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Interrelationship between the structural features and rehydration properties of spray dried manzano chilli sauce microcapsules

CESAR PEREZ ALONSO MIRIAM FABIOLA FABELA MORON ANDREA YAZMIN GUADARRAMA LEZAMA JOSE FRANCISCO BARRERA PICHARDO LILIANA ALAMILLA BELTRAN MARIA EVA RODRIGUEZ HUEZO (2009)

Manzano chilli sauce microcapsules (MCHS) were obtained by spray drying using Gum Arabic (GA100%), whey protein concentrate (WPC100%) and a blend of these biopolymers (GA50%-WPC50%) as wall materials in 2:1 and 4:1 wall to core material ratios (WCMR). Water vapor adsorption isotherms data of microcapsules were obtained at 35 °C and fitted to GAB's model. The monolayer water content values of the microcapsules varied from 9.97 to 14.32 kg H2O/100 kg dry solids, and were used for determining the surface fractal dimension (Ds). Ds values ranged between 2.04 to 2.30 for the 2:1 WCMR and 2.17 to 2.43 for the 4:1 WCMR, respectively. Microcapsules topology was determined by Scanning Electronic Microscopy (SEM). Microcapsules with WPC100% exhibited smoother and more regular shaped topology than those with GA100% which tended to exhibit surface flaws and dents, while those made with the biopolymers blend exhibited an intermediate morphology. Rehydration times of the microcapsules were function of water activity (aw) and WCMR. The higher the WCMR, the higher the rehydration time required.

Article

Ingeniería Fractal dimension surface sorption isotherms water activity microencapsulation topology structural features BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Modelación fractal de la conductividad hidráulica de los suelos no saturados

CARLOS FUENTES RUIZ FERNANDO BRAMBILA PAZ jean-yves parlange (2001)

En este trabajo se estudia, desde un punto de vista teórico, la conductividad hidráulica que interviene en la ley de Darcy generalizada a los suelos no saturados. La relación entre el contenido volumétrico de agua y la conductividad hidráulica se establece a partir de la hipótesis de que las leyes de Poiseuille y Darcy describen el movimiento del agua en los niveles microscópico y macroscópico, respectivamente. En la emergencia de la ley macroscópica, a partir de la ley microscópica, se hace la distinción entre los radios de poro que definen la porosidad areal y la porosidad volumétrica. Las relaciones entre los radios y las porosidades han sido establecidas a partir de los conceptos de la tortuosidad de las trayectorias del movimiento del agua y de la correlación entre los poros. Conceptos que tienen como base una relación entre la porosidad volumétrica total y la dimensión fractal del suelo. Esta distinción ha permitido obtener un modelo conceptual de la conductividad hidráulica, al cual se le han introducido las hipótesis clásicas relativas a los pesos de los radios en la resistencia ofrecida al movimiento del agua por el suelo, gracias a lo cual se tienen diferentes modelos particulares. Una simplificación de estos modelos ha conducido a reencontrar los modelos clásicos propuestos en la literatura. Las correcciones empíricas aportadas a los modelos clásicos de la conductividad hidráulica relativa a la conductividad hidráulica a saturación se justifican en el formalismo de la geometría fractal. Las correcciones dependen del valor de la dimensión fractal de cada suelo.

Article

Conductividad hidráulica Suelos no saturados Dimensión fractal CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA

A model for the settling velocity of flocs; application to an aquaculture recirculation tank

Humberto Salinas Tapia JAVIER MORENO GUEVARA VICTOR DIAZ PALOMAREZ SAMUEL TEJEDA VEGA (2014)

Se generalizó un modelo para velocidad de caida de flocs para diferentes tipos de agregados ; de plantas de tratamiento, estuarios y acuacultura.

