Análisis de plataformas y cursos en RED como material de referencia para cursos en Ciencia de Materiales

La docencia de Ciencia de Materiales se cursa en diferentes universidades en forma de grado o máster. Los fundamentos de ciencia de materiales están enmarcados en diferentes asignaturas según la especialidad de la carrera. Existe por ejemplo, una asignatura de Ciencia de Materiales para el grado en Ingeniería Eléctrica al igual que otra para el grado de Diseño Industrial y del Producto. En función de esta especialidad se intenta ofrecer un bloque general a todas las especialidades y luego un bloque más específico según el grado ofertado. En los últimos años los profesores de estas asignaturas aconsejamos cada vez más bibliografía especializada en ciencia de materiales accediendo a fuentes en RED de cursos en abierto. La divulgación en RED permite acceder a cursos completos de universidades de cualquier parte del mundo, permitiendo en muchos casos ser espectador de una clase magistral de universidades de reconocido prestigio docente e investigador, como podría ser el MIT, Standford, Cornell, Caltech, Princeton, Cambridge, Michigan, London, etc. En este trabajo hemos analizado y seleccionado diferentes plataformas en RED y cursos individuales como propuesta de material bibliográfico para los docentes en Ciencia de Materiales. Con esta información se proponen referencias para el bloque general y las clases específicas según la especialidad

Determinación simultánea de aminoácidos libres y aminas biogénicas por HPLC mediante detección fluorimétrica: puesta a punto y aplicación del método en muestras de vino con denominación de origen de Alicante

Las aminas biogénicas se pueden encontrar en una gran variedad de alimentos, especialmente en los que son ricos en proteínas. Son producidas por descarboxilación de los aminoácidos mediada por microorganismos presentes en los alimentos. Su presencia en los alimentos es de gran interés debido a su posible toxicidad en los seres humanos. Así, la determinación de aminas biogénicas y la fracción de aminoácidos libres puede proporcional información interesante relacionada con parámetros de frescura o deterioro de los alimentos. En este estudio, se ha desarrollado una metodología por RP-HPLC para la determinación simultánea de 26 compuestos. El método consiste en una derivatización pre-columna de los analitos con o-ftaldialdehído (OPA) en presencia de 2-meraptoetanol (2-MCE) y la posterior separación de los compuestos en una columna C18 detectados por fluorescencia. Los aminoácidos estudiados fueron: ácido aspártico, ácido glutámico, asparragina, serina, histidina, glicina, treonina, arginina, alanina, ácido y-aminobutírico, tirosina, metionina, valina, fenilalanina, isoleucina, leucina y lisina. Entretanto, las aminas fueron: histamina, etanolamina, metilamina, etilamina, tiramina, triptamina, putrescina y cadaverina. Algunas variables del proceso cromatográfico fueron optimizadas con la finalidad de obtener una buena separación de los compuestos. Las mejores condiciones, para obtener una buena selectividad entre los picos, se obtuvieron a 35º C, con un caudal de 1ml/min y utilizando un gradiente de dos solventes que contenía metanol, tampón fosfato y tetrahidrofurano. Como estándar interno se seleccionó 1,7-Diaminoheptano. La metodología desarrollada se aplicó para el análisis de vinos Monastrell con denominación de origen de Alicante. De los resultados obtenidos se puede concluir que las muestras de vino analizadas presentaron niveles de histamina por debajo de 20 mg/l, por encima del cual pueden ocurrir algunos efectos fisiológicos no deseados. Además, los niveles de triptamina en vinos jóvenes y crianza fueron menores al límite de detección. En ninguna de las muestras se encontraron cantidades cuantificables de cadaverina o metilamina; mostrando que no hay síntomas de deterioro de las propiedades sensoriales de los vinos e indicando que las uvas utilizadas para la elaboración de los vinos se encontraban en buen estado de conservación.Fil: Arrieta, Marina Patricia. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentin

Determinación simultánea de aminoácidos libres y aminas biogénicas por HPLC mediante detección fluorimétrica: puesta a punto y aplicación del método en muestras de vino con denominación de origen de Alicante

