Kinetics of selective oxidation of lactose to lactobionic acid over Pd-active carbon catalyst

Laktoosi eli maitosokeri on tärkein ainesosa useimpien nisäkkäiden tuottamassa maidossa. Sitä erotetaan herasta, juustosta ja maidosta. Laktoosia käytetään elintarvike- ja lääketeollisuuden raaka-aineena monissaeri tuotteissa. Lääketeollisuudessa laktoosia käytetään esimerkiksi tablettien täyteaineena. Hapettamalla laktoosia voidaan valmistaa laktobionihappoa, 2-keto-laktobionihappoa ja laktuloosia. Laktobionihappoa käytetään biohajoavien pintojen ja kosmetiikkatuotteiden valmistuksessa, sekä sisäelinten säilöntäliuoksissa, joissa laktobionihappo estää happiradikaalien aiheuttamien kudosvaurioiden syntymistä. Tässä työssä laktoosia hapetettiin laktobionihapoksi sekoittimella varustetussa laboratoriomittakaavaisessa panosreaktorissa käyttäenkatalyyttinä palladiumia aktiivihiilellä. Muutamissa kokeissa katalyytin promoottorina käytettiin vismuttia, joka hidastaa katalyytin deaktivoitumista. Työn tarkoituksena oli saada lisää tietoa laktoosin hapettamisen kinetiikasta. Laktoosin hapettumisessa laktobionihapoksi havaittiin selektiivisyyteen vaikuttavan muunmuassa reaktiolämpötila, paine, pH ja käytetyn katalyytin määrä. Katalyyttiä kierrättämällä eri kokeiden välillä saatiin paremmat konversiot, selektiivisyydet ja saannot. Parhaat koetulokset saatiin hapetettaessa synteettisellä ilmalla 60 oC lämpötilassa ja 1 bar paineessa. Tehdyissä kokeissa pH:n säätö tehtiin manuaalisesti, joten pH ei pysynyt koko ajan haluttuna. Laktoosin konversio oli parhaimmillaan 95 %. Laktobionihapon suhteellinen selektiivisyys oli 100% ja suhteellinen saanto 100 %. Kinetiikan matemaattinen mallinnus tehtiin Modest-ohjelmalla käyttäen kokeista saatuja mittaustuloksia.Ohjelman avulla estimoitiin parametreja ja saatiin matemaattinen malli reaktorille. Tässä työssä tehtiin kineettinen mallinnus myös ravistelureaktorissa tehdyille laktoosin hapetuskokeille, missä pH pysyi koko ajan haluttuna 'in-situ' titrauksen avulla. Työn yhteydessä selvitettiin myös mahdollisuutta käyttää monoliittikatalyyttejä laktoosin hapetusreaktiossa.

Poisoning effect of s on pd surfaces

In this study we observe the poisoning effect of S to the adsorption and dissociation of 02 molecule on Pd surfaces. To perform this study we used Viennaab initio Simulation Package (VASP) and Spanish Initiative for Electronic structure with thousands of Atoms (SIESTA) ab initio softwares. To describe all Pd surfaces we selected the (100), and (211) surfaces, because we need very reactive and simple surfaces. Before studying the poison¬ing effect of S we had to study the dissociation of 02 on the surfaces. We discovered that on the (100) surface the hollow site is the most reactive site, but at room temperature the steric hinderace effect occurs very easily. If the molecule has enough vibrational energyit will dissociate. On the (211) surface the (100) micro facet's hollow site is the most reactive site and the molecule dissociates in the site without any barrier, and the molecule drifts from the terrace to this site. An S atom sticks on the Pd (100) surface in the hollow site. It affects the d-band density of states of the nearests Pd atoms; It moves the center of the d-band downin energy, when the bond between the Pd atom and the 0 atom is more antibonding. In the hollow site the S atom also blocks the dissociation site of the molecule. On the Pd(211) surface the energetically favourable site of the S atom is the(100) microfacet's hollow site. There it blocks the most reactive site, but its effect to the Pd atoms next to it is not significant.

