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Desde principios del siglo XIX, la comunidad científica ha reconocido al hidrógeno como una potencial fuente de energía. Hasta ahora, la producción de hidrógeno se ha dirigido en su mayor parte hacia la industria petroquímica en procesos tales como hidrotratamientos e hidrocraqueos o a la industria química básica en procesos tales como la producción de amoníaco, metanol, etc. A nivel mundial el mayor uso del hidrógeno esta focalizado en la obtención de amoniaco, en este caso la mezcla ingresante al reactor de síntesis de amoníaco es hidrógeno y nitrógeno, en una relación de 3 a 1. Las principales aplicaciones del amoníaco se orientan a la producción de fertilizantes, cuya utilización ha crecido enormemente en Argentina en los últimos años y seguirá con esa tendencia, fuertemente influenciada por la industria agrícola-ganadera, que requiere mayor eficiencia en la elaboración de materias primas. Los procesos de hidrocraqueo e hidrotratamiento, existentes en la mayor parte de las refinerías, se encuentran en segundo lugar como consumidores de hidrogeno. El hidrocraqueo es una de las etapas principales para la producción de combustible liviano a partir de hidrocarburos pesados. Los hidrotratamientos principalmente la hidrodesulfurizacion, han crecido en importancia los últimos años debido a las restricciones ambientales requeridas con respecto al contenido de azufre en los combustibles. El hidrógeno consumido por estos procesos proviene generalmente, de la reformación catalítica de las naftas (para producir aromáticos o para aumentar el número de octanos de las naftas). Aquí también, las restricciones ambientales a la producción de naftas con alto contenido en aromáticos, han obligado a disminuir la severidad de los reformadores y así se ha provocado una caída en la disponibilidad de hidrógeno en las refinerías, lo que lleva un déficit en este componente.

En el presente trabajo de tesis se estudió el aprovechamiento de glicerol mediante la reacción de eterificación, utilizando sólidos ácidos como catalizadores heterogéneos. En los últimos años, el incremento de la demanda de energía y la necesidad de sustituir los combustibles fósiles por fuentes de energía renovables ha impulsado la producción del biodiésel. Este biocarburante se obtiene mediante transesterificación generando una mezcla de ésteres metílicos y glicerol como principal subproducto. Argentina se ha convertido en uno de los mayores productores de biodiésel a nivel mundial, con lo cual, cuenta con una importante sobreoferta de glicerol en el mercado interno. La alta disponibilidad de este compuesto y la combinación de sus propiedades físicas y químicas lo convierten en un bloque de construcción interesante para desarrollar productos de mayor valor agregado y de esta manera contribuir a la sustentabilidad de la producción del biodiésel. Este trabajo de tesis se ordena en ocho capítulos y dos anexos. Se inicia el Capítulo I realizando un recorrido desde las principales razones que impulsan el desarrollo de energías renovables, hasta la producción del biodiésel en particular, con los comportamientos que tiene su producción y comercialización a nivel mundial y local. Esto permite entender mejor la creciente oferta del glicerol y la importancia de trabajar en el desarrollo de nuevas formas de aprovechamiento. En el Capítulo II se aborda al glicerol desde un enfoque químico, para comprender sus características y potencialidades en las reacciones de valorización, se puntualiza en la eterificación, haciendo una revisión bibliográfica de esta reacción con diferentes catalizadores ácidos, principalmente heterogéneos, y luego la posibilidad de utilizar carbón como soporte catalítico. En el Capítulo III se detallan los procedimientos experimentales empleados en la preparación y caracterización fisicoquímica de los catalizadores, se enumeran los reactivos y equipos empleados, y el desarrollo experimental seguido en cada ensayo catalítico. Los siguientes capítulos se refieren a la presentación y discusión de resultados de caracterización de materiales ácidos en conjunto con su actividad y/o selectividad catalítica. En el Capítulo IV se presentan los resultados alcanzados en la determinación de las condiciones operativas óptimas para estudiar la reacción de valorización de glicerol. Las conclusiones obtenidas en este apartado permitieron realizar los análisis de los diferentes materiales carbonosos funcionalizados con grupos ácidos (Capítulo V) para determinar que método de síntesis resultara el más adecuado para conseguir un material con adecuadas características y desempeño en la eterificación de glicerol. Este material sirvió de referencia para estudiar en el Capítulo VI la actividad de un carbón ácido obtenido mediante co-síntesis. En este mismo capítulo se proyecta la aplicación de este catalizador en la eterificación de glicerol crudo con alcohol bencílico, proveniente de una planta productora de biodiésel (Biobin S.A.). Posteriormente, en el Capítulo VII se presentan los resultados que se obtuvieron con otros sistemas ácidos y en la reacción de eterificación de glicerol con otros alcoholes. Finalmente, el Capítulo VIII resume las conclusiones parciales obtenidas en cada etapa de este trabajo de investigación y resalta el material catalítico que permitió arribar con éxito al principal objetivo de esta tesis. También se presentan las perspectivas a fututo para continuar la investigación en el tema. En los anexos se mencionan los fundamentos teóricos de las técnicas de caracterizaciones fisicoquímicas y los métodos analíticos utilizados en la identificación de los productos y seguimiento del avance de reacción.

