Ciencia y Tecnología Agropecuaria

Experimental analysis of the evaporation of sugar cane juice by film on a flat plate

En la producción de panela en Colombia, tradicionalmente se han utilizado pailas para la evaporación del jugo de caña de azúcar, las cuales presentan problemas de baja eficiencia energética. En este estudio se evaluó un evaporador de película en placa plana a escala piloto. La temperatura del jugo y la placa se midieron con termopares, y la concentración de sólidos solubles del jugo se midió con un refractómetro. El rendimiento del evaporador se determinó a través del coeficiente de transferencia de calor en el lado del líquido (h), el cual se relacionó con los parámetros de operación: flujo másico, temperatura de la superficie, y la temperatura y concentración del líquido alimentado. El coeficiente h se benefició por el aumento: de la temperatura de la superficie (de 140,8 a 181,2 °C), de la concentración del alimento (de 18 a 30 °Brix) y del flujo de alimento del jugo (de 5,7 a 38,4 kg/h); y por la disminución de la temperatura del alimento (de 90 a 60 °C). En la evaporación del jugo de caña de azúcar en el evaporador de película en placa plana se encontraron valores de h entre 140 y 380 W/m²K, los cuales muestran una mejora notable para el proceso de evaporación del jugo de caña de azúcar.

In the production of "panela" (a block of unrefined whole cane sugar also known as piloncillo, raspadura, chancaca, jaggery) in Colombia, pans that have been traditionally used for evaporation of sugarcane juice have low energy efficiency problems. In the present study, a flat plate film evaporator was evaluated at a pilot scale. The temperature of the juice and the plate was measured with thermocouples, and the concentration of the soluble solids of the juice was measured with a refractometer. Evaporator performance was determined through the heat transfer coefficient on the side of liquid (h), which was related to the following operating parameters: mass flow, surface temperature, and the temperature and concentration of the fed liquid. The coefficient h profited by increasing: surface temperature (from 140.8 to 181.2 °C), feed concentration (from 18 to 30 °Brix), and juice feed flow (from 5.7 to 38.4 kg/h), and by decreasing feed temperature (from 90 to 60 °C). In the evaporation of sugarcane juice in a flat plate evaporator, h values between 140 and 380 W/m²K were found, which show a marked improvement for evaporation process of sugarcane juice.

A roadmap itinerary as an integrative management tool in the design of a mini productive chain for organic beekeeping on San Andrés Island

En Colombia, la apicultura es una actividad económica en consolidación, que representa un potencial de riqueza por los múltiples beneficios que se pueden obtener a través de la explotación artesanal o industrial. En el sector agropecuario es una de las 37 cadenas productivas registradas ante el Ministerio de Agricultura y Desarrollo Rural; es objeto de priorización en procesos de investigación, desarrollo e innovación (I+D+i), en aras de incrementar su productividad y competitividad, involucrando la sostenibilidad de la población rural y el componente industrial. El Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina es objeto de iniciativas de desarrollo rural, impulso empresarial y fortalecimiento, pues ante la coyuntura socioeconómica por la disminución del territorio marítimo, busca diversificar las actividades económicas de la población raizal. Con la metodología de alianzas productivas y los itinerarios de ruta como herramienta de gestión e integración se diseñó, desde el enfoque tecnológico, la estructura de la minicadena productiva de eslabones y segmentos; las directrices fueron los procesos productivos de tipo orgánico, selección de tecnologías, proveedores y mecanismos de certificación al producto y capacitación al recurso humano requerido, mediante un proceso analítico jerárquico utilizando el software Expert Choice. Se estructuraron lineamientos desde la base de política pública y sectorial, consignada en la agenda única nacional de I+D+i de la cadena y lineamientos establecidos (plan de desarrollo del departamento, plan de ciencia y tecnología, CONPES y plan de ordenamiento territorial). La minicadena y el paquete tecnológico de apicultura orgánica son un insumo de competitividad para el archipiélago.