A general model for fl ocs settling velocity is still an open fi eld of research in the scientific literature. In this work, a reduced model of an aquaculture recirculation tank was used to validate a model for floc settling velocity. Cohesive sediments from non-used food and fi sh excreta are a main concern in those tanks design. Excess concentrations of sediments can cause fi sh death or additional costs of energy for aeration. This research is aimed to understand the settling behavior of fl ocs when subjected to a liquid shear rate. A reduced scale model of an aquaculture recirculation tank was build in Plexiglas in order to use particle image velocimetry and particle tracking velocimetry techniques to measure fl uid velocities, solid settling velocities, flocs shape and size. Different fl ow rates and solid concentrations were used to develop varied confi gurations in the system; models for floc settling velocity based on fractal theory were calibrated. Cohesive sediments from fi sh food were observed in long-term experiments at constant fl uid shear rate in the recirculation tank. A group of 50 images were obtained for every 5 min. Image analysis provided us with fl oc settling velocity data and fl oc size. Using fl oc settling velocity data, fl oc density was obtained for different diameters at equilibrium conditions, after 1 h or larger experiments. Statistical analysis of fl oc velocities for different floc sizes allowed us to obtain an expression for the drag coefficient as a function of floc particle Reynolds number (Rep). The results were compared with floc settling velocity results from different researchers. The model is able to define the general behavior of fl oc settling velocity, which shows a reduction for larger fl ocs that is not taken into account in classical models. Only two parameters of the drag coefficient model for a permeable spherical particle are needed to be calibrated, for different types of sediments, in order to have more general applicability.

UAEM

Article

Aquaculture drag coeffi cient flocs flocs density fractal dimension permeable particle PIV PTV recirculation tank settling velocity BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Experimental observations of cohesive sediment dynamics in aquaculture recirculation tanks

JUAN ANTONIO GARCIA ARAGON Humberto Salinas Tapia (2013)

se describe un modelo para velcocidad de caida de agregados validado experimentalmente.

Cohesive sediments from non-used food and fish excreta are a main concern in aquaculture recirculation tank design. Excess concentrations of sediments can cause fish death or additional costs of energy for aeration. Flow dynamics in these tanks is represented as a multiphase flow with two disperse phases: one of solids (cohesive sediments) and one of gas (oxygen) because aeration is always needed. This research was carried out to understand the settling behavior of flocs when subjected to a liquid shear rate. A reduced scale model of an aquaculture recirculation tank was built in Plexiglas in order to use Particle Image Velocimetry and Particle Tracking Velocimetry techniques to measure fluid velocities, solid settling velocities, floc shape, and size. The optical techniques provided a description of how the phases organize in space and how this organization is related to the microphysics. Different flow rates and solid concentrations were used to develop varied configurations in the system. Models for floc settling velocity based on fractal theory were calibrated. Cohesive sediments from fish food were observed in long-term experiments at constant fluid shear rate and constant gas flow rates in the recirculation tank. Images were obtained each five minutes. Image analysis provided us with floc settling velocity data and floc size. Using floc settling velocity data, floc density data were obtained for different diameters at equilibrium conditions, after one hour or larger experiments. Statistical analysis of floc velocities for different floc sizes allowed us to obtain an expression for the drag coefficient as a function of floc particle Reynolds number (R*=ρwWsD/μ) where Ws is the floc settling velocity, D is floc diameter, ρw is the liquid mass density and μ is the liquid viscosity. The results are helpful to improve cohesive sediment removal in aquaculture recirculation tanks by providing a tool to obtain optimum sedimentation rates as a function of fluid shear rates

UAEM

Article

floc settling velocity aquaculture recirculation tank fractal dimension drag coefficient PTV PIV BIOLOGÍA Y QUÍMICA

Grafos en el árbol vascular arterial del riñón

AURORA ESPINOZA VALDEZ (2010)

"En esta tesis, se modela el desarrollo del árbol vascular arterial del riñón utilizando la teoría de grafos e incluyendo información fisiológica de la bifurcación arterial. El riñón es uno de los órganos más complicados en términos de estructura y fisiología, en parte por su vascularización. El desarrollo del árbol vascular arterial del riñón ocurre mediante angiogénesis; esto es, la formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de vasos pre-existentes. Existen dos procesos de angionénesis: por brote y por participación. Se modela el desarrollo del árbol vascular arterial del riñón incorporando parámetros fisiológicos en base a datos experimentales previamente publicados. Los resultados muestran que es posible incluir la función angiológica en el grafo para modelar la morfología de los árbol vascular arterial renal. La longitud promedio en cada segmento en la morfológica de los árboles generados tienen intersección con resultados experimentales. El ancho promedio del árbol vascular arterial del riñón de los árboles generados está dentro del rango experimental. La dimensión fractal de la morfología del árbol vascular arterial del riñón depende de la contribución de angiogénesis por brote y por participación, i. e., de la distribución de los vasos sanguíneos. Esto es, puede proporcionar información si el riñón cuenta con la morfología apropiada para desarrollar sus funciones."

