Ciencia en Desarrollo

Cytogenotoxicity of Cynoglossum amabile (Boraginaceae) infusions using the Allium cepa test

Resumen Las infusiones herbales han sido utilizadas en la medicina tradicional durante milenios debido a sus posibles beneficios para la salud; sin embargo, cada vez se documentan más casos de efectos tóxicos agudos y crónicos asociados a su uso. Cynoglossum amabile ha demostrado propiedades analgésicas y antiinflamatorias. Sin embargo, contiene diversas toxinas cuya presencia podría conllevar efectos contraproducentes en la salud humana. Este estudio evaluó la citotoxicidad y genotoxicidad de infusiones acuosas de C. amabile en distintas concentraciones sobre el modelo Allium cepa. Se expusieron meristemos radiculares de A. cepa durante 24 horas a las concentraciones 1.8 mg/ml, 4.1 mg/ml, 6.4 mg/ml, 8.7 mg/ml, 11.0 mg/ml, 13.3 mg/ml, 15.6 mg/ml. Se evaluó el índice mitótico, índices de fase e incidencia de anomalías cromosómicas como parámetros citotóxicos y genotóxicos respectivamente. Se evidenció un efecto inhibitorio significativo sobre el índice mitótico en las células meristemáticas de Allium cepa, dado que hubo una inhibición superior al 30 % para cada concentración en contraste con el grupo control. La mayor inhibición del índice mitótico fue del 64.23 % para la concentración de 13.3mg/ml. Además, no se presentaron alteraciones significativas en los índices de fase en la etapa mitótica del ciclo celular. Se observaron diversas anomalías cromosómicas, como células binucleadas, cromosomas pegajosos, puentes cromosómicos, micronúcleos y lesiones nucleares. Sin embargo, no se encontró una relación estadísticamente significativa entre la dosis y la incidencia de anomalías. Los resultados sugieren que las infusiones acuosas de C. amabile tienen efectos citotóxicos sobre las células del meristemo de A. cepa, pero se requieren estudios adicionales para descartar completamente los efectos genotóxicos asociadas a estas infusiones.

Abstract Herbal infusions have been used in traditional medicine for millennia due to their potential health benefits; however, there is a growing number of reports documenting acute and chronic toxic effects associated with their use. Cynoglossum amabile has shown analgesic and anti-inflammatory properties. However, it contains various toxins whose presence could lead to counterproductive effects on human health. This study evaluated the cytotoxicity and genotoxicity of aqueous infusions of C. amabile at different concentrations on the Allium cepa model. Radicle meristems of A. cepa were exposed for 24 hours to concentrations of 1.8 mg/ml, 4.1 mg/ml, 6.4 mg/ml, 8.7 mg/ml, 11.0 mg/ml, 13.3 mg/ml, and 15.6 mg/ml. The mitotic index, phase indices, and incidence of chromosomal abnormalities were evaluated as cytotoxicity and genotoxicity parameters respectively. A significant inhibitory effect on the mitotic index in the meristematic cells of Allium cepa was evidenced since there was an inhibition greater than 30 % for each concentration compared to the control group. The greatest inhibition of the mitotic index was 64.23 % for the 13.3mg/ml concentration. In addition, no significant alterations were observed in the phase indices during the mitotic stage of the cell cycle. Various chromosomal abnormalities were observed, such as binucleated cells, sticky chromosomes, chromosomal bridges, micronuclei, and nuclear lesions; however, no statistically significant relationship was found between dose and incidence of abnormalities. The results suggest that aqueous infusions of C. amabile have cytotoxic effects on A. cepa meristem cells, but further studies are required to completely rule out genotoxic effects associated with these infusions.

Parasitosis with zoonotic potential in canines in the city of Tunja-Boyacá

Resumen Considerando que los nematodos conforman la lista de los parásitos con mayor presencia y afecciones a las poblaciones caninas, el objetivo del estudio fue diagnosticar la prevalencia de Ancylostomasis y Toxocariasis, asi como determinar los factores de riesgo que se puedan presentar para el contagio en caninos de Tunja Boyacá. Para ello, se recolectaron 381 muestras de heces de perros en condición de calle y domiciliarios, basándose en el censo canino más reciente. Estas muestras se analizaron en el laboratorio de la UPTC, y durante el muestreo también se recopilaron datos relevantes. Los resultados mostraron una prevalencia general del 57.21 %. En el caso del nematodo Toxocara spp; se encontró una relación estadística significativa con tres variables: condición, edad y género. Los perros en condición de calle (P=7.6718E-05; IC: 1.1323-1.904; RP: 1.2998) y aquellos menores de 2 años (P=0.01404165; IC: 1.0199-1.3398; RP: 1.2998) fueron identificados como los grupos con mayor riesgo de infección. Estos hallazgos subrayan la importancia de abordar esta problemática desde una perspectiva de salud pública, dado que los espacios públicos como parques y calles son puntos clave de transmisión, lo que aumenta el riesgo de contagio tanto para los perros como para las familias que los acompañan.

Abstract Given the high prevalence and impact of nematode parasites on canine populations, the study aimed to diagnose the prevalence of ancylostomiasis and toxocariasis, as well as identify potential risk factors for infection in canines in Tunja, Boyacá. To this end, 381 stool samples were collected from homeless and domestic dogs in accordance with the most recent canine census. The samples were subsequently analysed at the UPTC laboratory, and relevant data were also collected during the sampling process. The results indicated a general prevalence rate of 57.21 %. In the case of the nematode Toxocara spp; a significant statistical relationship was found with three variables: condition, age, and gender. The data revealed that dogs living on the streets (P=7.6718E-05; CI: 1.1323-1.904; RP: 1.2998) and those under two years of age The groups identified as having the highest risk of infection were (P=0.01404165; CI: 1.0199-1.3398; RP: 1.2998). These findings underscore the importance of addressing this problem from a public health perspective, as public spaces such as parks and streets serve as key points of transmission, increasing the risk of contagion for both dogs and their families

Estimation of an anuran conservation coefficient (Amphibia: Anura) for the application of indices of biotic integrity in Villavicencio, Colombia

Resumen El coeficiente de conservación es un valor asignado a las especies según su sensibilidad a la perturbación, rareza y distribución, lo que permite jerarquizarlas según su importancia relativa para la conservación. En este estudio, se estimó un coeficiente de conservación para 37 especies de anuros registradas durante el trabajo de campo en 15 localidades del municipio de Villavicencio. La construcción del coeficiente combinó muestreos sistemáticos con la evaluación de 21 investigadores con experiencia en el trabajo con anuros, quienes calificaron tres atributos ecológicos clave por especie, y cuyas puntuaciones fueron ponderadas en función del grado de familiaridad que cada evaluador reportó respecto a cada una. A partir de los valores obtenidos, las especies fueron clasificadas en tres niveles de preocupación ambiental, lo que permitió identificar aquellas con mayor prioridad de conservación. El enfoque adoptado, basado en un modelo multicriterio y en la ponderación del conocimiento experto, ofreció una aproximación integral a la vulnerabilidad ecológica de las especies, con potencial de aplicación en contextos con información limitada. Aunque la metodología presenta limitaciones asociadas a la subjetividad, el sistema de ponderación contribuyó a reducir su efecto, reforzando la utilidad del coeficiente como herramienta técnica para orientar acciones de conservación.

