CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Análisis de la variabilidad de distintos parámetros de la membrana de hidrogel de alginato de calcio

Estudiant que ha llegit aquest projecte:

Tutor/Cotutor: CODINA TORRELLA, IDOIA

Departament: DEAB

Títol: Análisis de la variabilidad de distintos parámetros de la membrana de hidrogel de alginato de calcio

Data inici oferta: 31-01-2023      Data finalització oferta: 30-09-2023

Estudis d'assignació del projecte:
    MU TECH4AGRI+FOOD

Lloc de realització:

UPC      Departament/centre: ETSEIB (principalment) i EEABB

Segon tutor extern: Pascal Bevan

Paraules clau:
Hidrogel, alginato de sodio, esferas, lactato calcio

Descripció del contingut i pla d'activitats:
En el sector de las esferificaciones existe una gran problemática
relacionada con la fabricación de esferas de gran tamaño (volumen>5
mL), ya que aunque se elaboren bajo las mismas condiciones, estas
presentan una gran variabilidad en su comportamiento, lo que hace
inviable realizar estudios estadísticos para obtener conclusiones
relacionadas. En este trabajo se pretende determinar si el grado de
impureza de las materias primas que se utilizan para elaborar esferas
(hidrogeles de alginato y lactato de calcio) influye en la
variabilidad que presentan los parámetros fisicoquímicos de sus
membranas, con el objetivo de disminuir la variabilidad en el
comportamiento de esferas fabricadas bajo las mismas condiciones.
Para ello se propone una secuenciación en el proceso de fabricación,
limitando la elaboración de las esferas a dos componentes esenciales
(lactato de calcio y alginato de sodio), a los que se irán añadiendo
el resto de componentes (p.ej. alcohol, goma xantana, sirope de
azúcar, etc.). Entre otros, se analizará la influencia de estos
componentes sobre el comportamiento reológico de las esferas, así
como también se determinará la importancia de la pureza de los
productos de partida en la reproducibilidad de los resultados
obtenidos. El estudio comprenderá los objetivos específicos
siguientes: (1) Estudiar la influencia de la pureza de los reactivos
iniciales (alginato, lactato de calcio, etc.) en la fuerza de ruptura
de las esferas, así como en su pérdida de peso a temperatura y
presión ambiental, (2) Determinar la influencia de incorporar
gradualmente diferentes compuestos (etanol, sirope de azúcar, goma
xantana, etc.) en la mejora del comportamiento fisicoquímico de las
esferas en el tiempo y (3) Validar las propiedades fisicoquímicas de
las esferas elaboradas con un ingrediente/producto comestible. Entre
otros, se analizarán y compararan los parámetros de resistencia a la
tracción, pérdida de agua y concentración de calcio interno de las
esferas obtenidas.

Overview (resum en anglès): Currently, molecular cocktails are becoming increasingly important, with the aim of offering customers innovative experiences in the consumption of cocktails in the form of sodium alginate spheres. Despite the well-established nature of the process, the variability in the characteristics of the resulting spheres has not been adequately investigated. For this reason, this study has focused on two crucial aspects. The first one aims to analyze the influence of both external and internal factors in the sphere creation process, assessing how these elements impact the required force for rupture and intrinsic variability. The second aspect deals with studying the diffusion of bioactive compounds through membranes prepared in different ways.
The external process parameters assessed in this study include temperature (20, 30, and 40°C) and contact time (15 and 30 minutes) of the sodium alginate bath during sphere formation, as well as the freezing temperature of the internal liquid within the spheres (-20, -30, and -40°C). Conversely, the internal parameters are based on the investigation of sphere preparation using various types of alginate (VINPAI, 6021, a 50:50 mixture of both, and alginates with low and medium molecular weights of higher purity), along with the incorporation of a secondary chitosan coating. In the examination of the diffusivity of bioactive compounds through the sphere membranes, spheres with a yerba mate-based cocktail internal liquid were created.
The obtained results indicate a tendency for an increase in the rupture force of the spheres as the contact time with the alginate bath increases, going from 1102 ± 571 mN for spheres prepared with a 30-minute bath contact to 778 ± 249 mN for spheres prepared with a 15-minute bath contact. UV degradation of the VINPAI alginate bath (25 W, ¿ 254 nm, and flow rate of 6 l/min) for 360 minutes significantly reduces (in comparison to untreated alginate) the rupture force of the spheres, resulting in values of 51 ± 24 mN and 912 ± 268 mN, respectively. Application of 30 and 60 minutes of UV treatment (25 W, ¿ 254 nm, and flow rate of 6 l/min) does not yield significant differences for the 6021 alginate and the mixture of both. Spheres created from medium molecular weight alginate exhibit a higher rupture force compared to the others, at 1770 ± 440 mN, but variability remains high. The addition of a secondary chitosan coating demonstrates that the diffusion of bioactive compounds with antioxidant properties from the interior of the spheres to the exterior occurs more uniformly when compared to spheres without a secondary coating. All of these findings suggest that encapsulating a yerba mate cocktail may be a promising option for obtaining spheres suitable for events with antioxidant properties, as well as for incorporating these spheres into liquids susceptible to oxidation.

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