Metodologias para reutilização do resíduo de terra diatomácea, proveniente da filtração e clarificação da cerveja

The earth diatomite is a material used by the industries in the filtration process and clarification of the beer. This material presents a reduced useful life due to the blockages of their pores during the filtration process. The objective of this work was to reactivate the properties of filtration of the earth diatomite, saturated with organic matter during the filtration stage, starting from a controlled thermal treatment. The obtained results demonstrated that the earth diatomite saturated with organic matter submitted to a controlled thermal treatment has their filtration properties reactivated, could be reused in the beer production process.

Caracterização composicional e transesterificação de óleo de microalga: uma abordagem computacional

A procedure for compositional characterization of a microalgae oil is presented and applied to investigate a microalgae based biodiesel production process through process simulation. The methodology consists of: proposing a set of triacylglycerides (TAG) present in the oil; assuming an initial TAG composition and simulating the transesterification reaction (UNISIM Design, Honeywell) to obtain FAME characterization values (methyl ester composition); evaluating deviations of experimental from calculated values; minimizing the sum of squared deviations by a non-linear optimization algorithm, with TAG molar fractions as decision variables. Biodiesel from the characterized oil is compared to a rapeseed based biodiesel.

MÉTODOS DE EXTRAÇÃO DE POLI-HIDROXIALCANOATOS A PARTIR DE BIOMASSA BACTERIANA

Polyhydroxyalkanoates (PHAs) are biodegradable and biocompatible polyesters intracellularly accumulated by many bacteria as an energy reserve material and carbon source. These biopolymers may be extracted from cells after their production phase, and the extraction process involves various individual operations to ensure adequate removal of the biopolymer from the cells. During this process, the following aspects should be considered: reduction of product losses during different stages of the process to obtain a highly pure product, preservation of physical and thermal characteristics, and use of low toxicity chemicals to achieve sustainable production and avoid harming the environment. The impact of the costs of PHA extraction on the total cost of the production process may account for over 50% of the end-value of the product. Within this context, several methods of PHA extraction have been reported in the literature. These methods include the use of solvents, chemical digestion, enzymatic digestion, mechanical extraction with high-pressure homogenization and ultrasound, extraction using supercritical fluids, or a combination of these methods. The present review of the literature shows strategies for extraction processes of PHAs produced by bacteria involving cell destabilization and/or breakage, recovery, and purification of the biopolymer.

Uuden valmistusteknologian käyttöönottoprosessin kuvaaminen

Raskaassa teollisuudessa perinteisten valmistusmenetelmien kehitys vaatii uusiin valmistusteknologioihin investoimista ja niiden käyttöönottoa. Valmistusteknologioiden käyttöönottoja johdetaan yrityksissä useimmiten yksittäisinä projekteina. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, voidaanko valmistusteknologian käyttöönotoissa tunnistaa yhteisiä piirteitä ja onko niihin mahdollista soveltaa prosessijohtamisen menetelmiä. Tutkimuksen taustan muodostaa kirjallisuusselvitys aiemmin julkaistuista aihepiiriin liittyvistä tutkimuksista. Tärkeimmät teoreettiset viitekehykset aiemmista tutkimuksista ovat Taskisen julkaisu tuotantoprosessin muutoksen vaiheista sekä muutoksen mittaristosta, sekä Carillon ja Gaimonin tutkimus valmistusprosessin muutostavoitteista sekä niiden resursoinnista. Lisäksi prosessijohtamisen käsitteet ja yleisimmät prosessien kuvaamisen standardimenetelmät esiteltiin. Työssä tutustutaan suomalaisessa raskaan teollisuuden kasvuyrityksessä tehtyihin valmistusteknologian käyttöönottojen suorituksiin ja niissä havaittuihin kehityskohteisiin. Näiden kehityskohteiden ja teoreettisten viitekehysten perusteella luotiin prosessimalli valmistusteknologian käyttöönotosta. Tutkimuksessa havaittiin, että uuden valmistusteknologian käyttöönotto noudattaa tuotantoprosessiin tehtävien muutosten teoriaa, ja siitä voidaan tunnistaa käyttöönoton tyypistä riippumattomia toistuvia vaiheita. Nämä vaiheet ja toiminnot on mahdollista kuvata prosessiksi, jota voidaan kehittää käyttöönottojen suorituksesta saatujen kokemusten ja mittaustuloksien avulla.