Abstract The conservation coefficient is a value assigned to species based on their sensitivity to disturbance, rarity, and geographic distribution, allowing them to be ranked according to their relative importance for conservation. In this study, a conservation coefficient was estimated for 37 anuran species recorded during field surveys conducted across 15 localities in the municipality of Villavicencio. The construction of the coefficient combined systematic samplings with the evaluation of 21 researchers experienced in working with anurans, who scored three key ecological attributes per species, with the scores weighted according to the level of familiarity each evaluator reported for each species. Based on the resulting values, species were classified into three levels of environmental concern, enabling the identification of those with the highest conservation priority. The adopted approach, grounded in a multicriteria framework and informed by expert knowledge weighted by familiarity, provided an integrative assessment of ecological vulnerability with strong potential for application in data-limited contexts. While the methodology entails certain subjective elements, the weighting system helped reduce their influence, reinforcing the value of the coefficient as a robust technical tool for guiding conservation efforts.

Antibacterial Activity of Cnidoscolus urens (L.) Arthur Ethanolic Leaf and Stem Extracts

Abstract This research explored the antibacterial activity of ethanolic extracts from the leaves and stems of Cnidoscolus urensL., a plant traditionally used in herbal medicine, against four different bacterial strains (Bacillus sp, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli). The study aimed to gauge the inhibitory effect of these extracts on selected bacteria and compare the antimicrobial activity of leaf and stem extracts. Using the agar diffusion technique with sensitivity discs, the antibacterial activity of the extracts was assessed. The major compounds in the extracts were identified using gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS). The findings showed that both extracts significantly inhibited the growth of the evaluated bacteria, with the leaf extract demonstrating higher antimicrobial activity. Analysis of the extracts revealed differences in their chemical composition, including the presence of bioactive compounds such as n-Hexadecanoic acid and phytol. The study concludes that both leaf and stem extracts could be potential antibacterial agents, with the leaf extract showing greater activity, potentially due to its bioactive compounds. These results point to C. urens L. as a potential source of natural antimicrobial agents.

Resumen Esta investigación exploró la actividad antibacteriana de los extractos etanólicos de hojas y tallos de Cnidoscolus urensL., una planta utilizada tradicionalmente en la medicina herbal, contra cuatro cepas bacterianas diferentes (Bacillus sp, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae and Escherichia coli). El estudio tuvo como objetivo evaluar el efecto inhibitorio de estos extractos sobre bacterias seleccionadas y comparar la actividad antimicrobiana de los extractos de hojas y tallos. Se empleó la técnica de difusión en agar con discos de sensibilidad para evaluar la actividad antibacteriana de los extractos. Los principales compuestos en los extractos fueron identificados mediante cromatografía de gases acoplada a espectrometría de masas (GC/MS). Los resultados mostraron que ambos extractos inhibieron significativamente el crecimiento de las bacterias evaluadas, con el extracto de hojas mostrando una mayor actividad antimicrobiana. El análisis de los extractos reveló diferencias en su composición química, incluyendo la presencia de compuestos bioactivos como ácido n-hexadecanoico y fitol. El estudio concluye que tanto los extractos de hojas como los de tallos podrían ser agentes antibacterianos potenciales, siendo el extracto de hojas el de mayor actividad, posiblemente debido a sus compuestos bioactivos. Estos hallazgos señalan a C. urens L. como una posible fuente de agentes antimicrobianos naturales.

Combined economic-environmental dispatch using the weighting-based optimization model solved via the vortex search algorithm

Abstract This article explores the multi-objective dispatch of thermal power plants using a weighting-based optimization approach. The objective functions aim to minimize both the hourly CO2 emissions and the total power generation costs. The multi-objective problem is formulated as a nonlinear programming problem, considering the impact of turbine valves on both objectives. Moreover, the nonlinear programming model integrates the transmission power loss model into the power balance constraint, with these losses being characterized by classical quadratic coefficients. To tackle this intricate optimization problem, a metaheuristics-based approach is adopted. More precisely, the problem is addressed through the iterative solution of an equivalent single-objective model, which is derived from the weighting-based formulation and employs the vortex search algorithm. Numerical simulations conducted on two power systems, one composed of three-generation plants and the other one of ten-generation plants, validate the effectiveness of the proposed multi-objective approach in comparison with interior-point optimizers and metaheuristics-based optimizers. All numerical analyses were performed using the Julia software, with the Ipopt solver within the JuMP optimizing tool.

Resumen Este artículo explora el despacho multiobjetivo de centrales térmicas utilizando un enfoque de optimización basado en ponderaciones. Las funciones objetivo buscan minimizar tanto las emisiones de CO2 por hora como los costos totales de generación de energía. El problema multiobjetivo se formula como un problema de programación no lineal, considerando el impacto de las válvulas de turbina en ambos objetivos. Además, el modelo de programación no lineal incorpora el modelo de pérdidas de potencia de transmisión a la restricción del balance de potencia, donde estas pérdidas son representadas por coeficientes cuadráticos clásicos. Para enfrentar este intrincado problema de optimización, se utiliza un enfoque basado en metaheurística. Concretamente, el problema se aborda mediante la solución iteraiva de un modelo mono-objetivo equivalente que se deriva de la formulación basada en ponderaciones y utiliza el algoritmo de búsqueda de vórtices. Las simulaciones numéricas realizadas en dos sistemas de energía, uno compuesto por plantas de 3 generaciones y el otro por plantas de 10, validan la efectividad del enfoque multiobjetivo propuesto en comparación con optimizadores de puntos interiores y optimizadores basados en metaheurística. Todos los análisis numéricos se realizaron utilizando el software Julia, con el solucionador Ipopt dentro de la herramienta de optimización JuMP.

Efficient Integration of Capacitor Banks for Minimizing Investment and Operation Costs in Medium Voltage Distribution Systems

Resumen Este artículo presenta una metodología híbrida de maestro-esclavo para la integración eficiente de bancos de condensadores con el objetivo de minimizar costos de inversión y operación en sistemas de distribución de media tensión. En la etapa esclava, se emplea el método de aproximaciones sucesivas para evaluar el flujo de potencia asociado a cada posible configuración de capacitores a instalar. Mientras tanto, en la etapa maestra, se implementa el algoritmo de manada de caballos salvajes para ubicar y dimensionar los bancos de condensadores en los sistemas de distribución. La metodología híbrida se aplica a sistemas de prueba compuestos de 33 y 69 nodos, y se compara con varios algoritmos metaheurísticos. Los resultados de simulación demuestran que el algoritmo propuesto ofrece soluciones mejoradas en comparación con los otros algoritmos analizados.

Abstract This article presents a hybrid master-slave methodology for the efficient integration of capacitor banks with the objective of minimizing investment and operation costs in medium voltage distribution systems. In the slave stage, the method of successive approximations is used to evaluate the optimal power flow. Meanwhile, in the master stage, the wild horse herd algorithm is implemented to locate and size the capacitor banks in the distribution systems. The hybrid methodology is applied test feeders composed of 33 and 69 nodes and compared with several metaheuristic algorithms. The simulation results demonstrate that the proposed algorithm offers improved solutions compared to the other analyzed algorithms.

