Hybrid Electronic Tongue based on Multisensor Data Fusion for Discrimination of Beers

This paper reports the use of a hybrid Electronic Tongue based on data fusion of two different sensor families, applied in the recognition of beer types. Six modifiedgraphite- epoxy voltammetric sensors plus 15 potentiometric sensors formed the sensor array. The different samples were analyzed using cyclic voltammetry and direct potentiometry without any sample pretreatment in both cases. The sensor array coupled with feature extraction and pattern recognition methods, namely Principal Component Analysis (PCA) and Linear Discriminant Analysis (LDA), was trained to classify the data clusters related to different beer varieties. PCA was used to visualize the different categories of taste profiles and LDA with leave-one-out cross-validation approach permitted the qualitative classification. The aim of this work is to improve performance of existing electronic tongue systems by exploiting the new approach of data fusion of different sensor types

Smart process monitoring of machining operations

The following thesis explores the possibilities to applying artificial intelligence techniques in the field of sensory monitoring in the manufacturing sector. There are several case studies considered in the research activity. The first case studies see the implementation of supervised and unsupervised neural networks to monitoring the condition of a grinding wheel. The monitoring systems have acoustic emission sensors and a piezoelectric sensor capable to measuring electromechanical impedance. The other case study is the use of the bees' algorithm to determine the wear of a tool during the cutting operations of a steel cylinder. A script permits this operation. The script converts the images into a numerical matrix and allows the bees to correctly detect tool wear

