A quantitative evaluation of three hand drying methods and the potential for dissemination of virus particles into the environment

The importance of hand hygiene in reducing the spread of pathogens has been long established and this has been highlighted recently in initiatives such as the NHS’s ‘clean your hands’ campaign. However, much of the focus on hand hygiene has concerned effective hand washing; there has been less emphasis on hand drying and its role in hygienic practices. This study aimed to compare three hand drying methods namely paper towels, a warm air dryer and a jet air dryer for their relative ability to disseminate virus particles into the washroom environment during hand drying. A bacteriophage model was used to compare these methods; hands were artificially contaminated with MS2 phage and dried using each device. Both air sampling and contact plates were assessed and a plaque assay was used to quantify virus dissemination. Samples were collected at set times, heights, angles and distances around each device. Both air sampling and contact plate results indicated that the jet air dryer produced significantly more virus dispersal than either paper towels or the warm air dryer in terms of quantity, distance travelled and the time spent circulating in the air around the device and potentially in the washroom environment.

The risk of viral dispersal and aerosolization by different hand-drying methods

Background World Health Organization hand hygiene guidelines state that if electric hand dryers are used, they should not aerosolize pathogens. Previous studies have investigated the dispersal by different hand-drying devices of chemical indicators, fungi and bacteria on the hands. This study assessed the aerosolization and dispersal of virus on the hands to determine any differences between hand-drying devices in their potential to contaminate other occupants of public washrooms and the washroom environment. Methods A suspension of MS2, an Escherichia coli bacteriophage virus, was used to artificially contaminate the hands of participants prior to using three different handdrying devices: jet air dryer, warm air dryer, paper towel dispenser. Virus was detected by plaque formation on agar plates layered with the host bacterium. Vertical dispersal of virus was assessed at a fixed distance (0.4 m) and over a range of different heights (0.0 – 1.8 m) from the floor. Horizontal dispersal was assessed at different distances of up to three metres from the hand-drying devices. Virus aerosolization and dispersal was also assessed at different times up to 15 minutes after use by means of air sampling at two distances (0.1 and 1.0 m) and at a distance behind and offset from each of the hand-drying devices. Results Over a range of heights, the jet air dryer was shown to produce over 60 times greater vertical dispersal of virus from the hands than a warm air dryer and over 1300 times greater than paper towels; the maximum being detected between 0.6 and 1.2 metres from the floor. Horizontal dispersal of virus by the jet air dryer was over 20 times greater than a warm air dryer and over 190 times greater than paper towels; virus being detected at distances of up to three metres. Air sampling at three different positions from the hand-drying devices 15 minutes after use showed that the jet air dryer produced over 50-times greater viral contamination of the air than a warm air dryer and over 110-times greater than paper towels. Conclusions Due to their high air speed, jet air dryers aerosolize and disperse more virus over a range of heights, greater distances, and for longer times than other hand drying devices. If hands are inadequately washed, they have a greater potential to contaminate other occupants of a public washroom and the washroom environment. Main messages: Jet air dryers with claimed air speeds of over 600 kph have a greater potential than warm air dryers or paper towels to aerosolize and disperse viruses on the hands of users. The choice of hand-drying device should be carefully considered. Jet air dryers may increase the risk of transmission of human viruses, such as norovirus, particularly if hand washing is inadequate.

Evaluation of the potential for virus dispersal during hand drying: a comparison of three methods

Aims To use a MS2 bacteriophage model to compare three hand-drying methods, paper towels (PT), a warm air dryer (WAD) and a jet air dryer (JAD), for their potential to disperse viruses and contaminate the immediate environment during use. Methods and Results Participants washed their gloved hands with a suspension of MS2 bacteriophage and hands were dried with one of the three hand-drying devices. The quantity of MS2 present in the areas around each device was determined using a plaque assay. Samples were collected from plates containing the indicator strain, placed at varying heights and distances and also from the air. Over a height range of 0.15-1.65 m, the JAD dispersed an average of >60 and >1300-fold more plaque-forming units (pfu) compared to the WAD and PT (P <0.0001), respectively. The JAD dispersed an average of >20 and >190-fold more pfu in total compared to WAD and PT at all distances tested up to 3 m (P <0.01), respectively. Air samples collected around each device 15 minutes after use indicated that the JAD dispersed an average of >50 and >100-fold more pfu compared to the WAD and PT (P <0.001), respectively. Conclusions Use of the JAD lead to significantly greater and further dispersal of MS2 bacteriophage from artificially contaminated hands when compared to the WAD and PT. Significance and Impact of Study The choice of hand drying device should be considered carefully in areas where infection prevention concerns are paramount, such as healthcare settings and the food industry.