Alternative way to calculate magnetostatic force

Abstract In this paper, the traditional expression for the magnetostatic force exerted on a charge q moving at velocity v in the presence of a magnetic induction field , was rewritten in terms of a conservative component and a not conservative. The conservative component allows us to define a possible magnetostatic potential energy function, in such a way that the resulting expression for the magnetic force contains a term similar to that of the electrostatic force equation, , where is the electric field, ∇ is the gradient operator and U E is the electrostatic potential energy. Additionally, this expression was applied to some simple systems and the results obtained were compared with the traditional equation.

Resumen En este trabajo, la expresión tradicional para la fuerza magnetostática ejercida sobre una carga q que se mueve a velocidad v en presencia de un campo de inducción magnética , se reescribió en términos de una componente conservativa y otra no conservativa. La componente conservativa nos permite definir una posible función de energía potencial magnetostática, de tal forma que la expresión resultante para la fuerza magnética contiene un término similar al de la ecuación de fuerza electrostática, , donde E es el campo eléctrico, V es el operador gradiente y UE es la energía potencial electrostática. Además, esta expresión se aplicó a algunos sistemas sencillos y los resultados obtenidos se compararon con la ecuación tradicional.

Analysis of the reactive power capacity of electric vehicle charging stations to improve voltage stability in active distribution networks

Resumen La proliferación de vehículos eléctricos (EV - Electrical Vehicles) plantea retos significativos para la estabilidad de voltaje en redes eléctricas. En este contexto, este documento se centra en el estudio de la capacidad de potencia reactiva de las estaciones de carga de vehículos eléctricos (EVCS - Electric Vehicle Chraging Station) y su influencia en la estabilidad del voltaje en las redes de distribución activa (ADN - Active Distribution Networks). Esta investigación utiliza un modelo de programación no lineal basado en el índice de estabilidad de tensión (VSI - Voltage Stability Index) y simulaciones de Monte Carlo (MCS - Monte-Carlo Simulation) para modelar la demanda de carga. Además, se emplea optimización por enjambre de partículas (PSO - Particle Swarm Optimization) para optimizar la distribución de potencias inyectadas por las EVCS, promoviendo una gestión eficiente y sostenible de la red. Los resultados resaltan la necesidad de estrategias que mejoren la optimización de redes de distribución en entornos con cargas no lineales y generación distribuida renovable. En este sentido, se presenta una mejora en el VSI cuando las EVCS inyectan potencia reactiva al sistema. Al mismo tiempo, se analiza la inlclusión de los recursos energéticos distribuidos (DER - Distributed Energy Resources) en la mejora del VSI.

Abstract The proliferation of electric vehicles (EVs) poses significant challenges to voltage stability in power grids. In this context, this document focuses on the study of the reactive power capacity of electric vehicle charging stations (EVCS) and its influence on voltage stability in active distribution networks (ADN). This research employs a nonlinear programming model based on the Voltage Stability Index (VSI) and Monte Carlo simulations (MCS) to model load demand. Additionally, Particle Swarm Optimization (PSO) is used to optimize the distribution of power injected by EVCS, promoting efficient and sustainable grid management. The results highlight the need for strategies that improve the optimization of distribution networks in environments with non-linear loads and renewable distributed generation. In this regard, an improvement in the VSI is observed as EVCS inject reactive power into the system. At the same time, the inclusion of Distributed Energy Resources (DER) in enhancing the VSI is analyzed.

Conexión óptima a tierra del neutro en redes de CC bipolares con carga asimétrica mediante una aproximación convexa cuadrática mixta-entera

Abstract This work analyzes the optimal grounding of bipolar DC networks with asymmetric loading through a convex optimization model. The power flow equations are represented as convex-conic constraints with binary variables introduced to define the nodes where solid grounding is most suitable to minimize power loss. The problem belongs to the family of mixed-integer quadratic convex (MIQC) models, which is solvable with a combination of the branch-and-cut and the interior point method. The model ensures global optimum due to the convexity of the solution space for each combination of the binary variables. Numerical experiments in bipolar DC networks with 4-, 21-, 33-, and 85-node demonstrate the effectiveness of the optimal grounding procedure regarding power loss minimization. All the computational validations were carried out in the MATLAB programming environment using the convex disciplined tool (CVX) and the Gurobi solver.

Resumen Este trabajo analiza la conexión a tierra óptima de redes de CC bipolares con carga asimétrica mediante un modelo de optimización convexa. Las ecuaciones de flujo de potencia se representan como restricciones cónicas convexas con variables binarias introducidas para definir los nodos donde la conexión a tierra sólida es más adecuada para minimizar la pérdida de potencia. El problema pertenece a la familia de modelos convexos cuadráticos mixtos enteros (MIQC, por sus siglas en inglés), los cuales son resolubles mediante una combinación del método de ramificación y corte y el método de punto interior. El modelo garantiza el óptimo global debido a la convexidad del espacio de soluciones para cada combinación de las variables binarias. Los experimentos numéricos en redes bipolares de CC con 4, 21 y 33 nodos demuestran la efectividad del procedimiento de conexión a tierra óptima en la minimización de pérdidas de potencia. Todas las validaciones computacionales se realizaron en el entorno de programación MATLAB utilizando la herramienta de disciplina convexa (CVX) y el solucionador Gurobi.

Operación de redes eléctricas de distribución bajo un entorno de integración de recursos energéticos distribuidos: Un enfoque técnico

Resumen El crecimiento poblacional ha incrementado la demanda de energía eléctrica, lo que plantea desafíos técnicos para los sistemas eléctricos de potencia (SEP), especialmente en zonas alejadas de los centros de generación. La generación distribuida (GD), basada en fuentes renovables cercanas a los puntos de consumo, surge como una solución para mejorar la eficiencia y reducir pérdidas energéticas. Sin embargo, su integración requiere metodologías que consideren restricciones operativas y condiciones locales. Este trabajo propone una metodología de optimización maestro-esclavo para la integración y operación de fuentes de GD en redes de distribución. En la etapa maestra, se emplean los algoritmos metaheurísticos PSO (Optimización por Enjambre de Partículas) y CSA (Algoritmo de Búsqueda de Cuervos) para determinar la ubicación y el perfil horario de inyección de potencia de los generadores, utilizando un sistema de prueba de 33 nodos. En la etapa esclava, se implementa el método de Aproximaciones Sucesivas (AS) para evaluar la función objetivo con enfoque técnico. La sintonización de los algoritmos se realizó utilizando PSO como sintonizador, con parámetros extraídos de literatura especializada. Los resultados muestran una reducción significativa de las pérdidas energéticas, con un ahorro de 1111,37 kW y una mejora del 33 %, siendo PSO el algoritmo que obtuvo los mejores desempeños. El estudio se validó con datos reales de demanda y condiciones meteorológicas de la ciudad de Medellín, evidenciando la eficacia de la metodología propuesta para mejorar la operación de los SEP con generación distribuida.

