Ingeniería e Investigación

Effect of Storage Temperature and Maturity Stage on the Postharvest Period of 'Horvin' Plums (Prunus domestica L.)

ABSTRACT Plums are classified as a climacteric fruit with a high respiration rate between the end of their development and the start of the ripening process, thus making it necessary to apply techniques to preserve the organoleptic characteristics required for the product to have good market acceptance. The aim of this study was to evaluate the effect of harvest maturity (states 2, 3, 4, and 5) and storage temperature (2, 4, and 18 °C) on the organoleptic and physicochemical quality and post-harvest storage duration of 'Horvin' plums. The experimental design was completely randomized with a 4 x 3 factorial arrangement. The first factor corresponded to the stage of maturity, and the second one to refrigeration temperatures, for a total of 12 treatments. Every three or four days, fruit peel color, accumulated mass loss, respiratory intensity, firmness, pH, total titratable acidity, and total soluble solids were measured every during storage. Measurements were taken until the fruits lost their organoleptic quality. For most of the measured variables, the fruits stored at 2 °C and harvested in maturity stage 5 maintained the best post-harvest quality during storage. The fruits without refrigeration only reached 10 days, while the fruits stored at 4 °C and 2 °C maintained quality of consumption for 24 and 31 days, respectively. Maturity stage 5 presented the highest values of accumulated mass loss, pH, total soluble solids, color index, maturity index, and respiratory intensity.

RESUMEN La ciruela está clasificada como un fruto climatérico con una alta tasa de respiración entre el final de su desarrollo y el comienzo de la maduración, por lo que es necesario aplicar técnicas que permitan conservar las características organolépticas necesarias para que el producto tenga buena aceptación en el mercado. El objetivo de este estudio fue evaluar el efecto de la madurez de cosecha (estados 2, 3, 4 y 5) y la temperatura de almacenamiento (2, 4 y 18 °C) sobre la calidad organoléptica y fisicoquímica y el tiempo de duración postcosecha de ciruelas 'Horvin'. Se utilizó un diseño experimental completamente al azar con un arreglo factorial de 4 x 3. El primer factor correspondió al estado de madurez y el segundo a las temperaturas de refrigeración, para un total de 12 tratamientos. Cada tres o cuatro días se midieron color, pérdida de masa, intensidad respiratoria, firmeza, pH, acidez total titulable y sólidos solubles totales en almacenamiento. Se realizaron mediciones hasta que los frutos perdieron su calidad organoléptica. En la mayoría de las variables medidas, los frutos almacenados a 2 °C y cosechados en estado de madurez 5 conservaron las mejores características postcosecha durante el almacenamiento. Los frutos sin refrigeración tan solo alcanzaron 10 días, mientras que los frutos almacenados a 4 °C y 2 °C mantuvieron la calidad de consumo por 24 y 31 días, respectivamente. El estado de madurez 5 presentó los mayores valores de pérdida de masa, pH, sólidos solubles totales, índice de color, índice de madurez e intensidad respiratoria.

Multimetric Analysis of a Simulated Mixed Traffic of Motorcycles and Automobiles: Flow, Energy, CO₂, and Costs

ABSTRACT The fleet of developing countries consists of motorcycles and cars. This heterogeneous traffic condition has its advantages and disadvantages, which results in conflicting points of view (e.g., motorcyclists enjoying a higher mobility while car drivers resent their decreased speed). In this paper, we corroborated the notion that traffic evaluation depends on the chosen metric (e.g., vehicle flow, fuel consumption, monthly costs) and the point of view (driver, rider, and policy makers). To this effect, we studied a mixed traffic condition, considering that the vehicle performance is affected by three scales: engine, vehicle, and traffic. We modeled the engine using empirical correlations of power and energy efficiency, the vehicle based on a balance of propulsive and resistive forces, and traffic with a cellular automata model. We simulated 189 traffic conditions and evaluated vehicle flow, average energy consumption, total CO2 emission of the road, and monthly costs. We also discussed the results from the point of view of the driver, rider, and society. We concluded that the optimal condition depends both on the choice of metric and point of view, and that is not appropriate to use results from homogeneous traffic to analyze heterogeneous traffic conditions, even if both scenarios present the same total vehicle flow.