Avances en el esclarecimiento de la autenticidad de la miel

Tesis por compendio[EN] Honey is currently one of the foodstuffs with the highest risk of fraud. Guaranteeing the authenticity of honey, both in terms of botanical/geographical origin and adulteration by the addition of syrups, is a matter of great concern in the EU. Therefore, the objective of this doctoral thesis has been to advance in clarifying the authenticity of honey by applying emerging analytical techniques specifically in this field. The characterization of the compounds that make up the volatile fraction of honey, by gas chromatography-mass spectrometry, can be considered a complementary method to the pollen analysis to ensure the correct labelling of the monofloral honeys that are marketed. The information of the constituent compounds of this fraction correlates well with the sensory perception of honey, therefore, this methodology is especially useful in those varieties whose pollen is under-represented (as is the case with lavender honey). In this work it has been shown that the information on the label of honey marketed as monofloral of this variety does not correspond to the usual commercial requirement; despite having the expected volatile compounds and sensory perception characteristics. However, the information on the label of honeys marketed as thyme (whose pollen is not under-represented) was correct considering the pollen content, as well as its olfactory-gustatory characteristics and volatile profile typical of this honey variety. A pulse voltammetric electronic tongue in combination with statistical analysis of main components (PCA), allows discriminating honey from different geographical origins (Mozambique, Honduras and Spain), as well as honey from different botanical origins (sunflower, orange blossom and heather monofloral). In addition, the electronic tongue is able to differentiate the addition of syrups (barley, corn or brown rice) to these honeys when this addition is over 2.5%. Applying partial least squares regressions it has been shown that the data provided by this electronic tongue adequately predicts certain physicochemical parameters such as conductivity. With regard to adulterations, the best predictions have been obtained for sunflower and heather honey with the incorporation of corn syrup and for heather honey with barley syrup. The thermal properties evaluated by differential scanning calorimetry (DSC) in combination with PCA has allowed differentiating levels of adulteration in honey (5, 10 and 20%) by adding syrups (agave, maple, cane, barley, corn and different types of rice). The addition of syrups to pure honey provoked significant changes in the thermal properties of adulterated honey, in proportion to the level of adulteration, and the type of syrup, especially due to differences in their sugar composition. The PCR technique has allowed detecting for the first time the adulteration by adding rice molasses in orange blossom honey, managing to identify adulteration percentages lower than those of other more expensive and laborious methodologies. The greatest obstacle in the application of this technique was found in the previous stage of DNA extraction, due to the difficulty in obtaining sufficient quantity and quality of the DNA for subsequent PCR amplification. Real-time PCR, by constructing a standard curve of serial dilutions of different rice DNA concentrations, allowed detecting different percentages of rice molasses addition with an accuracy of between 2 to 5%. In short, the characterisation of the volatile fraction of honeys by GC-MS and the electronic voltammetric tongue are promising techniques for the classification of monofloral honeys and the techniques of DSC and PCR are offering promising evidence of its usefulness to identify adulteration in honey by adding syrups.[ES] La miel es uno de los alimentos con mayor riesgo de sufrir fraude alimentario. Garantizar su autenticidad, tanto en lo referente al origen botánico/geográfico como a la adulteración por adición de jarabes, es un tema de gran inquietud en la Unión Europea. Por todo ello, el objetivo de esta tesis doctoral ha sido avanzar en el esclarecimiento de la autenticidad de la miel aplicando técnicas analíticas emergentes en este campo. La caracterización de los compuestos integrantes de la fracción volátil de las mieles, mediante cromatografía de gases-espectrometría de masas, se puede considerar un método complementario al polínico para garantizar el correcto etiquetado de las mieles monoflorales que se comercializan. La información de los compuestos constituyentes de dicha fracción se correlaciona bien con la percepción sensorial de las mieles, por ello, esta metodología resulta especialmente útil en aquellas variedades cuyo polen está infra-representado, como es el caso de la miel de lavanda. En este sentido, se ha puesto en evidencia que la información que se muestra en la etiqueta de mieles que se comercializan como monoflorales de esta variedad, no se corresponde con el requisito comercial habitual; a pesar de poseer compuestos volátiles y percepción sensorial característicos de la misma. Sin embargo, la información de la etiqueta de mieles comercializadas como tomillo (cuyo polen no está infra-representado) era correcta considerando el contenido de polen, así como sus características olfato-gustativas y perfil volátil típicas de esta variedad de miel. Una lengua electrónica voltamétrica de pulsos en combinación con análisis estadísticos de componentes principales (PCA), permite discriminar mieles procedentes de diferentes orígenes geográficos (Mozambique, Honduras y España), así como mieles de diferentes orígenes botánicos (monoflorales de girasol, azahar y brezo). Además, la lengua electrónica es capaz de diferenciar la adición de jarabes (cebada, maíz o arroz integral) a dichas mieles cuando ésta tiene lugar por encima de un 2.5%. Aplicando regresiones de mínimos cuadrados parciales se ha demostrado que los datos proporcionados por dicha lengua electrónica predicen adecuadamente ciertos parámetros fisicoquímicos como la conductividad. Con relación a las adulteraciones, las mejores predicciones se han obtenido para la miel de girasol y de brezo con incorporación de jarabe de maíz y para la miel de brezo con jarabe de cebada. Las propiedades térmicas evaluadas mediante calorimetría diferencial de barrido (DSC) en combinación con PCA ha permitido diferenciar niveles de adulteración en la miel (5, 10 y 20%) por adición de jarabes (agave, arce, caña, cebada, maíz y diferentes tipos de arroz). La adición de jarabes a la miel pura promovió cambios significativos en las propiedades térmicas de las mieles adulteradas, en proporción al nivel de adulteración y al tipo de jarabe, especialmente debido a las diferencias en su composición de azúcares. La técnica de PCR ha permitido por primera vez identificar la adulteración por adición de melaza de arroz en miel de azahar, logrando detectar porcentajes de adulteración menores a los de otras metodologías más costosas y laboriosas. El mayor obstáculo en la aplicación de esta técnica se encontró en la etapa previa de extracción de ADN, debido a la dificultad en la obtención de cantidad y calidad suficiente del mismo para su posterior amplificación por PCR. La PCR en tiempo real, mediante la construcción de una curva estándar de diluciones seriadas de distintas concentraciones