| Fecha: |
2026 |
| Resumen: |
La deshidratació d'aliments és una tècnica essencial per allargar la seva vida útil i abaratir-ne l'emmagatzematge i el transport; tanmateix, els mètodes convencionals impliquen sovint un alt cost energètic i poden provocar la pèrdua de propietats funcionals, nutricionals i sensorials a causa de l'aplicació de calor. En aquest context, es proposa l'electropolvorització com una alternativa sostenible pel seu potencial menor consum d'energia i avantatges com evitar danys tèrmics durant el processament. L'electropolvorització és un procés que utilitza un camp elèctric per eliminar solvents de solucions polimèriques, permetent l'obtenció de partícules de mida micro- i nanomètrica. Aquesta tècnica es caracteritza per la seva naturalesa no tèrmica, la qual cosa evita el dany tèrmic als components tractats, i pels avantatges funcionals derivades de la microestructura obtinguda. Tot i que ha estat àmpliament estudiada en diversos camps, la seva aplicació en el processament d'aliments ha estat molt poc explorada. L'objectiu d'aquesta tesi ha estat avaluar el potencial de l'electropolvorització com a mètode no tèrmic de deshidratació en aliments líquids i coadjuvants tecnològics alimentaris. Per a això, s'han investigat dues variants tecnològiques: l'electropol-vorització convencional, utilitzant un equip a escala de laboratori, i una variant a escala de planta pilot, l'electropolvorització assistida per gas pressuritzat. S'ha demostrat que l'electropolvorització tradicional ha estat capaç d'eliminar aigua en diferents matrius alimentàries com la llet, sucs, cafè i orxata de xufa. L'eliminació d'aigua varia en funció de l'aliment processat: suc de nabius i raïm (~60%), suc de poma (~67%), llet desnatada (~75%), suc de pastanaga (~86%), orxata de xufa (~91%) i cafè (~97%). L'eficiència de la deshidratació va estar determinada tant per les característiques fisicoquímiques de la matriu alimentària com per les condicions operatives del procés i els paràmetres psicromètrics. En el cas de la llet desnatada, es va validar que l'electropolvorització no va alterar l'estructura de les proteïnes làcties, ni va modificar la relació Ca:P. A més, es va observar que la reducció de la tensió superficial va afavorir la formació estable del con de Taylor, tot i que la seva estabilitat també depenia de factors com el voltatge aplicat, el cabal, la temperatura d'entrada de l'aliment i la distància entre la punta i el col·lector. Per la seva banda, l'electropolvorització assistida per gas pressuritzat va aconseguir una eliminació d'aigua superior al 98% en aliments com el suc de nabius i raïm, arribant fins a un 99,3% en llet i cafè. Les partícules en pols obtingudes van presentar una morfologia altament esfèrica i una mida inferior a 10 µm. Depenent de l'aliment, es van observar diferents deformacions superficials que van influir en propietats com la transferència d'energia, el color del producte i la solubilitat, en comparació amb productes liofilitzats. No obstant això, un cop reconstituïts, no es van detectar diferències significatives en les propietats fisicoquímiques respecte als aliments liofilitzats o sense processar. Així mateix, l'electropolvorització assistida per gas pressuritzat va demostrar ser eficaç per a la deshidratació de quimosina recombinant, aconseguint una eliminació d'aigua superior al 96%. La microestructura resultant va mostrar partícules petites i cristal·lines, en contrast amb les partícules més grans i poroses de la quimosina liofilitzada. Això es va traduir en una menor solubilitat de les partícules obtingudes per electrospray. Tanmateix, un cop reconstituïda i solubilitzada per complet, la quimosina electropolvoritzada va mostrar una activitat coagulant equivalent a la del producte liofilitzat. En conclusió, l'electropolvorització, tant en la seva forma convencional com assistida per gas pressuritzat, demostra un alt potencial com a tecnologia de deshidratació no tèrmica en aliments i coadjuvants tecnològics, preservant la funcionalitat i la qualitat dels productes tractats. |
| Resumen: |
La deshidratación de alimentos es una técnica esencial para alargar su vida útil y abaratar su almacenamiento y transporte; sin embargo, los métodos convencionales implican a menudo un alto coste energético y pueden provocar la pérdida de propiedades funcionales, nutricionales y sensoriales debido a la aplicación de calor. En este contexto, se propone la electropulverización como una alternativa sostenible por su potencial menor consumo de energía y ventajas como evitar daños térmicos durante las operaciones de procesado. La electropulverización es un proceso que emplea un campo eléctrico para eliminar solventes de soluciones poliméricas, permitiendo la obtención de partículas de tamaños micro- y nanométrico. Esta técnica se caracteriza por su naturaleza no térmica, lo que evita el daño térmico en los materiales tratados, y por las ventajas funcionales derivadas de la microestructura obtenida. Aunque ha sido ampliamente estudiada en diversos campos, su aplicación en las operaciones de procesado de alimentos ha sido escasamente explorada. El objetivo de esta tesis fue evaluar el potencial de la electropulverización como método no térmico de deshidratación en alimentos y coadyuvantes tecnológicos alimentarios. Para ello, se investigaron dos variantes tecnológicas: la electro-pulverización convencional, utilizando un equipo a escala de laboratorio, y una variante a nivel planta piloto, la electropulverización asistida por gas presurizado. Se ha demostrado que la electropulverización tradicional es capaz de eliminar agua en distintas matrices alimentarias como la leche, zumos, café y horchata de chufa. El contenido de agua eliminado varía en función del alimento procesado: zumo de arándanos y uva (~60%), zumo de manzana (~67%), leche desnatada (~75%), zumo de zanahoria (~86%), horchata de chufa (~91%) y café (~97%). La eficiencia de deshidratación estuvo determinada tanto por las características fisicoquímicas de la matriz alimentaria como por las condiciones operativas del proceso y los parámetros psicrométricos. En el caso de la leche desnatada, se validó que la electropulverización no altera la estructura de las proteínas lácteas, ni modifica la relación Ca:P en el producto final. Además, se observó que la reducción de la tensión superficial favoreció la formación estable del cono de Taylor, aunque su estabilidad también dependió de factores como el voltaje aplicado, el caudal, la temperatura de entrada del alimento y la distancia entre la punta y el colector. Por su parte, la electropulverización asistida por gas presurizado logró una eliminación de agua superior al 98% en alimentos como zumo de arándanos y uva, alcanzando hasta un 99. 