Comparison of virus dispersal and aerosolization by different hand-drying devices

Background World Health Organization and EU hand hygiene guidelines state that if electric hand dryers are used, they should not aerosolize pathogens. Previous studies have investigated the dispersal by different hand-drying devices of chemical indicators, fungi and bacteria on the hands. This study assessed the aerosolization and dispersal of virus on the hands to determine any differences between hand-drying devices in their potential to contaminate other occupants of public washrooms and the washroom environment. Methods A suspension of MS2, an Escherichia coli bacteriophage virus, was used to artificially contaminate the hands of participants prior to using three different hand-drying devices: jet air dryer, warm air dryer, paper towel dispenser. Virus was detected by plaque formation on agar plates layered with the host bacterium. Vertical dispersal of virus was assessed at a fixed distance (0.4 m) and over a range of different heights (0.0 – 1.8 m) from the floor. Horizontal dispersal was assessed at different distances of up to three metres from the hand-drying devices. Virus aerosolization and dispersal was also assessed at different times up to 15 minutes after use by means of air sampling at two distances (0.1 and 1.0 m) and at a distance behind and offset from each of the hand-drying devices. Results Over a range of heights, the jet air dryer was shown to produce over 60 times greater vertical dispersal of virus from the hands than a warm air dryer and over 1300 times greater than paper towels; the maximum being detected between 0.6 and 1.2 metres from the floor. Horizontal dispersal of virus by the jet air dryer was over 20 times greater than a warm air dryer and over 190 times greater than paper towels; virus being detected at distances of up to three metres. Air sampling at three different positions from the hand-drying devices 15 minutes after use showed that the jet air dryer produced over 50-times greater viral contamination of the air than a warm air dryer and over 110-times greater than paper towels. Conclusions Due to their high air speed, jet air dryers aerosolize and disperse more virus over a range of heights, greater distances, and for longer times than other hand drying devices. If hands are inadequately washed, they have a greater potential to contaminate other occupants of a public washroom and the washroom environment. Main messages: Jet air dryers with claimed air speeds of over 600 kph have a greater potential than warm air dryers or paper towels to aerosolize and disperse viruses on the hands of users. The choice of hand-drying device should be carefully considered. Jet air dryers may increase the risk of transmission of human viruses, such as norovirus, particularly if hand washing is inadequate.