Painediffusöörin suunnitteluperusteiden kehittäminen

Pesu on tärkeä osa sellun tuotantoprosessia. Eräs tapa toteuttaa sellun pesu on käyttää painediffusööriä. Painediffusööri toimii syrjäytyspesuperiaatteella, eli poistaa sellu-massasta keittolipeää paineistetun pesuveden avulla. Työssä on kehitetty painediffusöörin suunnittelun lähtökohtia keräämällä tietoa laitteen toiminnasta, rakenteesta, valmistuksesta sekä nykyisistä epäkohdista, joihin esitetään parannusmahdollisuuksia. Tärkeimmät kehitysalueet laitteessa ovat valmistus-toleranssien väljentäminen sekä sihdin pystysuuntaisen liikkeen tuottaminen. Laitteen valmistustoleranssit on analysoitu perusteellisesti, ja niiden väljentämis-mahdollisuuksia on tutkittu. Väljentämiseen ehdotetaan erilaisia keinoja. Sihdin liike tuotetaan tällä hetkellä hydrauliikalla. Hydrauliikkakomponenteille on koottu mitoitusohjeita, joiden jälkeen esitellään keinoja hydrauliikkajärjestelmän kehittämiseen. Lopuksi esitellään muita lineaarisen liikkeen tuottamisvaihtoehtoja, joilla hydrauliikan voisi korvata. Rakenteessa käytetyille valmistusmateriaaleille on etsitty olemassa olevat yleisimpien materiaalistandardien mukaiset nimikkeet materiaalinvalinnan helpottamiseksi jatkossa. Pääasiallisten valmistusmateriaalien lisäksi on kerätty tietoa myös vaihtoehtoisista konstruktiomateriaaleista sekä materiaalinvalinnasta ja tuotesuunnittelusta yleensä.

Development of Collaborative Product Structure Management

The purpose of this thesis is to develop an environment or network that enables effective collaborative product structure management among stakeholders in each unit, throughout the entire product lifecycle and product data management. This thesis uses framework models as an approach to the problem. Framework model methods for development of collaborative product structure management are proposed in this study, there are three unique models depicted to support collaborative product structure management: organization model, process model and product model. In the organization model, the formation of product data management system (eDSTAT) key user network is specified. In the process model, development is based on the case company’s product development matrix. In the product model framework, product model management, product knowledge management and design knowledge management are defined as development tools and collaboration is based on web-based product structure management. Collaborative management is executed using all these approaches. A case study from an actual project at the case company is presented as an implementation; this is to verify the models’ applicability. A computer assisted design tool and the web-based product structure manager, have been used as tools of this collaboration with the support of the key user. The current PDM system, eDSTAT, is used as a piloting case for key user role. The result of this development is that the role of key user as a collaboration channel is defined and established. The key user is able to provide one on one support for the elevator projects. Also the management activities are improved through the application of process workflow by following criteria for each project milestone. The development shows effectiveness of product structure management in product lifecycle, improved production process by eliminating barriers (e.g. improvement of two-way communication) during design phase and production phase. The key user role is applicable on a global scale in the company.

Quality management of outsourcing welded structure: case China

For any international companies who wish to enter the Chinese market, quality is base on the fundamental. The companies are coming to realize the importance of quality gradually, thus companies have been put the quality problems on the agenda. The competitiveness of companies comes from quality. Quality is the key to success, and it can decide that the companies can be accepted or eliminated by the market. Due to the obvious benefits, the demand of the method of how to achieve high quality of product keeps growing. During achieving the high quality process, the main troubles come from the impact between Eastern and Western culture. Chinese culture which is different with Western one have lasted as long as five thousand years. Such a culture deeply rooted in the hearts of Chinese people, and effected generation after generation of Chinese people's working style and ways of thinking. This thesis determines how to find a good fit point between Eastern and Western culture. Doing right thing by the right way. The nature of improving quality is improving management level in fact. "How to manage, who should be managed", the thesis explains the basic and best option to achieve those. It describes three-dimension-style management to monitoring the working process. This kind of management style can inspect production process from horizontal and vertical direction. In this management way, it defines effective evaluation system to every subcontractor, and makes the companies to achieve the ultimate goal - satisfy quality. Because of the importance of human factor, the thesis determines the range of training of the inspector and welder due to the current situation of China. The results show that in order to reach reliable training effective evaluation, not only the quality of the human but also the ultimate goal of product quality.