In Colombia, beekeeping is an economic activity under consolidation, which represents a potential wealth for the many benefits that can be obtained through craft or industrial exploitation. It is one of the 37 productive agricultural-chains formed and registered through the Ministry of Agriculture and Rural Development, and is subject to research, development and innovation (R+D+i) priority processes to increase productivity and competitiveness, involving both the sustainability of the rural population and the industrial component. The Archipelago of San Andres, Providencia and Santa Catalina is the subject of rural development initiatives, business and strategic planning because of the socioeconomic situation due to the reduction in maritime territory, seeks to diversify the economic activities of the native population. Within the framework of the productive chains and the strategy of the roadmaps itineraries as a management and integration tool, the mini productive chain was design, contemplating organic production process and rules, selection of technologies, suppliers and product certification mechanisms to the human resource and training required, through an analytic hierarchy process using Expert Choice software. Finally, a work plan was defined as the sole national research agenda R+D+i (Research + Development + innovation) for the national productive chain and the guidelines established in the department's development plan, the science and technology plan, the CONPES and the Territorial Order Plan.

Social and financial capital in cattle technology adoption for high elevation Andean rural areas in Colombia

La adopción tecnológica se ha planteado como una alternativa de fortalecimiento del desarrollo rural y de solución a los problemas de producción de alimentos en el mundo; sin embargo, es una decisión enmarcada por múltiples factores que favorecen o no su implementación. El objetivo de esta investigación fue conocer cuáles aspectos del capital social y del capital financiero influyen en la adopción de tecnologías en zonas rurales, donde productores campesinos desarrollan el sistema productivo ganadero de doble propósito. Se utilizó un modelo metodológico mixto que integra el enfoque cuantitativo y cualitativo y herramientas para la obtención de información: encuestas, entrevistas semiestructuradas y grupos focales, en una comunidad de pequeños productores de Bogotá, Colombia. Se determinó la tasa de adopción tecnológica a través de índices de ponderación estimados para las subdimensiones: conservación, alimentación, agrosilvopastoriles, ordeño, reproducción y sanidad. Se realizaron índices de ponderación para los componentes del capital social (nivel de capacitación, organización comunitaria, confianza comunitaria, confianza institucional y reciprocidad) y del capital financiero (ahorros e ingresos). Se realizó un análisis de correspondencia múltiple que estableció tres grupos de productores denominados según el nivel de adopción: innovadores, tempranos y escépticos. Luego, con modelos de regresión lineal múltiple se establecieron los componentes del capital social y capital financiero con mayor significancia o influencia sobre la adopción de tecnologías ganaderas. Los factores que más influyen sobre la adopción son la capacitación, la reciprocidad y la organización comunitaria (capital social) y el índice de planificación (capital financiero).

Technology adoption has been discussed as an alternative to strengthen rural development and solving the problems of food production in the world. However, is a decision influenced by multiple factors, which promote or not its implementation. The objective of this investigation was to establish which aspects of social and financial capital influence the adoption of technologies in rural areas where farmers practice the dual-purpose cattle production system. Methodologically, a mixed model that integrates a quantitative and qualitative approach and tools to obtain information: surveys, semi-structured interviews and focus groups, were used in a small farmers' community in Bogotá, Colombia. The rate of technology adoption was determined by estimating weighted indices for the following subdomains: conservation, feeding, agroforestry, milking, reproduction, and health. We performed weighted indices for the components of social capital (level training, community organization, community trust, institutional trust and reciprocity) and financial capital (savings and income). Hierarchical clustering of data using multiple correspondence analyses allowed the identification of three groups of producers according to their level of adoption: innovators, early adopters and skeptics. Linear regression models established the components of social capital and financial capital with greater significance or influence on the adoption of livestock technologies. The level of training, reciprocity and community organization from the social capital, and the planning index from the financial capital are the factors that have more influence in the adoption.