Air-gap based vertical cavity micro-opto-electro-mechanical Fabry-Perot filters

Mikrooptische Filter sind heutzutage in vielen Bereichen in der Telekommunikation unersetzlich. Wichtige Einsatzgebiete sind aber auch spektroskopische Systeme in der Medizin-, Prozess- und Umwelttechnik. Diese Arbeit befasst sich mit der Technologieentwicklung und Herstellung von luftspaltbasierenden, vertikal auf einem Substrat angeordneten, oberflächenmikromechanisch hergestellten Fabry-Perot-Filtern. Es werden zwei verschiedene Filtervarianten, basierend auf zwei verschiedenen Materialsystemen, ausführlich untersucht. Zum einen handelt es sich dabei um die Weiterentwicklung von kontinuierlich mikromechanisch durchstimmbaren InP / Luftspaltfiltern; zum anderen werden neuartige, kostengünstige Siliziumnitrid / Luftspaltfilter wissenschaftlich behandelt. Der Inhalt der Arbeit ist so gegliedert, dass nach einer Einleitung mit Vergleichen zu Arbeiten und Ergebnissen anderer Forschergruppen weltweit, zunächst einige theoretische Grundlagen zur Berechnung der spektralen Reflektivität und Transmission von beliebigen optischen Schichtanordnungen aufgezeigt werden. Auß erdem wird ein kurzer theoretischer Ü berblick zu wichtigen Eigenschaften von Fabry-Perot-Filtern sowie der Möglichkeit einer mikromechanischen Durchstimmbarkeit gegeben. Daran anschließ end folgt ein Kapitel, welches sich den grundlegenden technologischen Aspekten der Herstellung von luftspaltbasierenden Filtern widmet. Es wird ein Zusammenhang zu wichtigen Referenzarbeiten hergestellt, auf denen diverse Weiterentwicklungen dieser Arbeit basieren. Die beiden folgenden Kapitel erläutern dann ausführlich das Design, die Herstellung und die Charakterisierung der beiden oben erwähnten Filtervarianten. Abgesehen von der vorangehenden Epitaxie von InP / GaInAs Schichten, ist die Herstellung der InP / Luftspaltfilter komplett im Institut durchgeführt worden. Die Herstellungsschritte sind ausführlich in der Arbeit erläutert, wobei ein Schwerpunktthema das trockenchemische Ä tzen von InP sowie GaInAs, welches als Opferschichtmaterial für die Herstellung der Luftspalte genutzt wurde, behandelt. Im Verlauf der wissenschaftlichen Arbeit konnten sehr wichtige technische Verbesserungen entwickelt und eingesetzt werden, welche zu einer effizienteren technologischen Herstellung der Filter führten und in der vorliegenden Niederschrift ausführlich dokumentiert sind. Die hergestellten, für einen Einsatz in der optischen Telekommunikation entworfenen, elektrostatisch aktuierbaren Filter sind aus zwei luftspaltbasierenden Braggspiegeln aufgebaut, welche wiederum jeweils 3 InP-Schichten von (je nach Design) 357nm bzw. 367nm Dicke aufweisen. Die Filter bestehen aus im definierten Abstand parallel übereinander angeordneten Membranen, die über Verbindungsbrücken unterschiedlicher Anzahl und Länge an Haltepfosten befestigt sind. Da die mit 357nm bzw. 367nm vergleichsweise sehr dünnen Schichten freitragende Konstrukte mit bis zu 140 nm Länge bilden, aber trotzdem Positionsgenauigkeiten im nm-Bereich einhalten müssen, handelt es sich hierbei um sehr anspruchsvolle mikromechanische Bauelemente. Um den Einfluss der zahlreichen geometrischen Strukturparameter studieren zu können, wurden verschiedene laterale Filterdesigns implementiert. Mit den realisierten Filter konnte ein enorm weiter spektraler Abstimmbereich erzielt werden. Je nach lateralem Design wurden internationale Bestwerte für durchstimmbare Fabry-Perot-Filter von mehr als 140nm erreicht. Die Abstimmung konnte dabei kontinuierlich mit einer angelegten Spannung von nur wenigen Volt durchgeführt werden. Im Vergleich zu früher berichteten Ergebnissen konnten damit sowohl die Wellenlängenabstimmung als auch die dafür benötigte Abstimmungsspannung signifikant verbessert werden. Durch den hohen Brechungsindexkontrast und die geringe Schichtdicke zeigen die Filter ein vorteilhaftes, extrem weites Stopband in der Größ enordnung um 550nm. Die gewählten, sehr kurzen Kavitätslängen ermöglichen einen freien Spektralbereich des Filters welcher ebenfalls in diesen Größ enordnungen liegt, so dass ein weiter spektraler Einsatzbereich ermöglicht wird. Während der Arbeit zeigte sich, dass Verspannungen in den freitragenden InPSchichten die Funktionsweise der mikrooptischen Filter stark beeinflussen bzw. behindern. Insbesondere eine Unterätzung der Haltepfosten und die daraus resultierende Verbiegung der Ecken an denen sich die Verbindungsbrücken befinden, führte zu enormen vertikalen Membranverschiebungen, welche die Filtereigenschaften verändern. Um optimale Ergebnisse zu erreichen, muss eine weitere Verbesserung der Epitaxie erfolgen. Jedoch konnten durch den zusätzlichen Einsatz einer speziellen Schutzmaske die Unterätzung der Haltepfosten und damit starke vertikale Verformungen reduziert werden. Die aus der Verspannung resultierenden Verformungen und die Reaktion einzelner freistehender InP Schichten auf eine angelegte Gleich- oder Wechselspannung wurde detailliert untersucht. Mittels Weisslichtinterferometrie wurden lateral identische Strukturen verglichen, die aus unterschiedlich dicken InP-Schichten (357nm bzw. 1065nm) bestehen. Einen weiteren Hauptteil der Arbeit stellen Siliziumnitrid / Luftspaltfilter dar, welche auf einem neuen, im Rahmen dieser Dissertation entwickelten, technologischen Ansatz basieren. Die Filter bestehen aus zwei Braggspiegeln, die jeweils aus fünf 590nm dicken, freistehenden Siliziumnitridschichten aufgebaut sind und einem Abstand von 390nm untereinander aufweisen. Die Filter wurden auf Glassubstraten hergestellt. Der Herstellungsprozess ist jedoch auch mit vielen anderen Materialien oder Prozessen kompatibel, so dass z.B. eine Integration mit anderen Bauelemente relativ leicht möglich ist. Die Prozesse dieser ebenfalls oberflächenmikromechanisch hergestellten Filter wurden konsequent auf niedrige Herstellungskosten optimiert. Als Opferschichtmaterial wurde hier amorph abgeschiedenes Silizium verwendet. Der Herstellungsprozess beinhaltet die Abscheidung verspannungsoptimierter Schichten (Silizium und Siliziumnitrid) mittels PECVD, die laterale Strukturierung per reaktiven Ionenätzen mit den Gasen SF6 / CHF3 / Ar sowie Fotolack als Maske, die nasschemische Unterätzung der Opferschichten mittels KOH und das Kritisch-Punkt-Trocken der Proben. Die Ergebnisse der optischen Charakterisierung der Filter zeigen eine hohe Ü bereinstimmung zwischen den experimentell ermittelten Daten und den korrespondierenden theoretischen Modellrechnungen. Weisslichtinterferometermessungen der freigeätzten Strukturen zeigen ebene Filterschichten und bestätigen die hohe vertikale Positioniergenauigkeit, die mit diesem technologischen Ansatz erreicht werden kann.

