Parallel Robots with Homokinetic Joints:The Zero-Torsion Case

A two degree-of-freedom (DOF) homokinetic joint provides the freedom of spatially pointing directions without spinning (zero torsion). In this paper, we investigate structural synthesis of several classes of zero-torsion parallel robots using homokinetic joints

Development and utilization of resistant starch in cooked rice grains and breads

This thesis consists of two separate studies. The first is titled Effects of Cooking Methods and Starch Structure on Starch Hydrolysis Rates of Rice , and the second one is Application of a Novel Resistant Starch in Bread: Composition, Structure and Sensory Analysis . With concerns over diabetes, there is a need to find methods of cooking rice to reduce the rate of glucose release after ingesting. Comparing between steamed, stir-fried and pilaf rice, stir-fried rice displayed the slowest starch-hydrolysis rate and the largest resistant starch (RS) content followed by pilaf rice and steamed rice. RS in food is not readily hydrolyzed and is a healthy alternative for use in breads. Breads were made with 20% - 50% type 5 resistant starch (RS5). Sensory results showed no significant differences between bread with 20% RS5 and the control bread for overall opinion, likeliness of purchase, uncharacteristic flavor, and ranking

A quantitative method to evaluate the effect of xylanases in baking

Master of ScienceFood Science InstituteFadi Aramouniβ-(1,4)-endoxylanases, commonly referred to as xylanases, have become integral to the industrial breadmaking process. This enzyme is known to cause improvement in dough rheology, loaf volume, and crumb grain. Significant research has been conducted regarding the structure, function, and inhibition of xylanases, but there is currently no quick and reproducible method to evaluate their effect in baking. The goal of this research was to develop a quantitative method for this purpose and to determine why the effect of xylanases varies with different wheat flours. The currently used methods of test baking, dough stickiness, and spectrophotometric analysis for reducing sugars were evaluated, and failed to provide reproducible results. Therefore, a new method was developed to measure the Flour Water Expression Rate (FWER) with the addition of xylanases. Commercially available enzymes from Aspergillus niger and Bacillus subtilis were evaluated in this study. The FWER method measures the amount of water released by the xylanase over a set period of time. This method consistently provided statistically significant data (p<0.05), which was able to provide a comparison of xylanases from A. niger and B. subtilis in different flours. The results indicated that the xylanase from A. niger tends to release more water, have a higher FWER value, than the xylanase from B. subtilis. In one flour, A. niger xylanase resulted in an FWER of 15.18 compared to B. subtilis xylanase that resulted in an FWER of 9.57 at equivalent activities. However, inhibitors in the wheat appeared to cause an impact on the FWER, which was evaluated with an uninhibited xylanase from B. subtilis. This new method for the evaluation of xylanases in baking suggests varying levels of xylanase inhibitors in wheat may be the reason xylanases effect wheat flours differently

Development of a floating piston expander control algorithm for a Collins-type cryocooler

Thesis (S.M.)--Massachusetts Institute of Technology, Dept. of Mechanical Engineering, 2012.Cataloged from PDF version of thesis.Includes bibliographical references (p. 96).The multi-stage Collins-type cryocooler uses a floating piston design for the working fluid expansion in each stage. The piston floats between a cold volume, where the working fluid is expanded, and a warm volume. The piston's motion is controlled by opening and closing valves connecting several reservoirs at various pressures to the warm volume. Ideally, these pressures should be distributed between the high and low system pressure to gain good control of the piston motion. In past prototypes, helium flow through the piston-cylinder gap resulted in a loss of pressure in the reservoirs causing the piston to become immobile. A more complex control algorithm is required to maintain a net zero helium flow through this gap to allow for steady expander operation. A numerical quasi-steady thermodynamic model is developed for the piston cycle. The model determines the steady state pressure distribution of the reservoirs for an ideal expander with no helium flow through the piston-cylinder gap. This pressure distribution is dependent on the total mass of helium in pressure reservoirs as well as the points at which the warm helium intake as well as the cold helium exhaust end. The pressures in the pressure reservoirs show varying levels of dependence on the lengths of the intake and exhaust strokes. The model is extended to include helium flow through the gap and the inertia of the piston. The model is then used to determine how helium can be added to or removed from the reservoirs in the case that there is too much helium flow through the gap. These results are then integrated into a control algorithm that maintains zero net mass flow through the gap in each expander stage.by Jake Hogan.S.M