Socio-economic characterization of the production systems in the Caribbean region of La Mojana, Colombia

La región de La Mojana, ubicada al norte de Colombia, presenta inundaciones recurrentes como consecuencia del desbordamiento de los ríos, entre ellos el Cauca; esta situación se atribuye al rompimiento del terraplén en el sitio conocido como La Mejicana. Los objetivos de la presente investigación es realizar una caracterización socioeconómica de los sistemas de producción agropecuarios y generar información nueva acerca de la medición de los sistemas, especialmente el modelo de equilibrio general y el cálculo de excedentes económicos. Éstos se basan en los patrones de costos obtenidos de los talleres realizados con productores en los núcleos de Magangué, Majagual, San Marcos y Nechí. Los sistemas de producción incluidos en el análisis fueron: arroz tecnificado, arroz manual, maíz unicultivo tecnificado, maíz unicultivo tradicional, yuca unicultivo, ñame unicultivo, patilla, ganado doble propósito, ganado doble propósito mixto. La aplicación del modelo permite concluir que hubo cambios en los sistemas de producción en la región de La Mojana con relación a los dos periodos de análisis: en el 2000 y en el 2012. Dichos cambios no son atribuibles sólo a la inundación; por ejemplo, la desaparición del sorgo se debe principalmente a problemas de mercado, y para el caso de los bovinos se atribuyen a déficit de forraje.

The La Mojana region, in the north of Colombia, has recurrent flooding because of the overflow of the Cauca River and its tributaries. This situation is worsened due to the breaking of the embankment at the La Mexicana site. The aims of this study were to characterize the socioeconomic agricultural production systems and generate new information on the general equilibrium model and economic surplus. These patterns are based on costs obtained from workshops with producers in Magangué, Majagual, San Marcos and Nechí production sites. Production systems included in the analysis were technical (tech) rice, manual rice, tech corn monoculture, traditional corn monoculture, cassava monoculture, yam monoculture, watermelon monoculture, dual-purpose cattle and mixed dualpurpose cattle. The model indicated that there were changes in production systems in the region of La Mojana during the two periods of analysis: in 2000 and another term in 2012. Changes are not due only to the flooding conditions, as might be the case for the disappearance of the sorghum system explained by market difficulties, whereas in the case of cattle is attributed to forage deficit.

**Highland papayas Vasconcellea cundinamarcensis and Vasconcellea goudotiana seed germination and dormancy release studies**

Se estudió la germinación y latencia de las semillas de Vasconcellea cundinamarcensis y V. goudotiana, para desarrollar procedimientos promotores de emergencia de los embriones. La categorización de las semillas viables no germinables se realizó con el empleo del tetrazolio. La fermentación prolongada de las semillas, para remover la sarcotesta, afectó la viabilidad de éstas, en especial las de V. cundinamarcensis. Aplicaciones de KNO3 y AG3 promovieron una germinación significativamente mayor, en comparación con el testigo, en semillas fermentadas previamente durante 15 días de V. goudotiana, lo cual no ocurrió en las de V. cundinamarcensis. La aplicación de Saccharomyces cerevisiae durante 36 horas, para fermentación y liberación de la sarcotesta, indujo germinación en las dos especies, con una respuesta significativamente superior en V. goudotiana. La adición de AG3 y KNO3, luego del tratamiento anterior, promovió mayor emergencia en ambos taxa, en especial en V. goudotiana. La fermentación de las semillas con Saccharomyces cerevisiae, en combinación con AG3 y KNO3 produjo germinación en las dos especies, con énfasis en V. goudotiana al aplicar 1000 ppm de AG3 + KNO3 al 2,5% y en V. cundinamarcensis, al utilizar 600 ppm de AG3 + AG3 al 2,5%, sin diferencia significativa con la aplicación de 1000 ppm de AG3 + KNO3 al 1,5%; se logró mayor germinación en V. goudotiana en el tratamiento precitado, con el cual se obtuvo con confiabilidad estadística la máxima brotación de plántulas, en relación con el resto de tratamientos evaluados con la propia especie y en V. cundinamarcensis.