Simulation of a hydrogen plasma in a TM₁₁₂ microwave reactor for diamond deposition

Resumen El diamante presenta una combinación única de propiedades: alta dureza, elevada resistencia al desgaste, alta conductividad térmica, transparencia en el rango infrarrojo, inercia química y excelentes propiedades semiconductoras. Por esta razón, el interés en la producción de materiales basados en este mineral para diversas industrias se ha mantenido durante las últimas décadas. Las principales tecnologías para sintetizar estructuras de diamante se basan en métodos de deposición química en fase vapor (CVD), como el filamento caliente (Hot Filament) y los plasmas de microondas CVD. En este trabajo se presentan los resultados del estudio computacional sobre la generación de un plasma de hidrógeno en un reactor de microondas para deposición de diamante, a partir de la interacción del campo de microondas en el modo TM112 con gas H2, utilizando los módulos de plasma, radiofrecuencia y transferencia de calor del software COMSOL Multiphysics. En nuestro estudio se consideran dos puertos de inyección de microondas desfasados n rad; lo cual puede lograrse mediante el uso de dos generadores de estado sólido sincronizados. Esta configuración de excitación del campo de microondas genera dos zonas de activación del plasma, de igual tamaño y concentración, próximas al sustrato; características deseables para su implementación tecnológica, ya que incrementan tanto el área efectiva para el crecimiento de películas de diamante como la potencia total entregada en el volumen específico. Se obtuvieron datos sobre el comportamiento de parámetros físicos fundamentales, tales como las densidades y temperaturas electrónica y de hidrógeno atómico, así como la concentración y temperatura del gas, en función de los parámetros controlables experimentalmente, como la presión y la potencia de microondas.

Abstract Diamond exhibits a unique combination of properties: high hardness, high wear resistance, high thermal conductivity, infrared transparency, chemical inertness, and excellent semiconducting behavior. For this reason, interest in the production of materials based on this mineral for various industries has been maintained in the last decades. The main technologies for synthesizing diamond structures rely on chemical vapor deposition (CVD) methods, such as Hot Filament and microwave plasma CVD. This work presents the results of a computational study on the generation of hydrogen plasma in a microwave plasma reactor for diamond deposition, based on the interaction between the TM112 microwave field with H2 gas. The simulation was performed using the plasma, radio frequency, and heat transfer modules of the COMSOL Multiphysics software. In our study, two microwave injection ports, phase-shifted by n radians, are considered; this configuration can be implemented using two synchronized solid-state generators. This microwave field excitation scheme generates two plasma activation zones, of equal size and concentration, near the substrate - desirable characteristics for technological implementation, as they increase both the effective area for diamond film growth and the total power delivered to the specific volume. Data were obtained on the behavior of key physical parameters, such as electron and atomic hydrogen densities and temperatures, as well as gas concentration and temperature, as functions of experimentally controllable parameters, including pressure and microwave power. Understanding these variables is essential for optimizing the technological parameters required for the construction and operation of a microwave plasma reactor for diamond deposition.

Proposal of a computational method for the detection of asbestos-cement in hyperspectral images based on spectral signature binarization and Hamming distance

Abstract One of the challenges in the field of hyperspectral imaging is the development of computationally effective and efficient methods for material detection given the large volume of data in these images. Based on this, this article proposes a computational method for detecting asbestos-cement as a contribution, using the binarization of the spectral signature of asbestos and its comparison with the binarized spectral signatures of the image pixels through the normalized Hamming distance. As a result of this research, the method was implemented using open-source libraries (spectral, numpy, matplotlib, and pandas) and was applied as a case study to a hyperspectral image of the Manga neighborhood in the city of Cartagena. The proposed method. The effectiveness and efficiency of the proposed method were compared with the correlation method, showing that the proposed method has similar effectiveness to the correlation method and is 4.92% more efficient. Based on the obtained results, the proposed method is a competitive alternative for replication and extrapolation in the detection of different materials in hyperspectral images. Likewise, given its efficiency results, this method can be integrated into material monitoring systems based on remote sensing.

Resumen Uno de los desafíos en el campo de las imágenes hiperespectrales es contar con métodos eficaces y eficientes computacionalmente que permitan la detección de materiales ante el gran volumen de datos de estas imágenes. A partir de lo anterior, en este artículo se propone como contribución un método computacional para la detección de asbesto-cemento, a partir de la binarización de la firma espectral de asbesto y su comparación con las firmas espectrales binarizadas de los píxeles de la imagen mediante la distancia normalizada de Hamming. Como resultado de esta investigación, se implementó el método mediante el uso de las librerías de código abierto (spectral, numpy, matplotlib y pandas) y se desplegó a modo de caso de estudio sobre una imagen hiperespectral del barrio Manga de la ciudad de Cartagena. El método propuesto. La eficacia y la eficiencia del método propuesto fueron comparadas con respecto al método de correlación, obteniendo que el método propuesto tiene una eficacia similar al método de la correlación y es 4.92% más eficiente. A partir de los resultados obtenidos, el método propuesto es una alternativa competitiva para ser replicado y extrapolado en la detección de diferentes materiales en imágenes hiperespectrales. Así mismo, dado los resultados a nivel de eficiencia, este método puede ser integrado en sistemas de monitorización de materiales basados en sensado remoto.

Analysis of the efficacy of antiretroviral inhibitors in the dynamics of HIV

Resumen En este artículo se propone y analiza un modelo matemático que incluye el efecto de la combinación de terapias antirretrovirales en la dinámica del VIH. Se lleva a cabo un análisis exhaustivo del comportamiento cualitativo del modelo. Las condiciones de estabilidad local y global del punto de equilibrio libre de enfermedad y del punto de equilibrio de infección crónica se determinan utilizando el número reproductivo básico R0. Además, se emplean simulaciones numéricas para evaluar el impacto de diferentes niveles de eficacia de los tratamientos antirretrovirales en la carga viral y en la recuperación de las células del sistema inmunológico. Los resultados muestran que un aumento en la eficacia de los inhibidores reduce significativamente el tiempo necesario para alcanzar un estado libre de infección, destacando la importancia de combinar terapias para lograr mejores resultados clínicos.

Abstract In this article, a mathematical model is proposed and analyzed, incorporating the effect of combining antiretroviral therapies on the dynamics of HIV. A comprehensive analysis of the qualitative behavior of the model is performed. The local and global stability conditions of the disease-free equilibrium point and the chronic infection equilibrium point are determined using the basic reproduction number R0. Additionally, numerical simulations are used to evaluate the impact of different levels of antiretroviral treatment efficacy on the viral load and the recovery of immune system cells. The results show that increasing the efficacy of inhibitors significantly reduces the time required to reach an infection-free state, highlighting the importance of combining therapies to achieve better clinical outcomes.