Virtaviivainen hankintatoimi osana tuotantoprosessia

Tutkimuksessa on pyritty löytämään tuotantoprosessin läpimenoa haittaavia ohjaus- ja toimintatapoja sekä tiedonkulusta aiheutuvia ongelmia. Tutkimuksen tavoitteena on saada toimittajien, hankintatoimen ja tuotannon logistinen arvoverkko toimimaan virtaviivaisesti. Työssä on käytetty teoriaosassa kirjallisuustutkimusta ja empiirisessä osassa toimintatutkimusta. Nykytilan selvityksessä tutkittiin prosessin tieto- ja materiaalivirrat sekä mitkä ovat tärkeimmät toiminnot toimitusketjussa. Tutkimuksen ja prosessianalyysin pohjalta määriteltiin kehitysehdotukset prosessin toimintojen tehostamiseksi. Nykytilan kartoituksessa ilmeni suurimmiksi ongelmiksi logistiikka prosessissa voimakkaan kysynnän kasvusta aiheutuvat komponenttien ja raaka-aineiden saatavuusongelmat sekä pudonneen kysynnän seurauksena varastoihin sitoutunut ylimääräinen vaihto-omaisuus. Tutkimuksen tuloksena syntyi kehitysehdotuksia, joiden pohjalta uudistettavaan toiminnanohjausjärjestelmään voitaneen toteuttaa johtopäätöksissä ilmenevät asiat, joista merkityksellisin on myynnin ennustamisvastuun siirtäminen myynnistä tulosvastuussa oleville henkilöille.

Tuotannon tunnuslukujen analysointi ja kehittäminen kourukoneilla

Sisäisen suorituskyvyn tehostaminen on yrityksille jatkuvan kehityksen prosessi. Diplomityön tarkoituksena oli selvittää Paroc Oy Ab:n kourukoneiden suorituskykymittarit sekä analysoida ja kehittää niitä. Lisäksi selvitettiin suorituskykyä kuvaavat raporttimallit eri tuotantopaikkakunnilta ja kehitettiin niitä. Teoriaosuudessa kerrotaan, mitä suorituskyvyllä tarkoitetaan sekä käydään läpi sen eri osa-alueita. Siinä esitetään myös suorituskyvyn mittaamista sekä kuinka mittareita suunnitellaan ja rakennetaan. Työn painopiste on kuitenkin empiirisessä osuudessa, jossa ensin kerrotaan työn kohteena olevien kourukoneiden tuotantoprosessi ja tämän jälkeen paneudutaan suorituskykymittareihin ja niiden analysointiin sekä raporttimalleihin. Lopuksi esitetään työn aikana esille nousseita kehitysehdotuksia. Tunnuslukujen selvittämisen tuloksena havaittiin, että kirjallisuus tukee käytössä olevia mittareita. Työssä kerättiin tuotantodataa kourukoneilta usean vuoden aikajaksolta. Datasta valmisteltiin mallit, joita käytettiin mittarien analysointiin. Analysoinnin tuloksena kävi ilmi, että mittarien tarjoama tieto oli joiltakin osin puutteellista ja näin ollen päätöksentekijälle harhaanjohtavaa. Raporttimallit eivät olleet yhtenäisiä paikkakuntien välillä, mikä toi epävarmuutta tuloksiin laskentaperiaatteiden osalta. Työn lopputuloksena tehtiin käytössä oleville suorituskykymittareille kehitysehdotuksia tarkemman ja laadukkaamman tiedon takaamiseksi. Työssä esitettiin myös uusia mittariehdotuksia. Raporttimallit yhtenäistettiin uuden tuotannonohjausjärjestelmän tuomien mahdollisuuksien myötä.