Las aminas biogénicas se pueden encontrar en una gran variedad de alimentos, especialmente en los que son ricos en proteínas. Son producidas por descarboxilación de los aminoácidos mediada por microorganismos presentes en los alimentos. Su presencia en los alimentos es de gran interés debido a su posible toxicidad en los seres humanos. Así, la determinación de aminas biogénicas y la fracción de aminoácidos libres puede proporcional información interesante relacionada con parámetros de frescura o deterioro de los alimentos. En este estudio, se ha desarrollado una metodología por RP-HPLC para la determinación simultánea de 26 compuestos. El método consiste en una derivatización pre-columna de los analitos con o-ftaldialdehído (OPA) en presencia de 2-meraptoetanol (2-MCE) y la posterior separación de los compuestos en una columna C18 detectados por fluorescencia. Los aminoácidos estudiados fueron: ácido aspártico, ácido glutámico, asparragina, serina, histidina, glicina, treonina, arginina, alanina, ácido y-aminobutírico, tirosina, metionina, valina, fenilalanina, isoleucina, leucina y lisina. Entretanto, las aminas fueron: histamina, etanolamina, metilamina, etilamina, tiramina, triptamina, putrescina y cadaverina. Algunas variables del proceso cromatográfico fueron optimizadas con la finalidad de obtener una buena separación de los compuestos. Las mejores condiciones, para obtener una buena selectividad entre los picos, se obtuvieron a 35º C, con un caudal de 1ml/min y utilizando un gradiente de dos solventes que contenía metanol, tampón fosfato y tetrahidrofurano. Como estándar interno se seleccionó 1,7-Diaminoheptano. La metodología desarrollada se aplicó para el análisis de vinos Monastrell con denominación de origen de Alicante. De los resultados obtenidos se puede concluir que las muestras de vino analizadas presentaron niveles de histamina por debajo de 20 mg/l, por encima del cual pueden ocurrir algunos efectos fisiológicos no deseados. Además, los niveles de triptamina en vinos jóvenes y crianza fueron menores al límite de detección. En ninguna de las muestras se encontraron cantidades cuantificables de cadaverina o metilamina; mostrando que no hay síntomas de deterioro de las propiedades sensoriales de los vinos e indicando que las uvas utilizadas para la elaboración de los vinos se encontraban en buen estado de conservación.Fil: Arrieta, Marina Patricia. Universidad Católica de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentin

Films de PLA y PLA-PHB plastificados para su aplicación en envases de alimentos. Caracterización y análisis de los procesos de degradación

El uso de envases plásticos, constituidos por materiales poliméricos derivados del petróleo, se ha extendido en muchas aplicaciones debido a su disponibilidad a gran escala, bajo coste de producción, gran versatilidad y buenas propiedades barrera. Sin embargo, representan un importante impacto medioambiental y una fuente enorme de generación de residuos de difícil eliminación. Como respuesta a este problema se ha planteado la prevención de la contaminación ambiental mediante el uso de biopolímeros como el poli(ácido láctico), PLA. Tras el uso de estos productos, el PLA puede ser recuperado a través de procesos mecánicos (triturado-transformación térmica) o químicos (hidrólisis), o bien ser depositado junto con la materia orgánica para la formación de compost. Además de los estudios intensivos de la biodegradabilidad del PLA en condiciones de compostaje, la estabilidad térmica y el comportamiento durante la degradación térmica cobran importancia para la transformación, aplicación, y el reciclado térmico. La aplicación de la tecnología de pirólisis al tratamiento de residuos ha ganado aceptación en la industria. La pirólisis de residuos de PLA puede ser económica y medioambientalmente atractiva. Para estudiar los cambios estructurales de los materiales, la pirólisis es una técnica analítica mucho más sensible que las técnicas térmicas analíticas utilizadas comúnmente como termogravimetría (TGA), o calorimetría diferencial de barrido (DSC). La combinación de la pirólisis acoplada a cromatografía de gases y con el espectrómetro de masas (Py-GC-MS), resulta una herramienta ventajosa para la caracterización de polímeros. La pirolisis produce compuestos volátiles los cuales pueden ser identificados y también cuantificados. De esta manera, la Py-GC-MS resulta una técnica analítica muy útil para obtener información sobre las reacciones química de degradación de los polímeros inducidas por la temperatura, puede proporcionar información de la cinética de descomposición de los polímeros y de la composición de los productos obtenidos de la degradación térmica. El PLA es un bipoliéster obtenido de la polimerización del ácido láctico. Es un polímero termoplástico biodegradable, que puede obtenerse a partir de productos agrícolas simples como el maíz. En la actualidad el PLA se encuentra disponible en el mercado en aplicaciones prácticas como cubiertos, platos, tazas, tapas, bolsas, films, y aplicaciones de envasado de alimentos. El PLA ha cobrado especial interés debido su disponibilidad en el mercado, bajo coste, y su potencial para reemplazar a otros polímeros derivados del petróleo, como poliestireno o polietilentereftalato, utilizados en el envasado de alimentos. El PLA se reconoce como seguro en aplicaciones de envasado de alimentos, clasificado como GRAS (Generally Recognized As Safe) por la FDA. El uso de PLA se encuentra limitado debido a que presenta algunas restricciones en cuanto a sus propiedades barrera, mecánicas, y térmicas. En este sentido, la alta fragilidad del PLA limita tanto su capacidad de proceso como sus aplicaciones y una manera de mejorar el comportamiento mecánico del PLA es mediante la adición de plastificantes. No obstante, la adición de plastificante como modificadores del PLA se encuentra limitada por los requisitos de su aplicación final. Así, para el envasado de alimentos sólo se pueden añadir plastificantes no tóxicos y aprovados para el contacto con alimentos. Para modificar al PLA también se ha estudiado la mezcla con otros polimeros, en este sentido el Polihidroxibutirato (PHB), es capaz de aumentar la cristalinidad del PLA. El PHB es un polímero biodegradable, biocompatible, de regular cristalinidad y moderada resistencia mecánica, utilizado en varias aplicaciones, como por ejemplo, en la fabricación de envases plásticos biodegradables. Al obtenerse a partir de fuentes de carbono naturales renovables, como maíz representa un material biodegradable prometedor para reemplazar otros polímeros sintéticos.Arrieta, MP. (2014). Films de PLA y PLA-PHB plastificados para su aplicación en envases de alimentos. Caracterización y análisis de los procesos de degradación [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39338TESISPremios Extraordinarios de tesis doctorale