Evaluation of aggregation in Age-Period-Cohort (APC) models with a Bayesian approach

Resumen Los modelos de regresión Poisson de Edad-Periodo-Cohorte, APC por su sigla en inglés, son utilizados en estudios de epidemiología para estimar el efecto de cada uno de estos factores en las tendencias de las razones de incidencia y mortalidad de diferentes enfermedades. Generalmente, se tiene la información sobre los casos observados o la mortalidad de una enfermedad resumidos en una tabla con dos entradas: el grupo de edad y el período calendario en que se registró el evento de interés. Uno de los retos que un investigador debe enfrentar en los diferentes contextos y escenarios que requieren aplicaciones de modelos APC es la agregación de los datos. En la mayoría de los estudios, la información disponible sólo se encuentra agregada ya sea por grupos de edades, por periodos o por ambas características. En este sentido sería pertinente evaluar el efecto que tiene esta agregación de la información tanto en la estimación de los efectos del modelo como en las predicciones obtenidas con éste. Se podría inferir que esta agregación, usualmente por periodos de 5 años o quinquenios, debe afectar de manera significativa la calidad de las predicciones, pues en este proceso se pueden perder tendencias o patrones estacionales. Así, en este trabajo se realiza un análisis sobre el impacto que tiene la agregación de datos de las incidencias (por periodos) en las proyecciones o predicciones futuras. En particular, se hace un estudio comparativo entre las tasas de mortalidad por tuberculosis para el caso de Colombia y se muestran proyecciones para tres agregaciones del periodo: quinquenios, trienios y anualidades.

Abstract Poisson Regression models of Age-Period-Cohort (APC) are employed in epidemiological studies to estimate the impact of each of these factors on the trends in incidence and mortality rates for various diseases. Typically, information on observed cases or mortality from a disease is summarized in a table with two entries: age group and calendar period in which the event of interest was recorded. One of the challenges researchers face in various contexts and scenarios requiring APC model applications is data aggregation. In most studies, the available information is aggregated either by age groups, periods, or both characteristics. In this regard, it would be relevant to assess the impact of this data aggregation on both the estimation of model effects and the predictions obtained from it. It could be inferred that this aggregation, usually done in 5-year periods or quinquennia, may significantly affect the quality of predictions, as trends or seasonal patterns may be lost in this process. Thus, this work conducts an analysis on the impact of aggregating incidence data (by periods) on future projections or predictions. In particular, a comparative study is carried out on tuberculosis mortality rates for the case of Colombia, and projections are shown for three period aggregations: five-year periods, three-year periods, and annuities.

Some Tauberian theorems for Weighted means of triple integrals

Abstract In this paper, we have extend some Tauberian theorems given for (C, α, β, γ) integrability method to the weighted mean method of type (α, β, γ) determined by the functions p(x), q(y) and u(z).

Resumen En este artículo, hemos extendido algunos teoremas tauberianos dados para el método de integrabilidad (C, α, β, γ ) al método de media ponderada de tipo (α, β, γ ) determinado por las funciones p(x), q(y) y u(z).

Mixture of two Panjer Distributions: optimizing the insurance claims model with factor moment estimation

Resumen Este artículo propone una metodología basada en la mixtura de distribuciones para modelar eventos discretos en contextos complejos, como reclamaciones en seguros. Tradicionalmente, los datos discretos se ajustan mediante distribuciones univariadas. Sin embargo, este estudio emplea una combinación de distribuciones Poisson, Geométrica, Binomial y Poisson-Gamma con un parámetro común r, logrando un ajuste superior. Los parámetros se estiman mediante momentos factoriales y se valida el modelo con la prueba chi-cuadrado, logrando un mejor ajuste. Implementado en R, este enfoque optimiza la gestión de riesgos en seguros de autos y mejora los modelos predictivos. Este estudio amplía los resultados previos de [1], incorporando el método de los momentos factoriales, método adecuado para modelar conjuntos de datos pequeños.

Abstract This article proposes a methodology based on mixture distributions to model discrete events in complex contexts, such as insurance claims. Traditionally, discrete data are fitted using univariate distributions. However, this study employs a combination of Poisson, Geometric, Binomial, and Poisson-Gamma distributions with a common parameter r, achieving a superior fit. The parameters are estimated using factorial moments, and the model is validated with the chi-square test, resulting in a better fit. Implemented in R, this approach optimizes risk management in auto insurance and improves predictive models. This study expands on the previous results of [1], incorporating the factorial moments method, which is suitable for modeling small datasets.

Three strategies for the generation of random numbers from the Bivariate Weibull distribution assuming dependence: copula methodologies

Abstract Bivariate Weibull distribution-generating methods include the idea of dependence. Bivariate Weibull models incorporated both positive and negative dependence in the same parametric setting, which improved the understanding of failure behaviors in dependent component systems. These generative methods provide insights into dependence structures, statistical properties, and parameter estimation techniques for bivariate Weibull distributions, making them essential for survival and reliability analysis. This paper compares three methods for generating data from a bivariate distribution. The results indicate scenarios where the methods generate data from this distribution best. Method 3 performs poorly in a small sample size (n = 50) only when the dependence is low (a = 0.25). Method 2 (CD-Vines) performs well for the 50% dependence scenario, independent of sample size, and method 1 under the scenarios works very well but has a restriction if we find that the data do not follow a positive stable distribution. Furthermore, evaluation metrics confirm that, among the three approaches, Method 2 provides the best overall performance for generating data that closely matches the theoretical bivariate Weibull distribution.

Resumen Los métodos de generación de distribuciones bivariadas Weibull incluyen la idea de dependencia. Los modelos bivariados con esta distribución incorporan tanto dependencia positiva como negativa en un mismo marco paramétrico, lo que ha mejorado la comprensión de los comportamientos de fallo en sistemas de componentes dependientes. Estos métodos generativos proporcionan información sobre las estructuras de dependencia, las propiedades estadísticas y las técnicas de estimación de parámetros para distribuciones bivariadas Weibull, lo que los hace esenciales para el análisis de supervivencia y confiabilidad. Este artículo compara tres métodos para generar datos a partir de una distribución bivariada. Los resultados indican en los escenarios que los métodos generan datos de esta distribución de manera óptima. El método 3 tiene un rendimiento deficiente en tamaños de muestra pequeños (n = 50) solo cuando la dependencia es baja (a = 0.25). El método 2 (CD-Vines) funciona bien en el escenario de dependencia del 50%, independientemente del tamaño de la muestra, y el método 1 funciona muy bien en los escenarios considerados, pero tiene una restricción si se encuentra que los datos no siguen una distribución estable positiva. Además, las métricas de evaluación confirman que, entre los tres enfoques, el método 2 ofrece el mejor rendimiento general para generar datos que se ajustan estrechamente a la distribución teórica Weibull bivariada.

Study of the electrical charge storage of Barium Titanate (BaTiO ₃ ) a systematic review

Abstract This literature review article presents the state of the art of ferroelectric studies of Barium Titanate (BaTiO 3 ), a widely used ceramic material. Special emphasis is made on the different methods and techniques that have been developed to analyze the electrical polarization response of this material as a function of harmonic content and/or frequency, this characteristic is fundamental to understand its ferroelectric behavior. Also, amplifiers and sources that can be used in ferroelectric analysis are discussed, although they were not originally designed for this purpose. At the end of the article, a critical analysis of the current status of the study of the electrical polarization behavior of BaTiO 3 as a function of harmonic content and frequency is made. It is hoped that this literature review will contribute to promote new studies in this field and to improve the understanding of the ferroelectric properties of BaTiO 3 .

