Estudio, aplicación y propuesta de automatización del procesamiento de imágenes por resonancia magnética para la evaluación y detección de defectos internos de calidad en cítricos y melocotones

Aunque en numerosas investigaciones se han obtenido resultados bastante prometedores con Imágenes de Resonancia Magnética (RMI) para la determinación de la calidad interna de las frutas y hortalizas, todavía existen problemas por resolver para alcanzar el uso comercial de la misma. Además, en general, se han utilizado equipos que tienen elevadísimos costes de inversión y de mantenimiento. La RMI basada en equipos de baja intensidad de campo magnético es en una interesante alternativa por su menor coste. En este trabajo se utilizaron técnicas RMI con un equipo de bajo campo (0,18 T) y se desarrollaron y evaluaron algoritmos para el procesamiento digital de las imágenes obtenidas de melocotones y las naranjas, con el objetivo de detectar automáticamente diferentes daños internos, no apreciables más que con métodos destructivos convencionales. Se estudiaron diferentes secuencias RMI y, mediante seis criterios de calidad desarrollados en esta tesis, se seleccionaron aquellas que permitieron obtener la mejor calidad de imagen del interior de los frutos. Dos secuencias eco espín, una ponderada en T1, y otra ponderada en T2, permitieron obtener imágenes RMI de alta calidad en los planos ecuatorial y longitudinal, tanto de melocotones como de naranjas, visualizando en ellas otros tipos de defectos internos. En melocotones, los algoritmos desarrollados detectaron el 98% de frutos afectados por un hongo saprofito, con una falsa detección en fruta sana del 21%. La detección de fruta con picadura de mosca fue del 71%, con una alta falsa asignación de fruta sana con daño (42%). Para el daño por frío, los algoritmos detectaron más del 98% de la fruta con daño almacenada durante 32 días a 5ºC, desde el día 22 cuando este ocurrió y con dos días de antelación a la valoración realizada con métodos destructivos. En naranjas, los algoritmos para detectar daños por hongos permitieron discriminar más del 80% de frutos afectados, con una falsa asignación de fruta sana como dañada menoAristizábal Torres, ID. (2006). Estudio, aplicación y propuesta de automatización del procesamiento de imágenes por resonancia magnética para la evaluación y detección de defectos internos de calidad en cítricos y melocotones [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1904Palanci

Diseño y construcción de un prototipo para la vibración de múltiples puntos al tallo del café

En este trabajo se diseñó, construyó el prototipo a nivel de laboratorio de una maquina cosechadora de café con el propósito de estudiar una alternativa mecanizada para la recolección del café en Colombia. La metodología utilizada fue la aplicación del método de diseño en Ingeniería que comprendió la definición del problema, búsqueda de antecedentes, estudio de alternativas y selección, dimensionamiento, análisis cinemático, dinámico y de resistencia de los diferentes sistemas, construcción y ensamble del prototipo. Utilizando esta metodología se explica paso a paso las diferentes fases del diseño, aplicadas a un caso específico en la ingeniería agrícola: el desarrollo de un prototipo para la cosecha mecanizada del café; pudiendo ser utilizado este trabajo como guía y ejemplo para los estudiantes de los cursos de mecanismos y diseño de maquinaria agrícola

Efecto del contenido de humedad sobre propiedades físicas de la semilla de vitabosa (mucuna deeringiana).

La semilla de vitabosa (Muccuna deeringiana) es una alternativa de fuente proteica para la producción de alimento animal, actualmente en Colombia se obtiene un bajo aprovechamiento de esta semilla por el desconocimiento de su alto potencial nutricional, de sus propiedades medicinales, fitosanitarias y de su proceso agroindustrial. Es necesario obtener conocimiento de las propiedades físicas de la semilla, las cuales son importantes en los procesos postcosecha de esta leguminosa. Varias propiedades físicas fueron evaluadas con cuatro contenidos de humedad (10, 14, 18 y 22% b.h.). Las dimensiones ortogonales longitud, ancho y espesor, los diámetros medio aritmético y geométrico, y el ángulo de reposo se incrementaron significativamente cuando el contenido de humedad aumentó del 10 al 22%; mientras que la esfericidad no varió significativamente con la humedad. El área proyectada se incrementó con la humedad en los tres planos de orientación (horizontal, transversal y longitudinal). El coeficiente de fricción estático se evaluó sobre seis superficies de diferente material, en todas las superficies esta propiedad se incrementó significativamente con el aumento del contenido de humedad y fue significativamente diferente entre las superficies estudiadas; siendo en su orden de mayor a menor, la superficie de caucho, policloruro de vinilo (PVC), lona, acero inoxidable, hierro galvanizado y aglomerado de madera. La información generada puede ser utilizada para el diseño de equipos de procesamiento postcosecha y para el control de calidad de esta semilla

Physical and mechanical properties correlation of coffee fruit (coffea arabica) during its ripening