Microwave Processes in Ferrite-ferroelectric Layered Structure

This work is devoted to investigation of wave processes in new hybrid ferrite/ferroelectric structures. Spin wave devices based on ferrite films have disadvanteges. And their applications are limited. Investigated structures allow to overcome disadvantages. This investigation helps to create new class of devices. Electromagnetic analysis of hybrid spin-electromagnetic waves in ferrite/ferroelectric structures were done. As a result dispersion relation was found. Numerical solution of this dispersion relation gave us follow results. These structures can be effectively tuned by external electric and magnetic field. Methods to increase tuning range were suggested. It was found that such structures have one basic disadvantage which is connected with presence of thick ferroelectric layer. To solve this problem is to use thin ferroelectric films. But this decreases tuning range. It was confirmed by experiment that this structures can be effectively tuned by electric and magnetic fields. Resonance characteristics of ferrite/ferroelectric resonator were succesfully tuned by magnetic and electric field.

Mangaaniseosteisen duplex-teräksen hitsattavuus

Diplomityön tavoitteena oli selvittää mangaaniseosteisen LDX2101 duplex-teräksen ja LDX2101 hitsauslisäaineiden hitsausparametrit puikkohitsaus-, MAG-täytelankahitsaus- ja plasmahitsausprosessilla. Toisena tavoitteena oli selvittää lämmöntuonnin vaikutuksia hit-sausliitosten mekaanisiin ominaisuuksiin, iskusitkeyteen (-40 °C) ja ferriitti- / austeniittipitoi-suuksien jakaantumiseen. Tutkittavat hitsit olivat päittäishitsejä ja koelevyjen aineenpaksuus oli 6 mm. Koetulosten perusteella tehtiin hitsausohjeet kyseisille hitsausprosesseille. Työn kirjallisessa osassa on selvitetty yleisesti duplex-terästen käyttökohteita, mekaanisia ja kemiallisia ominaisuuksia sekä duplex-terästen korroosio-ominaisuuksia. Lisäksi on käsitelty eri hitsausprosesseja ja duplex-terästen hitsattavuutta, jossa selvitetään mm. terästen jähmet-tymistä, erkaumia ja faaseja, lämmöntuonnin vaikutuksia ja hitsausliitosten korroosionkestä-vyyttä. Teoriaosassa on kerrottu myös hitsausliitosten tarkastuksesta ja hitsiluokista. Työn kokeellisessa osassa esitellään kokeiden suoritus sekä ainetta rikkova ja ainetta rikko-maton tarkastus. Liitoksille suoritettava koestusohjelma noudatti pääosin menetelmäkoestan-dardin SFS-EN 15614-1 ohjetta. Hitseille tehtiin ainetta rikkomaton tarkastus, joka käsittää silmämääräisen tarkastuksen, pintatarkastuksen ja röntgentarkastuksen. Rikkovaa aineen-koetusta tehtiin sisältäen kovuusmittaukset, vetokokeet, taivutuskokeet jaiskusitkeyskokeet. Lisäksi valmistettiin metallografiset hieet, joita tutkimalla selvitettiin hitsausliitoksen metal-lurgiaa ja määriteltiin ferriitti- ja austeniittipitoisuudet. Kokeiden perusteella on laadittu hit-sausohjeet kullekin hitsausprosessille. Lisäksi kokeellisessa osassa on esitelty tulokset syö-pymäkokeesta, jossa selvitettiin eri materiaalien syöpymiskestävyyttä valkolipeäliuoksessa. Tutkimustuloksien perusteella LDX2102 duplex-materiaali onhyvin hitsattavaa laajalla hit-sausparametrialueella. Mekaaniset ominaisuudet, kuten lujuus- ja iskusitkeysarvot täyttävät materiaalistandardin SFS-EN10028-7 niille asettamat vaatimukset. Taivutussitkeys ja murto-venymät jäivät kuitenkin osalla koekappaleista vaatimustasoa alhaisemmiksi. Austeniitti- ja ferriittipitoisuudet vastaavat materiaalistandardin vaatimuksia.

