Influência de tratamentos térmicos no comportamento mecânico da blenda poli(metacrilato de metila) / poli(tereftalato de etileno) reciclado

Studies indicate that a variation in the degree of crystallinity of the components of a polymer blend influences the mechanical properties. This variation can be obtained by subjecting the blend to heat treatments that lead to changes in the spherulitic structure. The aim of this work is to analyze the influence of different heat treatments on the variation of the degree of crystallinity and to establish a relationship between this variation and the mechanical behavior of poly(methyl methacrylate)/poly(ethylene terephthalate) recycled (PMMA / PETrec) with and without the use of compatibilizer agent poly(methyl methacrylate-al-glycidyl methacrylate-al-ethyl acrylate) (MMAGMA- EA). All compositions were subjected to two heat treatments. T1 heat treatment the samples were treated at 130 ° C for 30 minutes and cooled in air. In T2, the samples were treated at 230 ° C for 5 minutes and cooled to approximately -10 ° C. The variation of the degree of crystallinity was determined by the proportional relationship between crystallinity and density, with the density measured by pycnometry. The mechanical behavior was verified by tensile tests with and without the presence of notches and pre-cracks, and by method of fracture toughness in plane strain (KIC). We used the scanning electron microscopy (SEM) to analyze the fracture surface of the samples. The compositions subjected to heat treatment T1, in general, showed an increase in the degree of crystallinity in tensile strength and a tendency to decrease in toughness, while compositions undergoing treatment T2 showed that the opposite behavior. Therefore, this work showed that heat treatment can give a polymer blend further diversity of its properties, this being caused by changes in the crystal structure

FABRICATION, CHARACTERIZATION, AND IRRADIATION OF AN AUSTENITIC OXIDE DISPERSION STRENGTHENED STEEL SUITED FOR NEXT GENERATION NUCLEAR APPLICATIONS

As nuclear energy systems become more advanced, the materials encompassing them need to perform at higher temperatures for longer periods of time. In this Master’s thesis we experiment with an oxide dispersion strengthened (ODS) austenitic steel that has been recently developed. ODS materials have a small concentration of nano oxide particles dispersed in their matrix, and typically have higher strength and better extreme temperature creep resistance characteristics than ordinary steels. However, no ODS materials have ever been installed in a commercial power reactor to date. Being a newer research material, there are many unanswered phenomena that need to be addressed regarding the performance under irradiation. Furthermore, due to the ODS material traditionally needing to follow a powder metallurgy fabrication route, there are many processing parameters that need to be optimized before achieving a nuclear grade material specification. In this Master’s thesis we explore the development of a novel ODS processing technology conducted in Beijing, China, to produce solutionized bulk ODS samples with ~97% theoretical density. This is done using relatively low temperatures and ultra high pressure (UHP) equipment, to compact the mechanically alloyed (MA) steel powder into bulk samples without any thermal phase change influence or oxide precipitation. By having solutionized bulk ODS samples, transmission electron microscopy (TEM) observation of nano oxide precipitation within the steel material can be studied by applying post heat treatments. These types of samples will be very useful to the science and engineering community, to answer questions regarding material powder compacting, oxide synthesis, and performance. Subsequent analysis performed at Queen’s University included X-ray diffraction (XRD) and inductively coupled plasma optical emission spectrometry (ICP-OES). Additional TEM in-situ 1MeV Kr2+ irradiation experiments coupled with energy dispersive X-ray (EDX) techniques, were also performed on large (200nm+) non-stoichiometric oxides embedded within the austenite steel grains, in an attempt to quantify the elemental compositional changes during high temperature (520oC) heavy ion irradiation.

Effect of combined heat and high-pressure treatments on the texture of chicken breast muscle (Pectoralis fundus)

Commercially supplied chicken breast muscle was subjected to simultaneous heat and pressure treatments. Treatment conditions ranged from ambient temperature to 70 °C and from 0.1 to 800 MPa, respectively, in various combinations. Texture profile analysis (TPA) of the treated samples was performed to determine changes in muscle hardness. At treatment temperatures up to and including 50 °C, heat and pressure acted synergistically to increase muscle hardness. However, at 60 and 70 °C, hardness decreased following treatments in excess of 200 MPa. TPA was performed on extracted myofibrillar protein gels that after treatment under similar conditions revealed similar effects of heat and pressure. Differential scanning calorimetry analysis of whole muscle samples revealed that at ambient pressure the unfolding of myosin was completed at 60 °C, unlike actin, which completely denatured only above 70 °C. With simultaneous pressure treatment at >200 MPa, myosin and actin unfolded at 20 °C. Unfolding of myosin and actin could be induced in extracted myofibrillar protein with simultaneous treatment at 200 MPa and 40 °C. Electrophoretic analysis indicated high pressure/temperature regimens induced disulfide bonding between myosin chains.