Social organisation of the narrow-striped mongoose (Mungotictis decemlineata) in Kirindy Forest C.N.F.E.R.E.F., Madagascar

Aufgrund ihrer vielfältigen Anpassungen in Ökologie und Verhalten stellen die Carnivora eine geeignete Gruppe dar, um die Muster innerhalb der sozialen Evolution der Säugetiere zu studieren. Insbesondere Arten mit unterschiedlicher sozialer Organisation der beiden Geschlechter bieten die Möglichkeit, geschlechtsspezifische Kosten und Vorteile zu untersuchen, um die Determinanten und Mechanismen von Sozialität aufzuzeigen. Die Mangusten (Herpestidae) sind eine Gruppe kleiner Raubtiere, in der Studien zu einer kleinen Anzahl von hochsozialen Arten mit kooperativer Jungenaufzucht entscheidend zum Verständnis des Gruppenlebens und der Verteilung des Fortpflanzungserfolgs unter Gruppenmitgliedern bei Säugern beigetragen haben. Im Gegensatz dazu ist über die Sozialsysteme ihrer nächsten Verwandten, der Eupleridae (Madagassische Raubtiere) viel weniger bekannt. Diese Gruppe bietet jedoch ein großes Potenzial zur Untersuchung der Geschwindigkeit und Mechanismen der sozialen Evolution der Raubtiere in vergleichender Perspektive, weil sie sich für mehr als 20 Millionen Jahre isoliert auf Madagaskar entwickelt hat. In dieser Dissertation lege ich die soziale Organisation, Lebenslaufstrategie und genetischen Eigenschaften des madagassischen Schmalstreifenmungos (Mungotictis decemlineata) im Kirindy-Wald/CNFEREF, einem tropischen saisonalen Trockenwald im Westen Madagaskars, dar. Als Grundlage für zwischenartliche Vergleiche bewerte ich des weiteren in einer umfassenden Betrachtung den Wissensstand über die Sozialsysteme und Lebenslaufstrategien der Herpestiden und Eupleriden und setze diese in Beziehung zu den Vorhersagen sozio-ökologischer Theorie. Während meiner Feldstudien in den Jahren 2011 bis 2014 fing ich 63 Schmalstreifenmungos in Lebendfallen, vermaß und markierte diese und nahm Gewebeproben für genetische Untersuchungen. Von insgesamt 40 Individuen (20 Männchen, 20 Weibchen), die ich mit Radiosendern versehen hatte, sowie von den mit ihnen assoziierten Artgenossen sammelte ich durch systematische Radiotelemetrie und Zensus räumliche, demografische und Verhaltensdaten. Zur Charakterisierung der sozialen Organisation von M. decemlineata analysierte ich die Zusammensetzung sozialer Einheiten im Hinblick auf Geschlecht und Alter der Individuen und ihre Streifgebietsgröße und –verteilung. Außerdem analysierte ich das Geschlechterverhältnis, Mortalität und Reproduktionsmerkmale der Population. Des weiteren analysierte ich mitochondriale DNA und Mikrosatelliten der 63 beprobten sowie 33 weiterer Individuen aus einer vorherigen Studie zwischen 2000 und 2010. Die Mikrosatelliten-Analyse basierte auf 13 Loci der Fossa (Cryptoprocta ferox), die in vorläufigen Tests erfolgreich amplifizierten. Um die lokale genetische Struktur und Abwanderungsmuster aufzudecken, analysierte ich die Haplotypendiversität von Männchen und Weibchen. Basierend auf der Mikrosatellitenanalyse untersuchte ich Verwandtschaft innerhalb der Geschlechter und sozialer Einheiten sowie Elternschaften und Geschwisterverhältnisse. Männchen und Weibchen lebten in kleinen gleichgeschlechtlichen sozialen Einheiten. Insgesamt beobachtete ich neun weibliche Einheiten und 13 Assoziationen von Männchen in 497 h, sammelte 10,411 Verhaltensscans und 1,879 