Resumen En este artículo de revisión bibliográfica se presenta el estado del arte de los estudios ferroeléctricos del Titanato de Bario (BaTiO3), un material cerámico ampliamente utilizado. Se hace especial énfasis en los diferentes métodos y técnicas que se han desarrollado para analizar la respuesta de la polarización eléctrica de este material en función del contenido armónico y/o la frecuencia, esta característica es fundamental para entender su comportamiento ferroeléctrico. Asimismo, se discuten amplificadores y fuentes que pueden ser utilizados en el análisis ferroeléctrico, aunque originalmente no fueron diseñados para tal fin. Al final del artículo, se realiza un análisis crítico del estado actual del estudio del comportamiento de la polarización eléctrica del BaTiO 3 en función del contenido armónico y frecuencia. Se espera que esta revisión bibliográfica contribuya a promover nuevos estudios en este campo y a mejorar la comprensión de las propiedades ferroeléctricas del BaTiO 3 .

Techno-functional properties of protein isolates from vitabosa seeds (Mucuna deeringiana)

Resumen La semilla de vitabosa (Mucuna deeringiana) se caracteriza por su alto contenido proteico y la presencia de compuestos bioactivos, lo que la convierte en una alternativa prometedora como fuente no convencional de proteínas. Su aprovechamiento en la industria alimentaria puede contribuir al desarrollo de ingredientes funcionales y sostenibles. En este trabajo se llevó a cabo la extracción de los aislados proteicos de la semilla de vitabosa (Mucuna deeringiana) y se determinaron las propiedades funcionales de éstos con el fin de analizar la viabilidad de su uso como ingrediente alimentario. Se realizó la caracterización proximal de la semilla, se determinó el punto isoeléctrico y el de mayor solubilidad de las proteínas de la harina desengrasada, se extrajeron los aislados proteicos y se evaluaron sus propiedades funcionales. La semilla presentó una composición de humedad de 11.2%, materia seca de 88.8 %, proteína cruda de 24.9 %, grasa cruda de 2.75 %, cenizas de 7.98 %, fibra cruda de 8.77 % y extracto libre de nitrógeno de 44.5 %. El punto isoeléctrico fue a pH 4 y el de mayor solubilidad de las proteínas fue a pH 10. En la extracción de aislados proteicos se obtuvo con un rendimiento del 35.8 %. La capacidad de absorción de agua de los aislados proteicos fue 1.32 mL/g; la capacidad de absorción de lípidos fue 1.57 mL/g; la capacidad emulsificante de 32.6%; la estabilidad de la emulsión de 51.7%; la capacidad espumante de 29.4 % y la estabilidad espumante en tiempo inicial del 29.4 % y tiempo final de 17.7 % (5 horas). Se observó formación de un gel sólido a una concentración de aislado proteico de 6 % p/v lo que es un resultado relevante comparado con otros estudios. Este aislado puede ser usado como un ingrediente multifuncional en la producción de diversos alimentos debido a sus propiedades funcionales dentro de las que se destaca la capacidad de gelificación y la estabilidad emulsificante.

Abstract The vitabosa seed (Mucuna deeringiana) is characterized by its high protein content and the presence of bioactive compounds, making it a promising alternative as a non-conventional protein source. Its utilization in the food industry may contribute to the development of functional and sustainable ingredients. In this study, protein isolates were extracted from vitabosa (Mucuna deeringiana) seeds, and their functional properties were evaluated to assess their potential application as a food ingredient. A proximate characterization of the seed was performed, the isoelectric point and the pH of maximum protein solubility from defatted flour were determined, protein isolates were extracted, and their functional properties were assessed. The seed composition was 11.2 % moisture, 88.8 % dry matter, 24.9 % crude protein, 2.75 % crude fat, 7.98 % ash, 8.77 % crude fiber, and 44.5 % nitrogen-free extract. The isoelectric point was found at pH 4, and maximum protein solubility was observed at pH 10. Protein isolate extraction was achieved with a yield of 35.8 %. The water absorption capacity of the isolates was 1.32 mL/g, the oil absorption capacity was 1.57 mL/g, the emulsifying capacity was 32.6 %, and the emulsion stability was 51.7 %. The foaming capacity was 29.4 %, with an initial foam stability of 29.4 % and a final stability of 17.7 % after 5 hours. A solid gel was formed at a protein isolate concentration of 6 % w/v, which is a significant result compared to other studies. Given their functional properties, particularly their gelling ability and emulsion stability, these protein isolates could be used as multifunctional ingredients in the production of various food products.

Obtaining and characterizing hass avocado seed starch (persea americana 'hass) by wet alkali treatment as a source of biodegradable material

Abstract The agro-industrial waste from Hass Avocado Seeds (HAS) (Persea americana 'Hass) is an abundant residue that generates different by-products of high added value. The high starch macromolecule content makes them an interesting derivative with diverse functional applications. The starch extraction was performed using the wet alkaline method with sodium hydroxide (NaOH) and sodium metabisulfite (Na2S2O5) treatment at low concentrations. The extraction yield of HAS starch was 14.93% at 35°C, presenting a type B structure with OH, C-H, O-H, C-O-C, C-OH, and C-C bonds, and a crystallinity of 38.63%. Particle size analysis revealed granules with an average size of 12.87±5.29 /μm, which exhibited high water absorption properties, significant swelling power, and superior viscosity of 5.94±0.05 g gel/g sample, 6.05±0.05 g gel/g starch, and 1685.37 mPa·s, respectively. The native HAS starch showed a high thermal stability profile at a maximum temperature of 110.23°C and an enthalpy of 541.76 J/g, thanks to its improved structural configuration, which is superior to what has been reported for this botanical source in the literature. The starch extraction was successful even though it can be considered low yield; however, the use of this waste as a source of material for industrialization, both in food and non-food systems, can benefit the environment and food security.

Resumen El desecho agroindustrial Semilla de Aguacate Hass (SAH) (Persea americana 'Hass) es un residuo abundante que genera diferentes subproductos de alto valor agregado. El elevado contenido de la macromolécula de almidón las transforma en un derivado de interés con diversas aplicaciones funcionales. La extracción de almidón se realizó por el método álcalis en vía húmeda con hidróxido de sodio NaOH y tratamiento de metabisulfito de sodio (Na2S2O5) a bajas concentraciones. El rendimiento de extracción del almidón de SAH fue del 14,93% a 35°C, presentando una estructura tipo B con enlaces OH, C-H, O-H, C-O-C, C-OH y C-C, y cristalinidad del 38,63%. El análisis granulométrico reveló gránulos con un tamaño medio de 12,87±5,29 /μm, los cuales presentaron propiedades de alta absorción de agua, un elevado poder de hinchamiento, y una viscosidad superior de 5,94±0,05 g gel/g muestra, 6,05±0,05 g gel/g almidón y 1685,37 mPa·s, respectivamente. El almidón nativo de SAH evidenció un perfil de alta estabilidad térmica a la temperatura máxima de 110,23°C y entalpia de 541,76 J/g, gracias a su configuración estructural mejorada y superior a lo reportado para esta fuente botánica en la literatura. La extracción de almidón fue exitosa a pesar de que puede considerarse de bajo rendimiento, no obstante, el aprovechamiento de este desecho como fuente de material para la industrialización, tanto en sistemas alimentario como no alimentarios, puede beneficiar al medio ambiente y la seguridad alimentaria.