Hepatic concentration of heat shock protein 70 kD (Hsp70) in broilers subjected to different thermal treatments

1. The relationship between repeated thermal treatments and hepatic synthesis of Hsp 70 was studied in broiler chickens.2. Sixty broilers were submitted to 5 different treatments (12 birds each) from day 1 to day 42. Four groups were kept in a thermoneutral environment and subjected to 0, 1, 2 and 3 heat stress episodes at 35 degrees C for 4 h per week (TN-0, TN-1, TN-2 and TN-3, respectively). The last group (HT-35) was reared at a room temperature of 35 degrees C.3. From 39 to 42 old, the birds experienced acute heat stress at 41 degrees C. Resistance to heat stress was evaluated by the time taken for rectal temperature to increase by 3 degrees C above the pre-treatment value. Livers were collected (before and after heat stress) and Hsp70 was determined using Western Blot analysis with monoclonal anti-Hsp70 antibody.4. Resistance to heat stress and concentration of Hsp70 were higher in those birds subjected to more heat stress episodes during the experimental period (TN-3) and HT-35. A positive correlation was observed between Hsp70 concentration and the time taken for a 3 degrees C increase in rectal temperature (r=0.42; P<0.01).5. Exposing birds to episodes of heat stress (35 degrees C) during rearing may improve their resistance to acute heat stress, but the previous thermal history did not seem to influence the hepatocyte Hsp70 content after exposure to more severe heat stress (41 degrees C).

Microscopical analysis of Candida albicans biofilms on heat-polymerised acrylic resin after chlorhexidine gluconate and sodium hypochlorite treatments

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Mejora del valor proteico para rumiantes de la harina de girasol mediante tratamientos combinados con ácidos (málico y fosfórico) y calor = Improvement of the protein value for ruminants of sunflower meal by combined treatments with acids (malic and orthophosphoric) and heat