RESUMEN La flota de los países en vías de desarrollo está compuesta por motocicletas y automóviles. Esta condición heterogénea en el tráfico presenta ventajas y desventajas, lo que resulta en puntos de vista conflictivos (por ejemplo, los motociclistas que disfrutan de su mayor movilidad mientras que los conductores de automóviles se resienten con su velocidad disminuida). En este artículo corroboramos la idea de que la evaluación del tráfico depende de la métrica escogida (por ejemplo, flujo de vehículos, consumo de combustible, costos mensuales) y del punto de vista (conductor, motociclista y responsables de formular políticas). Para ello, estudiamos una condición de tráfico mixto, considerando que el rendimiento del vehículo se ve afectado por tres escalas: motor, vehículo y tráfico. Modelamos el motor usando correlaciones empíricas de potencia y eficiencia energética, la del vehículo a través de un equilibrio de fuerzas propulsoras y resistivas, y la del tráfico mediante un modelo de autómata celular. Simulamos 189 condiciones de tráfico y evaluamos el flujo de vehículos, el consumo de energía promedio, la emisión total de CO2 de la vía y los costos mensuales. También discutimos los resultados desde el punto de vista del conductor, el motociclista y la sociedad. Llegamos a la conclusión de que la condición óptima depende tanto de la elección de la métrica como del punto de vista, además de que no es apropiado usar los resultados del tráfico homogéneo para analizar condiciones de tráfico heterogéneo, incluso si ambos escenarios presentan el mismo flujo total de vehículos.

A Novel Dynamic and Fuzzy Value Stream Mapping (DFVSM): System Dynamics and Fuzzy Logic Integration

ABSTRACT Value stream mapping (VSM) is a method to identify waste and activities that do not add value. One of its main disadvantages is that the parameters used in the process and material flows are deterministic. The motivation of this research is to improve the reliability of the estimation of the lead time in VSM, transitioning from a static model to a dynamic model that incorporates uncertainty and imprecision in the data, as well as to develop a novel dynamic and fuzzy value stream mapping (DFVSM) based on integrating system dynamics and fuzzy logic. One of the main contributions of this research is to develop a fuzzy system in the same system dynamics interface that incorporates uncertainty and vagueness to the efficiency and effectiveness percentage variable (OEE%) to increase the reliability of the delivery time planning. The stages of DFVSM are explicitly described and applied to real data for a textile company in southern Guanajuato. A sensitivity analysis of the proposed model was integrated which identifies the critical factors for the delivery of the order, and achievable times were proposed for the delivery times of the supplier and the client, thus reducing the expected delivery time by 28%. One of the relevant conclusions of this work is that, to plan the lead time of an order, the uncertainty of the main parameters such as supplier and customer shipping times be considered to satisfy the customer.

RESUMEN El mapeo de flujo de valor (MFV) es un método para identificar desperdicios y actividades que no agregan valor. Una de sus principales desventajas es que los parámetros utilizados en el proceso y los flujos de material son deterministas. La motivación de esta investigación es mejorar la confiabilidad de la estimación del tiempo de entrega en un MFV, transicionando de un modelo estático a un modelo dinámico que incorpora la incertidumbre e imprecisión de los datos; así como desarrollar un nuevo mapeo dinámico y difuso de flujo de valor (DFSVSM) basado en la integración de la dinámica de sistemas y la lógica difusa. Una de las principales contribuciones de esta investigación es desarrollar un sistema difuso en la misma interfaz de dinámica de sistemas que incorpore incertidumbre y vaguedad en la variable porcentaje de eficiencia y eficacia (OEE %) para aumentar la confiabilidad de la planificación del tiempo de entrega. Este sistema se describe explícitamente y se aplica a datos reales para una empresa textil del sur de Guanajuato. Se integró un análisis de sensibilidad identificando los factores críticos para la entrega del pedido y se propusieron tiempos de entrega alcanzables para el proveedor y el cliente, reduciendo el tiempo esperado en un 28%. Una de las conclusiones relevantes de este trabajo es que, para planificar el tiempo de entrega de un pedido, se debe considerar la incertidumbre de parámetros como los tiempos de envío del proveedor y al cliente para poder satisfacer al cliente.

Comparative Study of Theoretical and Real Deflection of Simple and Reinforced Concrete Joists

ABSTRACT The objective of this research is to determine the real deflection of a concrete joist and correlate the result with theoretical deflection, which is based on a stress vs. deformation model which was proposed by Mander et al. (1988) for monotonic loads of reinforced and non-reinforced concrete. The construction of a concrete joist does not result in a 100% homogenous, isotropic, and linearly elastic element, since its production depends on many conditions, such as aggregate selection, water, cement manufacturing, tests performed for mixture design, the operator in charge of the mixture, and the construction of the joist. Therefore, research was carried out on the variation of real reflection with respect to theoretical calculations. To this effect, 30 simple-concrete and 30 reinforced-concrete joists were elaborated. They were tested by measuring their maximum deflection and comparing it to its theoretical counterpart. To calculate the theoretical deflection, a curvature moment diagram was elaborated with the RectMom software by Restrepo and Rodríguez (2012), which uses the model by Mander et al. (1988). Experimental results showed a greater deflection than the one reported by theoretical calculations.