"In this thesis, we model the development of the arterial vascular tree of the kidney using the graph theory and including physiological information of the arterial bifurcation. The kidney is one of the most complex organ in terms of structure and physiology, in part because of its vasularity. The development of the arterial vascular tree of the kidney occurs through angiogenesis, i. e., the formation of new blood vessels from pre-existing vessels. There are two processes of angiogenesis: sprouting and splitting. The development of the arterial vascular tree of the kidney is modeled incorporating physiological parameters on base of experimental data previously published. The results show that it is possible to include the angiological function in the graph to model the morphology of the renal arterial vascular tree. The average length in each segment of the morphology of the trees have intersection with experimental results. The average width of the arterial vascular tree of kidney of the trees generated is within the experimental range. The fractal dimension of the arterial vascular tree of the kidney depends of the contribution of sproutin and splitting angiogenesis, i. e., of the distribution of blood vessels. That is, the fractal dimension can provide informatión if the kidney has the appropriate morphology to perform their functions."

Doctoral thesis

Árbol vascular arterial del riñón Angiogénesis por brote Angiogénesis por partición Grafo Dimensión fractal CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA MATEMÁTICAS

Análisis fractal de fitoestructuras

IVONNE MIRANDA SOTO (2021)

RESUMEN

La Dimensión Fractal se define prácticamente como una medida matemática que puede ser

calculada y que permite cuantificar la irregularidad de los objetos fractales, sin contemplar

números enteros y si fraccionarios, caso contrario a la geometría Euclidiana clásica. En la

naturaleza existen patrones geométricos que podemos observar frecuentemente, y cuya

estructura se encuentra fragmentada, con detalles repetitivos que pueden ser observados a

cualquier nivel de escala. Por ejemplo, los árboles, que crecen de forma por así decir

desordenada, con decenas de ramas y estas a su vez con cientos o miles de hojas, y que estas a

su vez presentan diferentes formas de nervaduras, presentando en conjunto o de forma

independiente formas irregulares. Al visualizar y analizar, la forma irregular que tienen las

nervaduras de algunos tipos de hojas de planta (refiriéndose a cualquier tipo de crecimiento tal

como árbol, arbusto o hierba), surge la idea de poder establecer una relación botánica a través

de la dimensión fractal de fitoestructuras, la cual generaría diversas utilidades biológicas,

siendo que la dimensión fractal (DF) es una herramienta poderosa que permite caracterizar la

irregularidad de los objetos. Llevar a cabo un análisis fractal de hojas de Bugambilia

pertenecientes a dos sitios con características diferentes cada uno, nos permite establecer una

relación botánica la cual podría generar diversas utilidades biológicas, tal como la

caracterización morfológica de las hojas a través de la complejidad de las fitoestructuras.

ABSTRACT

The Fractal Dimension is in practice defined as a mathematical measure that allows to

quantity the irregulanty of the objects Fractals dimensions can be integer which is the opposite

case to the classic Euclidean geometry. In nature there are geometrical patterns that we can

frequently observe, and whose structure is fragmented, with repetitive patterns that can be

observed at any scale level. For example, the trees, which grow in a so to speak disorderly

manner, with dozens of branches and these in turn with hundreds or thousands of leaves, and

these in turn present different forms of ribs, presenting as a whole or independently irregular

forms. When visualizing and analyzing the irregular shape of the ribs of some types of plant

leaves (referring to any type of growth such as tree, bush or grass), the idea arises of being able

to establish a botanical relationship through the fractal dimension of phytostructures, which

would generate diverse biological utilities, being that the fractal dimension (FD) is a powerful

tool that allows to characterize the irregularity of the objects. Carrying out a fractal analysis

of Bugambilia leaves belonging to two sites with different characteristics each one, allows us

to establish a botanical relationship which could generate diverse biological utilities, such as

the morphological characterization of the leaves through the complexity of the phytostructures.

Master thesis

HUMANIDADES Y CIENCIAS DE LA CONDUCTA LINGÜÍSTICA Dimensión fractal, Fitoestructuras, Irregularidad.