Effect of Mechanical and Geometric Mismatching on Fatigue and Damage of Welded Joints

The future of high technology welded constructions will be characterised by higher strength materials and improved weld quality with respect to fatigue resistance. The expected implementation of high quality high strength steel welds will require that more attention be given to the issues of crack initiation and mechanical mismatching. Experiments and finite element analyses were performed within the framework of continuum damage mechanics to investigate the effect of mismatching of welded joints on void nucleation and coalescence during monotonic loading. It was found that the damage of undermatched joints mainly occurred in the sandwich layer and the damageresistance of the joints decreases with the decrease of the sandwich layer width. The damage of over-matched joints mainly occurred in the base metal adjacent to the sandwich layer and the damage resistance of the joints increases with thedecrease of the sandwich layer width. The mechanisms of the initiation of the micro voids/cracks were found to be cracking of the inclusions or the embrittled second phase, and the debonding of the inclusions from the matrix. Experimental fatigue crack growth rate testing showed that the fatigue life of under-matched central crack panel specimens is longer than that of over-matched and even-matched specimens. Further investigation by the elastic-plastic finite element analysis indicated that fatigue crack closure, which originated from the inhomogeneousyielding adjacent to the crack tip, played an important role in the fatigue crack propagation. The applicability of the J integral concept to the mismatched specimens with crack extension under cyclic loading was assessed. The concept of fatigue class used by the International Institute of Welding was introduced in the parametric numerical analysis of several welded joints. The effect of weld geometry and load condition on fatigue strength of ferrite-pearlite steel joints was systematically evaluated based on linear elastic fracture mechanics. Joint types included lap joints, angle joints and butt joints. Various combinations of the tensile and bending loads were considered during the evaluation with the emphasis focused on the existence of both root and toe cracks. For a lap joint with asmall lack-of-penetration, a reasonably large weld leg and smaller flank angle were recommended for engineering practice in order to achieve higher fatigue strength. It was found that the fatigue strength of the angle joint depended strongly on the location and orientation of the preexisting crack-like welding defects, even if the joint was welded with full penetration. It is commonly believed that the double sided butt welds can have significantly higher fatigue strength than that of a single sided welds, but fatigue crack initiation and propagation can originate from the weld root if the welding procedure results in a partial penetration. It is clearly shown that the fatigue strength of the butt joint could be improved remarkably by ensuring full penetration. Nevertheless, increasing the fatigue strength of a butt joint by increasing the size of the weld is an uneconomical alternative.

Infrastructure Provisioning in Web Portals

Web portaalit tarjoavat ainutlaatuisia apuvälineitä erilaisien sisältöjen luomiseksi, monenlaisia navigointipolkuja, henkilökohtaisia sivuja ja turvapalveluja. Portaali on monimutkainen systeemi, joka sisältää monta yhteistyötä tekevää komponenttia, yleensä toteutuu valmiiksi tehdyillä ongelmistoilla. Tämä tutkimus kansittelee portaalin toteutusta IBM/Tivolin tuotteella. Portaalin komponenttien integraatio on kriittinen koko järjestelmä arkkitehtuurille ja saattaa vaatia lisää ohjelmistokehittelyä. Tutkimuksen ensisijainen tavoite on kehittää räätälöityä komponenttia kahta portaali-alijärjestelmä varten, tilaaja - turvapalvelu. Tutkimuksessa Tivoli Personalized Services Manager (TPSM) ja Tivoli SecureWay Policy Director (PD) on tutkittu. Integraatio sisältää TPSM tietokaunan ja PD User Registry tiedon synkronisointia. Integraatio-ohjelmisto on suunniteltu ja tehty olemassaoloevien alijärjestelmien perusteella.

Microwave Slot Transmission Line Filled with Ferroelectric and Ferromagnetic Layers

Now when the technology is fast developing it is very important to investigate new hybrid structures. One way is to use ferrite ferroelectric layered structures. Theoretical and experimental investigation of such structures was made. These structures have advantages of both layers and it is possible to tune the behavior of this structure by external electric and magnetic field. But these structures have some disadvantages connected with presence of thick ferroelectric layer. One way to overcome this problem is to use slotline. So this is another new way to create hybrid ferrite ferroelectric structures, but it is needed to create new theory and find experimental proof that the behavior of these structures can be tuned with external magnetic and electric fields.