Seed germination and dormancy of Vasconcellea cundinamarcensis and V. goudotiana were studied in order to develop procedures for seed embryo emergency. Characterization of viable dormant seeds was done with the tetrazolium test. Long periods of seed fermentation, for sarcotestal removal, affected the seed viability, mainly in V. cundinamarcensis. AG3 and KNO3 application promoted a significantly higher germination, in V. goudotiana, but not in V. cundinamarcensis, in relation to control seeds, fermented during 15 days. AG3 and KNO3 application promoted a significantly higher germination in V. goudotiana, but not in V. cundinamarcensis, in relation to control 15 days fermented seeds. Seed fermentation with Saccharomyces cerevisiae during 36 hours for sarcotest removal, promoted a significant higher germination than that of the control, fermented without enzyme application, mainly in V. goudotiana. Seed fermentation with S. cerevisiae during 36 hours application, for sarcotest removal, promoted a significant higher germination than that of the control, fermented without enzyme application, mainly in V. goudotiana. Seed germination, after S. cerevisiae fermentation and application of AG3 and KNO3, occurred in both species, being obtained the best germination in V. goudotiana, with application of 1000 ppm of GA3 + 2.5% KNO3, with statistical differences, related to the other germination applied treatments. The best germination results, without significant differences, in V. cundinamarcensis were obtained with the application of 600 ppm of GA3 + 2.5% KNO3 or 1000 ppm of GA3 + 1.5% KNO3, after the fermentation procedure with S. cerevisiae.

**Estimating fruit pulp carotenoid content from shell color in gulupa (Passiflora edulis Sims)**

Gulupa (Passiflora edulis Sims) is currently receiving increasing acceptance in European markets. However, its short postharvest life constitutes its main marketing limitation, and makes it necessary to characterize its ripening characteristics in order to assure that fruits reaching the consumer are of the best possible quality. Predictive models were fitted to estimate flesh carotenoid content from fruit age and color change. For this purpose, a research was conducted on plant material from the Colombian National Germplasm Bank, administered by Corpoica. Fruit samples of known age were subjected to CIE L* a* and b* space-based colorimetric determination, which confirmed the existence of appreciable color changes since 84 days after flowering (DAF). Deep purple color was reached at around 98 DAF and very dark purple color at 105 DAF. In fruits on the vine, luminosity (L*) was observed to decline, while the value of coordinate a* increased and that of coordinate b* decreased. These changes feature the fruit's characteristic color. A similar trend was observed in the evolution of color in fruits off the vine (harvested at 91 DAF). In both fruits on and off the vine, carotenoids were found to increase along with fruit age. Two regression models were adjusted to estimate carotenoid content: a multiple model with color coordinates as predictors, and a polynomial model based on fruit age.

La gulupa (Passiflora edulis Sims) es un fruto aceptado en mercados europeos; pero, su corta vida en poscosecha limita la comercialización. Por lo tanto, es necesario, caracterizar algunos atributos de la maduración, para que el fruto mantenga las mejores condiciones de calidad. La investigación tuvo como objetivo estimar, a partir de los cambios de color del fruto y de su edad, la evolución de los carotenoides, mediante el uso de modelos que predijeran esta relación. Se utilizaron frutos con edad conocida para determinar el color con base en el espacio CIE L*, a* y b*. La colorimetría confirmó que hay evolución apreciable a partir de los 84 días después de floración (DDF), con color morado oscuro hacia los 98 DDF y púrpura muy oscuro a los 105 DDF. En frutos madurados en la planta, se apreció disminución en la luminosidad (L*), mientras que en las coordenadas a* el valor aumentó y el b* disminuyó, cambios que definen el color del fruto. Se observó una tendencia similar en frutos cosechados a partir de los 91 DDF. Tanto en los frutos madurados en la planta como en los cosechados, el contenido de carotenoides se incrementó a medida que la senescencia del fruto avanzaba. Modelos de regresión permitieron estimar el contenido de carotenoides: uno múltiple, con las coordenadas de color como predictoras y el otro polinomial, basado en la edad del fruto.

