HPU conditions, minimal changes on the quality of the emulsions and a satisfactory inactivation for all the microorganisms, except for G. stearothermophilus spores, can be obtained. Regarding PEF and HPU treatments, the complete inactivation in the emulsions was not achieved with the individual treatments. However, when PEF (152.3-176.3 kJ/kg) was followed by HPU (3 min), inactivation levels of 8.2, 6.6 and 1.0 log-cycles were obtained for E. coli, A. niger and B. pumilus, respectively. Moreover, the inactivation achieved by the PEF-HPU treatment was higher than the sum of the individual treatments for all microorganisms. On the contrary, the inactivation achieved by HPU-PEF treatment was lower than that of the sum of the individual treatments. Thus, the most effective sequence for the combined treatment was the one in which PEF was followed by HPU. It can be concluded that, the combination of HPU with SC-CO2 or PEF generally improved the microbial inactivation. Consequently, reasonable processing times and mild process conditions could be used. / Gómez Gómez, Á. (2021). Pasteurization of Lipid Emulsions with Supercritical CO2 and High Power Ultrasound [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/175486 / Compendio

La creciente demanda de alimentos con características lo más parecidas al producto fresco, está impulsando el desarrollo de nuevas tecnologías "no térmicas" de conservación. Dentro de las más prometedoras se encuentran el tratamiento por Pulsos Eléctricos de Alta Intensidad (PEF) y la tecnología de Altas Presiones Hidrostáticas (HHP). Estas tecnologías permiten conservar, en mayor medida que los tratamientos térmicos, la calidad (sabor, aroma, color y vitaminas) de determinados alimentos frescos e inactivar microorganismos y enzimas, incrementando su vida útil en refrigeración y facilitando su comercialización. El objetivo general de la presente tesis doctoral ha sido estudiar la posibilidad de procesar por PEF y HHP solos o combinados con calor de una nueva bebida mezcla de zumo de naranja y leche incluyendo aspectos microbiológicos y de calidad. El plan de trabajo comenzó con la elaboración y caracterización físico-química y sensorial del nuevo producto eligiendo la formulación adecuada para desarrollar los estudios cinéticos y de vida útil. Los parámetros de calidad más importantes en los zumos de fruta son la actividad enzimática y el contenido en aroma (concentración de compuestos volátiles). En el caso del zumo de naranja la pectin metil esterasa (PME) es una de las enzimas de mayor importancia. Se evaluó el efecto del tratamiento por PEF, HHP y calor en la inactivación de PME. Todas las tecnologías estudiadas lograron un nivel de inactivación enzimática del 90%. Se observó la aparición de dos fracciones con diferente resistencia al tratamiento, por ello, el modelo bifásico fue el que mejor describió las curvas de inactivación de PME mediante tratamiento combinado de HHP y calor en el producto. Posteriormente se estudió la variación en el contenido en aroma (concentración de compuestos volátiles) tras el tratamiento de HHP, PEF y calor en el producto siendo la tecnología por PEF la que mejor preservó el aroma original del producto fresco. Una vez establecidos / Sampedro Parra, F. (2008). Impacto del tratamiento por pulsos eléctricos de alta intensidad y altas presiones hidrostáticas sobre la calidad y seguridad microbiológica de un alimento mezcla de zumo de naranja y leche [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1992

[ES] Los tratamientos térmicos tienen un gran peso en la industria agroalimentaria, siendo el origen de hasta el 80% de las emisiones de CO2 generadas por este sector en algunas regiones. Por esta razón, existe un gran interés en nuevas tecnologías aplicadas a procesos térmicos que puedan alimentarse por electricidad, ya que puede provenir de fuentes de energía renovable y, por tanto, ser neutras en emisiones. En este contexto, la empresa Microbiotech S.L. ha desarrollado la tecnología de Célula Básica de Transferencia de Energía (CBTE), la cual consiste en conducir energía de microondas por un cable coaxial, de forma muy eficiente, hasta el material a calentar, y este tiene las dimensiones óptimas para absorber toda la energía y calentarse de forma homogénea. Este material es un tipo de cerámica, modificada para que absorba la energía de microondas, incrementando su temperatura rápidamente, pero manteniendo la liberación de calor lenta típica de materiales cerámicos. El objetivo de la tesis fue incrementar el estado de desarrollo de esta tecnología en su aplicación para calentar fluidos, caracterizarla más en profundidad y verificar su viabilidad para pasteurización de alimentos líquidos, independientemente de su capacidad para absorber microondas. El primer paso de la investigación se centró en hallar el material más adecuado para esta tecnología, con la premisa de elevar rápido su temperatura, y liberar el calor absorbido lentamente. Se escogió una formulación cerámica con un 50% de SiC como susceptor. Se validó su aplicación como calefactor de aire ofreciendo un 40% de ahorro en comparación con los convencionales. A continuación, tras tres ciclos de ensayo y error, se construyó un prototipo de calentador de fluidos por tecnología CBTE capaz de alcanzar temperaturas de pasteurización, funcionar de forma prolongada y ofreciendo una eficiencia energética del 45%. En tercer lugar, por medio de simulación multifísica, se simularon diversas variables del prototipo. En las simulaciones se encontró un problema de sobrecalentamiento porque, debido al patrón de circulación del fluido, parte de este permanecía más