Metodología docente para explicar el concepto de Resistencia de Materiales. Estudio del Apple Watch

[ES] Los diferentes parámetros que definen la respuesta mecánica de un material bajo ciertas solicitaciones mecánicas son a veces difíciles de entender y diferenciar por los alumnos que por primera vez se enfrentan a estos conceptos. Mediante la metodología teórico-práctica descrita en este trabajo, se ha tratado de hacer más comprensible el concepto de dureza de un material con el fin de que el estudiante sea capaz de pronosticar y modelizar la respuestas mecánicas y resistentes de un material en servicio. El procedimiento desarrollado consiste en realizar en el laboratorio un trabajo práctico de investigación por método inverso –ingeniería inversasobre un producto de la compañía Apple, el Apple Watch. La información obtenida sirve de hilo conductor para descubrir las distintas concepciones existentes de resistencia y dureza de un material. Mediante este análisis se van intercalando ejemplos experimentales prácticos con instrumental adecuado para que también adquieran habilidades prácticas. Hemos ensayado este procedimiento en Ingeniería Eléctrica y en Diseño industrial de la EPSA y en una clase de la Cátedra Aimplas-UPV. El éxito observado nos anima a desarrollar esta metodología en otros Grados que tengan enseñanzas sobre propiedades mecánicas de materiales como materia transversal.Rayón Encinas, E.; Arrieta, MP. (2015). Metodología docente para explicar el concepto de Resistencia de Materiales. Estudio del Apple Watch. En In-Red 2015 - CONGRESO NACIONAL DE INNOVACIÓN EDUCATIVA Y DE DOCENCIA EN RED. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/INRED2015.2015.1587OC

Enhancing the Thermal Stability of Polypropylene by Blending with Low Amounts of Natural Antioxidants