The effect of organic byproducts of the jaggery production process on the physical properties of a sulfate acid soil

Los suelos sulfatados ácidos generan problemas de fertilidad, ya que modifican sus propiedades físicas, químicas y biológicas. La incorporación de enmiendas orgánicas como técnica de rehabilitación de suelos sulfatados ácidos permite la recuperación de algunas propiedades del suelo, como la formación de agregados y la aireación, entre otras. El objetivo de esta investigación fue evaluar el efecto que tienen los subproductos orgánicos del proceso panelero (hojarasca, bagacillo y cachaza fresca) como enmienda orgánica, sobre las características físicas (densidad aparente, porosidad total y estabilidad estructural en seco) de un suelo sulfatado ácido del municipio de Paipa, Boyacá, en invernadero. Se realizó un diseño experimental completamente al azar con nueve tratamientos y tres repeticiones, correspondientes a la incorporación de los subproductos orgánicos, solos y en combinación, un testigo (sin aplicación) y un tratamiento agronómico (cal dolomita). Los parámetros físicos a evaluar se midieron a los 45 días (muestreo 1) y 165 días (muestreo 2) de la aplicación de las enmiendas. En las variables densidad aparente y poros totales del suelo, la aplicación de hojarasca, bagacillo y cachaza fresca generó en el primer muestreo una respuesta favorable y en el segundo, la mejor respuesta se logró con 6,2 t/ha de hojarasca; la estabilidad estructural en seco no presentó diferencias estadísticas significativas con la aplicación de los tratamientos. La aplicación de los subproductos orgánicos del proceso panelero mejora la densidad aparente y la porosidad total de un suelo sulfatado ácido, en condiciones de invernadero.

Acid sulphate soils have fertility problems because of the modification of physical, chemical and biological properties. However, the addition of organic amendments as a rehabilitation technique of acid sulphate soils allows recovery of soil properties such as aggregate formation and aeration, among others. This study was conducted to evaluate the effect of organic byproducts of sugarcane jaggery production process (leaf litter, bagasse and fresh filter cake) on the physical characteristics (bulk density, total porosity and dry structural stability) of an acid sulphate soil of Paipa (Boyacá) under greenhouse conditions. A trial using a completely randomized design with 9 treatments and 3 replications, corresponding to the incorporation of organic byproducts, alone and in combination, a control (without application) and agronomic treatment (lime dolomite). The soil physical parameters were evaluated at 45 (sampling 1) and 165 days (sampling 2) after amendments application. The results indicated that the application of leaf litter, bagasse and fresh filter cake in the soil, generated a favorable response in the variables: bulk density and total porosity, after 45 days; in the second sampling, the best response in these variables was achieved with 6.2 t/ha of leaf litter. However, the structural stability of soil did not show statistically significant differences. The application of organic byproducts of sugarcane jaggery production process improves the bulk density and the total porosity of an acid sulphate soil under greenhouse conditions.

A decision-making support system to select forages according to environmental conditions in Colombia

La baja oferta de alimento, problema que aqueja a un alto porcentaje de la población ganadera de Colombia, se asocia, en gran medida, a la selección equivocada de especies forrajeras; es decir, con frecuencia las especies sembradas no están adaptadas a la oferta ambiental de una región en particular. Para atenuar el riesgo de la baja oferta forrajera, sin incurrir en costos asociados al cambio de la oferta ambiental, es preciso aprovechar las habilidades fisiológicas de las especies para hacer frente al ambiente donde crecen. Para ello, se desarrolló un sistema de toma de decisiones para la selección de especies forrajeras (STDF), herramienta básica en la transferencia de tecnología agropecuaria que tiene por objetivo atenuar la incertidumbre al definir las especies forrajeras aptas para un ambiente determinado. El sistema se desarrolló a partir de fundamentos básicos de la gestión del conocimiento, por lo que en su construcción no se diseñó ningún experimento, sino que se aprovechó la información existente en el país, proveniente de evaluaciones realizadas en el pasado. A partir de la información recabada, se generó una base de datos de requerimientos de las especies, de tal forma que el sistema, desarrollado e implementado sobre ASP.NET en C# y base de datos SQL Server, relaciona ambientes y requerimientos de cultivos. Dicho sistema permite a los usuarios realizar procesos de búsqueda y selección de especies de pastos y forrajes de acuerdo con las condiciones edafoclimáticas de una determinada finca o región, de manera sencilla y amigable.