Controlled release of glyphosate supported/encapsulated on organoclays host and alginate over an amazon Colombian soil column

Abstract Controlled release formulations (CRF) are implemented to modulate the concentration of the active ingredient provided to the soil over time. In this work, CRF of glyphosate previously supported on bentonite/organobentonite (host materials) and with alginate as encapsulating agent in different host material/alginate ratios were obtained to evaluate the desorption profile in water and soil columns. The results indicate that the organobentonite with a higher content of alkylammonium cations reaches glyphosate qs of up to 2.078 mg g-1 at pH 10, due to an ionic interaction between the negatively ionized glyphosate and its positive surface. The adsorption results best fit the Sips model indicating heterogeneity in the adsorption sites on the surface of the materials. The encapsulation of the glyphosate/organobentonite (OBGE) systems was carried out with alginate as a crosslinking agent using the extrusion technique, spherical encapsulates with particle sizes >2.3 mm was obtained. The water activity study showed activities < 0.6 suggesting the inhibition of the growth of microorganisms. The experiment of release glyphosate encapsulated in water were performed with the encapsulates containing glyphosate - host materials in different proportions (0.1 and 0.4) and reach a release between 25 - 35 %, with the encapsulated with lower ratio of glyphosate/organobentonite OBGE(0.1). These results were adjusted to the empirical model of Korsmeyer-Peppas which are related to controlled release profiles whose predominant mechanism is simple Fickian diffusion. The experiment in soil columns demonstrated that OBGE(0.1) slowly releases the active component through the soil profile compared to the commercial formulation.

Resumen Las formulaciones de liberación controlada (CRF) se implementan para modular la concentración del ingrediente activo suministrado al suelo a lo largo del tiempo. En este estudio, se obtuvieron CRF de glifosato previamente soportado en bentonita/organobentonita (materiales host) y encapsulado con alginato como agente encapsulante en diferentes relaciones material hospedador/alginato, con el objetivo de evaluar el perfil de desorción en agua y columnas de suelo. Los resultados indican que la organobentonita con un mayor contenido de cationes alquilamonio alcanza capacidades de adsorción de glifosato de hasta 2.078 mg g-1 a pH 10, debido a una interacción iónica entre el glifosato ionizado negativamente y la superficie cargada positivamente del material. Los datos de adsorción se ajustaron mejor al modelo de Sips, lo que sugiere heterogeneidad en los sitios de adsorción sobre la superficie de los materiales. La encapsulación de los sistemas glifosato/organobentonita (OBGE) se realizó utilizando alginato como agente reticulante mediante la técnica de extrusión, obteniéndose encapsulados esféricos con tamaños de partícula superiores a 2.3 mm. El estudio de actividad de agua mostró valores inferiores a 0.6, lo que sugiere la inhibición del crecimiento microbiano. Los experimentos de liberación de glifosato encapsulado en agua se llevaron a cabo con encapsulados que contenían glifosato y materiales hospedadores en diferentes proporciones (0.1 y 0.4), alcanzando una liberación entre el 25 y el 35 %, siendo la formulación OBGE(0.1) la de menor relación glifosato/organobentonita. Estos resultados se ajustaron al modelo empírico de Korsmeyer-Peppas, asociado a perfiles de liberación controlada donde el mecanismo predominante es la difusión Fickiana simple. El experimento en columnas de suelo demostró que OBGE(0.1) libera el ingrediente activo de manera más lenta a través del perfil del suelo en comparación con la formulación comercial.

Phenolic degradation by drying of cocoa (theobroma cacao l) shells

Resumen El objetivo del estudio fue determinar la degradación fenólica de la cáscara de cacao del clon CCN 51 por la acción del secado por convección. Los frutos fueron obtenidos de la vereda Campo Alicia Sector El Recreo, municipio del Zulia, Norte de Santander. Metodología Los frutos fueron, lavados, cortados y despulpados y a la cáscara en fresco analizando las características químicas (humedad, minerales, grasa cruda y pH), y el contenido fenólico total. La cáscara fue cortada y sumergida en una solución de ácido cítrico (0,1 %) y ácido ascórbico al 0.1 %(p/v). Para el caso de la cáscara fresca las cáscaras fueron reducidas de tamaño y para el caso del secado por aire forzado fueron llevadas a 60°C, con una velocidad de aire de secado de 40 m/s h por 28 horas y seguidamente fue molida. Para la extracción y cuantificación de polifenoles y la capacidad antioxidante, se empleó una proporción igual de etanol/agua (50:50 v/v), relación soluto/solvente (1:60 p/v) y temperatura de 60 °C. Los resultados mostraron en las cáscaras frescas y seca una humedad de 74,87 ( %) y 6,55 ( %), minerales 8,09 ( %) y 8,69 ( %), grasa 0,90 ( %) y 0,70 ( %) y pH 5,64 y 5,26 respectivamente. En cuanto al contenido de polifenoles y actividad antioxidante, en la cáscara fresca fue de 62,9 mgEAG/gBH fue del 64,67% Ibh respectivamente. Mientras que, para la cáscara seca fue del de 57,37 mgEAG/gMS y 50,63 % Ibh respectivamente. Al realizar una relación entre la materia seca (cáscara fresca y harina de cáscara) y como conclusión se determinó que la cantidad de polifenoles se puede indicar, que el secado degrada el 75,3 % del contenido polifenólico presente en la cáscara de cacao.

Abstract The objective of the study was to determine the phenolic degradation of cocoa shells of clone CCN 51 by the action of convection drying. The fruits were obtained from the Campo Alicia Sector El Recreo, municipality of Zulia, Norte de Santander. Methodology The fruits were washed, cut and pulped and the fresh peel was analyzed for chemical characteristics (humidity, minerals, crude fat and pH), and total phenolic content. The peel was cut and immersed in a solution of citric acid (0.1 %) and ascorbic acid at 0.1 % (w/v). In the case of fresh peel, the peels were reduced in size and in the case of forced air drying, they were dried at 60°C, with a drying air speed of 40 m/s h for 28 hours and then ground. For the extraction and quantification of polyphenols and antioxidant capacity, an equal ethanol/water ratio (50:50 v/v), solute/solvent ratio (1:60 w/v) and temperature of 60 °C were used. The results showed in fresh and dried peels a moisture content of 74.87 ( %) and 6.55 ( %), minerals 8.09 ( %) and 8.69 ( %), fat 0.90 ( %) and 0.70 ( %) and pH 5.64 and 5.26 respectively. As for polyphenol content and antioxidant activity, in fresh peel it was 62.9 mgEAG/gBH and 64.67% Ibh, respectively. While, for the dry peel it was 57.37 mgEAG/gBH and 50.63 % Ibh respectively. When a relation between the dry matter (fresh shell and shell flour) and as a conclusion, it was determined that the amount of polyphenols can be indicated that drying degrades 75.3 % of the polyphenolic content present in the cocoa shell.