Quality oriented drying of Lemon Balm (Melissa officinalis L.)

Heilkräuter sind während des Trocknungsprozesses zahlreichen Einflüssen ausgesetzt, welche die Qualität des Endproduktes entscheidend beeinflussen. Diese Forschungsarbeit beschäftigt sich mit der Trocknung von Zitronenmelisse (Melissa officinalis .L) zu einem qualitativ hochwertigen Endprodukt. Es werden Strategien zur Trocknung vorgeschlagen, die experimentelle und mathematische Aspekte mit einbeziehen, um bei einer adäquaten Produktivität die erforderlichen Qualitätsmerkmale im Hinblick auf Farbeänderung und Gehalt an ätherischen Ölen zu erzielen. Getrocknete Zitronenmelisse kann zurzeit, auf Grund verschiedener Probleme beim Trocknungsvorgang, den hohen Qualitätsanforderungen des Marktes nicht immer genügen. Es gibt keine standardisierten Informationen zu den einzelnen und komplexen Trocknungsparametern. In der Praxis beruht die Trocknung auf Erfahrungswerten, bzw. werden Vorgehensweisen bei der Trocknung anderer Pflanzen kopiert, und oftmals ist die Trocknung nicht reproduzierbar, oder beruht auf subjektiven Annäherungen. Als Folge dieser nicht angepassten Wahl der Trocknungsparameter entstehen oftmals Probleme wie eine Übertrocknung, was zu erhöhten Bruchverlusten der Blattmasse führt, oder eine zu geringe Trocknung, was wiederum einen zu hohen Endfeuchtegehalt im Produkt zur Folge hat. Dies wiederum mündet zwangsläufig in einer nicht vertretbaren Farbänderung und einen übermäßigen Verlust an ätherischen Ölen. Auf Grund der unterschiedlichen thermischen und mechanischen Eigenschaften von Blättern und Stängel, ist eine ungleichmäßige Trocknung die Regel. Es wird außerdem eine unnötig lange Trocknungsdauer beobachtet, die zu einem erhöhten Energieverbrauch führt. Das Trocknen in solaren Tunneln Trocknern bringt folgendes Problem mit sich: wegen des ungeregelten Strahlungseinfalles ist es schwierig die Trocknungstemperatur zu regulieren. Ebenso beeinflusst die Strahlung die Farbe des Produktes auf Grund von photochemischen Reaktionen. Zusätzlich erzeugen die hohen Schwankungen der Strahlung, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit instabile Bedingungen für eine gleichmäßige und kontrollierbare Trocknung. In Anbetracht der erwähnten Probleme werden folgende Forschungsschwerpunkte in dieser Arbeit gesetzt: neue Strategien zur Verbesserung der Qualität werden entwickelt, mit dem Ziel die Trocknungszeit und den Energieverbrauch zu verringern. Um eine Methodik vorzuschlagen, die auf optimalen Trocknungsparameter beruht, wurden Temperatur und Luftfeuchtigkeit als Variable in Abhängigkeit der Trocknungszeit, des ätherischer Ölgehaltes, der Farbänderung und der erforderliche Energie betrachtet. Außerdem wurden die genannten Parametern und deren Auswirkungen auf die Qualitätsmerkmale in solaren Tunnel Trocknern analysiert. Um diese Ziele zu erreichen, wurden unterschiedliche Ansätze verfolgt. Die Sorption-Isothermen und die Trocknungskinetik von Zitronenmelisse und deren entsprechende Anpassung an verschiedene mathematische Modelle wurden erarbeitet. Ebenso wurde eine alternative gestaffelte Trocknung in gestufte Schritte vorgenommen, um die Qualität des Endproduktes zu erhöhen und gleichzeitig den Gesamtenergieverbrauch zu senken. Zusätzlich wurde ein statistischer Versuchsplan nach der CCD-Methode (Central Composite Design) und der RSM-Methode (Response Surface Methodology) vorgeschlagen, um die gewünschten Qualitätsmerkmalen und den notwendigen Energieeinsatz in Abhängigkeit von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit zu erzielen. Anhand der gewonnenen Daten wurden Regressionsmodelle erzeugt, und das Verhalten des Trocknungsverfahrens wurde beschrieben. Schließlich wurde eine statistische DOE-Versuchsplanung (design of experiments) angewandt, um den Einfluss der Parameter auf die zu erzielende Produktqualität in einem solaren Tunnel Trockner zu bewerten. Die Wirkungen der Beschattung, der Lage im Tunnel, des Befüllungsgrades und der Luftgeschwindigkeit auf Trocknungszeit, Farbänderung und dem Gehalt an ätherischem Öl, wurde analysiert. Ebenso wurden entsprechende Regressionsmodelle bei der Anwendung in solaren Tunneltrocknern erarbeitet. Die wesentlichen Ergebnisse werden in Bezug auf optimale Trocknungsparameter in Bezug auf Qualität und Energieverbrauch analysiert.