Low food supply is a major problem affecting a large percentage of the livestock population in Colombia and is largely associated to inappropriate choice of forage species; and thus not well adapted to the environmental conditions of a specific region. To mitigate this problem, without incurring increasing costs associated to changing environmental conditions, it is possible to match the adaptive capacity of species to the environment in which they grow. A decision support system was developed to select suitable forage species for a given environment. The system is based on the use of existing information about requirements of the species rather than specific experimentation. From the information gathered, a database was generated and implemented on ASP.NET in C # and SQL Server database. This system allows users to search and select pastures and forage species for specific soil and climatic conditions of a particular farm or region, through a user-friendly web platform.

Training, development and phenotypic characterization of productive and reproductive characters Romosinuano herd of gene bank Colombia

La formación y documentación del hato para la conservación del banco de germoplasma de la raza bovina criolla Romosinuano se inició en 1936; actualmente se cuenta con ocho familias y 502 ejemplares que permanecen en custodia en el Centro de Investigación Turipaná de Corpoica, Cereté, Colombia. Los datos registrados han sido digitados, ordenados, clasificados y analizados; lo cual permitió determinar el origen de los 270 animales que conformaron el hato inicial, procedentes de 11 hatos de las fincas: El Torno (43%), La Granja (16%), El Recreo (14%), Los Pinos (10%) y el 17% restante de La Vorágine, Colombia, Marta Magdalena y El Chorrillo. Aplicando el método de los cuadrados mínimos y el procedimiento de modelos lineales generalizados (generalized linear model GLM) (SAS, 1995), se obtuvo la caracterización fenotípica de los pesos de animales en diferentes edades y etapas de producción: edad de la vaca al primer parto e intervalo entre partos; peso del ternero al nacer, al destete, a los 16 meses ajustados; peso de la vaca al primer parto, al parto y al destete del ternero; obtenido de 12673, 6543, 4363, 620, 7178 y 2847 registros, con valores de: 29,5±3,5, 163±35, 230±45, 393±51, 444±64 y 447±60 kg, respectivamente; la edad ajustada al destete y al primer parto, obtenidas a partir de 6572 y 2064 registros fueron 256±23 y 1133±200 días, respectivamente; el intervalo entre partos a partir de 9435 registros fue de 422±131 días. La eficiencia reproductiva de 86,3% confirma la adaptación de la raza en el valle del Sinú, Colombia.

The development and documentation of the gene bank of the Romosinuano native cattle breed herd for conservation purposes began in 1936; currently it is composed of 8 families and 502 individuals that are kept at Corpoica's Turipaná Research Center, in Cereté, Colombia. Digitalized data has been sorted, classified and analyzed, establishing the origin of the 270 animals that made up the initial herd from 11 herds: El Torno (43%), La Granja (16%), El Recreo (14%), Los Pinos (10%) and the remaining 17% of La Vorágine, Colombia, Marta Magdalena and El Chorrillo. Applying the least squares method and the GLM procedure (SAS, 1995) a phenotypic characterization of the weights of animals at different ages and stages of production, age at first calving and calving interval, birth weight, weaning 16 months adjusted weight at first calving, cow weight at calving and cow weight at weaning of the calf was obtained from 12673, 6543, 4363, 620, 7178 and 2847 records, with values of: 29.5±3.5, 163±35, 230±45, 393±51, 444±64 and 447±60 kg respectively; the adjusted age at weaning and at first birth, obtained from 6572 and 2064 records were 256±23 and 1133±200 days, respectively; the calving interval from 9435 record was 422±131 days. Reproductive efficiency of 86.3% confirms the adaptation of the breed in the Sinú valley.