Determinación de propiedades dieléctricas y físico-químicas de aceites vegetales. Estudio de posibles relaciones | Determinació de propietats dielèctriques y físicoquímiques d'olis vegetals. Estudi de possibles relacions | Determination of dielectric and physicochemical properties of vegetable oils. Study of potential relationships

[ES] El objetivo principal de este Trabajo de Fin de Grado es estudiar la posible existencia de relaciones y patrones entre las propiedades físico-químicas de aceites vegetales y sus propiedades dieléctricas, determinadas mediante técnicas de espectroscopía dieléctrica. Se busca establecer si dichas propiedades dieléctricas pueden ser indicativas de parámetros de calidad y composición, lo que supondría una posible herramienta rápida y no destructiva para la caracterización de aceites comestibles. El plan de trabajo incluye varias etapas que abarcan tanto el estudio bibliográfico como el análisis experimental y la interpretación de datos. En primer lugar, se ha realizado una revisión de literatura centrada en las propiedades dieléctricas de aceites vegetales, con especial atención a las técnicas de medida en el rango de microondas y su aplicación en el análisis de alimentos. Esta revisión ha permitido contextualizar el estudio dentro del ámbito de la investigación actual y justificar la elección de los modelos físicos de análisis. La materia prima utilizada en este trabajo consiste en diferentes tipos de aceites de origen vegetal: dos tipos diferentes de aceite de oliva virgen extra (AOVE), aceite de orujo de oliva, aceite de nuez, aceite de girasol, aceite de girasol refinado alto oleico, aceite procedente del prensado de pipas de girasol, e incluso aceite de girasol después de fritura. Esta selección permite abarcar una diversidad composicional relevante en términos de contenido graso, antioxidantes y compuestos fenólicos. En cuanto al análisis físico-químico, se han aplicado las siguientes metodologías: Determinación de acidez mediante una valoración ácido-base, que permite estimar el grado de hidrólisis de los triglicéridos. Medición del índice de peróxidos siguiendo la norma AOAC/ISO 3960, lo que proporciona información sobre el grado de oxidación primaria. Cuantificación de fenoles totales mediante el método de Folin-Ciocalteu y evaluación de la capacidad antioxidante con los métodos espectrofotométricos DPPH y ABTS. Para el análisis dieléctrico, se han registrado los parámetros de reflexión (S11) mediante un VNA conectado a un conector SMA, en el rango de frecuencias de 50 MHz a 1 GHz, a temperatura controlada. Estos parámetros de reflexión son analizados y comparados. Así mismo, la corrección de estos por el método propuesto por Marsland, mediante la elección adecuada de los medios calibrantes permite obtener la permitividad dieléctrica compleja del aceite. A partir de la permitividad, se ajustan circuitos eléctricos equivalentes que proporcionan parámetros eléctricos que caracterizan los aceites, entre los que destacan: frecuencias de relajación características, constante dieléctrica en alta y baja frecuencia y exponente capacitivo, dependiendo del modelo eléctrico adoptado. Finalmente, se lleva a cabo un análisis comparativo entre los parámetros eléctricos de las distintas muestras y una búsqueda de correlaciones significativas con los parámetros físico-químicos, con el objetivo de identificar posibles tendencias o relaciones predictivas. Este análisis se realiza mediante herramientas estadísticas adecuadas (análisis de regresión y de correlación). El enfoque adoptado combina fundamentos de la química de alimentos con principios de física aplicada, contribuyendo a explorar técnicas de caracterización novedosas para el sector agroalimentario.

[EN] The main objective of this Final Degree Project is to study the possible existence of relationships and patterns between the physicochemical properties of vegetable oils and their dielectric properties, determined by dielectric spectroscopy techniques. The aim is to establish whether these dielectric properties can serve as indicators of quality and composition parameters, which would represent a potential rapid and non-destructive tool for the characterization of edible oils. The work plan includes several stages encompassing both bibliographic research and experimental analysis as well as data interpretation. First, a literature review was conducted focusing on the dielectric properties of vegetable oils, with special attention to measurement techniques in the microwave range and their application in food analysis. This review provided context for the study within the current research landscape and justified the selection of physical models for analysis. The raw materials used in this project consist of different types of vegetable oils: two different types of extra virgin olive oil (EVOO), olive pomace oil, walnut oil, sunflower oil, high oleic refined sunflower oil, oil obtained from pressing sunflower seeds, and even sunflower oil after frying. This selection allows coverage of a compositional diversity relevant in terms of fat content, antioxidants, and phenolic compounds. Regarding the physicochemical analysis, the following methodologies were applied: Determination of acidity through acid-base titration, which estimates the degree of triglyceride hydrolysis. Measurement of peroxide value following the AOAC/ISO 3960 standard, providing information on the degree of primary oxidation. Quantification of total phenols using the Folin-Ciocalteu method and evaluation of antioxidant capacity using the spectrophotometric DPPH and ABTS methods. For dielectric analysis, reflection parameters (S11) were recorded using a Vector Network Analyzer (VNA) connected to an SMA connector, in the frequency range of 50 MHz to 1 GHz, at controlled temperature. These reflection parameters were analyzed and compared. Additionally, correction using the method proposed by Marsland, with proper selection of calibration media, allowed for the determination of the complex dielectric permittivity of the oil. From the permittivity data, equivalent electrical circuits were fitted to extract electrical parameters that characterize the oils, including characteristic relaxation frequencies, dielectric constant at high and low frequency, and capacitive exponent, depending on the adopted electrical model. Finally, a comparative analysis was conducted between the electrical parameters of the different samples and a search for significant correlations with the physicochemical parameters, with the aim of identifying possible trends or predictive relationships. This analysis was carried out using appropriate statistical tools (regression and correlation analysis). The adopted approach combines fundamentals of food chemistry with principles of applied physics, contributing to the exploration of novel characterization techniques for the agri-food sector.

Sanz Gil, A. (2025). Determinación de propiedades dieléctricas y físico-químicas de aceites vegetales. Estudio de posibles relaciones. https://riunet.upv.es/handle/10251/223923

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