En el presente trabajo se desarrollaron y caracterizaron columnas capilares monolíticas para separaciones quirales mediante cromatografía de líquidos. Para ello, se sintetizaron soportes monolíticos, tanto de naturaleza inorgánica como orgánica, y luego se incorporó una fase estacionaria basada en un selector quiral derivado de celulosa. Estas columnas capilares se emplearon en el desarrollo de métodos rápidos y robustos para la determinación enantiomérica cualitativa de mezclas racémicas de compuestos de interés farmacéutico y ambiental. El objetivo de emplear columnas a escala miniaturizada (capilares) es disminuir sensiblemente tanto la cantidad de material empleado en la fase estaionaria, los solventes utilizados como fase móvil y la cantidad de muestra, para cumplir con los requerimientos de la química verde o sustentable, a la vez que se mantiene o aumenta la sensibilidad analítica como consecuencia de la menor dispersión de los picos cromatográficos.

Se estudió el proceso de secado spray como alternativa de menor costo para obtener bacterias probióticas deshidratadas. Se estudió el efecto del proceso sobre la viabilidad y funcionalidad de las mismas. Los resultados demostraron que es posible lograr y conservar bacterias probióticas deshidratadas en diferentes matrices alimentarias.

El presente trabajo de tesis está enfocado al desarrollo de alimentos más saludables, con un alto contenido de antioxidantes. Las galletitas dulces son uno de los alimentos más consumidos en Argentina. Estos productos son altamente calóricos, y suelen presentar altos niveles de azúcar, grasas saturadas y grasas trans. Sin embargo, es posible modificar su formulación y sus condiciones de procesamiento de modo tal de obtener un producto final de mejor calidad nutricional, buena aceptabilidad y con un alto contenido de antioxidantes. Considerando esto, el objetivo general de este trabajo fue desarrollar una galletita rellena más saludable que los productos equivalentes que existen en el mercado, y con un alto contenido de antioxidantes. Para esto el trabajo se enfocó en tres secciones: en el uso de aceites vegetales en las tapas de galletitas y el desarrollo de antioxidantes durante su proceso de cocción; en el uso de miel en reemplazo parcial de la fase grasa y el azúcar refinado en los rellenos, y finalmente en la incorporación de saborizantes a la formulación de galletitas, evaluando la aceptabilidad y el tiempo de vida útil del producto final. Se encontró que el aceite de girasol alto oleico mejoraba el perfil de ácidos grasos en las tapas de galletitas generando un producto más saludable y estable a la oxidación durante el tiempo de conservación. Se pudo concluir también que el tratamiento térmico aplicado a las galletitas durante el horneado influye fuertemente en el contenido de antioxidantes del producto, asociado a la presencia de compuestos de Maillard. Un tratamiento térmico de alta temperatura por corto tiempo (150 °C por 30 min) genera un mayor contenido de compuestos antioxidantes que un tratamiento prolongado a baja temperatura (100 °C por 80 min). Durante la digestión, parte de los compuestos de Maillard son liberados por las enzimas digestivas y luego pueden ser absorbidos. Por otro lado, la fracción no liberada por las enzimas digestivas llega al intestino grueso donde puede ser metabolizada por las bacterias colónicas, incrementando el poder antioxidante in situ. En concordancia con estos resultados, los ensayos in vivo realizados sobre ratas Wistar mostraron que el consumo de una dieta con alto contenido de compuestos de Maillard incrementa el poder antioxidante en suero a la vez que disminuye su nivel de oxidación lipídica, incrementa la relación de bacterias lácticas sobre bacterias totales, tiene un efecto antihipertensivo (probablemente relacionado a su capacidad antioxidante), y no disminuiría la absorción aparente de minerales. Para incrementar el contenido de antioxidantes en rellenos de galletitas se evaluaron mieles de distintas regiones de la Argentina (Provincia Paranaense, Provincia del Espinal distrito Talar, Provincia Pampeana distrito Oriental y región Andina Patagónica). Las mieles de la región Andino Patagónica resultaron ser las más adecuadas para la preparación de rellenos:presentaban una baja humedad, un alto contenido de antioxidantes y los mayores niveles de compuestos volátiles. A partir de modelos matemáticos fue posible optimizar la formulación de rellenos de galletitas, obteniendo un producto con características de textura similares a la de los rellenos comerciales pero reemplazando parcialmente la manteca de cacao y el azúcar refinado por miel. El relleno final obtenido resultó estable durante seis meses, y su capacidad antioxidante se mantuvo prácticamente sin cambios. La incorporación de saborizantes como la canela y el chocolate incrementa el poder antioxidante de las masas y de las galletitas, a pesar de que parte de los compuestos con capacidad antioxidante son termolábiles y se pierden durante la cocción. La canela presentó la mayor capacidad antioxidante en el producto horneado y por esto fue incorporada en la formulación de las tapas de galletitas. Las galletitas rellenas obtenidas presentaron una excelente aceptabilidad sensorial y una alta intención de compra y de consumo. Además, tenían un menor contenido de lípidos y grasas saturadas que productos similares encontrados actualmente en el mercado. Estos ensayos demuestran que es posible obtener productos de mejor calidad nutricional con una buena aceptabilidad y con una alta capacidad antioxidante mediante el control de las condiciones de cocción y el uso ingredientes naturales.