"This is the peer reviewed version of the following article: Hernández-Fernández, Joaquín, Emilio Rayón, Juan López, and Marina P. Arrieta. 2019. Enhancing the Thermal Stability of Polypropylene by Blending with Low Amounts of Natural Antioxidants. Macromolecular Materials and Engineering 304 (11). Wiley: 1900379. doi:10.1002/mame.201900379, which has been published in final form at https://doi.org/10.1002/mame.201900379. This article may be used for non-commercial purposes in accordance with Wiley Terms and Conditions for Self-Archiving."[EN] Natural antioxidants are added in very low amounts to protect a polypropylene (PP) matrix against thermo-oxidative degradation during processing. Thus, PP is melt-blended with caffeic, chlorogenic, trans-ferrulic, and p-coumaric acids, and also with flavone and 3-hydroxyflavone at 0.1 wt% with respect to the PP matrix. Neat PP and PP blended with three traditional antioxidants are prepared for comparison. A complete structural, thermal, and mechanical characterization is conducted. Ferrulic acid and particularly caffeic acid increases the thermal stability, showing also the highest activation energy. The structural changes of PP-based films due to the polymer thermal degradation at high temperature (i.e., 400 degrees C) followed by FTIR reveal that antioxidants effectively delay the thermal degradation process. The wettability and the mechanical performance are also studied to get information regarding the industrial application of such films. While caffeic acid provides a more flexible material, ferrulic acid provides higher water resistance. Finally, AFM-QNM shows that PP with caffeic acid has the highest miscibility.This work was supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO), PROMADEPCOL (MAT2017-84909-C2-2-R). M.P.A. thanks MINECO for Juan de la Cierva-incorporación postdoctoral contract (FJCI-2017-33536).Hernández-Fernández, J.; Rayón, E.; López-Martínez, J.; Arrieta, MP. (2019). Enhancing the Thermal Stability of Polypropylene by Blending with Low Amounts of Natural Antioxidants. Macromolecular Materials and Engineering. 304(11):1-13. https://doi.org/10.1002/mame.201900379S1133041

Disintegrability under composting conditions of plasticized PLA-PHB blends

The disintegration under composting conditions of films based on poly(lactic acid) poly(hydroxybutyrate) (PLA-PHB) blends and intended for food packaging was studied. Two different plasticizers, poly(ethylene glycol) (PEG) and acetyl-tri-n-butyl citrate (ATBC), were used to limit the inherent brittleness of both biopolymers. Neat PLA, plasticized PLA and PLA-PHB films were processed by melt-blending and compression molding and they were further treated under composting conditions in a laboratory-scale test at 58 +/- 2 degrees C. Disintegration levels were evaluated by monitoring their weight loss at different times: 0, 7, 14, 21 and 28 days. Morphological changes in all formulations were followed by optical and scanning electron microscopy (SEM). The influence of plasticizers on the disintegration of PLA and PLA-PHB blends was studied by evaluating their thermal and nanomechanical properties by thermogravimetric analysis (TGA) and the nanoindentation technique, respectively. Meanwhile, structural changes were followed by Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR). The ability of PHB to act as nucleating agent in PLA-PHB blends slowed down the PLA disintegration, while plasticizers speeded it up. The relationship between the mesolactide to lactide forms of PLA was calculated with a Pyrolysis-Gas Chromatography-Mass Spectrometry device (Py-GC/MS), revealing that the mesolactide form increased during composting. (C) 2014 Elsevier Ltd. All rights reserved.Authors thank Spanish Ministry of Economy and Competitiveness by financial support (MAT2011-28468-C02-01 and MAT2011-28468-C02-02). M.P. Arrieta thanks Generalitat Valenciana for Santiago Grisolia Fellowship (2011/007). Authors gratefully acknowledge Prof. Ma Dolores Salvador (Polytechnic University of Valencia) for her assistance with nanomechanical and optical microscope analysis.Arrieta, MP.; López Martínez, J.; Rayón Encinas, E.; Jiménez, A. (2014). Disintegrability under composting conditions of plasticized PLA-PHB blends. Polymer Degradation and Stability. 108:307-318. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2014.01.034S30731810

Estrategia aplicada para focalizar conceptos importantes en cursos cortos multidisciplinares: encuesta didáctica previa y posterior

La formación complementaria a la enseñanza universitaria permite a los estudiantes aumentar y ampliar el conocimiento en un determinado campo profesional. La formación complementaria se basa en la generación del conocimiento de un tema específico en un entorno multidisciplinar donde participan estudiantes de diversas carreras. La estrategia docente para estimular el interés de todo el alumnado de carácter multidisciplinar resulta de especial interés para poder alcanzar la generación de conocimiento durante el proceso de enseñanza-aprendizaje. En el curso de formación complementaria de “Ecoefficients Materials” llevado a cabo en el marco del curso de primavera “What are you made of? Board of European Students of Technology (BEST)- 2014” se realizó una encuesta breve antes de comenzar el curso para evaluar el conocimiento del alumnado sobre los conceptos principales a desarrollar en el curso. Una vez acabado el curso se completó nuevamente la misma encuesta comprobando que los conocimientos de los conceptos principales incrementaron en todos los casos (entre un 4,5% a un 18,2%). La estrategia docente de utilizar una breve encuesta previa y posteriormente al dictado del curso permitió focalizar la atención del alumnado de áreas multidisciplinares en los conceptos principales, mejorando así la eficacia del proceso enseñanza-aprendizaje