El objetivo principal de esta tesis fue incrementar el valor proteico para rumiantes de la harina de girasol mediante tratamientos combinados con ácidos y calor para proteger sus proteínas frente a la degradación ruminal. Estos estudios comprenden dos experimentos realizados sobre ovinos mediante tecnologías in vitro (experimento 1) o in situ e in vivo (experimento 2), empleando siempre dos ácidos: málico u ortofosfórico. Aprovechando este último experimento, también se consideraron otros objetivos de carácter metodológico con el fin de mejorar la precisión de las estimas de i) la degradabilidad ruminal y la digestibilidad intestinal de la proteína y los aminoácidos (AAs) de los alimentos y ii) la síntesis microbiana ruminal y su contribución al flujo post-ruminal de nutrientes al animal. En el experimento 1 (capítulo 2) se efectuaron cuatro ensayos in vitro para estudiar la influencia de distintos factores que puedan afectar la eficacia de estos tratamientos. En cada ensayo se utilizó una réplica por tratamiento (dos para el tratamiento control) y dos bolsas vacías (empleadas para corregir la contaminación microbiana) en cada una de las cuatro botellas del incubador (ANKOM Daisy II). Cada botella contenía 2 l de medio de incubación, saturado con CO2 para asegurar la anaerobiosis. Este medio consistió en una mezcla de solución McDougall y liquido ruminal filtrado en relación 4:1. El liquido ruminal fue obtenido de 2 corderos canulados en rumen, utilizándose bien solo o mezclado con el del otro cordero en una relación 3:1. Así, cada botella de incubación contenía un inoculo ruminal diferente. Las incubaciones se realizaron a 39 ºC durante 20 h, siendo las bolsas lavadas con agua corriente y almacenadas a -20 ºC. Tras ser descongeladas, se lavaron 3 veces durante 5 min en una mini-lavadora de turbina, se desecaron a 80 ºC durante 48 h y se destinaron íntegras al análisis de N-Kjeldahl. En el ensayo 1 se estudió el efecto del volumen de disolución de dos dosis de ácido ortofosfórico (0,4 y 1,2 equivalentes gramo (eq)/kg de harina de girasol), testando cinco volúmenes de disolución (80, 160, 240, 320 and 400 ml/kg de harina) para cada dosis, desecándose las harinas a 60 ºC hasta sequedad al tacto. La proteína bruta (PB) indegradada se incremento con la dosis de ácido empleada y también (como tendencia, P < 0,1) con el volumen de dilución. En base a ello en los siguientes ensayos se utilizo el volumen de dilución mayor (400 ml/kg). En el ensayo 2 se estudió el efecto de la dosis y del tipo de ácido a cuatro dosis (1,2; 2,4; 3,6 y 4,8 eq/kg), secándose igualmente las muestras tratadas a 60 ºC. La PB indegradada aumentó con la dosis de ácido, siendo también mayor para el ácido málico, tanto en este ensayo como en los posteriores. En el ensayo 3 se estudiaron los efectos de los dos ácidos, cuatro concentraciones (0,6; 1,2; 1,8 y 2,4 eq/kg) y tres tratamientos térmicos para el secado de las muestras (100, 150 and 200 ºC durante 60, 30 y 20 minutos, respectivamente). Con los tratamientos térmicos a 100 y 150 ºC no hubo un incremento de protección para concentraciones superiores a 0,8 eq/kg para ambos ácidos. Para incrementar la protección fue necesario aumentar la temperatura a 200 ºC y la dosis a 1,2 eq/kg, no observándose un aumento de protección a dosis mayores. En el ensayo 4 se estudiaron los efectos sobre la lisina disponible, la solubilidad de la PB en saliva artificial de McDougall y la PB indegradada in vitro de tratar la harina solo con agua o con disoluciones de ambos ácidos a dosis de 0,8 eq/kg y temperaturas de secado de 100 ó 150 ºC en las mismas condiciones que en el ensayo 3. No se apreciaron efectos sobre la lisina disponible para ninguno de los tratamientos. El efecto específico de los ácidos quedo demostrado tanto por la fuerte reducción de la solubilidad de la PB como por el aumento de la PB indegradada frente al tratamiento con agua. En conjunto, los resultados de este experimento mostraron que la eficacia de estos tratamientos depende del tipo y dosis de ácido y de su dilución, así como de las condiciones de secado. Como tratamiento de mayor interés a aplicar posteriormente en el experimento 2 se consideró una dosis de 0,8 eq/kg de harina, aplicada en un volumen de 400 ml/kg (correspondiente a soluciones 1 M y 0,67 M para los ácidos málico y ortofosfórico, respectivamente) y desecación a 150 ºC. El experimento 2 (capítulos 3 a 7) se realizó con un diseño en cuadrado latino 3x3, empleando tres corderos canulados en rumen y duodeno y tres dietas isoproteicas: U, M y P, que incluían harinas de girasol sin tratar (control) y tratadas con acido málico u ortofosfórico, respectivamente. La harina de girasol se trató en las condiciones ya indicadas siendo necesarias 6 horas para su secado en estufa. Las dietas incluían 40% de heno de raigrás italiano y 60% de concentrado a base de harina de girasol (tratada y/o sin tratar), trigo y corrector vitamínico-mineral, siendo suministradas a 75 g/kg P0.75 (equivalente a 2,3 × mantenimiento). La relación harina de girasol sin tratar y tratada fue de 100:0 en la dieta U y entorno a 40:60 en las dietas M y P. Tras 10 días de adaptación a la dieta, se estudiaron sucesivamente: i) el tránsito hasta el duodeno de las partículas del heno (solo en la dieta control) y de la harina de girasol