Resumen de Desenvolupament, caracterització, i modelització de nous materials polimèrics destinats a l'envasat actiu alimentari
Josep Pasqual Cerisuelo Ferriols
Aquesta tesi tracta del desenvolupament, caracterització, i modelització de nous materials polimèrics destinats a l’envasat actiu alimentari amb capacitat per a exercir una efectiva acció antimicrobiana sobre el producte conservat. Aquests materials es componen fonamentalment de copolímers d’etilè i alcohol vinílic (EVOH) amb carvacrol, citral, o altres olis essencials, com a agents antimicrobians d’origen natural, que, bé en forma de pel·lícules autosostenibles, bé com a recobriments sobre altres polímers convencionals, com polipropilè (PP) o tereftalat de polietilè (PET), permeten l’alliberament dels seus ingredients actius vers l’aliment envasat quan la humitat ambiental generada per aquest és capaç de modificar-los substancialment les característiques barrera. Aquesta relació entre les propietats actives dels nous materials i les condicions ambientals a què es troben sotmesos ha estat estudiada al present treball mitjançant el mesurament dels coeficients de difusió i solubilitat dels esmentats agents a la seva matriu en funció de la temperatura i la humitat relativa. En paral·lel a aquests estudis, s’ha efectuat també una completa caracterització funcional dels nous materials, mitjançant la determinació de les seves principals propietats morfològiques, mecàniques, tèrmiques, òptiques, superficials, i barrera, per tal d’avaluar-ne la possible alteració o deteriorament per causa de les potencials interaccions fisicoquímiques entre els compostos incorporats i llurs matrius portadores. Amb aquests nous materials s’han construït envasos actius per a la conservació de peix fresc i de productes vegetals mínimament processats, dissenyats per a alliberar els anteriors agents antimicrobians a l’espai de cap en una concentració suficient com per a inhibir el creixement de microorganismes patògens o alterants dels aliments sobre la seva superfície. No obstant això, també s’evidencià al treball que l’activitat exercida per aquests envasos tan sols resultava efectiva durant els tres primers o darrers dies del seu emmagatzemament, en funció de l’emplaçament específic de la seva capa activa dins de l’estructura multicapa característica de les pel·lícules constituents. Per aquest motiu, la present tesi abordà seguidament el potencial millorament del seu rendiment antimicrobià a través de dos enfocaments o estratègies diferents. D’una banda, es desenvoluparen models matemàtics d’ambdós envasos, basats en el mètode dels elements finits (FEM), per tal d’esbrinar, a través de simulacions computacionals, els diversos paràmetres estructurals i / o condicions ambientals que regien en major mesura el seu funcionament, i trobar així, en darrer terme, els camins existents vers la seva optimització. D’una altra, s’introduïren dues noves modificacions químiques i / o estructurals a la matriu del material portador a fi d’augmentar la seva capacitat de retenció per l’agent actiu i controlar en major mesura el seu alliberament. Aquestes consistiren en la incorporació de nanopartícules de bentonita a la matriu polimèrica com a càrrega inorgànica, i en la seva substitució per altres copolímers d’etilè de diferent polaritat en forma de dispersions aquoses (làtex). La millora assolida en el rendiment antimicrobià de l’anterior polímer amb les esmentades modificacions químico-estructurals de la seva matriu s’avaluà de forma experimental amb nous mesuraments de les seves propietats actives i funcionals, si bé, en el cas concret de la incorporació de bentonita, es desenvolupà també un nou model matemàtic per tal d’estimar-la teòricament i poder comparar així els resultats obtinguts per mitjà d’ambdues metodologies.