Actividades prácticas de seguridad alimentaria desarrolladas en terreno. Estrategia de vinculación docente y responsabilidad social

El desarrollo de estrategias educativas en el área de seguridad alimentaria llevadas a cabo en terreno permite al alumnado conocer la situación real de las empresas del sector alimentario. Al mismo tiempo, como el principal objetivo es satisfacer necesidades reales de una comunidad, el trabajo realizado en terreno tiene un impacto directo sobre la sociedad. En el presente trabajo estudiantes de la asignatura Higiene y Seguridad Industrial de la licenciatura en Tecnología de los Alimentos desarrollaron una lista de chequeo como herramienta de auditoría de inocuidad alimentaria para posteriormente aplicarla en terreno evaluando las fortalezas y debilidades de la herramienta desarrollada. La estrategia docente de combinar las actividades teórico-prácticas con actividades prácticas en terreno permitió al alumnado aplicar los conocimientos teóricos en situaciones reales. Finalmente, el alumnado aprendió a realizar una herramienta de trabajo adaptada a las necesidades del sector conforme a la legislación vigente. Por otra parte, el trabajo se desarrolló en el marco de un proyecto de Responsabilidad Social Universitaria (RSU) donde la vinculación entre docentes de distintas asignaturas permitió obtener una formación académica de excelencia y socialmente responsable, donde las iniciativas interdisciplinarias e interinstitucionales fortalecieron la formación profesional de estudiantes de Tecnología de los Alimentos y Veterinaria

Pine Resin Derivatives as Sustainable Additives to Improve the Mechanical and Thermal Properties of Injected Moulded Thermoplastic Starch

[EN] Fully bio-based materials based on thermoplastic starch (TPS) were developed starting from corn starch plasticized with glycerol. The obtained TPS was further blended with five pine resin derivatives: gum rosin (GR), disproportionated gum rosin (dehydroabietic acid, RD), maleic anhydride modified gum rosin (CM), pentaerythritol ester of gum rosin (LF), and glycerol ester of gum rosin (UG). The TPS¿resin blend formulations were processed by melt extrusion and further by injection moulding to simulate the industrial conditions. The obtained materials were characterized in terms of mechanical, thermal and structural properties. The results showed that all gum rosin-based additives were able to improve the thermal stability of TPS, increasing the degradation onset temperature. The carbonyl groups of gum rosin derivatives were able to interact with the hydroxyl groups of starch and glycerol by means of hydrogen bond interactions producing a significant increase of the glass transition temperature with a consequent stiffening effect, which in turn improve the overall mechanical performance of the TPS-resin injected moulded blends. The developed TPS¿resin blends are of interest for rigid packaging applications.This research was funded by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (MINECO), project: PROMADEPCOL (MAT2017-84909-C2-2-R) as well as by Santander-UCM (PR87/19-22628) project. M.A. thanks Secretaria Nacional de Educación Superior, Ciencia, Tecnología e Innovación (SENESCYT-Ecuador) and Escuela Politécnica Nacional. C.P. thanks Santiago Grisolía fellowship (GRISOLIAP/2019/113) from Generalitat Valenciana and M.P.A. thanks MINECO for her postdoctoral contract: Juan de la Cierva-Incorporación (FJCI-2017-33536).Aldas-Carrasco, MF.; Pavón-Vargas, CP.; López-Martínez, J.; Arrieta, MP. (2020). Pine Resin Derivatives as Sustainable Additives to Improve the Mechanical and Thermal Properties of Injected Moulded Thermoplastic Starch. Applied Sciences. 10(7):1-17. https://doi.org/10.3390/app10072561S117107An Analysis of European Plastics Production, Demand and Waste Data https://www.plasticseurope.org/application/files/6315/4510/9658/Plastics_the_facts_2018_AF_web.pdfArrieta, M., Samper, M., Aldas, M., & López, J. (2017). On the Use of PLA-PHB Blends for Sustainable Food Packaging Applications. Materials, 10(9), 1008. doi:10.3390/ma10091008Avérous, L. (2004). Biodegradable Multiphase Systems Based on Plasticized Starch: A Review. 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