Triangulationspunkte. Weibliche Einheiten basierten auf Matrilinien. Ihre Mitglieder waren enger verwandt als unter Zufallsbedingungen erwartet und umfassten durchschnittlich zwei adulte Weibchen, ein Juveniles und ein Junges. Weibliche Einheiten behaupteten eigene Territorien. Ihre Streifgebietsgröße (90% Kernel, arithmetisches Mittel: 30.4 ha) stand nicht in Zusammenhang mit der Zahl ihrer Mitglieder, war aber größer während der kargen Trockenzeit als zur Regenzeit. Männchen bildeten Assoziationen von bis zu vier Individuen, die sich während der Paarungszeit auflösten und in ihrer Zusammensetzung zwischen Jahren variierten. In der großen Mehrheit waren assoziierte Männchen nicht näher miteinander verwandt als durch Zufall erwartet. Die Streifgebiete der einzelnen Männchen (90% Kernel, arithmetisches Mittel: 63.9 ha) überlappten stark mit solchen von mit ihnen assoziierten und nicht-assoziierten Männchen und mit denen von bis zu 4 weiblichen Einheiten. Es wanderten mehr Männchen als Weibchen ab, bestätigt durch höhere Haplotypendiversität bei Männchen als bei Weibchen. Die Lebenslaufstrategien waren überwiegend langsam, wobei Männchen in jüngerem Alter abwanderten als Weibchen. Die Mortalitätsraten unterschieden sich nicht signifikant zwischen den Geschlechtern. Beobachtungen lassen jedoch darauf schließen, dass besonders allein umherstreifende Männchen anfällig gegen Prädation waren. Der Fortpflanzungserfolg der Weibchen, gemessen an der Zahl der lebend erschienenen Jungen zeigte keine signifikante Ungleichverteilung, aber Post-partum-Mortalität beschränkte die erfolgreiche Fortpflanzung auf dominante Tiere. Die Verteilung der Vaterschaften, das Geschlechterverhältnis der Adulten zugunsten der Männchen und das Paarungsverhalten deuteten auf gemäßigte Promiskuität hin, wobei einige Männchen Junge in verschiedenen weiblichen Einheiten innerhalb derselben Paarungssaison zeugten. Schlussfolgernd lässt sich sagen, dass die Muster der Verteilung von Männchen und Weibchen in M. decemlineata wichtigen Vorhersagen sozio-ökologischer Theorie folgten. Vorteile bei der Vermeidung von Fressfeinden bestimmten die Vergesellschaftung von Individuen in beiden Geschlechtern. Verwandtschaft war hingegen keine bestimmende Determinante der Sozialität unter Männchen. Die sexuelle Segregation in M. decemlineata schien stark mit Fortpflanzungsstrategien zusammenzuhängen, die sich im Umherstreifen der Männchen, daraus resultierender Aktivitätsunterschiede und in sexueller Belästigung der Weibchen durch die Männchen und darauf folgender Aggression der Weibchen ausdrückten. Bei Weibchen resultierte gelegentliche Abwanderung wahrscheinlich aus der Kosten-Nutzen-Abwägung zwischen philopatrischem Gruppenleben und der Möglichkeit der eigenen Fortpflanzung in unbesetzten Territorien. In vergleichender Perspektive zeigt die Sozialität von M. decemlineata ein höheres Niveau als es für mehrere Arten der Klade der ‚solitären Herpestiden‘ beschrieben wurde. Allgemeine Muster des Paarungssystems deuten jedoch auf einen vergleichsweise ursprünglichen Zustand innerhalb der Säugetierevolution hin. Die Merkmale der Sozialstruktur und des Paarungssystems bieten Ansatzpunkte für weitere Forschung und Vergleiche mit den Herpestiden, z. B. im Hinblick auf die Intensität und Mechanismen weiblicher Konkurrenz und Determinanten des Fortpflanzungserfolgs sowie einer möglichen Rolle der Partnerwahl