Geometría fractal en la superficie lunar

JORGE CARLOS LUGO JIMENEZ VICTOR EMANUEL DE ATOCHA UC CETINA (2013)

En este artículo se describe como la dimensión de Hausdorff-Besicovitch puede utilizarse para definir la dimensión fractal de un objeto y se muestra que dicha dimensión puede estimarse mediante el algoritmo de conteo de cajas. A manera de ejemplo, se implementa dicho algoritmo y se utiliza para calcular la dimensión fractal de una región del Mare Humorum (Mar de la Humedad) a partir de una imagen digitalizada. El valor obtenido de la dimensión fractal es comparado con los resultados obtenidos usando otros programas computacionales aplicados a la misma imagen. Finalmente, se comentan otros métodos automatizados que se han propuesto recientemente para detectar y contabilizar el número de cráteres en la superficie de Marte.

Article

CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA Fractal Superficie lunar Gráficas por computadora

Evaluación del medio filtrante (UAEMex-1) para su caracterización en diferentes niveles tróficos

TZOLKIN ROSSEL MENDOZA (2015)

Tesis para obtener el grado de Doctor en Ciencias del Agua

En pro de optimizar la actividad acuícola, es necesario desarrollar y aplicar innovaciones tecnologías en los sistemas de recirculación que se utilizan, para lo cual se requiere de realizar evaluaciones metódicas que permitan generar productos que deriven en desarrollos tecnológicos transformadores. Con base a lo anterior, durante este estudio, se evaluó la eficiencia de un medio filtrante, a partir de un diseño de tipo fractal que se incorporó como componente principal en una plataforma de percolación y como parte del tren de tratamiento para agua residual proveniente de un sistema acuícola. La incorporación del medio filtrante (UAEMex-1) permitió evaluar el desempeño de este modelo, a partir de la determinación de la tasa de conversión volumétrica y la eficiencia al remover nitrógeno amoniacal total (NAT). La evaluación de la remoción del NAT a partir del medio filtrante UAEMex-1 se consideró como uno de los objetivos del estudio, debido a su importancia biológica como producto principal del metabolismo de los organismos acuícolas. Para lograr este objetivo se ocupó el medio filtrante UAEMex-1, mismo que se diseñó y desarrollo en la Universidad Autónoma del Estado de México; este medio filtrante funciona como superficie de adhesión para las bacterias nitrificantes y gracias a su diseño, el área de superficie del mismo coadyuva a un alto desempeño en la remoción del NAT. El diseño de este medio, es de tipo fractal, brindándole propiedades de superficie específica superiores a las de los medios filtrantes que se encuentran en el mercado; los cuales se desarrollaron con base en la geometría euclidiana. Esta investigación se efectuó en condiciones de laboratorio un experimento con una duración de 120 días. Se evaluaron tres tratamientos con cargas de NAT distintas, con tres alturas de empaque diferentes. Para cada tratamiento se construyeron tres cilindros que emularon biofiltros percoladores. Para cada tratamiento se evaluaron parámetros de calidad de agua (O2, temperatura, pH, SST, NAT, N-NO2-, N-NO3-, Alcalinidad, DBO5). En los filtros percoladores se colocó el medio filtrante UAEMex-1 a distintas alturas entre ellos (2.5, 5 y 7.5 cm correspondientemente para cada uno). Cada tratamiento se alimentó con agua preparada de manera sintética la cual tuvo una concentración de 0.6, 1.0 y 1.6 mg/L de cloruro de amonio, para cada tratamiento; esto para emular los distintos escenarios tróficos que se pueden presentar en un cultivo acuícola. En este estudio se hizo uso de un balance de masas, para la etapa metodológica de evaluación de desempeño. Lo que ayudó a conocer la carga que puede soportar este medio filtrante en diferentes niveles tróficos por medio de Tasa de Conversión Volumétrica de NAT (TCVNAT) y la eficiencia de remoción de NAT en las condiciones en las que el presente estudio se realizó. Con los datos que se obtuvieron de los muestreos y mediante un análisis estadístico (ANOVA) se observó la eficiencia con respecto a la remoción de NAT del medio filtrante UAEMex-1, sin encontrar diferencia significativa entre las áreas propuestas (p > 0.001). El porcentaje de eficiencia para la remoción de NAT que se logró en este estudio fue de 44.5% ± 6.01 en promedio. Los resultados que se obtuvieron tras la evaluación de la Tasa de Conversión Volumétrica de NAT (TCVNAT). Oligotrófico (O): O 2.5 48.04±22.79 (g/m3d), O 5 24.34±11.75 (g/m3d), O 7.515.52±8.11 (g/m3d); Mesotrófico (M): M 2.5 99.08±62.31 (g/m3d), M 5 55.09±28.48 (g/m3d), M 7.5 35.99±18.59 (g/m3d); Eutrófico (E): E 2.5 103.46±56.33 (g/m3d), E 5 67.20±50.22 (g/m3d), E 7.5 41.91±28.89 (g/m3d). Mostraron diferencia significativa (p < 0.05) en los tratamientos con respecto a la TCVNAT y la altura del empaque propuesta. Con respecto a los resultados que estudios homólogos arrojan al evaluar distintos tipos de medios, lo observado en el presente califica entre eficiente y muy eficiente el desempeño del medio filtrante UAEMex-1 como componente esencial en una plataforma de percolación para agua residual en las condiciones que imperaron en este estudio. Sin embargo se observó que este medio tuvo una mejor eficiencia en el escenario mesotrófico lo que permite plantear nuevas interrogantes en el tema.