Laserhitsausparametrien vaikutus ruostumattomien terästen hitsin mikrorakenteeseen

Työn teoriaosassa käsitellään ruostumattomia teräksiä ja terästen metallurgiaan vaikuttavia tekijöitä yleisesti, sekä terästen hitsattavuutta. Hitsauksesta teoriassa käydään läpi laser- ja kaasukaarihitsausta ja hitsin metallurgiaan vaikuttavia tekijöitä. Kokeellisessa osassa paneudutaan kahdeksan eri ruostumattoman teräksen hitsien metallurgiaan ja metallurgiassa tapahtuviin muutoksiin hitsausparametrien mukaan. Koemateriaaleina on neljä austeniittista ruostumatonta terästä, 201, 301LN, 316L ja 254 SMO, kaksi austeniittis-ferriittistä ruostumatonta terästä, 2101 LDX ja 2205, sekä kaksi ferriittistä ruostumatonta terästä, 430 ja 1.4003. Hitsien mikrorakenteen tutkimisessa käytettiin sekä valomikroskooppia sekä joissain tapauksissa pyyhkäisyelektronimikroskooppia. Lisäksi työn kokeellisessa osassa paneuduttiin hitsien metallografisiin syövytystekniikoihin. Kokeiden perusteella voidaan sanoa, että hitsin metallurgia riippuu hitsauksen aikaisesta lämpösyklistä ja hitsausparametreilla voidaan vaikuttaa tämän lämpösyklin muotoon. Austeniittis-ferriittisillä teräksillä hitsauksen aikaisesta lämpösyklistä riippuu pitkälti hitsin austeniitti-ferriitti-suhde. Ferriittisillä teräksillä lämpösyklin muoto vaikuttaa hitsiin muodostuvan martensiitin kovuuteen ja määrään sekä rakenteen hienojakoisuuteen. Austeniittisilla teräksillä lämpösyklinmuodon vaikutus riippuu pitkälti teräksen seostusasteesta ja seosaineista. Austeniittisilla teräksillä kokeissa havaittuja muutoksia, parametrien muutosten mukaan oli muun muassa suotautumisen voimakkuuden

Dispersion of Hybrid Electromagnetic-Spin Waves in the Slotline

The presented thesis is devoted to investigation of wave processes in hybrid ferrite / ferroelectric structures. Spin wave devices based on ferrite films have such disadvantages, as huge size of the magnetic systems, low tuning velocity, considerable power inputs for parameters control that limits possible device applications. The considered layered structures allow to overcome the disadvantages mentioned and to promote the development of novel class of tunable microwave devices. The proposed theoretical analysis is intended to construct a model of hybrid electromagnetic-spin waves. Based on the theoretical analysis the experimental investigations were carried out. The experimental resonance characteristics of ferrite / ferroelectric resonator were obtained and their tunability by means of magnetic and electric field was demonstrated.

Kukin tavallaan, jokainen vuorollaan. Kahden sisaruksen kielenkehitys ja keskinäinen kommunikaatio