Using a Double-pass solar drier for drying of bamboo shoots

Three different drying methods, a forced convection double-pass solar drier (DPSD), typical cabinet type natural convection solar drier (CD) and traditional open-sun drying (OSD) were used for draying of bamboo shoots in central Vietnam. During drying the operational parameters such as drying temperature, relative humidity, air velocity, insolation and water evaporation have been recorded hourly. The mean drying temperatures and relative humidity in the drying chamber were 55.2°C, 23.7%; 47.5°C, 37,6%; 36.2°C, 47.8% in DPSD, CD and OSD, respectively. The mean global radiation during all experimental runs was 670 Wm^−2. The result also shows that fastest drying process was occurred in DPSD where the falling-rate period was achieved after 7 hours, in change to OSD where it took 16 hours. The overall drying efficiency was 23.11%, 15.83% and 9.73% in case of DPSD, CD and OSD, respectively. Although the construction cost of DPSD was significantly higher than in CD, the drying costs per one kilogram of bamboo shoots were by 42.8% lower in case of DPSD as compared to CD. Double-pass solar drier was found to be technically and economically suitable for drying of bamboo shoots under the specific conditions in central Vietnam and in all cases, the use of this drier led to considerable reduction in drying time in comparison to traditional open-sun drying.

Experimental and CFD study on low temperature drying of loose and compressed bulks

