Fyysikko Katja Honkavaara ja vapaaelektronilaser, joka teki historiaa

Kirjoitus perustuu suurilta osin Katja Honkavaaran haastatteluun ja DESYn raportteihin.

Utilização de biomassa na secagem de produtos agrícolas via gaseificação com combustão adjacente dos gases produzidos

Este estudo determinou a viabilidade do uso de um gaseificador/combustor que utiliza tocos de eucalipto, resíduos de serraria, cavacos de lenha e sabugo de milho como combustível na secagem de produtos agrícolas. Utilizou-se o gaseificador desenvolvido por SILVA (1988) com modificações na câmara de gaseificação; área da grelha reduzida de 0,21 para 0,06 m²; adição de um revestimento envolvendo a parte superior do gaseificador, e foi colocado um registro tipo borboleta na saída da câmara de combustão. O ar aquecido no combustor foi enviado para um secador que possuía câmaras metálicas que eram removíveis, içadas por um sistema de roldanas, facilitando a homogeneização da secagem. Como teste do sistema, secou-se café com umidade inicial de 54,5% bu até 11,1 ± 1,6% bu, utilizando-se de cavacos de lenha. A temperatura do ar de secagem foi de 60 ºC, pressão estática do ar na saída do ventilador de 9 mmca e velocidade de 46,3 m³ min-1. Concluiu-se que o gaseificador, usando cavacos de eucalipto como combustível, consumiu entre 15,3 e18,8 kg h-1 de biomassa, que o equipamento é viável para a secagem de café despolpado e para outros produtos agrícolas, não o impregnando de fumaça ou outras partículas, geradas nas fornalhas de fogo direto, e que todos os combustíveis de biomassa testados são viáveis na utilização do sistema via gasificação com adjacente combustão dos gases gerados.

Determinação da difusividade efetiva de raiz de chicória

A inulina é um frutooligossacarídeo encontrado em diversos produtos agrícolas, dentre os quais o alho, a banana, a alcachofra de Jerusalém e a raiz de chicória. A inulina é geralmente utilizada em países desenvolvidos, como substituto do açúcar e/ou gordura devido as suas características que a enquadram como alimento funcional e dietético. A raiz de chicória é utilizada como fonte e matéria-prima para a extração comercial de inulina. Os experimentos constituíram-se na secagem das raízes fatiadas em um secador convectivo com fluxo do ar perpendicular, com base em um planejamento fatorial. Pôde-se determinar a difusividade efetiva (variável dependente) para cada uma das combinações das variáveis independentes (temperatura e velocidade do ar), sendo as curvas desses resultados ajustadas pela solução da Segunda Lei de Fick e pelo modelo de Page. A difusividade efetiva variou de 3,51 x 10-10 m² s-1 até 10,36 x 10-10 m² s-1. Concluiu-se que, para a região de valores estudada, somente a temperatura do ar é estatisticamente significativa. Obteve-se, assim, modelo matemático de primeira ordem, representando o comportamento da difusividade efetiva em função da temperatura do ar. A melhor condição de secagem obtida foi a que utiliza a maior temperatura de ar de secagem.

Determinação da difusividade e da energia de ativação para feijão macassar (Vigna unguiculata (L.) Walp.), variedade sempre-verde, com base no comportamento da secagem

Neste artigo, teve-se o objetivo de determinar curvas de secagem em camada fina para grãos de feijão macassar, variedade sempre-verde. Visou-se, também, à determinação da difusividade efetiva da água no interior do produto, bem como a energia de ativação. Para tal, foram utilizadas amostras com 150 g de feijão com teor inicial de água de 37% (bu), nas temperaturas de 40; 50 e 60 ºC. A velocidade do ar do secador convectivo foi mantida em 1,0 m s-1 e, durante todo o processo, os valores médios da temperatura e da umidade relativa do ar ambiente foram, respectivamente, 29 ºC e 58%. A difusividade efetiva da água no produto foi determinada, em cada temperatura, por meio da lei de Fick, pressupondo um modelo esférico para os grãos. Uma expressão para a difusividade efetiva da água em função da temperatura foi determinada por meio do ajuste da equação de Arrhenius aos dados obtidos. A análise dos resultados possibilita concluir que a equação de Page representa, de forma satisfatória, o processo de secagem em todas as condições estudadas. O modelo esférico estabelecido para os grãos é satisfatório, resultando em difusividade efetiva que variou de 7,13x10-11 até 14,0x10-11 m²s-1, e em energia de ativação igual a 26,9 kJ mol-1. Foi observado que, para a temperatura do ar de secagem mantida em 60 ºC, houve a formação de fissuras em quantidade significativa de grãos.