tiempo en contacto con la placa, lo cual se solucionó mediante láminas metálicas que guiaban el paso del fluido. Por último, se analizó la entropía generada por el sistema, examinando la influencia de distintos parámetros, concluyendo que la principal variable afecta al fluido a calentar. En conclusión, se ha conseguido obtener un prototipo de tecnología CBTE para calentar fluidos a temperaturas de pasteurización, se conocen los pasos para mejorarlo en futuras iteraciones gracias a las simulaciones multifísicas, y se conoce la influencia de las distintas variables en la generación de entropía. / [CA] Els tractaments tèrmics tenen una gran importancia en la indústria agroalimentària, sent l'origen de fins al 80% de les emissions de CO2 generades per aquest sector en algunes regions. Per aquesta raó, hi ha un gran interès en noves tecnologies aplicades a processos tèrmics que puguin alimentar-se per electricitat, ja que pot provenir de fonts d'energia renovable i per tant, ser neutres en emissions. En aquest context, l'empresa Microbiotech S.L. ha desenvolupat la tecnologia de Cèl·lula Bàsica de Transferència d'Energia (CBTE), la qual consisteix en conduir energia de microones per un cable coaxial, de forma molt eficient, fins el material a escalfar. Aquest material és un tipus de ceràmica, modificada perquè absorbeixi l'energia de microones, incrementant la seua temperatura ràpidament, però mantenint l'alliberament de calor lenta típica de materials ceràmics. L'objectiu de la tesi va ser incrementar l'estat de desenvolupament d'aquesta tecnologia en la seua aplicació per escalfar fluids, i caracteritzar-la més en profunditat. El primer pas de la investigació es va centrar en trobar el material més adequat per a aquesta tecnologia, amb la premissa d'elevar ràpid la seua temperatura, i alliberar la calor absorbida lentament. Es va escollir una formulació ceràmica amb un 50% de SiC com susceptor. Es va validar la seua aplicació com calefactor d'aire oferint un 40% d'estalvi en comparació amb els convencionals. A continuació, després de tres cicles d'assaig i error, es va construir un prototip d'escalfador de fluids per tecnologia CBTE capaç d'assolir temperatures de pasteurització, funcionar de forma prolongada i oferint una eficiència energètica del 45%. En tercer lloc, per mitjà de simulació multifísica, es van simular diverses variables del prototip. En les simulacions es va trobar un problema de sobreescalfament perquè, a causa del patró de circulació del fluid, part d'aquest romania més temps en contacte amb la placa, la qual cosa es va solucionar mitjançant làmines metàl·liques que guiaven el pas del fluid. Finalment, es va analitzar l'entropia generada pel sistema, examinant la influència de diferents paràmetres, concloent que la principal variable es el fluid a escalfar. En conclusió, s'ha aconseguit obtenir un prototip de tecnologia CBTE per escalfar fluids, es coneixen els passos per millorar-lo en futures iteracions gràcies a les simulacions multifísicas, i es coneix la influència de les diferents variables en la generació d'entropia. / [EN] Thermal treatments have a great impact in the agri-food industry, being the origin of up to 80% of the CO2 emissions generated by this sector in some regions. For this reason, there is great interest in new technologies applied to thermal processes that can be powered by electricity, since it can come from renewable energy sources and therefore be neutral in emissions. In this context, the company Microbiotech S.L. has developed the Basic Cell of Energy Transference (BCET) technology, which consists of conducting microwave energy through a coaxial cable, very efficiently, to the material to be heated. This material is a ceramic, modified to absorb microwave energy, increasing its temperature rapidly, but maintaining the slow release of heat typical of ceramic materials. The objective of the thesis was to increase the state of development of this technology in its application to heat fluids, and to characterize it more in depth. The first step of the research focused on finding the most suitable material for this technology, with the premise of rapidly raising its temperature, and releasing the absorbed heat slowly. A ceramic formulation with 50% SiC was chosen as a susceptor. Its application as an air heater was validated, offering 40% savings compared to conventional ones. Then, after three cycles of trial and error, a prototype fluid heater was built using CBTE technology capable of reaching pasteurization temperatures, operating for a long time and offering an energy efficiency of 45%. Third, by means of multiphysics simulation, various variables of the prototype were simulated. In the simulations, an overheating problem was found because, due to the flow pattern of the fluid, part of it remained in contact with the plate for longer, which was solved by means of metal sheets that guided the passage of the fluid. Finally, the entropy generated by the system was analysed, examining the influence of different parameters, concluding that the main variable is the fluid to be heated. In conclusion, it has been possible to obtain a prototype of BCET technology to heat fluids, the steps to improve it in future iterations thanks to multiphysics simulations are known, and the influence of the different variables in the generation of entropy has been analysed. / Alcañiz Cosín, D. (2021). Implementación de células calefactoras alimentadas por microondas para mejora energética y eliminación de combustibles fósiles en procesos de calentamiento de fluidos alimentarios [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/163249