Die Trocknung ist eines der am häufigsten verwendeten Verfahren, um die Haltbarkeit von landwirtschaftlichen Gütern zu verlängern. Von den vielen gebräuchlichen Trocknungsarten ist die Konvektionstrocknung, die Luft als Energie- und Feuchteträger verwendet, weiterhin die wichtigste. Trotz ihrer Nachteile und ihres hohen spezifischen Energieverbrauchs sind Satztrockner für die Getreide-, Kräuter- und Heutrocknung noch weit verbreitet. Ferner werden Konvektionstrockner gemeinhin zur künstlichen Trocknung eingesetzt. Diese Arbeit ist Teil eines Forschungsprojekts, welches eine sorptionsgestützte solare Trocknung von landwirtschaftlichen Gütern untersucht. Bei dieser wird kühle feuchte Luft in Kontakt mit einer konzentrierten hygroskopischen Salzlösung gebracht. Während dieses Prozesses wird die Luft entfeuchtet und mit Hilfe der freigesetzten Verdampfungsenthalpie erwärmt. Die Anwendung dieses Verfahrens zur Trocknung landwirtschaftlicher Güter ist besonders interessant für Produkte, die bei niedrigen Temperaturen verarbeitet werden, um ihre Qualität nicht negativ zu beeinflussen. Bei allen energieintensiven Prozessen und vor allem bei der Verwendung von Solarenergie ist ein effizienter Energieverbrauch äußerst wichtig für den technischen und ökonomischen Erfolg. Eine ungleichmäßige Trocknung ist oftmals bei Satztrocknern zu beobachten, was die Energieeffizienz negativ beeinflusst. Aus diesem Grund lag im agrartechnischen Teil des Projekts der Schwerpunkt auf der Trocknung bei niedrigen Temperaturen und geringer Luftfeuchte, die der Sorptionsprozess liefert, sowie auf der Verbesserung der Luftverteilung und der Gleichmäßigkeit der Trocknung in lockeren und verdichteten Schüttungen. Es wurden Dünnschicht-Trocknungsexperminente für Blattsellerie bei unterschiedlichen Lufttemperaturen und unterschiedlicher relativer Luftfeuchte durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen eindeutig, dass nicht nur die Lufttemperatur einen großen Einfluss auf die Trocknungsgeschwindigkeit hat, sondern auch die relative Luftfeuchte. Dies ist vor allem bei niedrigen Temperaturen, wie sie vom Sorptionssystem geliefert werden, der Fall. Um die Luftverteilung und Gleichmäßigkeit der Trocknung lockerer Schüttungen zu untersuchen, wurde ein Kistentrockner experimentell und in Strömungssimulationen getestet. Die Leistung des ursprünglichen Trockners wurde signifikant durch einfache Veränderungen des Designs verbessert. Diese stellten einen gleichmäßigeren Luftstrom durch das Produkt sicher. Die Trocknung von Heu-Rundballen stellt eine Herausforderung dar, da diese sehr stark verdichtet sind und die Dichte innerhalb eines Ballens stark schwankt. Strömungs- und Trocknungssimulationen so wie experimentelle Messungen zeigten, dass das Trocknerdesign einen großen Einfluss auf die Gleichmäßigkeit der Trocknung hat. Bei den einfachsten Trocknervarianten war die Verteilung auch bei optimal gepressten Ballen unzureichend, während komplexere Trockner eine gleichmäßigere Trocknung erzielten. Jedoch werden auch hier die Ergebnisse stark von der Verteilung der Dichte im Ballen beeinflusst, welche in der Praxis weiterhin nicht ideal ist. Abschließend wurde, um den Trocknungsfortschritt zu überwachen, eine Methodik getestet, bei der zur Messung des durchschnittlichen aktuellen Feuchtegehalts des Produktes psychrometrische Messungen und Messungen des Luftstroms in kurzen Abständen durchgeführt wurden. Die Menge des tatsächlich entfernten Wassers stimmte in den meisten Fällen gut mit der geschätzten Menge überein. Jedoch hängt der Erfolg dieser Methode stark von der Genauigkeit der Messfühler ab.

Simultaneous Drying and Separation of Composite Agricultural Material for Hay Processing

In composite agricultural materials such as grass, tee, medicinal plants; leaves and stems have a different drying time. By this behavior, after leaving the dryer, the stems may have greater moisture content than desired, while the leaves one minor, which can cause either the appearance of fungi or the collapse of the over-dried material. Taking into account that a lot of grass is dehydrated in forced air dryers, especially rotary drum dryers, this research was developed in order to establish conditions enabling to make a separation of the components during the drying process in order to provide a homogeneous product at the end. For this, a rotary dryer consisting of three concentric cylinders and a circular sieve aligned with the more internal cylinder was proposed; so that, once material enters into the dryer in the area of the inner cylinder, stems pass through sieve to the middle and then continue towards the external cylinder, while the leaves continue by the inner cylinder. For this project, a mixture of Ryegrass and White Clover was used. The characteristics of the components of a mixture were: Drying Rate in thin layer and in rotation, Bulk density, Projected Area, Terminal velocity, weight/Area Ratio, Flux through Rotary sieve. Three drying temperatures; 40°C, 60° C and 80° C, and three rotation speeds; 10 rpm, 20 rpm and 40 rpm were evaluated. It was found that the differences in drying time are the less at 80 °C when the dryer rotates at 40 rpm. Above this speed, the material adheres to the walls of the dryer or sieve and does not flow. According to the measurements of terminal velocity of stems and leaves of the components of the mixture, the speed of the air should be less than 1.5 m s-1 in the inner drum for the leaves and less than 4.5 m s-1 in middle and outer drums for stems, in such way that only the rotational movement of the dryer moves the material and achieves a greater residence time. In other hand, the best rotary sieve separation efficiencies were achieved when the material is dry, but the results are good in all the moisture contents. The best rotary speed of sieve is within the critical rotational speed, i.e. 20 rpm. However, the rotational speed of the dryer, including the sieve in line with the inner cylinder should be 10 rpm or less in order to achieve the greatest residence times of the material inside the dryer and the best agitation through the use of lifting flights. With a finite element analysis of a dryer prototype, using an air flow allowing speeds of air already stated, I was found that the best performance occurs when, through a cover, air enters the dryer front of the Middle cylinder and when the inner cylinder is formed in its entirety through a sieve. This way, air flows in almost equal amounts by both the middle and external cylinders, while part of the air in the Middle cylinder passes through the sieve towards the inner cylinder. With this, leaves do not adhere to the sieve and flow along drier, thanks to the rotating movement of the drums and the showering caused by the lifting flights. In these conditions, the differences in drying time are reduced to 60 minutes, but the residence time is higher for the stems than for leaves, therefore the components of the mixture of grass run out of the dryer with the same desired moisture content.