marcadas previamente con europio e iterbio, respectivamente; ii) la fermentación ruminal durante el periodo postprandial, iii) la degradación ruminal in situ de la harina de girasol específica de cada dieta (y del trigo y el heno en la dieta control) y iv) la magnitud y composición del contenido ruminal mediante el vaciado manual del rumen-retículo. Durante todo el periodo experimental se infundio de forma continua una solución de sulfato amónico enriquecido en 15N (98 átomos %) para corregir la contaminación microbiana ruminal en los estudios in situ y para establecer las diferencias de composición química entre las bacterias libres (BAL) y adherentes (BAS) del rumen. Esta solución incluyó en los dos últimos días Li-Cr- EDTA para determinar la tasa de dilución ruminal. Posteriormente, y tras un periodo de al menos 10 días para eliminar el enriquecimiento en 15N de la digesta, se estudió la digestibilidad intestinal de los distintos alimentos mediante la técnica de bolsas móviles. La determinación del bypass (BP) o de la degradabilidad efectiva (DE) de la materia seca (MS) y de la PB se realizó por el método tradicional de integración matemática; estos valores se obtuvieron también para la PB y los AAs generando una muestra representativa del flujo post-ruminal del alimento en estudio en cada animal. Ello se realizó mediante la mezcla de los distintos residuos de incubación en base a la función que describe el flujo de alimento indegradado que abandona el rumen. Todos estos trabajos se realizaron considerando la tasa de salida de partículas del rumen (kp) y, según casos, considerando también la tasa de conminución y mezcla de las partículas en este compartimento (kc). Para este último caso se ha desarrollado también el modelo matemático que describe este flujo y permite este cálculo. Los valores no corregidos por la contaminación microbiana del BP (o de DE) de la PB resultantes de ambos métodos se han comparado tanto en las harinas de girasol como en los restantes alimentos de la dieta, obteniéndose valores similares, sin apreciarse desviaciones sistemáticas. Sobre las muestras compuestas representativas de la composición química del BP se determino la digestibilidad intestinal efectiva (DIE) de la MS, PB y AAs. Todos los valores resultantes de esta técnica fueron corregidos para la contaminación microbiana de las partículas que tiene lugar en el rumen. Los estudios de transito digestivo se realizaron tras suministrar en el comedero a los corderos una dosis simple de los alimentos marcados, seguida de la toma de muestras de la digesta duodenal durante 82 h. En la dieta testigo se suministraron simultáneamente el heno de raigrás y la harina de girasol, mientras que en las otras dietas solo se suministró esta última. La harina de girasol mostro un mayor valor para kc frente al heno (0,5766 v. 0,0892, /h), mientras que no hubo diferencias entre los dos alimentos para kp (0,0623 v. 0,0609, /h). Para la harina de girasol no se apreciaron diferencias entre dietas para kc, pero si se redujo de manera moderada la tasa kp con los tratamientos, siendo ésta también menor al utilizar ácido ortofosfórico frente al uso de ácido malico (0,0577 v. 0,0600, /h). El empleo de las harinas tratadas no modifico los parámetros de fermentación ruminal, la composición de los contenidos ruminales o la tasa de dilución del rumen. Los valores efectivos del BP y de DIE de la MS, PB y AAs de las harinas de girasol se obtuvieron considerando kc y kp, conjuntamente. Los tratamientos de protección incrementaron el BP de MS y PB en 48,5 y 268% de media, respectivamente. Estos incrementos se debieron principalmente al descenso de la fracción soluble y de la velocidad de degradación, pero también al aumento de la fracción indegradable, especialmente usando ácido ortofosfórico. Con los tratamientos se incrementó también la DIE de la MS (108% de media) y de la PB con gran diferencia entre los ácidos málico y ortofosfórico (20,7 v. 11,8%). Como consecuencia de estos cambios la protección aumentó la fracción realmente digerida en el intestino en 211% (MS) y 325% (PB), sin efectos entre ambos ácidos. Considerando la reducción del suministro de energía fermentable para los microorganismos ruminales asociada a la protección y los parámetros indicados por el sistema PDI francés para la síntesis de proteína microbiana digestible, la eficacia de conversión de PB en proteína metabolizable aumentó de 0,244 a 0,559 y 0,515 con el tratamiento con acido málico y ortofosfórico, respectivamente. El contenido en aminoácidos (AAs) fue similar en todas las harinas salvo por una disminución de lisina en las harinas tratadas. De forma análoga a la PB, los tratamientos de protección incrementaron el BP y la DIE de la mayoría de AAs. El aporte de AAs metabolizabes de la harina se multiplico en 3,87 para los AAs azufrados y en menor medida (2,5 veces) para la lisina, como consecuencia de las pérdidas sufridas a consecuencia del tratamiento térmico. Estos tratamientos se muestran, por tanto, útiles para incrementar el valor proteico de la harina de girasol, si bien su empleo junto con concentrados proteicos ricos en lisina bypass digestible mejoraría el perfil de la proteína metabolizable. La corrección de la contaminación microbiana de las partículas que tiene lugar en el rumen se asoció