Modelagem matemática e difusividade efetiva das sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas L.) durante a secagem

O presente trabalho teve o objetivo de ajustar diferentes modelos matemáticos aos dados experimentais da secagem de sementes de pinhão-manso (Jatropha curcas L.), bem como determinar o coeficiente de difusão efetivo e obter a energia de ativação para a faixa de temperatura utilizada. As sementes de pinhão-manso com teor de água de 0,67 (decimal b.s.) passaram por um período de pré-secagem em ambiente natural para reduzir e homogeneizar o teor de água para 0,30 (decimal b.s.). Em seguida, a secagem foi realizada em secador experimental mantendo-se as temperaturas controladas de 30; 40; 50; 60 e 70 ± 1 ºC e umidades relativas de 55,98; 41,44; 35,35; 26,21 e 13,37 ± 3%, respectivamente. Aos dados experimentais foram ajustados onze modelos matemáticos utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas. Conclui-se que, dentre os modelos analisados, Page e Henderson e Pabis Modificado apresentaram os melhores ajustes aos dados experimentais, sendo o modelo de Page selecionado para a descrição das curvas de secagem do pinhão-manso devido a sua simplicidade; o coeficiente de difusão efetiva aumenta com a elevação da temperatura, apresentando magnitudes entre 3,93x10-10 e 9,19x10-10 m² s-1 para o intervalo de temperatura de 30 a 70 ºC, respectivamente; e a energia de ativação para a difusão líquida do pinhão-manso durante a secagem foi de 15,781 kJ mol-1.

Sistema automatizado para coleta de dados de umidade relativa e temperatura do ar

Algumas variáveis climáticas, tais como a temperatura do ar (T) e a umidade relativa do ar (UR) exercem grande influência sobre a produção agrícola. Uma vez combinadas adequadamente, podem resultar em incrementos quantitativos e qualitativos do produto final, o que as tornam indispensáveis no monitoramento e manejo dentro do ambiente de produção. A aquisição de dados é uma importante ferramenta que pode auxiliar nesse processo, resultando em maior eficiência e uso racional dos recursos. Desse modo, o presente trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de um sistema de aquisição de dados (SAD) compacto, na forma de um datalogger (de construção simples), para monitorar T e UR. Os dados provenientes dos sensores utilizados são gravados numa memória do tipo flash drive (USB removível), que é posteriormente conectada a um computador para interpretação dos dados via software. A fim de avaliar o desempenho do SAD, os dados registrados foram comparados com os dados de uma estação meteorológica convencional e de uma automatizada, apresentando valores de UR próximos em ambos os casos. Para T, a substituição do amplificador operacional é necessária. Dessa forma, o SAD desenvolvido apresenta-se viável inclusive para aplicações em campo.

Interrupções e distrações na sala de cirurgia do trauma: entendendo a ameaça do erro humano

OBJETIVO: Compreender o fator humano como ameaça à segurança do paciente vítima de trauma no centro cirúrgico, traduzindo para a sala de operação algumas regras importantes já aplicadas no campo da aviação. MÉTODOS: A amostra incluiu 50 casos de cirurgia de trauma coletados prospectivamente por observadores em plantões de 12 horas, ,durante seis meses, em um centro de trauma nível I nos Estados Unidos da América. Informações quanto ao tipo de trauma, escore de gravidade e mortalidade foram coletadas, assim como, determinantes de distrações/interrupções e o volume de ruídos na sala de cirurgia durante o ato cirúrgico. RESULTADOS: Ocorreram, em média, 60 interrupções ou distrações durante o ato cirúrgico, na maioria das vezes desencadeado pelo movimento de pessoas na sala. Em pacientes mais graves (ISS > 45), submetidos ao controle de danos, a incidência de distrações foi ainda maior. A média de ruídos na sala de cirurgia do trauma foi muito elevada, com barulho próximo ao de um secador de cabelos. CONCLUSÃO: Interrupções e distrações são frequentes e devem ser estudadas pelo cirurgião do trauma a fim de desenvolver estratégias de prevenção e linhas de defesa para minimizá-las e reduzir seus efeitos.

Comparison of full-field electroretinogram in diabetic and non diabetic dogs with cataracts

Being the commonest ocular disorder, dense cataracts disable fundoscopic examination and the diagnosis of retinal disorders, which dogs may be predisposed. The aim of this study was to compare the electroretinographic responses recorded according to the International Society for Clinical Electrophysiology of Vision human protocol to evaluate retinal function of diabetic and non diabetic dogs, both presenting mature or hypermature cataracts. Full-field electroretinogram was recorded from 66 dogs, with ages varying from 6 to 15 years old allocated into two groups: (1) CG, non diabetic cataractous dogs, and (2) DG, diabetic cataractous dogs. Mean peak-to-peak amplitude (microvolts) and b-wave implicit time (milliseconds) were determined for each of the five standard full-field ERG responses (rod response, maximal response, oscillatory potentials, single-flash cone response and 30 Hz flicker). Comparing CG to DG, ERGs recorded from diabetic dogs presented lower amplitude and prolonged b-wave implicit time in all ERG responses. Prolonged b-wave implicit time was statistically significant (p< 0.05) at 30 Hz flicker (24.0 ms versus 22.4 ms). These data suggests full-field ERG is capable to record sensible alterations, such as flicker's implicit time, being useful to investigate retinal dysfunction in diabetic dogs.