Tutkin pro gradu -tutkielmassani kahden eri-ikäisen sisaruksen kielenkehitystä ja keskinäistä kommunikaatiota. Olen kerännyt aineistoni toimiessani seitsemän kuukauden ajan kyseisten sisarusten päivähoitajana. Aineisto koostuu päiväkirjamerkinnöistä ja sanelimella tehdyistä äänitteistä, jotka olen litteroinut tutkimusta varten keskustelunanalyyttisella metodilla. Vanhempi sisaruksista, Inka, oli tutkimuksen alkaessa neljä vuotta ja kahdeksan kuukautta vanha ja hänen pikkuveljensä Jasper oli vuoden ja kolmen kuukauden ikäinen. Jasperin kielenkehitys oli vasta alkuvaiheessa, ja olenkin hänen osaltaan kerännyt kaikki spontaanisti tuotetut sanat. Tutkimuksessa ovat mukana myös Jasperin ensimmäiset taivutusmuodot ja lauseet. Inkan kieli oli puolestaan jo tutkimuksen alussa hyvin pitkälle kehittynyttä, joten olen hänen osaltaan kiinnittänyt huomiota niihin seikkoihin, jotka hänen puheessaan vielä poikkeavat aikuiskielestä. Lisäksi olen tarkastellut lasten keskinäistä kommunikaatiota koko tutkimuksen ajan. Pyrin muun muassa selvittämään, käyttääkö Inka pikkuveljelleen puhuessaan hoivakieltä, joka yleensä liitetään vanhempien lapsilleen suuntaamaan puheeseen. Tutkimuksen tulokset kertovat kielenkehityksen yksilöllisyydestä. Inkan puheessa esiintyy vielä viidenkin vuoden iässä satunnaisia poikkeamia, kuten foneemien /b/ ja /f/ sekoittumista ja possessiivisuffiksien yliyleistämistä (Minä menen uudellani vekottimellani). Jasper puolestaan osoittautuu keskimääräistä nopeammin eteneväksi yksilöksi. Hän omaksuu odotustenvastaisesti aiemmissa tutkimuksissa vaikeina pidettyjä äänteitä, kuten /s/:n, jo ensisanojen kaudella. Lisäksi hän tuottaa tutkimuksen aikana 17 aikuiskielessä esiintyvää konsonanttiyhtymää, vaikka aiemman tutkimuksen perusteella oli odotettavissa, ettei ennen kahden vuoden ikää ilmestyisi ensimmäistäkään. Lisäksi Jasperilla on tutkimuksen lopussa hallussaan 10 eri sijaa sekä 9 erilaista verbintaivutusmuotoa. Konsonanattiyhtymien ja taivutusmuotojen omaksumisjärjestys poikkeaa myös aiemmista tutkimuksista. Tutkimustulokset osoittavat myös, ettei lasten kielestä ole aina löydettävissä säännönmukaisuutta. Esimerkiksi fonologiset prosessit toteutuvat Jasperin puheessa lähestulkoon sattumanvaraisesti (vrt. esim. foneemin /r/ toteutumista sanoissa ikki ’rikki’, rapsa ’rasva’,pödö ’poro’ ja siisi ’riisi). Inkan puheessa esiintyy puolestaan tilapäisiä uudissanoja ja sekalainen joukko morfologisia poikkeamia (esim. makakaa ’maatkaa’ mutta pelutkaa ’perukaa’). Myös lasten keskinäinen kommunikaatio on vahvasti tilannesidonnaista: toisinaan Inka ottaa vuorovaikutustilanteissa hoivaroolin ja toisinaan taantuu pikkuveljensä Jasperin tasolle. Lapsenkielen jokseenkin ainutkertainen luonne näkyy myös siinä, että tutkimuksen viimeisinä kuukausina kaksisanavaiheessa oleva Jasper kykenee tilanteen vaatiessa tuottamaan jopa yhdeksänmorfeemisia lausumia (Isä laittas puutatete isän huoneese ’Isä laittoi Puuha-Peten isän huoneeseen’).

Insulation System in an Integrated Motor Compressor

A high-speed and high-voltage solid-rotor induction machine provides beneficial features for natural gas compressor technology. The mechanical robustness of the machine enables its use in an integrated motor-compressor. The technology uses a centrifugal compressor, which is mounted on the same shaft with the high-speed electrical machine driving it. No gearbox is needed as the speed is determined by the frequency converter. The cooling is provided by the process gas, which flows through the motor and is capable of transferring the heat away from the motor. The technology has been used in the compressors in the natural gas supply chain in the central Europe. New areas of application include natural gas compressors working at the wellheads of the subsea gas reservoir. A key challenge for the design of such a motor is the resistance of the stator insulation to the raw natural gas from the well. The gas contains water and heavy hydrocarbon compounds and it is far harsher than the sales gas in the natural gas supply network. The objective of this doctoral thesis is to discuss the resistance of the insulation to the raw natural gas and the phenomena degrading the insulation. The presence of partial discharges is analyzed in this doctoral dissertation. The breakdown voltage of the gas is measured as a function of pressure and gap distance. The partial discharge activity is measured on small samples representing the windings of the machine. The electrical field behavior is also modeled by finite element methods. Based on the measurements it has been concluded that the discharges are expected to disappear at gas pressures above 4 – 5 bar. The disappearance of discharges is caused by the breakdown strength of the gas, which increases as the pressure increases. Based on the finite element analysis, the physical length of a discharge seen in the PD measurements at atmospheric pressure was approximated to be 40 – 120 m. The chemical aging of the insulation when exposed to raw natural gas is discussed based on a vast set of experimental tests with the gas mixture representing the real gas mixture at the wellhead. The mixture was created by mixing dry hydrocarbon gas, heavy hydrocarbon compounds, monoethylene glycol, and water. The mixture was chosen to be more aggressive by increasing the amount of liquid substances. Furthermore, the temperature and pressure were increased, which resulted in accelerated test conditions. The time required to detect severe degradation was thus decreased. The test program included a comparison of materials, an analysis of the e ects of di erent compounds in the gas mixture, namely water and heavy hydrocarbons, on the aging, an analysis of the e ects of temperature and exposure duration, and also an analysis on the e ect of sudden pressure changes on the degradation of the insulating materials. It was found in the tests that an insulation consisting of mica, glass, and epoxy resin can tolerate the raw natural gas, but it experiences some degradation. The key material in the composite insulation is the resin, which largely defines the performance of the insulation system. The degradation of the insulation is mostly determined by the amount of gas mixture di used into it. The di usion was seen to follow Fick’s second law, but the coe cients were not accurately defined. The di usion was not sensitive to temperature, but it was dependent upon the thermodynamic state of the gas mixture, in other words, the amounts of liquid components in the gas. The weight increase observed was mostly related to heavy hydrocarbon compounds, which act as plasticizers in the epoxy resin. The di usion of these compounds is determined by the crosslink density of the resin. Water causes slight changes in the chemical structure, but these changes do not significantly contribute to the aging phenomena. Sudden changes in pressure can lead to severe damages in the insulation, because the motion of the di used gas is able to create internal cracks in the insulation. Therefore, the di usion only reduces the mechanical strength of the insulation, but the ultimate breakdown can potentially be caused by a sudden drop in the pressure of the process gas.