en todos los alimentos testados y, de forma general, con reducciones del BP y de su DIE en todas las fracciones estudiadas. Estas reducciones fueron pequeñas en todos los concentrados, de forma acorde con los muy pequeños niveles de contaminación registrados tanto en las harinas de girasol como en el grano de trigo. Por el contrario, esta contaminación, al igual que los efectos de su corrección, fueron muy importantes en el heno de raigrás. Esta contaminación aumentó al tener en cuenta kc. Así, para la proporción de PB de origen microbiano existente en las muestras compuestas representativas del BP, este aumento fue significativo para el heno de raigrás (0,463 v. 0,706) y solo numérico para la harina de girasol (0,0170 v. 0,0208). La reducción de las estimas de DIE al corregir esta contaminación fue consecuencia de la eliminación de forma casi completa de los microorganismos adherentes en todos los residuos testados. Así, esta biomasa se redujo en 96,1% como media de 7x3 observaciones. Como resultado de las diferencias acumulativas a nivel del rumen e intestino, la no corrección de la contaminación microbiana junto con la no consideración de kc condujo a fuertes sobrestimaciones de la PB digerida en el intestino. Ésta fue de 39% en la harina de girasol (0,146 v. 0,105) y de 761% en el heno de raigrás (0,373 v. 0,0433). Estos resultados muestran que es necesario considerar tanto kc como corregir la contaminación microbiana para obtener estimas in situ precisas en forrajes, mientras que en concentrados, siempre que la contaminación microbiana sea pequeña, es más importante considerar kc. La elevada contaminación microbiana observada en el heno de raigrás se asoció también con importantes errores a nivel del N asociado a la fibra neutro (FND) y ácido (FAD) detergente (NDIN y ADIN, respectivamente) e incluso de estas fracciones de fibra, evidenciándose que estos métodos no eliminan completamente la contaminación microbiana que sufren los alimentos en su paso por el retículorumen. Así, en la muestra compuesta representativa de la composición química del flujo postruminal antes descrita, la sobrevaloración por no corregir la contaminación microbiana fue de 99,8; 24,2; 3,34 y 0,48% para NDIN, ADIN, FND y FAD, respectivamente. Las subvaloraciones asociadas para su DE fueron 34,1; 8,79; 4,41 y 0,51%, respectivamente. La DE corregida del NDIN y ADIN (0,743 y 0,728, respectivamente) mostró un aprovechamiento ruminal elevado de estos compuestos, si bien menor al de la PB total (0,85). El estudio de este aprovechamiento sobre los residuos de incubación ruminal a 6 y 72 h demostró, además, una más rápida degradación del ADIN frente al NDIN, así como un mayor potencial de degradación de este último en este alimento. Para comprobar si la digestión en el abomaso eliminaba la contaminación microbiana en la FND y FAD se estudio esta contaminación y sus posibles errores en muestras liofilizadas de contenidos ruminales y duodenales correspondientes a una dieta mixta de similar composición a la utilizada en el experimento 2, comparándose, además, las diferencias entre la extracción secuencial o directa de la FAD. Utilizando como referencia las BAS se apreciaron elevadas contaminaciones en la FND y FAD y su N asociado tanto en las muestras ruminales como en las duodenales. Sin embargo, los resultados de enriquecimiento en 15N de las partículas fueron intermedios entre los correspondientes a BAS y BAL lo que evidencia una elevada contaminación con BAL en estas muestras probablemente durante el proceso de liofilización. Ello conlleva una sobrevaloración de esta estimación. El método de extracción directa de FAD se mostró, por otra parte, marcadamente menos eficaz en la eliminación de la contaminación microbiana. Los resultados muestran la necesidad de corregir la contaminación microbiana para obtener estimaciones precisas de la degradabilidad de las proteínas de las paredes celulares vegetales. Estos errores deberían ser también considerados para FND y FAD en estudios in situ e in vivo. La elevada tasa fraccional de degradación del grano de trigo (60,9 y 42,0%/h para MS y PB, respectivamente) implico que su flujo de material indegradado (calculado solo en base a la kp obtenida para la harina de girasol) se redujera muy rápidamente, de forma que es casi nulo a 8 h tras la ingestión. Los valores corregidos de PB digerida en el intestino (0,15) representan solo el 18,7% de la proteína metabolizable, lo que muestra que el valor proteico del grano de trigo está estrechamente ligado a la síntesis de proteína microbiana derivada de su fermentación. En el experimento 2 se observaron menores concentraciones para materia orgánica, lípidos y PB, así como en la proporción N-AAs/N total en BAL que en BAS, siendo, por el contrario, mayor su enriquecimiento en 15N. Estos últimos resultados se utilizaron (junto con los de otros trabajos previos de este equipo) para validar una predicción preexistente del enriquecimiento en 15N de las BAS a partir de este valor en las BAL. Esta ecuación, de muy alta precisión (R2 = 0.995), permite calcular la subvaloración que se comete en los aportes de nutrientes correspondientes a las BAS al usar las BAL como muestra de referencia. Esta subvaloración representa aproximadamente 21, 32,5 y 60% para PB, proteína verdadera y lípidos.