Sustainable purification of biodiesel from waste frying oils using coffee biomass

Abstract In recent decades, rapid population growth and the increasing need to meet energy demands have led to implementing alternative fuels derived from common waste materials. One such example is biodiesel, which can be produced from used cooking oil. Among the various stages involved in the production of biodiesel, the purification process is of significant concern due to its considerable environmental impact, primarily because of the large volumes of water used. Non-conventional purification methods, such as dry washing, are being explored as promising alternatives. However, the adsorbent material employed in these processes must ensure the effective removal of contaminants, thus ensuring that the resulting biodiesel meets international standards. Hence, the utilization of a byproduct from the coffee industry, namely coffee husk, was examined for its conversion into activated carbon. The husk underwent physical activation at temperatures ranging from 600 to 800 °C for durations of 30 and 90 min. Additionally, chemical activation was employed using H3PO4 at concentrations ranging from 50% to 85% and KOH ratios ranging from 1:1 to 1:3. A free glycerol concentration in the biodiesel sample of 0.17% w/w was measured. The activated carbon produced using KOH at a concentration of 1:1 exhibited the most effective glycerol removal properties, achieving a concentration of 0.020% w/w within a contact time of 2.5 h. Regarding the characteristics of the adsorbent material, it exhibited a specific surface area of 1412.31 m2/g, a total pore volume of 0.64 cm3/g, and an average pore diameter of 1.8 nm. The maximum free glycerol adsorption capacity was determined to be 5.78 ± 0.03 mg/g, fitting well with the Langmuir isotherm. Additionally, the data were fitted to the pseudo-first-order model, yielding kinetic constants ranging from 0.289±0.004 to 0.632±0.003 for material concentrations ranging from 0.1% to 3.0%. Hence, it can be inferred that dry purification with activated carbon derived from coffee husks presents an appealing alternative for biodiesel treatment, facilitating compliance with quality standards. The utilization of such alternatives, sourced from industrial waste, not only adds economic value but also aligns with sustainable development goals.

Resumen En las últimas décadas, el rápido crecimiento de la población y la creciente necesidad de satisfacer la demanda energética han llevado a implantar combustibles alternativos derivados de materiales de desecho comunes. Un ejemplo de ello es el biodiésel, que puede producirse a partir de aceite de cocina usado. Entre las diversas etapas que intervienen en la producción de biodiésel, el proceso de purificación es motivo de gran preocupación debido a su considerable impacto ambiental, principalmente por los grandes volúmenes de agua utilizados. Se están explorando métodos de purificación no convencionales, como el lavado en seco, como alternativas prometedoras. Sin embargo, el material adsorbente empleado en estos procesos debe garantizar la eliminación eficaz de los contaminantes, asegurando así que el biodiésel resultante cumpla las normas internacionales. Por ello, se examinó la utilización de un subproducto de la industria cafetera, la cáscara de café, para su conversión en carbón activado. La cáscara se sometió a activación física a temperaturas comprendidas entre 600 y 800 °C durante períodos de 30 y 90 min. Además, se empleó la activación química utilizando H3PO4 en concentraciones que oscilaron entre el 50 % y el 85 % y proporciones de KOH que oscilaron entre 1:1 y 1:3. Se midió una concentración de glicerol libre en la muestra de biodiésel de 0,17% p/p. El carbón activado producido utilizando KOH a una concentración de 1:1 mostró las propiedades de eliminación de glicerol más eficaces, alcanzando una concentración de 0.020% p/p en un tiempo de contacto de 2.5 h. En cuanto a las características del material adsorbente, exhibió una superficie específica de 1412.31 m2/g, un volumen total de poros de 0.64 cm3/g, y un diámetro medio de poros de 1.8 nm. Se determinó que la capacidad máxima de adsorción de glicerol libre era de 5.78 ± 0.03 mg/g, ajustándose bien a la isoterma de Langmuir. Además, los datos se ajustaron al modelo de pseudo-primer orden, obteniéndose constantes cinéticas que oscilaban entre 0.289 ± 0,004 y 0.632 ± 0.003 para concentraciones de material entre 0.10 % y 3.0 %. Por lo tanto, se puede inferir que la purificación en seco con carbón activado derivado de cáscaras de café presenta una alternativa atractiva para el tratamiento de biodiesel, facilitando el cumplimiento de las normas de calidad. La utilización de este tipo de alternativas, procedentes de residuos industriales, no sólo añade valor económico, sino que también se alinea con los objetivos de desarrollo sostenible.

Biomass growth of water kefir with variations in sucrose and tibicos concentration

Abstract Water kefir is a slightly acidic fermented beverage made from sugar solutions. Its fermentation process involves a variety of microorganisms, mainly lactic acid bacteria and yeasts, which are embedded in a carbohydrate-based biopolymer known as dextran. In order to find the best conditions for obtaining this biopolymer with potential industrial applications and as a possible substitute for petroleum-derived polymers, this research evaluated the effect of the microbial consortium of commercial water kefir grains (tibicos) on the fermentation process. The best initial concentration of tibicos was 0.02 g/mL-1 in a culture medium composed of 100 g/L sucrose. The biomass production obtained at 48 hours was 23.9 g, standing for a 597% increase compared to the initial value of 4.0 g, with a final pH of 4.05 ± 0.1 and a pH reduction of 0.5 units at the end of fermentation. A total of 160 ± 0.06 g of dextran were recovered per kilogram of water kefir grains used. Dextran was isolated through acid purification and oven-drying. It was characterized and found using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and X-ray diffraction (XRD). The thermal properties of dextran were studied using Differential Scanning Calorimetry (DSC) and Thermogravimetric Analysis (TGA).

Resumen El kéfir de agua es una bebida fermentada de sabor ligeramente ácido que se elabora a partir de soluciones azucaradas. En su proceso de fermentación intervienen una variedad de microorganismos, principalmente bacterias ácido lácticas y levaduras, que se encuentran embebidos en un biopolímero de naturaleza carbohidrato, conocido como dextrano. Con el fin de identificar las mejores condiciones para la obtención de este biopolímero con potenciales aplicaciones industriales y, como posible sustituto de los polímeros derivados del petróleo, esta investigación evaluó el efecto del consorcio microbiano de los tíbicos de kéfir de agua comercial en el proceso de fermentación. Se encontró que la concentración óptima de tíbicos fue de 0.02 g.mL-1 en un medio de cultivo compuesto por 100 g.L-1 de sacarosa. La producción de biomasa obtenida a las 48 horas fue de 23.9 g, lo que representó un incremento del 597 % respecto al valor inicial de 4.0 g, con un pH final de 4.05 ± 0.1 y una reducción de 0.5 unidades de pH al finalizar la fermentación. Se recuperaron 160 ± 0.06 g de dextrano por cada kilogramo de tíbicos de kéfir de agua utilizado. El dextrano fue aislado por purificación ácida y secado en horno. Se caracterizó e identificó mediante espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y difracción de rayos X (DRX). Las propiedades térmicas de dextrano se estudiaron por medio de Calorimetría diferencial de Barrido (DSC) y Análisis termogravimétrico (TGA).