Stress relaxation phenomena and water transport processes in biomaterials
- Autores: Laura Oliver Hernández
- Directores de la Tesis: Pedro Fito Maupoey (dir. tes.), Marcel B.J. Meinders (codir. tes.), Noelia Betoret Valls (codir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Politècnica de València ( España ) en 2010
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: Daniel Vidal Brotóns (presid.), Albert Ibarz Ribas (secret.), Marco Dalla Rosa (voc.), H.H.J. de Jongh (voc.), Paola Pittia (voc.)
- Materias:
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- Resumen
El objetivo principal de esta tesis es conseguir una mejor compresión de la relación entre la transferencia de materia y los fenómenos de relajación en los sistemas alimentarios. Para alcanzar dicho objetivo, se ha estudiado la transferencia de agua en dos sistemas alimentarios diferentes: biopolímeros y tejidos celulares.
Con el objetivo de conseguir una mejor comprensión de la relación entre el transporte de agua y los fenómenos de relajación en la matriz sólida de los alimentos, se estudió la absorción de vapor de agua en los principales componentes de la harina de trigo: almidón y gluten. Se utilizaron películas de gluten, gluten desengrasado y almidón con el propósito de reducir la complejidad inherente de los sistemas alimentarios y estudiar la absorción de agua sin la interferencia de ningún otro componente. Para ello se llevaron a cabo experimentos gravimétricos de absorción de agua; los resultados fueron comparados con un modelo basado en la difusión de Fick con el fin de identificar diferentes comportamientos difusionales, como la difusión de Fick, anómala o viscoelástica, en función de la actividad de agua (aw) o contenido de agua. Se utilizaron películas de diferente espesor con el propósito de variar el tiempo de difusión característico y esclarecer la contribución de la relajación de la matriz polimérica en el comportamiento de absorción. Los resultados mostraron que la reorganización de la cadena polimérica juega un papel importante en la dinámica de absorción de agua. Incluso cuando el material se encuentra en estado vítreo hay indicaciones de la existencia de fenómenos de relajación de la matriz sólida.
Con el objetivo de conseguir una mayor compresión de la relación entre los fenómenos de transporte de materia y los fenómenos de deformación-relajación en tejidos celulares a nivel microscópico, se estudio la cinética de deshidratación y la variación de volumen en discos de manzana durante el secado por aire caliente y durante la deshidratación osmótica a tiempos largos. En ambos casos las muestras se impregnaron con soluciones isotónicas de sacarosa y trehalosa con y sin adición de calcio para fortalecer los diferentes elementos estructurales. Las variables estudiadas fueron temperatura, velocidad del aire y pretratamiento en el secado por aire caliente y pretratamiento en la deshidratación osmótica a tiempos largos. El secado por aire caliente se llevo a cabo a 30, 40 y 50ºC; en la deshidratación osmótica a tiempos largos las muestras se equilibraron a 40ºC en una disolución osmótica de sacarosa de 55ºBix. Se proporcionó una descripción adecuada del acoplamiento entre los fenómenos de transferencia de materia y los fenómenos de deformación-relajación en términos de la termodinámica irreversible no lineal. El modelo propuesto permitió estimar la energía parcial molar relativa disponible para la transferencia de materia y los fenómenos de deformación-relajación. La evaluación del equilibrado a tiempos largos proporcionó una mayor comprensión de los fenómenos que controlan los procesos de transferencia de materia en la deshidratación osmótica. Los resultados evidenciaron la importancia de los cambios estructurales en los mecanismos de transferencia de materia. Se pudo estimar el efecto que dichos cambios tienen sobre la cinética de los mecanismos de transferencia de materia.