Priming and re-drying improve the survival of mature seeds of Digitalis purpurea during storage

Most priming studies have been conducted on commercial seed lots of unspecified uniformity and maturity, and subsequent seed longevity has been reported to both increase and decrease. Here a seed lot of Digitalis purpurea L. with relatively uniform maturity and known history was used to analyse the effects of priming on seed longevity in air-dry storage. Seeds collected close to natural dispersal and dried at 15 % relative humidity (RH), 15 degrees C, were placed into experimental storage (60 % RH, 45 degrees C) for 14 or 28 d, primed for 48 h at 0, -1, -2, -5, -10 or -15 MPa, re-equilibrated (47 % RH, 20 degrees C) and then returned to storage. Further seed samples were primed for 2 or 48 h at -1 MPa and either dried at 15 % RH, 15 degrees C or immediately re-equilibrated for experimental storage. Finally, some seeds were given up to three cycles of experimental storage and priming (48 h at -1 MPa). Priming at -1 MPa had a variable effect on subsequent survival during experimental storage. The shortest lived seeds in the control population showed slightly increased life spans; the longer lived seeds showed reduced life spans. In contrast, seeds first stored for 14 or 28 d before priming had substantially increased life spans. The increase tended to be greatest in the shortest lived fraction of the seed population. Both the period of rehydration and the subsequent drying conditions had significant effects on longevity. Interrupting air-dry storage with additional cycles of priming also increased longevity. The extent of prior deterioration and the post-priming desiccation environment affect the benefits of priming to the subsequent survival of mature seeds. Rehydration-dehydration treatments may have potential as an adjunct or alternative to the regeneration of seed accessions maintained in gene banks for plant biodiversity conservation or plant breeding.

Drying method influences the development of germinability, dessication tolerance and subsequent longevity of immature seeds of sumauma (Ceiba pentandra (L.) Gaertn. [Bombacaceae])

The ability to germinate, tolerate desiccation and survive in air-dry storage was investigated during early seed development in planta and subsequent ex planta maturation of sumauma (Ceiba pentandra). Immature fruits were collected on three different dates (i.e. from about 5 days before until 7 days after mass maturity). Immature fresh seeds were not able to germinate. Fruits or seeds were subjected immediately after each collection to three different drying treatments with progressively slower rates of dessication: (i) seeds were extracted from the fruits and dried immediately; (ii) fruits were dried in a thin layer; (iii) fruits were dried in a tied polyethylene bag (with 10 holes of 1cm diameter). Drying was in a room maintained at 25 degrees C +/- 3 degrees C and 65%+/- 5% r.h. For treatment (i) the seeds were dried for 6 days in order to reduce moisture content to around 13% ( +/- 2%) moisture content. For treatments (ii) and (iii) the fruits were subjected to different periods of drying depending upon collection date. The results of these post-collection treatments showed generally that the more immature the seeds the slower the rate of drying that is required to improve ability to germinate, ability to tolerate desiccation and potential longevity, but at the third harvest, 7 days after mass maturity, the intermediate drying rate treatment was the most beneficial. Thus post fruit collection treatments can be modified depending upon the stage of seed development in order to provide good to high quality seeds of sumauma when collection has to be made at a site with difficult access at less than ideal times. The results are relevant to seed collection practices for both forestry and ex situ plant biodiversity conservation.

Modeling the plant uptake of organic chemicals, including the soil-air-plant pathway

The soil−air−plant pathway is potentially important in the vegetative accumulation of organic pollutants from contaminated soils. While a number of qualitative frameworks exist for the prediction of plant accumulation of organic chemicals by this pathway, there are few quantitative models that incorporate this pathway. The aim of the present study was to produce a model that included this pathway and could quantify its contribution to the total plant contamination for a range of organic pollutants. A new model was developed from three submodels for the processes controlling plant contamination via this pathway: aerial deposition, soil volatilization, and systemic translocation. Using the combined model, the soil−air−plant pathway was predicted to account for a significant proportion of the total shoot contamination for those compounds with log KOA > 9 and log KAW < −3. For those pollutants with log KOA < 9 and log KAW > −3 there was a higher deposition of pollutant via the soil−air−plant pathway than for those chemicals with log KOA > 9 and log KAW < −3, but this was an insignificant proportion of the total shoot contamination because of the higher mobility of these compounds via the soil−root−shoot pathway. The incorporation of the soil−air−plant pathway into the plant uptake model did not significantly improve the prediction of the contamination of vegetation from polluted soils when compared across a range of studies. This was a result of the high variability between the experimental studies where the bioconcentration factors varied by 2 orders of magnitude at an equivalent log KOA. One potential reason for this is the background air concentration of the pollutants under study. It was found background air concentrations would dominate those from soil volatilization in many situations unless there was a soil hot spot of contamination, i.e., >100 mg kg−1.