Kaatopaikkakaasun hyväksikäyttö lietteen kuivauksessa

Tällä hetkellä suuri osa esikäsiteltyjen jätevesilietteiden loppusijoitusvaihtoehdoista ei pysty kattamaan lopullisesti kasvavien lietemäärien loppusijoitustarvetta, mikä lisää lietteen loppusijoitusta kaatopaikoille. Kuitenkin EU:n tiukentuneen jätehuoltolainsäädännön sekä ilmastonlämpenemisen suurien haasteiden vuoksi, kaatopaikoille sijoitettavien jätteiden määrää täytyy pyrkiä vähentämään. Tämän työn tavoitteena on tutkia jätevedenpuhdistamoilta tulevan lietteen termistä kuivausta yhtenä lietteenkäsittely vaihtoehtona. Tavoitteena on selvittää voidaanko lietettä kuivaamalla saada liete paremmin hyödynnetyksi. Työssä tarkasteltiin yleisesti yhdyskuntalietteen termisessä kuivaamisessa nykyisin käytettäviä menetelmiä, sen ympäristövaikutuksia, energian tarvetta ja kustannuksia sekä siitä saatavaa hyötyä lietteen loppusijoittamisessa. Lisäksi arvioitiin kuinka kaatopaikkakaasun hyödyntäminen soveltuisi lietteen kuivauksessa tarvittavan energian tuotantoon. Työssä tehdyn selvityksen mukaan kaatopaikkakaasua voidaan hyödyntää suhteellisen helposti lämmöntuotannossa ilman merkittäviä laitosmuutoksia tai kaasun puhdistusta. Ongelmana pidettiin kaatopaikkakaasun kuljetuksia, joka on suhteellisen vaikeaa ja taloudellisesti kannattamatonta. Kuitenkin noin 10 km välimatkan säteellä kaatopaikasta sen hyödyntäminen olisi mahdollista. Työn laskelmien mukaan Suomessa hukkaan poltetulla kaatopaikkakaasulla voitaisiin kuivata noin 250 tuhatta tonnia lietettä vuosittain.

Vuokamallisten kartonkipakkausten laadunvarmistuslaitteiston kehittäminen

Diplomityön tavoitteena oli kehittää vuokamallisille kartonkipakkauksille laadunvarmistuslaitteisto. Kirjallisen osan alussa esiteltiin vuokamallisten kartonkipakkausten valmistusprosessia. Tästä siirryttiin laatuasioihin, jossa tärkeimmät asiat olivat kartonkivuokien valmistuksessa esiintyvät laatupoikkeamat ja konenäkö. Tutkimusosan alussa esitellään Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa kehitetty kartonkivuokien valmistuslinjasto. Tämän jälkeen vaatimuslistan pohjalta suunnitellaan kyseiseen linjastoon sopiva automaattinen laadunvalvontalaite, johon sisältyy myös kartonkivuokien siirtolaite. Suunnitteluprosessi aloitettiin koekuvaamalla kartonkivuokia erilaisilla kameroilla ja valaistusmenetelmillä. Koekuvausten perusteella valittiin konenäkölaitteisto. Tämän jälkeen toiminnoista luotiin periaatepiirroksia, joista kehitettiin varsinainen suunnitelma. Työn tuloksena saatiin suunnitelma konenäköön perustuvan automaattisen laadunvalvontalaitteen rakentamiselle.

Synthesis of percarboxylic acids in microreactor

Percarboxylic acids are commonly used as disinfection and bleaching agents in textile, paper, and fine chemical industries. All of these applications are based on the oxidative potential of these compounds. In spite of high interest in these chemicals, they are unstable and explosive chemicals, which increase the risk of synthesis processes and transportation. Therefore, the safety criteria in the production process should be considered. Microreactors represent a technology that efficiently utilizes safety advantages resulting from small scale. Therefore, microreactor technology was used in the synthesis of peracetic acid and performic acid. These percarboxylic acids were produced at different temperatures, residence times and catalyst i.e. sulfuric acid concentrations. Both synthesis reactions seemed to be rather fast because with performic acid equilibrium was reached in 4 min at 313 K and with peracetic acid in 10 min at 343 K. In addition, the experimental results were used to study the kinetics of the formation of performic acid and peracetic acid. The advantages of the microreactors in this study were the efficient temperature control even in very exothermic reaction and good mixing due to the short diffusion distances. Therefore, reaction rates were determined with high accuracy. Three different models were considered in order to estimate the kinetic parameters such as reaction rate constants and activation energies. From these three models, the laminar flow model with radial velocity distribution gave most precise parameters. However, sulfuric acid creates many drawbacks in this synthesis process. Therefore, a ´´greener´´ way to use heterogeneous catalyst in the synthesis of performic acid in microreactor was studied. The cation exchange resin, Dowex 50 Wx8, presented very high activity and a long life time in this reaction. In the presence of this catalyst, the equilibrium was reached in 120 second at 313 K which indicates a rather fast reaction. In addition, the safety advantages of microreactors were investigated in this study. Four different conventional methods were used. Production of peracetic acid was used as a test case, and the safety of one conventional batch process was compared with an on-site continuous microprocess. It was found that the conventional methods for the analysis of process safety might not be reliable and adequate for radically novel technology, such as microreactors. This is understandable because the conventional methods are partly based on experience, which is very limited in connection with totally novel technology. Therefore, one checklist-based method was developed to study the safety of intensified and novel processes at the early stage of process development. The checklist was formulated using the concept of layers of protection for a chemical process. The traditional and three intensified processes of hydrogen peroxide synthesis were selected as test cases. With these real cases, it was shown that several positive and negative effects on safety can be detected in process intensification. The general claim that safety is always improved by process intensification was questioned.