Heat and mass transfer modeling of the osmo-convective drying of yacon roots (Smallanthus sonchifolius)

Osmotic treatments are often applied prior to convective drying of foods to impart sensory appeal aspects. During this process a multicomponent mass flow, composed mainly of water and osmotic agent, takes place. In this work, a heat and mass transfer model for the osmo-convective drying of yacon was developed and solved by the Finite Element Method using COMSOL Multiphysics®, considering a 2-D axisymmetric geometry and moisture dependent thermophysical properties. Yacon slices were osmotically dehydrated for 2 hours in a solution of sucralose and then dried in a tray dryer for 3 hours. The model was validated by experimental data of temperature, moisture content and sucralose uptake (R²> 0.90).

Comparison of the impact of six heat-load management strategies on thermal responses and milk production of feed-pad and pasture fed dairy cows in a subtropical environment

Exposure to hot environments affects milk yield (MY) and milk composition of pasture and feed-pad fed dairy cows in subtropical regions. This study was undertaken during summer to compare MY and physiology of cows exposed to six heat-load management treatments. Seventy-eight Holstein-Friesian cows were blocked by season of calving, parity, milk yield, BW, and milk protein (%) and milk fat (%) measured in 2 weeks prior to the start of the study. Within blocks, cows were randomly allocated to one of the following treatments: open-sided iron roofed day pen adjacent to dairy (CID) + sprinklers (SP); CID only; non-shaded pen adjacent to dairy + SP (NSD + SP); open-sided shade cloth roofed day pen adjacent to dairy (SCD); NSD + sprinkler (sprinkler on for 45 min at 1100 h if mean respiration rate >80 breaths per minute (NSD + WSP)); open-sided shade cloth roofed structure over feed bunk in paddock + 1 km walk to and from the dairy (SCP + WLK). Sprinklers for CID + SP and NSD + SP cycled 2 min on, 12 min off when ambient temperature >26°C. The highest milk yields were in the CID + SP and CID treatments (23.9 L cow−1 day−1), intermediate for NSD + SP, SCD and SCP + WLK (22.4 L cow−1 day−1), and lowest for NSD + WSP (21.3 L cow−1 day−1) (P < 0.05). The highest (P < 0.05) feed intakes occurred in the CID + SP and CID treatments while intake was lowest (P < 0.05) for NSD + WSP and SCP + WLK. Weather data were collected on site at 10-min intervals, and from these, THI was calculated. Nonlinear regression modelling of MY × THI and heat-load management treatment demonstrated that cows in CID + SP showed no decline in MY out to a THI break point value of 83.2, whereas the pooled MY of the other treatments declined when THI >80.7. A combination of iron roof shade plus water sprinkling throughout the day provided the most effective control of heat load.

Analytical solutions for heat transfer during cyclic melting and freezing of a phase change material used in electronic or electrical packaging

In this paper we develop an analytical heat transfer model, which is capable of analyzing cyclic melting and solidification processes of a phase change material used in the context of electronics cooling systems. The model is essentially based on conduction heat transfer, with treatments for convection and radiation embedded inside. The whole solution domain is first divided into two main sub-domains, namely, the melting sub-domain and the solidification sub-domain. Each sub-domain is then analyzed for a number of temporal regimes. Accordingly, analytical solutions for temperature distribution within each subdomain are formulated either using a semi-infinity consideration, or employing a method of quasi-steady state, depending on the applicability. The solution modules are subsequently united, leading to a closed-form solution for the entire problem. The analytical solutions are then compared with experimental and numerical solutions for a benchmark problem quoted in the literature, and excellent agreements can be observed.