There were correlated CIEL*a*b* color coordinates and reflectance in the visible spectrum of the exocarp of Coffea arabica coffee fruits, of the Colombia variety, in nine different development stages, with physical properties such as fresh and dry mass, moisture content and diameters and mechanical properties such as detaching tensile force, fracture force, firmness, deformation and fracture energy in the breaking point. A multivariate linear regression analysis was run to obtain models to accurately predict properties of the coffee fruit from the chromatic coordinates (a* and/or b*) or reflectance for discriminating wave lengths of different stages of development of the coffee fruit, with a confidence level of 99% and a R2 between 78.5 and 99.9%. Results could be used for the design of harvesting and classification systems, as well as for fast determination of coffee quality

Determinación de la fuerza de la fractura superficial y fuerza de firmeza en frutas de lulo (solanum quitoense x solanum hirtum).

Se hizo la caracterización reológica de la fruta de lulo (Solanum quitoense x Solanum hirtun) a través de la respuesta mecánica bajo ensayos de compresión unidireccional a pruebas de firmeza y fractura, de acuerdo a dos grados de madurez comercial (pintón y maduro) y tiempos de poscosecha (0, 3, 6, 9 días). Adicionalmente se determinaron propiedades físico-químicas tales como concentración de azúcares, pH y color. Las frutas fueron sometidas a ensayos de compresión unidireccional usando un analizador de textura a una velocidad de deformación de 1 mm•s. Los ensayos para la prueba de fractura se realizaron según dos sentidos de carga (longitudinal y transversal) y la prueba de firmeza se determinó en dos ángulos de incidencia. Los resultados mostraron que el comportamiento reológico de la fruta a ensayos de fractura y firmeza es altamente dependiente del tiempo transcurrido después de la cosecha de la fruta y condiciones fisiológicas (grado de madurez), situación ésta que refleja el comportamiento visco elástico y anisotrópico del producto. Los valores de la fuerza de fractura indicaron que la fruta pintona resiste mayor carga de aplastamiento con respecto al fruta madura. La fruta resiste más carga en sentido longitudinal que transversal, mostrando valores para frutas pintonas en posición longitudinal de 226 N y en posición transversal de 84,8 N, y para las frutas maduras se encontró una fuerza de fractura media en posición longitudinal de 180 N y en posición transversal de 68,5N. Para la fuerza de firmeza media (pulpa) el valor máximo para frutas maduras fue de 1,4 N, y para frutas pintonas de 1,1 N. La fuerza de firmeza máxima (epicarpio) tomó como valores máximos para las frutas maduras 14,4 N y para las frutas pintonas de 15,7N

Análisis teórico de la respuesta de la rama de café ante la aplicación de impacto mecánico.

En CENICAFÉ se estudió teóricamente el efecto de la aplicación de impacto mecánico sobre la rama, para lo cual se analizaron dos modelos matemáticos para el estudio de la vibración generada por excitación impacto, encontrándose que el modelo basado en la teoría excitación tipo impulso predice con mayor exactitud la respuesta de la rama ante la aplicación de impacto, difiriendo en un 38% de lo obtenido experimentalmente. El segundo modelo analizado (modelo de Kelvin) difirió en un 85% de lo encontrado experimentalmente

Colorimetría del fruto de café (coffea arabica l.) durante su desarrollo y maduración

Obtener estándares del color del fruto de café durante su desarrollo y maduración es necesario para diferentes procesos relacionados con la cosecha y poscosecha de este producto. Las coordenadas L*, a*, b*, C* y h* en la representación de color CIELab y la reflectancia en el espectro visible (400-700 nm) fueron medidas sobre tres diferentes puntos de la epidermis del fruto de Coffea arabica, var. Colombia. La medición se realizó cada siete días, desde 182 hasta 238 días después de la antesis (DDA), utilizando un espectrofotómetro de esfera, con el objetivo de determinar cuantitativamente el color del fruto en diferentes estados de desarrollo. Los resultados obtenidos indican que los frutos de diferentes días de maduración presentan diferencias de color definidas por la luminosidad, las coordenadas cromáticas y la cantidad de luz reflejada por la superficie del epicarpio, dependiendo de la región del espectro visible analizada. A través de las coordenadas cromáticas a* y h* y de varias longitudes de onda luminosa reflejadas se pueden diferenciar frutos de café de 31, 32, 33 y 34 semanas de desarrollo. El croma b* no permite diferenciar los frutos pintones de los maduros. La saturación C* puede discriminar algunos estados de desarrollo pero no permite establecer diferencias entre los estados inmaduros. Las longitudes de onda 520, 570 y 580 nm permiten discriminar significativamente nueve estados diferentes de desarrollo del fruto. El conocimiento de la colorimetría de los frutos de café puede ser usado para el diseño de sistemas de recolección y clasificación poscosecha, y para la adecuada discriminación entre diferentes estados de desarrollo del fruto, los cuales están relacionados con la calidad de la bebida y con la productividad