de ADN de arroz, permitió detectar diferentes porcentajes de adición de melaza de arroz con una exactitud de hasta 2-5%. En definitiva, la GC-MS y la lengua electrónica voltamétrica son técnicas prometedoras para la clasificación de las mieles monoflorales. La primera presenta la ventaja de poder determinar compuestos volátiles característicos específicos de determinadas variedades de miel, relacionados con el origen botánico de las plantas en las que pecorean las abejas; por lo que su presencia y abundancia específica puede inequívocamente relacionarse con una determinada miel monofloral. Sin embargo, tiene la desventaja de ser una técnica cara y que requiere de personal altamente cualificado. Por el contrario, la lengua electrónica voltamétrica (construida con sensores metálicos, en combinación con un apropiado análisis estadístico), de forma rápida y sencilla, está dando resultados fiables en la discriminación de mieles por monofloralidad, procedencia geográfica y adulteración. Las técnicas de DSC y PCR están siendo efectivas para identificar adulteración de la miel por adición de jarabes, aunque para ser concluyentes con ellas se debería considerar un mayor número de tipos de mieles y jarabes a los analizados en la presente tesis doctoral. Una vez que se haya resuelto el factor limitante de la etapa de extracción de ADN, la PCR será una técnica idónea para identificar otras melazas y jarabes.[CA] La mel en l'actualitat és un dels aliments amb major risc de patir frau alimentari. Garantir l'autenticitat de la mel, tan referent a l'origen botànic/geogràfic com a l'adulteració per addició de xarops, és un tema de gran inquietud a la Unió Europea. L' objectiu d'aquesta tesi doctoral ha estat avançar en l'aclariment de l'autenticitat de la mel aplicant tècniques analítiques emergents en aquest camp. La caracterització dels compostos integrants de la fracció volàtil de les mels, mitjançant cromatografia de gasos-espectrometria de masses, es pot considerar un mètode complementari al pol¿línic per a garantir el correcte etiquetatge de les mels monoflorals que es comercialitzen. La informació dels compostos constituents d'aquesta fracció es correlaciona bé amb la percepció sensorial de les mels, per això, aquesta metodologia resulta especialment útil en aquelles varietats on el pol¿len està infra-representat, com és el cas de la mel de lavanda. En aquest sentit, s'ha posat en evidència que la informació que es mostra en l'etiqueta de mels que es comercialitzen com monoflorals d'aquesta varietat, no es correspon amb el requisit comercial habitual; malgrat posseir compostos volàtils i percepció sensorial característics d'aquesta. No obstant això, la informació de l'etiqueta de mels comercialitzades com a farigola (el pol¿len de la qual no està infra-representat) era correcta considerant el contingut de pol¿len, així com les seues característiques olfacte-gustatives i perfil volàtil típics d'aquesta varietat de mel. Una llengua electrònica voltamètrica de polsos en combinació amb anàlisis estadístiques de components principals (PCA), permet discriminar mels procedents de diferents orígens geogràfics (Moçambic, Hondures i Espanya), així com mels de diferents orígens botànics (monoflorals de gira-sol, flor del taronger i bruc). A més, la llengua electrònica és capaç de diferenciar l'addició de xarops (ordi, blat de moro o arròs integral) a aquestes mels quan aquesta té lloc per sobre d'un 2.5%. Aplicant regressions de mínims quadrats parcials s'ha demostrat que les dades proporcionades per aquesta llengua electrònica prediuen adequadament certs paràmetres fisicoquímics com la conductivitat. En relació amb les adulteracions, les millors prediccions s'han obtingut per la mel de gira-sol i de bruc amb incorporació de xarop de blat de moro i per a la mel de bruc amb xarop d'ordi. Les propietats tèrmiques avaluades mitjançant calorimetria diferencial de Flux (DSC) en combinació amb PCA ha permés diferenciar nivells d'adulteració en la mel (5, 10 i 20%) per addició de xarops (àgave, auró, canya, ordi, blat de moro i diferents tipus d'arròs). L'addició de xarops a la mel pura va promoure canvis significatius en les propietats tèrmiques de les mels adulterades, en proporció al nivell d'adulteració i a la mena de xarop, especialment a causa de les diferències en la seva composició de sucres. La tècnica de PCR ha permés per primera vegada identificar l'adulteració per addició de melassa d'arròs en mel de flor del taronger, aconseguint identificar percentatges d'adulteració menors als d'altres metodologies més costoses i laborioses. El major obstacle en l'aplicació d'aquesta tècnica es va trobar en l'etapa prèvia d'extracció d'ADN, a causa de la dificultat en l'obtenció de quantitat i qualitat suficient del mateix per a la seva posterior amplificació per PCR. La PCR en temps real, mitjançant la construcció d'una corba estàndard de dilucions seriades de diferents concentracions d'ADN d'arròs, va permetre detectar diferents percentatges d'addició de melassa d'arròs amb una exactitud de fins a 2-5%. En definitiva, la GC-MS i la llengua electrònica voltamètrica són tècniques prometedores per a la classificació de les mels monoflorals. La primera presenta l'avantatge de poder determinar compostos volàtils característics específics de determinades varietats de mel, relacionats amb l'origen botànic de les plantes en les quals picoregen les abelles; pel que la seva presència i abundància específica pot inequívocament relacionar-se amb una determinada mel monofloral. No obstant això, té el desavantatge de ser una tècnica cara i que requereix de personal altament qualificat. Per contra, la llengua electrònica, encara que inespecíficament, està donant resultats convincents de manera ràpida i senzilla en la discriminació de mels per procedència geogràfica i per adulteració. Les tècniques de DSC i PCR estan oferint evidències convincents de la seva utilitat per a identificar adulteració en la mel per addició de xarops, encara que per a ser concloents amb elles s'hauria de considerar un major nombre de tipus de mels i xarops als analitzats en la present tesi doctoral. Una vegada que s'hagi resolt el factor limitant de l'etapa d'extracció d'ADN, la PCR serà una tècnica idònia per a identificar altres melasses i xarops.Gracias a la Universitat Politècnica de València por el apoyo económico a través del programa ADSIDEO-Cooperación 2016 (Asesoramiento en la gestión de calidad y seguridad de los productos apícolas de las comunidades lencas de Honduras. Modelo de promoción social, ambiental y económico de las poblaciones rurales de Centroamérica) y por el apoyo al contrato de Marisol Juan Borrás en el marco de PAID10-17 (Ayuda para la contratación de acceso al Sistema Español de Ciencia, Tecnología e Innovación en Estructuras de Investigación). También agradecer a la Generalitat Valenciana por el proyecto AICO/2015/104 (Desarrollo de una metodología basada en el análisis de ADN, para la detección de adulteraciones en miel; Prueba de concepto aplicada a la adición de jarabes de maíz) y a la Agencia estatal de Investigación por el proyecto AGL2016-77702-R (Diseño de un biosensor de ADN basado en tecnología HFFQCM para la detección de sustancias adulterantes en miel).Sobrino Gregorio, L. (2020). Avances en el esclarecimiento de la autenticidad de la miel [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/149475TESISCompendi