Disentangling the impacts of heat wave magnitude, duration and timing on the structure and diversity of sessile marine assemblages

Extreme climatic events, including heat waves (HWs) and severe storms, influence the structure of marine and terrestrial ecosystems. Despite growing consensus that anthropogenic climate change will increase the frequency, duration and magnitude of extreme events, current understanding of their impact on communities and ecosystems is limited. Here, we used sessile invertebrates on settlement panels as model assemblages to examine the influence of HW magnitude, duration and timing on marine biodiversity patterns. Settlement panels were deployed in a marina in southwest UK for ≥5 weeks, to allow sufficient time for colonisation and development of sessile fauna, before being subjected to simulated HWs in a mesocosm facility. Replicate panel assemblages were held at ambient sea temperature (∼17 °C), or +3 °C or +5 °C for a period of 1 or 2 weeks, before being returned to the marina for a recovery phase of 2–3 weeks. The 10-week experiment was repeated 3 times, staggered throughout summer, to examine the influence of HW timing on community impacts. Contrary to our expectations, the warming events had no clear, consistent impacts on the abundance of species or the structure of sessile assemblages. With the exception of 1 high-magnitude long-duration HW event, warming did not alter not assemblage structure, favour non-native species, nor lead to changes in richness, abundance or biomass of sessile faunal assemblages. The observed lack of effect may have been caused by a combination of (1) the use of relatively low magnitude, realistic heat wave treatments compared to previous studies (2), the greater resilience of mature adult sessile fauna compared to recruits and juveniles, and (3) the high thermal tolerance of the model organisms (i.e., temperate fouling species, principally bryozoans and ascidians). Our study demonstrates the importance of using realistic treatments when manipulating climate change variables, and also suggests that biogeographical context may influence community-level responses to short-term warming events, which are predicted to increase in severity in the future.

Implication of modified molecular structure of lipid through heat-related process to fatty acids supply in Brassica carinata seed.

This study was conducted to explore the effect of different autoclave heating times (30, 60 and 90 min) on fatty acids supply and molecular stability in Brassica carinata seed. Multivariate spectral analyses and correlation analyses were also carried out in our study. The results showed that autoclaving treatments significantly decreased the total fatty acids content in a linear fashion in B. carinata seed as heating time increased. Reduced concentrations were also observed in C18:3n3, C20:1, C22:1n9, monounsaturated fatty acids (MUFA), polyunsaturated fatty acids (PUFA), omega 3 (ω-3) and 9 (ω-9) fatty acids. Correspondingly, the heated seeds showed dramatic reductions in all the peak intensities within lipid-related spectral regions. Results from agglomerative hierarchical cluster analysis (AHCA) and principal component analysis (PCA) indicated that the raw oilseed had completely different structural make-up from the autoclaved seeds in both CH3 and CH2 asymmetric and symmetric stretching region (ca. 2999–2800 cm−1) and lipid ester Cdouble bond; length as m-dashO carbonyl region (ca. 1787–1706 cm−1). However, the oilseeds heated for 30, 60 and 90 min were not grouped into separate classes or ellipses in all the lipid-related regions, indicating that there still exhibited similarities in lipid biopolymer conformations among autoclaved B. carinata seeds. Moreover, strong correlations between spectral information and fatty acid compositions observed in our study could imply that lipid-related spectral parameters might have a potential to predict some fatty acids content in oilseed samples, i.e. B. carinata. However, more data from large sample size and diverse range would be necessary and helpful to draw up a final conclusion.

Optimisation of viscoelastic treatments using genetic algorithms

Viscoelastic treatments are one of the most efficient treatments, as far as passive damping is concerned, particularly in the case of thin and light structures. In this type of treatment, part of the strain energy generated in the viscoelastic material is dissipated to the surroundings, in the form of heat. A layer of viscoelastic material is applied to a structure in an unconstrained or constrained configuration, the latter proving to be the most efficient arrangement. This is due to the fact that the relative movement of both the host and constraining layers cause the viscoelastic material to be subjected to a relatively high strain energy. There are studies, however, that claim that the partial application of the viscoelastic material is just as efficient, in terms of economic costs or any other form of treatment application costs. The application of patches of material in specific and selected areas of the structure, thus minimising the extension of damping material, results in an equally efficient treatment. Since the damping mechanism of a viscoelastic material is based on the dissipation of part of the strain energy, the efficiency of the partial treatment can be correlated to the modal strain energy of the structure. Even though the results obtained with this approach in various studies are considered very satisfactory, an optimisation procedure is deemed necessary. In order to obtain optimum solutions, however, time consuming numerical simulations are required. The optimisation process to use the minimum amount of viscoelastic material is based on an evolutionary geometry re-design and calculation of the modal damping, making this procedure computationally costly. To avert this disadvantage, this study uses adaptive layerwise finite elements and applies Genetic Algorithms in the optimisation process.

