Equilibrium moisture content of flax/linseed and fibre hemp straw fractions

Selostus: Pellavan ja kuituhampun korren jakeiden tasapainokosteus

Inorganic and organic phosphorus fractions in peat from drained mires in northern Finland

Abstract

Effect of physico-chemical conditions and operating parameters on flux and retention of different components in ultrafiltration and nanofiltration fractionation of sweet whey

Tässä väitöstutkimuksessa tutkittiin fysikaaliskemiallisten olosuhteiden ja toimintaparametrien vaikutusta juustoheran fraktiointiin. Kirjallisuusosassa on käsitelty heran ympäristövaikutusta, heran hyödyntämistä ja heran käsittelyä kalvotekniikalla. Kokeellinen osa on jaettu kahteen osaan, joista ensimmäinen käsittelee ultrasuodatusta ja toinen nanosuodatusta juustoheran fraktioinnissa. Ultrasuodatuskalvon valinta tehtiin perustuen kalvon cut-off lukuun, joka oli määritetty polyetyleeniglykoliliuoksilla olosuhteissa, joissa konsentraatiopolariosaatioei häiritse mittausta. Kriittisen vuon konseptia käytettiin sopivan proteiinikonsentraation löytämiseksi ultrasuodatuskokeisiin, koska heraproteiinit ovat tunnetusti kalvoa likaavia aineita. Ultrasuodatuskokeissa tutkittiin heran eri komponenttien suodattumista kalvon läpi ja siihen vaikuttavia ominaisuuksia. Herapermeaattien peptidifraktiot analysoitiin kokoekskluusiokromatografialla ja MALDI-TOF massaspektrometrillä. Kokeissa käytettävien nanosuodatuskalvojen keskimääräinen huokoskoko analysoitiin neutraaleilla liukoisilla aineilla ja zeta-potentiaalit virtauspotentiaalimittauksilla. Aminohappoja käytettiin malliaineina tutkittaessa huokoskoon ja varauksen merkitystä erotuksessa. Aminohappojen retentioon vaikuttivat pH ja liuoksen ionivahvuus sekä molekyylien väliset vuorovaikutukset. Heran ultrasuodatuksessa tuotettu permeaatti, joka sisälsi pieniä peptidejä, laktoosia ja suoloja, nanosuodatettiin happamassa ja emäksisessä pH:ssa. Emäksisissä oloissa tehdyssä nanosuodatuksessa foulaantumista tapahtui vähemmän ja permeaattivuo oli parempi. Emäksisissä oloissa myös selektiivisyys laktoosin erotuksessa peptideistä oli parempi verrattuna selektiivisyyteen happamissa oloissa.

Polymeerien erotus ultrasuodatuksella

Työssä selvitettiin suodatusolosuhteiden vaikutusta neutraalien polymeerien pidättymiseen niiden vesiliuoksia suodatettaessa. Suodatuksissa käytettiin kahta regeneroidusta selluloosasta valmistettua ultrasuodatuskalvoa (Microdyn-Nadir UC 030T ja JSC STC Vladipor C 30V). Malliaineina käytettiin polyetyleeniglykolia ja dekstraania. Kirjallisuusosassa esiteltiin aluksi lyhyesti ultrasuodatus erotusmenetelmänä. Lisäksi käsiteltiin ultrasuodatuskalvojen huokoskoon karakterisointimenetelmiä ja selvitettiin polymeerien erottumiseen ultrasuodatuksen aikana vaikuttavia tekijöitä. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin paineen ja virtausnopeuden vaikutusta malliaineiden pidättymiseen ultrasuodatuskalvoilla. Lisäksi pyrittiin löytämään suodatusolosuhteet, joissa toinen aineista läpäisisi suodatuskalvon lähes täydellisesti toisen konsentroituessa syöttöliuokseen. Työssä myös määritettiin tutkimuksissa käytetyille kalvoille katkaisukoko, joka kuvaa kalvon kykyä pidättää moolimassaltaan erikokoisia molekyylejä. Lisäksi kokeellisessa osassa selvitettiin työssä käytettyjen kalvojen tasalaatuisuutta vertailemalla keskenään samanlaisissa suodatusolosuhteissa eri kalvopaloilla tehtyjen suodatusten tuloksia. Työssä saatiin erotettua kaksi lähes samankokoista malliaineeksi valittua neutraalia polymeeriä toisistaan siten, että toinen aine pidättyi kalvolla huomattavasti toista ainetta paremmin. Parhaimpaan erotustulokseen päästiin, kun permeaattivuo kalvon läpi oli noin 400 l/(m2 h). Tällöin suodatuspaine oli noin 2 bar ja virtausnopeus alle 2 m/s. Työn aikana määritettyjen katkaisukokojen havaittiin poikkeavan huomattavasti kalvojen valmistajien ilmoittamista arvoista, mutta olevan kuitenkin samaa suuruusluokkaa kuin muiden tutkimusryhmien vastaaville ultrasuodatuskalvoille esittämät arvot. Työn tulosten perusteella C 30V olisi hieman tasalaatuisempi kalvo kuin UC 030T.

Fractionation of Hen Egg and Oat Lipids with supercritical Fluids Chemical and functional Properties of Fractions

Hen eggs and oats (Avena Sativa) are important materials for the food industry. Today, instead of merely satisfying the feeling of hunger, consumers are asking for healthier, biologically active and environmentally friendly products. The growing awareness of consumers’ increasing demands presents a great challenge to the food industry to develop more sustainable products and utilise modern and effective techniques. The modification of yolk fatty acid composition by means of feed supplements is well understood. Egg yolk phospholipids are polar lipids and are used in several applications including food, cosmetics, pharmaceuticals, and special nutrients. Egg yolk phospholipids are excellent emulsifiers, typically sold as mixtures of phospholipids, triacylglycerols, and cholesterol. However, highly purified and characterised phospholipids are needed in several sophisticated applications. Industrial fractionation of phospholipids is usually based on organic solvents. With these fractionation techniques, some harmful residues of organic solvents may cause problems in further processing. The objective of the present study was to investigate the methods to improve the functional properties of eggs, to develop techniques to isolate the fractions responsible for the specific functional properties of egg yolk lipids, and to apply the developed techniques to plant-based materials, too. Fractionation techniques based on supercritical fluids were utilised for the separation of the lipid fractions of eggs and oats. The chemical and functional characterisation of the fractions were performed, and the produced oat polar lipid fractions were tested as protective barrier in encapsulation processes. Modifying the fatty acid compositions of egg yolks with different types of oil supplements in feed had no affect on their functional or sensory properties. Based on the results of functional and sensory analysis, it is evident that eggs with modified fatty acid compositions are usable in several industrial applications. These applications include liquid egg yolk products used in mayonnaise and salad dressings. Egg yolk powders were utilised in different kinds of fractionation processes. The precipitation method developed in this study resembles the supercritical anti-solvent method, which is typically used in the pharmaceutical industry. With pilot scale supercritical fluid processes, non-polar lipids and polar lipids were successfully separated from commercially produced egg yolk powder and oat flakes. The egg and oat-based polar lipid fractions showed high purities, and the corresponding delipidated fractions produced using supercritical techniques offer interesting starting materials for the further production of bioactive compounds. The oat polar lipid fraction contained especially digalactosyadiacylglycerol, which was shown to have valuable functional properties in the encapsulation of probiotics.