The influence of native wheat lipids on the rheological properties and microstructure of dough and bread

Doctor of PhilosophyDepartment of Grain Science and IndustryHulya DoganJon FaubionBread quality and final crumb grain are reflective of the ability for wheat flour dough to retain and stabilize gas cells during the baking process. The visco-elastic properties of dough allow for the incorporation of air cells and expansion during fermentation and baking. The gluten-starch matrix provides the backbone support. However, following the end of proofing and during the beginning of baking, the structure weakens due to over-extension and expansion and the matrix begins to separate and eventually break down. Native wheat lipids, which are found in small quantities in wheat flour, provide a secondary support for gas cell stabilization because of their amphiphilic characteristics and ability to move to the interface and form condensed monolayers. The objectives of this research were to evaluate the influence of native wheat lipids on the rheological properties of dough and the microstructure of bread. Native wheat lipids were extracted from straight-grade flour and separated into total, free, bound, nonpolar, glycolipids, and phospholipids using solid-phase extraction (SPE) with polar and nonpolar solvents. Defatted flour was reconstituted using each lipid fraction at a range of levels between 0.2% and 2.8%. Dough and bread were made following AACC Method 10-10.03. Rheological testing of the dough and evaluation of the microstructure of the bread was conducted using small and large deformation testing, C-Cell imaging, and x-ray microtomography analysis to determine changes in visco-elastic properties and gas cell structure and distribution. Rheological assessment through small amplitude oscillatory measurements demonstrated that nonpolar, phospholipids, and glycolipid fractions had a greater interaction with both proteins and starch in the matrix, creating weaker dough. Nonpolar, phospholipids, and glycolipids, varied in their ability to stabilize gas cells as determined by strain hardening index. C-Cell imaging and x-ray microtomograpy testing found that treatments containing higher concentrations of polar lipids (glycolipids and phospholipids) had a greater effect on overall loaf volume, cell size, and distribution. This illustrates that level and type of native wheat lipids influence the visco-elastic properties of dough and gas cell size, distribution, cell wall thickness, and cell stability in bread

Memorias del 2do Simposio de Investigación & Conservación en Galápagos GSC– DPNG

Memorias del 2do Simposio de Investigación &amp; Conservación en Galápagos GSC– DPN

Modifications in visco-elasticity of gluten by diacetyl tartaric acid ester of monoglyceride (DATEM), ascorbic acid, urea and dithiothreitol and its effects on mixing and baking properties in commercial wheat flours

Scope and Method of Study: Quality and structure of gluten is one of the determining factors of baking quality in wheat flours. Changes in structure and quality of gluten at molecular level are dependent on different covalent and non covalent crosslinks, redox states and folding and unfolding of gluten during baking processes. Surfactants, oxidizing agents, reducing agents and chemicals like urea modify the structure of gluten at a molecular level changes the visco-elastic as well as reactive properties with other components of the flour resulting into improved or adverse effect on baking. DATEM, ascorbic acid, urea and dithiothreitol (DTT) were added to the gluten and the dough at different levels to measure the changes in visco-elasticity in gluten and mixing and baking properties of wheat flours with different protein content and quality. Six flours of different protein content and quality were procured from two sites in Oklahoma, three from each site. Visco-elastic properties of gluten extracted from flours were measured using creep recovery tests. Mixing properties were evaluated using a Farinograph and baking characteristics were assessed using standard 100 g flour pup loaves baking method.Findings and Conclusions: DATEM treatments strengthened the structure of gluten as observed with various visco-elastic parameters during creep recovery experiments. While most of the visco-elastic properties were independent of baking and mixing properties of flours, oven spring rise was closely related with rheological parameters that explained increased viscosity like delta compliance (r = -0.57, P < 0.01) due to DATEM. The addition of ascorbic acid had no specific effect on the visco-elastic properties of gluten and mixing properties of flour. However, loaf quality improved with 100-150 ppm ascorbic acid showing significant correlations between recoverability of gluten and oven spring (r = -0.57, P <0.01). An overall weakening of the gluten strength resulted into dramatic decrease in baking and mixing characteristics of wheat flours with urea. Decrease in baking performance was related to slow rates of deformations and recovery of gluten due to urea indicated by significant correlations between loaf volume and creep time constants (r = -0.42, P < 0.05). Reducing effect of DTT on gluten weakened the gluten structure due to disulfide bond destruction resulting into poor baking supported by strong significant (P <0.01) correlations of separation time with proof and loaf heights (r = 0.56 and 0.53, respectively). The changes in visco-elasticity of gluten, mixing and baking properties of commercial wheat flours due to structural modification of gluten with different compounds were quantified. For the most part visco-elastic properties of gluten were independent of mixing and baking properties of flours with exceptions of few weak but significant correlations. This study concluded that 1 and 0.6% (w/w flour basis) DATEM strengthened gluten structure and improved bread quality, respectively. Ascorbic acid levels up to 100 ppm promoted disulfide linkages in gluten and improved baking. All levels of urea and DTT weakened the gluten strength due to disruption of hydrophilic and hydrophobic non-covalent bond and disulfide linkages resulting into poor baking performance