Imaging of Dopamine and Serotonin Transporters. Pre-clinical Studies with Radiotracers for Positron Emission Tomography

The action of the neurotransmitters dopamine (DA) and serotonin (5-HT) at synapses is terminated by their rapid reuptake into presynaptic nerve endings via plasma membrane dopamine (DAT) and serotonin (SERT) transporters. Alterations in the function of these transporters have been suggested as a feature of several neurological and neuropsychiatric diseases, such as Parkinson’s disease (PD), depression, and anxiety. A suitable clinical method for studying these transporters non-invasively in vivo is positron emission tomography (PET) utilizing radiopharmaceuticals (tracers) labelled with short-lived positron-emitting radionuclides. The aim of this study was to evaluate in rats two novel radiotracers, [¹⁸F]beta -CFT-FP and ¹⁸FFMe-McN, for imaging DAT and SERT, respectively, using in vitro, ex vivo and in vivo methods. Substituting an N-methyl in [¹⁸F]beta-CFT, a well known DAT tracer, with a ¹⁸Ffluoropropyl group significantly changed the properties of the tracer. [¹⁸F]beta- CFT showed slow kinetics and metabolism, and a high specific uptake in the striatum, whereas [¹⁸F]beta-CFT-FP showed fast kinetics and metabolism, and a moderate specific uptake in the striatum. [¹⁸F]betaCFT-FP was selective for DAT; but [¹⁸F]beta-CFT also bound to the noradrenaline transporter. [¹⁸F]beta-CFT-FP may be a suitable PET tracer for imaging the striatal DAT sites, but a tracer with a higher affinity is needed for imaging extrastriatal DAT sites. In rats, ¹⁸FFMe-McN showed high target-to-non-target ratios, specificity and selectivity for SERT, but slow kinetics. However, ¹⁸FFMe-McN reveals potential for imaging SERT, at least in pre-clinical studies. In addition, the sensitivities of [¹⁸F]beta CFT and [¹⁸ F]FDOPA (a precursor of DA) for detecting mild nigrostriatal hypofunction were compared in an animal model of PD. The uptake of [¹⁸F]FDOPA was significantly affected by compensatory effects in dopaminergic cells, whereas [¹⁸F]beta-CFT was more sensitive and therefore more suitable for PET studies of mild dopaminergic symptoms. In conclusion, both novel tracers, [¹⁸F]-CFT-FP and ¹⁸FFMe-McN, have potential, but are not optimal PET tracers for DAT and SERT imaging in rats, respectively. [¹⁸F]beta-CFT is superior to [18F]FDOPA for imaging mild nigral lesions in rat brains.

Catalytic transformations of fatty acid derivatives for food, oleochemicals and fuels over carbon supported platinum group metals