Doctoral thesis

Medio filtrante Fractal Nitrificación Remoción Tasa de Conversión Volumetrica del NAT Acuicultura CIENCIAS SOCIALES

Fractales, más allá de 1D, 2d o 3D

Fractals, beyond 1d, 2d or 3d

Ariel Osvaldo Quezada Len (2005)

Artículos

En este artículo se describirá una novedosa geometría que ha sorprendido tanto a la comunidad científica por su utilidad en la descripción de diversos objetos y sistemas como también al público general, cautivado por la estética de sus formas infinitas. Se presentará una breve revisión histórica de cómo ha surgido la geometría fractal, complementando la geometría tradicional. Luego, se expondrá algunos aspectos de las dimensiones, abarcando la dimensión topológica y la dimensión fractal. A continuación se describirán las características de los objetos fractales y se dará una definición de fractal. Finalmente se mostrarán algunas de las muchas aplicaciones de la geometría fractal en las ciencias

This article describes a novel geometry that has surprised so much the scientific community by its utility in the description of several objects and systems, like also to the general public, captivated by the beauty of its infinite forms. A brief historical revision of how will appear geometry has raised fractal, complementing traditional geometry. Soon, there will be exposed some aspects of the dimensions, including the topologic dimension and the fractal dimension. Next, fractals will be described to the characteristics of the objects and a fractal definition will occur. Finally there will be shone some applications of geometry fractal in sciences.

Article

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA Sistemas complejos Dimensión

Surface and physicochemical characterization of phosphates vivianite, Fe2(PO4)3 and hydroxyapatite, Ca5(PO4)3OH

DANIEL LUNA ZARAGOZA ELIZABETH TERESITA ROMERO GUZMAN LAZARO RAYMUNDO REYES GUTIERREZ (2009)

"Hydroxyapatite is a calcium phosphate in the apatite group. It has numerous applications due to its particular properties including the sorption of metallic ions. This makes it useful for the treatment of contaminated groundwater and for soil decontamination. The least expensive source of hydroxyapatite for synthesis is bovine bone, since this is a waste material. Vivianite is an iron phosphate which has received little study. Like hydroxyapatite, it has particular properties. This paper describes the method of obtaining these phosphates; calcium phosphate from bovine bone, and iron phosphate by synthesis. Also described are the methods of purifying the materials and characterization of these two phosphates by X-ray diffraction, infrared analysis, thermogravimetric and differential scanning calorimetric analysis, scanning electron microscopy, and surface area by the BET method. Physicochemical characteristics of hydroxyapatite obtained from bovine bone are described, and preliminary results are presented of an investigation into whether hydroxyapatite and iron phosphate are suitable as a permeable reactive barrier for the treatment of metallic and radionuclide contaminants."

Article

Phosphates Surface Site density Mass titration CIENCIAS FÍSICO MATEMÁTICAS Y CIENCIAS DE LA TIERRA