Fuzzy Logic

The capability of Fuzzy Logic in the development of emerging technologies is introduced in this book. The book consists of sixteen chapters showing various applications in the field of Bioinformatics, Health, Security, Communications, Transportations, Financial Management, Energy and Environment Systems. This book is a major reference source for all those concerned with applied intelligent systems. The intended readers are researchers, engineers, medical practitioners, and graduate students interested in fuzzy logic systems

Faculty Publications and Creative Works 1998

One of the ways in which we recognize our faculty at the University of New Mexico is through Faculty Publications & Creative Works. An annual publication, it highlights our faculty\u27s scholarly and creative activities and achievements and serves as a compendium of UNM faculty efforts during the 1998 calendar year. Faculty Publications & Creative Works strives to illustrate the depth and breadth of research activities performed throughout our University\u27s laboratories, studios and classrooms. We believe that the communication of individual research is a significant method of sharing concepts and thoughts and ultimately inspiring the birth of new ideas. In support of this, UNM faculty during 1998 produced over 2,457 works, including 1,990 scholarly papers and articles, 69 books, 98 book chapters, 119 reviews, 165 creative works and 16 patents. We are proud of the accomplishments of our faculty which are in part reflected in this book, which illustrates the diversity of intellectual pursuits in support of research and education at the University of New Mexico. Nasir Ahmed, Ph.D. Interim Associate Provost for Research and Dean of Graduate Studie

Aplicación del análisis de imagen hiperespectral y tridimensional al control de procesos y productos en la industria harinera y sus derivados