Växtoljor som utgör en förnybar naturresurs används som sådana eller i modifierade former i många industriella processer, som är av stor betydelse för vårt vardagliga liv. Växtoljor används i livsmedel, i kemiska och farmaceutiska produkter, i textilindustrin, för framställning av färgämnen och beläggningsmaterial samt som miljövänliga bränslekomponenter. Fetter och oljor hör till de äldsta kemiska komponenterna som utnyttjas av människan. De består huvudsakligen av glycerolestrar och fettsyror. Fetter och oljor har typiskt en kolkedja med kol-koldubbelbindningar samt karboxyl- och estergrupper, som kan genom hydrering eller dekarboxylering konverteras till nyttiga och miljövänliga produkter med hjälp av ädelmetallkatalysatorer. Aktivt kol (C) används som bärare på katalysatorerna. Väteaddition, d.v.s. hydrering av växtoljor har varit föremål för omfattande forskning i över hundra års tid. Hydreringen är en viktig process, för den tillämpas på produktion av fetter och margarin. Omättade fettsyror hydreras traditionellt på nickelbaserade heterogena katalysatorer. Samtidigt med en partiell hydrering av fettsyrorna och fettsyraestrarna som har två dubbelbindningar pågår också isomeringsreaktioner, vilka ger cis- och transisomerer av reaktantmolekylerna. Den största nackdelen med nickelkatalysatorerna är deras giftighet samt bildning av ohälsosamma transisomerer i reaktionsprodukterna. Dessutom deaktiveras nickelkatalysatorn snabbt p.g.a. att nickeltvålar bildas i reaktionsblandningen. Platinabaserade katalysatorer lider däremot inte av dessa begränsningar. Metaller i platinagruppen i det periodiska systemet studerades i detalj för att avslöja kinetiska effekter i hydreringen av cis-metyloleat. Palladium, rutenium, rhodium, platina och iridium användes som katalytiska metaller. Metallhalten på aktivkolbärare var 1 vikt-%. De olika platinametallerna undersöktes för att kartlägga konkurrerande hydrerings- och isomeringsrutter på metallerna. Det visade sig att metallerna i andra raden av det periodiska systemet (Ru, Rh, Pd) är aktivare i isomeringsprocesserna, medan metallerna i tredje raden (Ir, Pt) har en lägre aktivitet. Pd/C valdes bland platinametallerna, för att den är attraktiv ur ekonomisk synvinkel och den är mycket aktiv och selektiv, speciellt jämfört med nickel. Tyngdpunkten i arbetet var utvecklingen av en alternativ, palladiumbaserad hydreringsteknologi som skulle ersätta den traditionella teknologin som är baserad på användningen av nickelkatalysatorer. Palladiumbaserade katalysatorer kan återcirkuleras, de är aktivare och mera resistenta mot syror och de bildar mindre mängder av skadliga transisomerer. För att denna teknologi skall bli ekonomiskt hållbar och konkurrenskraftig, måste den basera sig på de bästa möjliga katalysatorerna, vilket innebär att en optimal kombination av hög aktivitet och selektivitet samt en lång livstid för katalysatorn krävs. Därför inkluderades teknologiska aspekter kraftigt i forskningen. Mycket arbete satsades på design av palladium på en mesoporös kolbärare och undersökning av korrelationerna mellan katalysatorns egenskaper och dess aktivitet i isomeriseringsreaktionerna och i hydreringen av kol-koldubbelbindningarna i reaktantmolekylen. Katalysatorerna karakteriserades med många fysikaliska och kemiska metoder (transmissionselektronmikroskopi (TEM), röntgendiffraktion (XRD), röntgenfotoelektronspektroskopi (XPS), temperaturprogrammerad reduktion (TPR), temperaturprogrammerad desorption (TPD) av kolmonoxid, kemisorption av kolmonoxid, fysisorption av kväve). Temperaturens, vätetryckets och katalysatorkoncentrationens inverkan på fettsyra- och isomersammansättningen hos de hydrerade oljorna bestämdes under kinetiska betingelser, i frånvaro av massöverföringseffekter. Syreavspjälkning genom fullständig dekarboxylering av karboxylgruppen i fettsyramolekylen är det hittills bästa sättet att framställa miljövänlig dieselolja, eftersom linjära paraffiner fås som reaktionsprodukter och en tillsats av dyr vätgas undviks. Deoxygeneringen undersöktes systematiskt på en Pd/C-katalysator (Sibunit) genom att använda mättade fettsyror C16-C20 och C22 som råvara. Produktmolekylen blev en dieselliknande kolvätemolekyl, med en kolatom färre än i utgångsmolekylen. Lika stora dekarboxyleringshastigheter observerades för rena, mättade fettsyror. En jämförelse av deoxygenereringshastigheterna för stearin-, olein- och linolsyra som råvara vid 300oC i närvaro av 1-volymprocent väte på mesoporös Pd/C (Sibunit) avslöjade att katalysatorns aktivitet och selektivitet ökade med en ökande mättningsgrad av reaktantmolekylen. Då stearinsyra användes som utgångsmolekyl, bestod huvudprodukterna av önskade C17-kolväten, medan mängden av aromatiska C17-komponenter ökade, då olein- och linolsyra användes som utgångsmolekyler. Katalysatordeaktiveringen var relativt påfallande vid deoxygeneringen av linolsyra så att endast 3% av fettsyrorna omsattes till produkter i 330 min. Deaktiveringen orsakades av aromatiska C17-komponenter samt av fettsyradimerer, som bildades via en Diels-Alderreaktion. Hydreringen av omättade fettsyror kan därför rekommenderas som ett primärt kemiskt steg i framställningen av miljövänliga dieselprodukter. Målet var också att öka förståelsen av palladiummetallernas roll i nanoskala, speciellt effekten av metallpartiklarna i katalytisk hydrering och deoxygenering. Pd/C-katalysatorer med lika stora halter av Pd syntetiserades och metallens dispersion på bärarmaterialet varierades systematiskt genom en kontrollerad uppväxt av palladiumnanopartiklar på aktiv kolbärare. Metalldispersionens effekt på hydrerings-hastigheten och cis-transförhållandet undersöktes i detalj. En optimal metalldispersion som gav den högsta dekarboxyleringshastigheten hittades. Massöverföringens inverkan på reaktionens hastighet studerades experimentellt och temperaturprogrammerad desorption av kolmonoxid från katalysatorytan undersöktes ingående. Hydrering av växtoljor genomfördes under satsvisa och kontinuerliga betingelser. Både finfördelat Pd/C och katalysatorgranulat användes i experimenten. Ett av målen med arbetet var uppskalningen av hydreringsprocesserna. Med tanke på stora produktionsvolymer var det logiskt att undersöka kontinuerliga hydrerings- och dekarboxyleringsteknologier. En kontinuerlig packad bäddreaktor studerades i laboratorieskala, vilket gav viktig information om katalysatorns långtidsstabilitet och deaktivering. Effekten av rena fettsyror och triglycerider som råvara samt metallpartikelstorleken och palladiumhalten studerades med hjälp av den kontinuerliga reaktorn. Produktionskapaciteten som erhölls med satsvis och kontinuerlig drift jämfördes. Dekarboxyleringen av stearinsyra undersöktes också i en kontinuerlig packad bädd. Omsättningsgraden blev 15% för en stabil katalysator.