3% en leche y café. Las partículas en polvo obtenidas presentaron una morfología con alta esfericidad y un tamaño inferior a 10 µm. Dependiendo del alimento, se observaron distintas deformaciones superficiales que influyeron en propiedades como la transferencia de energía, el color del producto y la solubilidad, en comparación con productos liofilizados. Sin embargo, una vez reconstituidas no se detectaron diferencias significativas en las propiedades fisicoquímicas respecto a los alimentos liofilizados o sin procesar. Asimismo, la electropulverización asistida por gas presurizado demostró ser eficaz para la deshidratación de quimosina recombinante, logrando una eliminación de agua superior al 96%. La microestructura resultante mostró partículas pequeñas y cristalinas, en contraste con las partículas más grandes y porosas de la quimosina liofilizada, lo que se tradujo en una menor solubilidad de las partículas obtenidas por electropulverización . No obstante, una vez reconstituida, la quimosina electro-pulverizada mostró una actividad coagulante equivalente a la del producto liofilizado. En conclusión, la electropulverización, tanto en su forma tradicional como asistida por gas presurizado, demuestra un alto potencial como tecnología de deshidratación no térmica en alimentos y coadyuvantes tecnológicos, preservando la funcionalidad y calidad de los productos tratados. |
| Resumen: |
Food dehydration is an essential technique to extend shelf life and facilitate storage and transport; however, conventional methods often involve high energy cost and can lead to the loss of functional, nutritional and sensory properties due to the application of heat. In this context, electrospraying is proposed as a sustainable alternative due to its potentially lower energy consumption and advantages, such as avoiding thermal damage during processing. Electrospraying is a process that uses an electric field to remove solvents from polymeric solutions, allowing the production of micro- and nanoscale particles. This technique is characterized by its non-thermal nature, which avoids thermal damage to treated materials, as well as by the functional advantages derived from the resulting microstructure. Although it has been widely studied in various fields, its application in food processing has been less explored. The objective of this thesis was to evaluate the potential of electrospraying as a non-thermal dehydration method for liquid foods and food processing aids. To this end, two technological variants were investigated: traditional electrospraying, using laboratory-scale equipment, and a pilot-scale variant, electrospraying assisted by pressurized gas. It has been demonstrated that traditional electrospraying could remove water in various food matrices such as milk, juices, coffee, and tiger nut milk. The degree of dehydration varied depending on the processed food: blueberries & grapes juice (~60%), apple juice (~67%), skim milk (~75%), carrot juice (~86%), tiger nut milk (~91%), and coffee (~97%). Dehydration efficiency was determined by both the physicochemical characteristics of the food matrix and the operating conditions of the process and psychrometric parameters. In the case of skim milk, it was validated that electrospraying did not alter the structure of milk proteins, nor did it modify the Ca:P ratio in the final product. Moreover, it was observed that the reduction of surface tension favoured the stable formation of the Taylor cone, although its stability also depended on factors such as applied voltage, flow rate, inlet temperature of the food, and the distance between the nozzle and the collector. On the other hand, the electrospraying assisted by pressurized gas achieved water removal greater than 98% in foods such as blueberries & grapes juice, reaching up to 99. 3% in milk and coffee. The resulting powdered particles exhibited highly spherical morphology and sizes smaller than 10 µm. Depending on the food, different surface deformations were observed that affected properties such as energy transfer, product colour, and solubility, compared to freeze-dried products. However, once reconstituted, no significant differences were detected in the physicochemical properties compared to freeze-dried or unprocessed foods. Likewise, electrospraying assisted by pressurized gas proved effective for dehydrating recombinant chymosin, achieving water removal greater than 96%. The resulting microstructure revealed small, crystalline particles, in contrast to the larger and more porous particles of freeze-dried chymosin. This resulted in lower solubility of the particles obtained by electrospray. Nevertheless, once reconstituted, the electrosprayed chymosin showed coagulating activity equivalent to the freeze-dried product. In conclusion, electrospraying, both in its traditional and gas-assisted forms, shows great potential as a non-thermal dehydration technology for foods and technological aids, preserving the functionality and quality of the treated products. |
| Resumen: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Ciència dels Aliments. |
| Derechos: |
Aquest document està subjecte a una llicència d'ús Creative Commons. Es permet la reproducció total o parcial, la distribució, la comunicació pública de l'obra i la creació d'obres derivades, sempre i quan aquestes es distribueixin sota la mateixa llicència que regula l'obra original i es reconegui l'autoria.  |
| Lengua: |
Anglès |
| Documento: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Materia: |
Electropolvorització ;
Electrospray ;
Electropulverización ;
Aliments ;
Food ;
Alimentos ;
Deshidratació ;
Dehydration ;
Deshidratación ;
Tecnologies ;
663/664 |
visitante ::
identificación
dir.
