[ca] 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.

[en] This dissertation deals with the development, characterization, and modelling of new polymeric materials intended for active food packaging applications capable of exerting effective antimicrobial action on the preserved product. These materials are essentially composed of ethylene – vinyl alcohol copolymers (EVOH) with carvacrol, citral or other essential oils functioning as natural antimicrobial agents, which allow the release of their active ingredients towards the packaged foodstuffs when the ambient humidity generated by them is able to substantially modify their barrier characteristics. They are either in the form of stand-alone films or as coatings over other conventional polymers, such as polypropylene (PP) or polyethylene terephthalate (PET). The relation between the active properties of the new materials and the ambient conditions to which they are subjected has been studied in the present work through the measurement of the diffusion and solubility coefficients of the mentioned agents, which were studied in their matrix as a function of the temperature and the relative humidity. In parallel to these studies, a complete functional characterization of the new materials has also been carried out through the determination of their main morphological, mechanical, thermal, optical, surface, and barrier properties in order to evaluate their possible alteration or deterioration due to the potential physicochemical interactions between the incorporated compounds and their carrier matrices. These new materials were employed in the construction of active packages for the preservation of fresh fish and minimally processed vegetables, designed to release the antimicrobial agents into the headspace in sufficient concentration so as to inhibit the growth of pathogens or food altering microorganisms on their surface. However, it also became evident that the activity exerted by these packages was only effective during the three first or last days of their storage, as a function of the specific location of the active layer within the multilayer structure characteristic of the constituent films. For this reason, the present dissertation subsequently addressed the potential improvement of their antimicrobial performance through two different approaches or strategies. On the one hand, mathematical models of both packages, based on the finite element method (FEM), were developed with the aim of revealing the diverse structural parameters and / or ambient conditions that mostly governed their behavior through computational simulations, and thus ultimately find the existing ways towards their optimization. On the other hand, two new chemical and / or structural modifications were introduced in the matrix of the carrier material with the aim of increasing its retention capacity for the active agent and of further controlling its release. This consisted of the incorporation of bentonite nanoparticles into the polymeric matrix as inorganic loading, and its substitution by other ethylene copolymers of different polarity in the form of aqueous dispersions (latex). The improvement attained in the antimicrobial performance of such a polymer, after these chemo-structural modifications of its matrix, was experimentally evaluated with new measurements of its active and functional properties. In the particular case of bentonite incorporation however, a new mathematical model was also developed in order to theoretically estimate it and thus compare the results found through both methodologies.