RESUMEN Esta investigación tiene como objetivo determinar la deflexión real de una vigueta de concreto y correlacionar el resultado con la deflexión teórica, que está basada en el modelo esfuerzo vs. deformación propuesto por Mander et al. (1988) para cargas monótonas de concreto reforzado y no reforzado. La construcción de una vigueta con concreto no conforma un elemento 100 % homogéneo, isótropo y linealmente elástico, ya que su fabricación depende de muchas condiciones como la elección de los agregados, el agua, la fabricación del cemento, los ensayos realizados para el diseño de mezclas, el operario a cargo de la mezcla y la construcción de la vigueta. Por ello se investigó la variación de la deflexión real con respecto a los cálculos teóricos, para lo cual se fabricaron 30 viguetas de concreto simple y 30 viguetas de concreto armado, que se ensayaron midiendo la deflexión máxima y se comparándola con la teórica. Para el cálculo de la deflexión teórica se elaboró el diagrama de momentos de curvatura con el programa RectMom de Restrepo y Rodríguez (2012), que utiliza el modelo de Mander et al. (1988). Los resultados experimentales mostraron una deflexión mayor que los cálculos teóricos.

The Gender Gap in Engineering Programs in Colombia

ABSTRACT In Colombia, engineering is an unattractive field for women. As of 2018, 63,7% of undergraduate engineering graduates were men, and only 36,3% were women. This gap has not changed significantly between 2001 and 2018. This paper analyzes the gap between women and men who obtain undergraduate or graduate engineering degrees in Colombia. The analysis is based on data from the Labor Observatory for Education (OLE) and the National Information System for Higher Education (SNIES) between 2001 to 2018, and it is presented according to degree levels (undergraduate, master and Ph.D.), regions, specific fields of engineering, and salary. The data show a clear difference between the number of women and men graduating from engineering programs at all levels. This gap disappears in programs related to environmental, biomedical, and chemical engineering, where more than 50% of the graduates are women; but, in programs such as electrical, electronic, and mechanical engineering, the gap is more critical, with less than 20% of women's representation. To propose public policies or national programs to improve this situation, this paper also presents a review of international initiatives that have succeeded in improving the representation of women in engineering programs.

RESUMEN En Colombia, la ingeniería es un campo poco atractivo para las mujeres. Para 2018, 63,7% de los egresados de los programas de pregrado en ingeniería eran hombres y solamente el 36,3 % eran mujeres. Esta brecha no ha cambiado significativamente entre el 2001 y el 2018. Este articulo analiza la brecha entre mujeres y hombres graduados de programas de ingeniería tanto a nivel de pregrado como posgrado en Colombia. El análisis se basa en datos disponibles en el Observatorio Laboral para la Educación (OLE) y el Sistema Nacional de Información de Educación Superior (SNIES) entre 2001 y 2018, y se presenta de acuerdo con el nivel de formación (pregrado, maestría y doctorado), región, campo especifico de ingeniería y salario. Los datos muestran una clara diferencia entre el número de mujeres y hombres graduados de programas de ingeniería en todos los niveles. Esta brecha desaparece en programas relacionados con las ingenierías ambiental, biomédica y química, donde más del 50% de los graduados son mujeres; pero, en programas como ingeniería eléctrica, electrónica y mecánica, esta brecha es más crítica, con menos del 20 % de representación de mujeres. Para proponer políticas públicas o programas nacionales que ayuden a mejorar esta situación, este artículo también presenta una revisión de iniciativas internacionales que han logrado mejorar la representación de mujeres en programas de ingeniería.

Study of Carbohydrate Hydrolysis From Arracacha Roots (Arracada Xanthorriza Bancroft) to Produce Fermentable Sugars

ABSTRACT In Colombia, approximately 855 840 tons of arracacha are produced each year. The unsalable post-harvest arracacha root (Arracacia xanthorriza Bancroft) is not commercialized, mainly due to mechanical damage or small and misshapen roots. In this work, dry samples were characterized and subjected to two treatments: one using thermal hydrolysis, applying saturated steam at pressures of 0,1034 MPa, 0,2068 MPa, and 0,4137 MPa; and another one using hydrolysis with sulfuric acid in concentrations between 0,25-2,00 M. Then, the cake resulting from the hydrolysis and filtration process was enzymatically hydrolyzed (Liquozyme SC DS, Novozymes) at 1,5, 5 and 10 KNU/g (pH 6, 80 °C, 2 h). Fermentation inhibitors (acetic acid and furfural) were evaluated in the best pretreatment. The results showed that the treatment with sulfuric acid at 1,00 M (2 h) has high yields in reducing sugars added to enzymatic hydrolysis. The maximum level of fermentable carbohydrates per gram of dry sample (1,04 g/g) was also reached. Regarding the fermentation inhibitors of the reducing sugar, a higher concentration of acetic acid was found with a lower furfural content. Therefore, arracacha discards are a promising raw material to increase the supply of bioethanol.