La pulverización electrostática de agroquímicos: teoría, evaluaciones y aplicaciones en el sector agrícola

Resumen: La pulverización electrostática es una técnica para la aplicación de productos químicos mediante la cual se transfieren cargas eléctricas a las gotas atomizadas para que éstas sean atraídas por un blanco biológico, lográndose mayor cobertura y deposición del producto asperjado, disminuyendo la dosis requerida para el tratamiento y reduciendo la pérdida de producto químico arrojado al ambiente. Los conceptos utilizados en la fumigación electrostática no son nuevos, por ejemplo, los automóviles fabricados en el mundo se pintan utilizando la tecnología electrostática. Esta tecnología fue refinada, para aplicaciones y usos agrícolas, por la Universidad de Georgia en Estados Unidos durante los años ochenta. Hoy en día es posible usar la fumigación electrostática para aplicar productos agroquímicos en el control de plagas, enfermedades y malezas en diferentes cultivos al aire libre y bajo invernadero. Esta tecnología se ha utilizado también para aplicar polen con el fin de mejorar la polinización natural en ciertos frutales, se ha usado para la aplicación de fungicidas para evitar podredumbres pos cosecha en diferentes frutas, para el control de insectos en ambientes domésticos, e incluso, en tratamientos clínicos por inhalación pulmonar donde gotitas muy finas resultan más eficientes para la asimilación de ciertas drogas para el cuerpo humano. En este trabajo se presentan los conceptos físicos básicos de la pulverización electrostática, los antecedentes de esta tecnología, las principales técnicas utilizadas para cargar eléctricamente el producto pulverizado, el fenómeno de la pérdida de carga, la optimización del campo de deposición y el efecto transiente del mismo. También, se presentan aquí las principales evaluaciones y resultados obtenidos en la transferencia de masa de las gotas sobre objetivos artificiales (superficies metálicas) y sobre objetivos reales (hojas), y los resultados de ensayos de eficiencia en el control de insectos, hongos y malezas, comparándolos con los resultados obtenidos con las técnicas de aspersión convencionales. Se indican, además, las características técnicas más importantes de los equipos para pulverización electrostática que ya se fabrican comercialmente, y se mencionan otras aplicaciones de la tecnología en otras áreas. Al final se hace mención a las perspectivas futuras de la pulverización electrostática y se presentan varias conclusiones generales destacando las ventajas y desventajas que presenta el uso de esta tecnología en el sector agrícola

LA RESONANCIA MAGNÉTICA Y SUS APLICACIONES EN LA AGROINDUSTRIA, UNA REVISIÓN THE MAGNETIC RESONANCE AND ITS AGRO-INDUSTRY APPLICATIONS, A REVIEW

Las propiedades electromagnéticas que presentan el hidrógeno y otros núcleos que componen los productos agroalimentarios han permitido usar ampliamente la Resonancia Magnética (RM) para estudiar, de manera no destructiva, la composición y la estructura interna de estos materiales biológicos en una escala tanto macroscópica como microscópica. En este artículo se explican los principios físicos que sustentan la RM, así como el equipo básico requerido para medir las señales de RM de cualquier muestra biológica y el procedimiento de adquisición de una imagen de RM. También, se hace una revisión de las principales aplicaciones en el sector agroalimentario, destacando principalmente los estudios desarrollados con ésta tecnología para examinar la calidad interna de las frutas y los vegetales. En estos productos, la RM ha sido utilizada para detectar e investigar la evolución de los diferentes factores que determinan la calidad interna luego de la cosecha, durante el almacenamiento y después del procesamiento poscosecha. Los estudios en poscosecha que más se han realizado con ésta tecnología son los relacionados con desordenes de tipo fisiológico que se producen en las frutas durante su almacenamiento y conservación en frío en atmósferas controladas y modificadas. Se espera en un futuro no muy lejano aplicaciones comerciales de sensores de RM en línea, basados en magnetos de bajo campo o con sistemas simplificados de análisis de imágenes, que permitan la determinación rápida y no destructiva de la calidad interna de los productos agroalimentarios.<br>The electromagnetic properties that present hydrogen and other nucleus of agroalimentary products, have allowed widely use of Magnetic Resonance (MR) to study the composition and internal structure of these biological materials in a micro and macrocospic scale, in a nondestructive way. In this paper the physical principles, basic equipment to measure the MR signals and the MR imaging of any biological sample, are explained. It is also shown a review of the main agroalimentary applications, emphasizing in the use of this principle to examine the internal quality of fruits and vegetables. In these products, the MR has been used to detect and follow the evolution of different factors that determine the internal quality after harvesting, during storage and after postharvesting processes. The main studies that have been conducted with MR in harvested products are about physiological disorders, that take place during storage and conservation of fruits in controlled and modified cold atmospheres. In near future it is hope to have, commercial applications of MR sensors on line, based in a low field magnets or simplified image analyses, that allow the fast and nondestructive internal quality determination of the agro-alimentary products, are expected