Tesis por compendio[EN] This work is focused on studying of hyperspectral and structured light based tridimensional image analysis about their application on quality and process control of cereal flour industry and derived products. The structured light based tridimensional image analysis has been used to develop a bread dough dynamic fermentation control system. Descriptors obtained from dough shape evolution were used to describe differences between wheat flour batches during fermentation process. In the same way, that system was used to characterize the effect of new ingredients on fermentation process. Those behaviors were analyzed joint to the intern structure of dough during the process, establishing relationships between it and the tridimensional information. Differences in fermentation process were also studied using hyperspectral image analysis. Flours were analyzed using the obtained diffuse reflectance spectra, which contained information within 400-1000 nm of wavelength range. Differences in several spectral bands were correlated with fundamental components of flours such as gluten. That spectral characterization of flours was used to detect adulterations with different grains. Adulterations until 2, 5% of oat, sorghum and corn were detected both flour and bread crumb. The hyperspectral image analysis was also used to control the heat treatment of wheat and oat flours, where spectral information was related to properties of end products.[ES] El presente trabajo está centrado en el estudio de los sistemas de análisis de imagen hiperespectral y tridimensional basado en luz estructurada para su aplicación en el control de procesos y calidad de la industria harinera y de sus derivados. El sistema de imagen tridimensional basado en luz estructurada fue la base para el desarrollo de un sistema de monitorización en continuo de la fase de fermentación de masas panarias. A partir de descriptores desarrollados relacionados con la variación de la forma del producto durante la operación, se establecieron diferencias entre lotes de harinas de trigo y describió el comportamiento de masas reformuladas con nuevos ingredientes. Dicho comportamiento fue analizado en conjunto con la estructura interna de la masa durante la operación, estableciendo relaciones concretas entre esta y la información obtenida a partir de las imágenes. Las diferencias de comportamiento durante la operación de fermentación también fueron estudiadas mediante el sistema de imagen hiperespectral. En este caso, las harinas fueron analizadas directamente mediante imágenes espectrales, obteniendo espectros de reflectancia difusa en el rango de longitudes de onda 400-1000, donde se observaron diferencias en determinadas bandas del espectro. Dichas diferencias fueron correlacionadas con determinados componentes fundamentales como el gluten. La caracterización espectral de la harina de trigo se utilizó posteriormente para la detección de cereales diferentes mezclados con esta. Adulteraciones de hasta un 2,5% de avena, sorgo y maíz fueron detectadas tanto en harina como en panes de trigo. El análisis de imagen hiperespectral también ha sido aplicado al control del tratamiento térmico de harinas de trigo y avena, donde se ha conseguido relacionar la información espectral con las características del producto final.[CA] El present treball està centrat en l'estudi dels sistemes d'anàlisis d'imatge hiperespectral i tridimensional basat en llum estructurada per a la seua aplicació en el control de processos i qualitat de la indústria farinera i dels seus derivats. El sistema d'imatge tridimensional basat en llum estructurada va ser la base per al desenvolupament d'un sistema de monitoratge en continu de la fase de fermentació de masses panaries. A partir dels descriptors desenvolupats relacionats amb la variació de la forma del producte durant l'operació, es van establir diferències entre lots de farines de blat i es va descriure el comportament de masses reformulades amb nous ingredients. Aquest comportament va ser analitzat en conjunt amb l'estructura interna de la massa durant l'operació, establint relacions concretes entre aquesta i la informació obtinguda a partir de les imatges. Les diferències de comportament durant l'operació de fermentació també van ser estudiades mitjançant el sistema d'imatge hiperespectral. En aquest cas, les farines van ser analitzades directament mitjançant imatges espectrals, obtenint espectres de reflectància difusa en el rang de longituds d'ona 400-1000, on es van observar diferències en determinades bandes de l'espectre. Aquestes diferències van ser correlacionades amb determinats components fonamentals com el gluten. La caracterització espectral de la farina de blat es va utilitzar posteriorment per a la detecció de cereals diferents barrejats amb aquesta. Adulteracions de fins a un 2,5% de civada, sorgo i dacsa van ser detectades tant en farina com en pans de blat. L'anàlisi d'imatge hiperespectral també ha sigut aplicat al control del tractament tèrmic de farines de blat i civada, on s'ha aconseguit relacionar la informació espectral amb les característiques del producte final.Verdú Amat, S. (2016). Aplicación del análisis de imagen hiperespectral y tridimensional al control de procesos y productos en la industria harinera y sus derivados [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/65354TESISPremios Extraordinarios de tesis doctoralesCompendi