RESUMEN En Colombia se producen aproximadamente 855 840 toneladas anuales de arracacha. La raíz de arracacha postcosecha no vendible (Arracacia xanthorriza Bancroft) no se comercializa, principalmente debido a daños mecánicos o raíces pequeñas y deformadas. En este trabajo, las muestras secas fueron caracterizadas y sometidas a dos tratamientos: uno con hidrólisis térmica aplicando vapor saturado a presiones de 0,1034 MPa, 0,2068 MPa y 0,4137 MPa; y el otro de hidrólisis con ácido sulfúrico en concentraciones entre 0,25-2,00 M. Luego, la torta resultante del proceso de hidrólisis y filtración se hidrolizó enzimáticamente (Liquozyme SC DS, Novozymes) a 1,5, 5 y 10 KNU/g (pH 6, 80 °C, 2 h). Se evaluaron los inhibidores de fermentación (ácido acético y furfural) en el mejor pretratamiento. Los resultados mostraron que el tratamiento con ácido sulfúrico a 1,00 M (2 h) tiene altos rendimientos en azúcares reductores adicionados a hidrólisis enzimática. También se alcanzó el nivel máximo de carbohidratos fermentables por gramo de muestra seca (1,04 g/g). En cuanto a los agentes inhibidores de la fermentación del azúcar reductor, se encontró una mayor concentración de ácido acético con contenido furfural menor. Por tanto, los residuos de arracacha son una materia prima prometedora para incrementar la oferta de bioetanol.

Selection Criteria for Sustainable Suppliers in the Supply Chain of Copper Mining in Chile

ABSTRACT The objective of this research is to identify the criteria for the selection of sustainable suppliers in the supply chain of copper mining located in the Antofagasta region in Chile, through the information obtained from the application of a survey to executives of all mining companies in the Antofagasta region in 2018. The research results show that mining companies use economic, environmental and social criteria in the selection of sustainable suppliers, which are consistent with the research carried out by Dickson (1966) and Zimmer, Frohling and Schultmann (2016). However, the group of mining companies represented in this study differ from others regarding the criteria applied to suppliers of goods compare to service providers. In the case of suppliers of goods, economic criteria are valued more preferably, such as: quality, delivery on time, price, historical performance and previous sales. On the other hand, when it comes to service providers, environmental and social criteria, such as: occupational health and safety management and environmental management, are valued with greater importance.

RESUMEN El objetivo de esta investigación es identificar los criterios de selección de proveedores sostenibles en la cadena de suministro de la minería del Cobre localizada en la región de Antofagasta en Chile, a través de la información obtenida en la aplicación de una encuesta a directivos de todas las compañías mineras de la región de Antofagasta en el año 2018. Los resultados de la investigación evidencian que las mineras utilizan los criterios económicos, ambientales y sociales en la selección de proveedores sostenibles, los cuales son consistentes con las investigaciones realizadas por Dickson (1966) y Zimmer, Frohling y Schultmann (2016). No obstante, se destaca como un hallazgo importante la diferenciación que hacen las mineras en la valoración de los criterios cuando se trata de proveedores de bienes o proveedores de servicios. En el caso de proveedores de bienes se valoran con mayor preferencia los criterios económicos, tales como: calidad, entrega a tiempo, precio, desempeño histórico y ventas anteriores. En cambio, cuando se trata de proveedores de servicios se valoran con mayor importancia los criterios ambientales y sociales, tales como: gestión en seguridad y salud ocupacional, y gestión medioambiental.