Combustion properties of biomass residues rich in phosphorus

Tillgången på traditionella biobränslen är begränsad och därför behöver man ta fram nya, tidigare outnyttjade biobränslen för att möta de uppställda CO2 emissionsmålen av EU och det ständigt ökande energibehovet. Under de senare åren har intresset riktats mot termisk energiutvinning ur olika restfraktioner och avfall. Vid produktion av fordonsbränsle ur biomassa är den fasta restprodukten ofta den största procesströmmen i produktionsanläggningen. En riktig hantering av restprodukterna skulle göra produktionen mera lönsam och mer ekologiskt hållbar. Ett alternativ är att genom förbränning producera elektricitet och/eller värme eftersom dessa restprodukter anses som CO2-neutrala. Målsättningen med den här avhandlingen var att studera förbränningsegenskaperna hos några fasta restprodukter som uppstår vid framställning av förnybara fordonsbränslen. De fyra undersökta materialen är rapskaka, palmkärnskaka, torkad drank och stabiliserat rötslam. I studien används ett stort urval av undersökningsmetoder, från laboratorieskala till fullskalig förbränning, för att identifiera de huvudsakliga utmaningarna förknippade med förbränning av restprodukterna i pannor med fluidiserad bäddteknik. Med hjälp av detaljerad bränslekarakterisering kunde restprodukterna konstateras vara en värdefull källa för värme- och elproduktion. Den kemiska sammansättningen av restprodukterna varierar stort jämfört med mera traditionellt använda biobränslen. En gemensam faktor för alla de studerade restprodukterna är en hög fosforhalt. På grund av de låga fosforkoncentrationerna i de traditionella biobränslena har grundämnet hittills inte ansetts spela någon större roll i askkemin. Experimenten visade nu att fosfor inte mera kan försummas då man studerar kemin i förbränningsprocesser, då allt flera fosforrika bränslen tränger in på energimarknaden.

Technical and economic analysis of replacing artificial lighting system to induction of photoperiod effect in begonia's seedlings in greenhouse

The type of artificial light used for inducing photoperiod effect in begonia's seedlings at greenhouse has fundamental importance in the growth and development of these plants and directly reflects in the electrical energy consumption used in this production process. The objective of this research was to analyze the technical and economic feasibility of replacing the current technology of artificial lighting used by the producers (incandescent lamps), by the technology of discharge lamps with the purpose of inducing photoperiod in a greenhouse. The analysis results indicate that the discharge lamp of 32 W Tubular Fluorescent discharge lamp was the one that presented the lower peak demand and lower average energy consumption of 85.01% compared to incandescent filament lamp of 100 W that is the technology of bigger consumption and currently used by the producer.

Influence of the sample area in the variability of losses in the mechanical harvesting of soybeans

The mechanical harvesting is an important stage in the production process of soybeans and, in this process; the loss of a significant number of grains is common. Despite the existence of mechanisms to monitor these losses, it is still essential to use sampling methods to quantify them. Assuming that the size of the sample area affects the reliability and variability between samples in quantifying losses, this paper aimed to analyze the variability and feasibility of using different sizes of sample area (1, 2 and 3 m²) in quantifying losses in the mechanical harvesting of soybeans. Were sampled 36 sites and the cutting losses, losses by other mechanisms of the combine and total losses were evaluated, as well as the water content in seeds, straw distribution and crop productivity. Data were subjected to statistical analysis (descriptive statistics and analysis of variance) and Statistical Control Process (SCP). The coefficients of variation were similar for the three frames available. Combine losses showed stable behavior, whereas cutting losses and total losses showed unstable behavior. The frame size did not affect the quantification and variability of losses in the mechanical harvesting of soybeans, thus a frame of 1 m² can be used for determining losses.