Faculty Publications and Creative Works 1999

One of the ways in which we recognize our faculty at the University of New Mexico is through Faculty Publications & Creative Works. An annual publication, it highlights our faculty\u27s scholarly and creative activities and achievements and serves as a compendium of UNM faculty efforts during the 1999 calendar year. Faculty Publications & Creative Works strives to illustrate the depth and breadth of research activities performed throughout our University\u27s laboratories, studios and classrooms. We believe that the communication of individual research is a significant method of sharing concepts and thoughts and ultimately inspiring the birth of new ideas. In support of this, UNM faculty during 1999 produced over 2,292 works, including 1,837 scholarly papers and articles, 78 books, 82 book chapters, 175 reviews, 113 creative works and 7 patented works. We are proud of the accomplishments of our faculty which are in part reflected in this book, which illustrates the diversity of intellectual pursuits in support of research and education at the University of New Mexico

Redes neuronales artificiales aplicadas a la predicción de parámetros en alimentos acogidos a marcas de calidad

[ES] Los alimentos acogidos a Marcas de Calidad presentan características particulares debidas a su origen geográfico, a las materias primas utilizadas o a los propios procesos de elaboración. Estos alimentos deben cumplir requisitos de calidad adicionales no exigidos al resto de los alimentos, por lo que pertenecer a una Marca de Calidad garantiza a los consumidores la adquisición de un alimento con características excepcionales y a los productores de situaciones fraudulentas derivadas de la competencia desleal de las imitaciones. Por esta razón se requieren métodos objetivos, rápidos y baratos que puedan caracterizar las materias primas empleadas para la elaboración de un alimento, determinar características composicionales del mismo o predecirsu calidad y características organolépticas finales. Dentro de las técnicas analíticas, la Espectroscopía de Infrarrojo Cercano (NIRS) es una herramienta que cumple con estos requisitos además de ser no destructiva, no requerir preparación previa de las muestras ni emplear reactivos cuyo uso pudiera ser tóxico o contaminante. Por otro lado, las Redes Neuronales Artificiales(ANN) han demostrado su utilidad tanto para la categorización de las muestras como para la predicción de valores de parámetros característicos a partir de los datos de entrada. En esta tesis se propone el uso de las ANN como herramienta quimiométrica para interpretar los resultados obtenidos con técnicas analíticas como el NIRS, marcándose como objetivos los de la construcción de un modelo de ANN capaz de clasificar alimentos conforme a criterios preestablecidos, la determinación de las variables que más influyen sobre el comportamiento de la red, la optimización de los parámetros de la red que mejoran su rendimiento y la bonanza de la misma para la predicción de parámetros característicos de productos acogidos a Marcas de Calidad En los tres artículos recogidos en esta tesis, se han empleado ANN para la interpretación de los resultados analíticos obtenidos sobre muestras de jamón curado, chorizo y queso. En un primer artículo, se ha tratado de predecir parámetros sensoriales relacionados con el aspecto, el olor, el sabor y la textura, a partir de los datos obtenidos por espectroscopia NIR sobre muestras de jamón curado procedente de cerdos con genética y sistemas de alimentación diferentes. En un segundo artículo, se han comparado dos técnicas de regresión múltiple como son las ANN y la Regresión por Mínimos Cuadrados Parciales Modificada, a partir de los resultados obtenidos por NIRS, para predecir parámetros sensoriales sobre chorizo relacionados con la degustación en boca y las percepciones externas y al corte. Un tercer artículo aborda la estimación del recuento de células somáticas (SCC) de la leche de oveja empleada para la elaboración de quesos, a partir del análisis composicional físicoquímico y su interpretación con redes neuronales. Las conclusiones que se derivan de los estudios realizados, señalan que la utilización conjunta de la espectroscopía NIR y las ANN para procesar sus resultados, puede predecir parámetros sensoriales de jamón ibérico y chorizo con precisiones relativamente altas, permitiendo su implementación “in-line” en las líneas de procesado, ahorrando tiempo y el coste derivados respecto del análisis sensorial a través de un panel de cata. También que las ANN son una herramienta eficaz para la clasificación de quesos en función del SCC de la leche de oveja utilizada como materia prima. Por todo lo anterior, se puede decir que el uso de las Redes Neuronales Artificiales, aplicadas en el sector de los productos asociados a Marcas de Calidad, son una herramienta adecuada que permite obtener excelentes resultados tanto en la predicción de parámetros sensoriales, como en la clasificación de los productos según criterios de calidad diferenciada