Removal of Pb(II) in Aqueous Solutions Using Synthesized Zeolite X from Ecuadorian Clay

ABSTRACT Zeolite X was synthesized from clay using the alkaline fusion method and hydrothermal treatment to remove Pb(II) in aqueous solutions. Clay and zeolite were characterized through X-ray diffraction and fluorescence (XRD, FRX), as well as through specific surface area (SSA). The adsorbents were prepared as cylindrical extrudates using clay and a clay-zeolite combination (60-40%, respectively). The effects of pH, isotherm, and adsorption kinetics on the removal of Pb(II) in solutions of 80 mg Pb(II)/L were studied. It was possible to obtain a zeolite X from clay, with an SSA of 376 m2/g, 30 times greater than that of clay (12 m2/g). In the combined extrudate was present the zeolitic structure, with an SSA 12 times higher compared to the clay extrudate. The adsorption capacity, at 30 °C and V/m ratio of 1 g/L, is almost double compared to the clay extrudate (24 mg Pb(II)/g vs. 13 mg Pb(II)/g). Adsorption follows second order kinetics, and the Langmuir isotherm equation showed a good fit with the experimental equilibrium data for the two extrudates. The Webber-Morris and Bangham-Burt's models suggest that pore and film diffusion influence the kinetic mechanism.

RESUMEN Se sintetizó zeolita X a partir de arcilla utilizando el método de fusión alcalina y tratamiento hidrotérmico para eliminar Pb(II) en soluciones acuosas. La arcilla y la zeolita se caracterizaron por difracción y fluorescencia de rayos X (XRD, FRX), así como por área específica (SSA). Los adsorbentes se prepararon como extruidos cilíndricos usando arcilla y una combinación de arcilla-zeolita (60-40 %, respectivamente). Se estudiaron los efectos del pH, la isoterma y cinética de adsorción en la remoción de Pb(II) en soluciones de 80 mg Pb(II)/L. Fue posible obtener zeolita X a partir de la arcilla, con una SSA de 376 m2/g, 30 veces mayor que la de arcilla (12 m2/g). En el extrudado combinado estuvo presente la estructura zeolítica, con una SSA 12 veces mayor comparado con el extruido de arcilla. La capacidad de adsorción, a 30 °C y relación V/m de 1 g/L, es casi el doble comparada con el extruido de arcilla (24 mg Pb(II)/g frente a 13 mg de Pb(II)/g). La adsorción sigue la cinética de segundo orden, y la ecuación de isoterma de Langmuir mostró un buen ajuste con los datos experimentales de equilibrio para los dos extruidos. Los modelos de Webber-Morris y Bangham-Burt sugieren que la difusión en la película y en los poros influye en el mecanismo cinético.

Phenolic Compounds, Antioxidant Capacity, and Protein Content of Three Varieties of Germinated Quinoa (Chenopodium quinoa Willd)

ABSTRACT Quinoa (Chenopodium quinoa Willd) is a pseudocereal with a high nutritional potential and a significant content of bioactive compounds, which is consumed mainly by the inhabitants of the South American Andes. The aim of this study was to evaluate the protein content, total phenols, and antioxidant activity of quinoa grains of the Salcedo INIA, Pasankalla, and Negra collana varieties, germinated for 24 and 48 hours at 35 °C. Organic quinoa grains were grown in the Andahuaylas province in Peru, at an altitude of 3582 m. The protein content was determined through the Kjeldahl method, total phenols, in turn, by spectrophotometry with the Folin-Ciocalteu reagent, and the antioxidant activity of the DPPH type were registered. The data were analyzed through an Analysis of Variance (ANOVA), a Tukey test, and Pearson's correlation at 5% significance. The germinated quinoa grains showed a considerable increase (p < 0,05) in their protein content, total phenolic compounds, and antioxidant activity, as well as a strong positive correlation with the size of sprouts during the germination time. Therefore, germinated quinoa could be considered as a promising product for human nutrition and health.

RESUMEN La quinua (Chenopodium quinoa Willd) es un pseudocereal con alto potencial nutricional y un contenido significativo de compuestos bioactivos, el cual es consumido principalmente por los habitantes de los Andes sudamericanos. El objetivo del presente estudio fue evaluar el contenido de proteínas, fenoles totales y actividad antioxidante de granos de quinua de las variedades Salcedo INIA, Pasankalla y Negra collana, germinados a 24 y 48 horas y 35 °C. Los granos de quinua orgánica fueron cultivados en la provincia de Andahuaylas, Perú, a 3582 m de altitud. Se determinaron el contenido proteico a través del método Kjeldahl, los fenoles totoles por espectrofotometría con el reactivo Folin-Ciocalteu, y la actividad antioxidante del tipo DPPH. Los datos fueron analizados a través de un análisis de la varianza (ANOVA), un test de Tukey y la correlación de Pearson al 5 % de significancia. Los granos de quinua desaponificados y germinados presentaron un incremento considerable (p < 0,05) en contenido proteico, compuestos fenólicos totales y actividad antioxidante, así como una fuerte correlación positiva con el tamaño de brotes durante el tiempo de germinación. Por lo tanto, la quinua germinada podría considerarse un producto prometedor para la nutrición y salud humana.