Comparison of heat-treated rapeseed expeller and solvent-extracted soya-bean meal as protein supplements for dairy cows given grass silage-based diets

Sixteen early to mid lactation Finnish Ayrshire dairy cows were used in a cyclic change-over experiment with four 21-day experimental periods and a 4 5 2 factorial arrangement of treatments to evaluate the effects of heat-treated rapeseed expeller and solvent-extracted soya-bean meal protein supplements on animal performance. Dietary treatments consisted of grass silage offered ad libitum supplemented with a fixed amount of a cereal based concentrate (10 kg/day on a fresh weight basis) containing 120, 150, 180 or 210 g crude protein (CP) per kg dry matter (DM). Concentrate CP content was manipulated by replacement of basal ingredients (g/kg) with either rapeseed expeller (R; 120, 240 and 360) or soya-bean meal (S; 80, 160 and 240). Increases in concentrate CP stimulated linear increases (P < 0.05) in silage intake (mean 22.5 and 23.8 g DM per g/kg increase in dietary CP content, for R and S, respectively) and milk production. Concentrate inclusion of rapeseed expeller elicited higher (P < 0.01) milk yield and milk protein output responses (mean 108 and 3.71 g/day per g/kg DM increase in dietary CP content) than soya-bean meal (corresponding values 62 and 2.57). Improvements in the apparent utilization of dietary nitrogen for milk protein synthesis (mean 0.282 and 0.274, for R and S, respectively) were associated with higher (P < 0.05) plasma concentrations of histidine, branched-chain, essential and total amino acids (35, 482, 902 and 2240 and 26, 410, 800 and 2119 mu mol/l, respectively) and lower (P < 0.01) concentrations of urea (corresponding values 4.11 and 4.52 mmol/l). Heat-treated rapeseed expeller proved to be a more effective protein supplement than solvent-extracted soya-bean meal for cows offered grass silage-based diets.

Viscoelastic properties of high pressure and heat induced tofu gels

Tofu gels were rheologically examined to determine their storage or elastic (G′) and loss or viscous (G″) moduli as a function of frequency within their linear viscoelastic limits. The tofu gels were made using either glucono-δ-lactone (GDL) or calcium sulphate (CaSO4·2H2O), followed by either heat treatment (heated soymilk at 97 °C prior to coagulation and subsequently held at 70 °C for 60 min, HT) or high pressure treatment (400 MPa at 20 °C for 10 min, HP). The overall moduli values of the GDL gels and CaSO4·2H2O gels of both physical treatments were similar, each gave frequency profiles expected for weak viscoelastic materials. However, although both temperature and high pressure treatments could be used to produce tofu gels, the final products were not the same. Pressure formed gels, despite having a higher overall “consistency” (increasing values of their moduli), had a proportionately higher contribution from the loss modulus (increased tan δ). Differences could also be observed using confocal scanning laser microscopy. While such treatment may give rise to differing systems/structures, with new or modified organoleptic properties, the more “open” structures obtained by pressure treatment may well cause processing difficulties if subsequent reworking or moulding is required.

Viscoelastic properties of high pressure and heat induced tofu gels

Tofu gels were rheologically examined to determine their storage or elastic (G') and loss or viscous (G '') moduli as a function of frequency within their linear viscoelastic limits. The tofu gels were made using either glucono-delta-lactone (GDL) or calcium sulphate (CaSO4 center dot 2H(2)O), followed by either heat treatment (heated soymilk at >= 97 degrees C prior to coagulation and subsequently held at 70 degrees C for 60 min, HT) or high pressure treatment (400 MPa at 20 degrees C for 10 min, HP). The overall moduli values of the GDL gels and CaSO4 center dot 2H(2)O gels of both physical treatments were similar, each gave frequency profiles expected for weak viscoelastic materials. However, although both temperature and high pressure treatments could be used to produce tofu gels, the final products were not the same. Pressure formed gels, despite having a higher overall "consistency" (increasing values of their moduli), had a proportionately higher contribution from the loss modulus (increased tan delta). Differences could also be observed using confocal scanning laser microscopy. While such treatment may give rise to differing systems/structures, with new or modified organoleptic properties, the more "open" structures obtained by pressure treatment may well cause processing difficulties if subsequent reworking or moulding is required. (c) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.