PET and MR imaging in Parkinson’s disease patients with cognitive impairment. A study of dopaminergic dysfunction, amyloid deposition, cortical hypometabolism and brain atrophy

Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder. It is characterized by a severe loss of substantia nigra dopaminergic neurons leading to dopamine depletion in the striatum. PD affects movement, producing motor symptoms such as rigidity, tremor and bradykinesia. Non-motor symptoms include autonomic dysfunction, neurobehavioral problems and cognitive impairment, which may lead to dementia. The pathophysiological basis of cognitive impairment and dementia in PD is unclear. The aim of this thesis was to study the pathophysiological basis of cognitive impairment and dementia in PD. We evaluated the relation between frontostriatal dopaminergic dysfunction and the cognitive symptoms in PD patients with [18F]Fdopa PET. We also combined [C]PIB and [¹⁸F]FDG PET and magnetic resonance imaging in PD patients with and without dementia. In addition, we analysed subregional striatal [¹⁸F]Fdopa PET data to find out whether a simple ratio approach would reliably separate PD patients from healthy controls. The impaired dopaminergic function of the frontostriatal regions was related to the impairment in cognitive functions, such as memory and cognitive processing in PD patients. PD patients with dementia showed an impaired glucose metabolism but not amyloid deposition in the cortical brain regions, and the hypometabolism was associated with the degree of cognitive impairment. PD patients had atrophy, both in the prefrontal cortex and in the hippocampus, and the hippocampal atrophy was related to impaired memory. A single 15-min scan 75 min after a tracer injection seemed to be sufficient for separating patients with PD from healthy controls in a clinical research environment. In conclusion, the occurrence of cognitive impairment and dementia in PD seems to be multifactorial and relates to changes, such as reduced dopaminergic activity, hypometabolism, brain atrophy and rarely to amyloid accumulation.