The 2013 hot, dry summer in Western Europe

The European summer of 2013 was marked by hot and dry conditions in Western Europe associated with a northward shifted Atlantic storm track and a positive phase of the SNAO. Model results suggest that, relative to a 1964–93 reference period, changes in SST/SIE explain 63% (±26%) of the area-averaged warming signal over Western Europe, with the remaining 37% (±29%) explained by the direct impact of changes in anthropogenic radiative forcings from GHG and aerosols. The results further suggest that the anomalous atmospheric circulation, and associated low rainfall, were also influenced both by changes in SST/SIE and by the direct impact of changes in radiative forcings; however, the magnitude of the forced signals in these variables is much less, relative to internal variability, than for surface air temperature. Further evidence suggests that changes in North Atlantic SST were likely an important factor in explaining the striking contrast between the European summers of 2013 and that of 2012. A major area for further work is to understand more completely the mechanisms that explain these influences.

Improved seasonal prediction of the hot summer of 2003 over Europe through better representation of uncertainty in the land surface

Methods to explicitly represent uncertainties in weather and climate models have been developed and refined over the past decade, and have reduced biases and improved forecast skill when implemented in the atmospheric component of models. These methods have not yet been applied to the land surface component of models. Since the land surface is strongly coupled to the atmospheric state at certain times and in certain places (such as the European summer of 2003), improvements in the representation of land surface uncertainty may potentially lead to improvements in atmospheric forecasts for such events. Here we analyse seasonal retrospective forecasts for 1981–2012 performed with the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts’ (ECMWF) coupled ensemble forecast model. We consider two methods of incorporating uncertainty into the land surface model (H-TESSEL): stochastic perturbation of tendencies, and static perturbation of key soil parameters. We find that the perturbed parameter approach considerably improves the forecast of extreme air temperature for summer 2003, through better representation of negative soil moisture anomalies and upward sensible heat flux. Averaged across all the reforecasts the perturbed parameter experiment shows relatively little impact on the mean bias, suggesting perturbations of at least this magnitude can be applied to the land surface without any degradation of model climate. There is also little impact on skill averaged across all reforecasts and some evidence of overdispersion for soil moisture. The stochastic tendency experiments show a large overdispersion for the soil temperature fields, indicating that the perturbation here is too strong. There is also some indication that the forecast of the 2003 warm event is improved for the stochastic experiments, however the improvement is not as large as observed for the perturbed parameter experiment.

Análise da indução de fluxo de ar por convecção livre em chaminé solar

Experiments were performed to study the effect of surface properties of a vertical channel heated by a source of thermal radiation to induce air flow through convection. Two channels (solar chimney prototype) were built with glass plates, forming a structure of truncated pyramidal geometry. We considered two surface finishes: transparent and opaque. Each stack was mounted on a base of thermal energy absorber with a central opening for passage of air, and subjected to heating by a radiant source comprises a bank of incandescent bulbs and were performed field tests. Thermocouples were fixed on the bases and on the walls of chimneys and then connected to a data acquisition system in computer. The air flow within the chimney, the speed and temperature were measured using a hot wire anemometer. Five experiments were performed for each stack in which convective flows were recorded with values ranging from 17 m³ / h and 22 m³ / h and air flow velocities ranging from 0.38 m / s and 0.56 m / s for the laboratory tests and air velocities between 0.6 m/s and 1.1m/s and convective airflows between 650 m³/h and 1150 m³/h for the field tests. The test data were compared to those obtained by semi-empirical equations, which are valid for air flow induced into channels and simulated data from 1st Thermodynamics equation. It was found that the chimney with transparent walls induced more intense convective flows than the chimney with matte finish. Based on the results obtained can be proposed for the implementation of prototype to exhaust fumes, mists, gases, vapors, mists and dusts in industrial environments, to help promote ventilation and air renewal in built environments and for drying materials, fruits and seeds