Modeling of fireside deposit formation in two industrial furnaces

Fireside deposits can be found in many types of utility and industrial furnaces. The deposits in furnaces are problematic because they can reduce heat transfer, block gas paths and cause corrosion. To tackle these problems, it is vital to estimate the influence of deposits on heat transfer, to minimize deposit formation and to optimize deposit removal. It is beneficial to have a good understanding of the mechanisms of fireside deposit formation. Numerical modeling is a powerful tool for investigating the heat transfer in furnaces, and it can provide valuable information for understanding the mechanisms of deposit formation. In addition, a sub-model of deposit formation is generally an essential part of a comprehensive furnace model. This work investigates two specific processes of fireside deposit formation in two industrial furnaces. The first process is the slagging wall found in furnaces with molten deposits running on the wall. A slagging wall model is developed to take into account the two-layer structure of the deposits. With the slagging wall model, the thickness and the surface temperature of the molten deposit layer can be calculated. The slagging wall model is used to predict the surface temperature and the heat transfer to a specific section of a super-heater tube panel with the boundary condition obtained from a Kraft recovery furnace model. The slagging wall model is also incorporated into the computational fluid dynamics (CFD)-based Kraft recovery furnace model and applied on the lower furnace walls. The implementation of the slagging wall model includes a grid simplification scheme. The wall surface temperature calculated with the slagging wall model is used as the heat transfer boundary condition. Simulation of a Kraft recovery furnace is performed, and it is compared with two other cases and measurements. In the two other cases, a uniform wall surface temperature and a wall surface temperature calculated with a char bed burning model are used as the heat transfer boundary conditions. In this particular furnace, the wall surface temperatures from the three cases are similar and are in the correct range of the measurements. Nevertheless, the wall surface temperature profiles with the slagging wall model and the char bed burning model are different because the deposits are represented differently in the two models. In addition, the slagging wall model is proven to be computationally efficient. The second process is deposit formation due to thermophoresis of fine particles to the heat transfer surface. This process is considered in the simulation of a heat recovery boiler of the flash smelting process. In order to determine if the small dust particles stay on the wall, a criterion based on the analysis of forces acting on the particle is applied. Time-dependent simulation of deposit formation in the heat recovery boiler is carried out and the influence of deposits on heat transfer is investigated. The locations prone to deposit formation are also identified in the heat recovery boiler. Modeling of the two processes in the two industrial furnaces enhances the overall understanding of the processes. The sub-models developed in this work can be applied in other similar deposit formation processes with carefully-defined boundary conditions.

Täyteaineen ja tärkkelyksen annostelun optimointi paperikoneen lyhyeen kiertoon

Diplomityön tavoitteena oli selvittää tärkkelyksen ja täyteaineen annostelupaikkojen sekä – tapojen vaikutukset SC- heatset web offset -paperin ominaisuuksiin ja pintalujuuteen. Lisäksi selvitettiin, muuttuuko paperin pölyäminen annostelupaikkojen tai – tapojen vaikutuksesta. Diplomityön kirjallisuusosiossa käsiteltiin heatset web offset -painokoneen rakennetta ja sen toimintaa. Lisäksi käsiteltiin heatset web offset -painokoneella ilmenevät pölyongelmien tyypit ja, mitkä eri paperin tekijät vaikuttavat heatset web offset -painokoneen pölyämisongelmiin. Lisäksi kirjallisuusosiossa käsiteltiin yleisimmät pintalujuutta parantavat kemikaalit sekä näiden kemikaalien annostelupaikat paperikoneen lyhyeen kiertoon. Alkutason määrityksessä ja ensimmäisessä koeajossa havaittiin, että paperin huokoisuus ja huokosrakenne olivat tärkeimmät SC heatset web offset -paperin pintalujuuteen vaikuttavat tekijät. KCL:n HSWO–koepainokoneella painetuista rullista annostelutapa 4, jossa tärkkelystä ja täyteainetta annosteltiin perälaatikon syöttöpumpun imupuolelle perinteisesti, oli pintalujuudeltaan kestävin. Ahmatti-kokeissa havaittiin, että tärkkelyksen ja täyteaineen annostelu TrumpJet- laitteistolla lähempänä paperikoneen perälaatikkoa, annostelutapa 6, pienentää rullan sisäistä vetolujuushajontaa. Ahmatti -pilotkokeissa havaittiin myös, että paperin lujuusominaisuudet ja vetolujuushajonnat voitiin säilyttää entisellään, kun tärkkelystä ja täyteainetta annosteltiin perinteisesti perälaatikon syöttöpumpun imupuolelta. Toisesta koeajon koepainorullasta havaittiin KCL:n koepainatuksissa, että paperin pintalujuus heikentyy annosteltaessa tärkkelystä 8 kg/t verrattuna 10 kg/t tärkkelysannosteluun. Näiden tapojen ero ei ole merkittävä.

Comparison of sustainability of technologies for water desalination

The aim of this work is to perform an in-depth overview on the sustainability of several major commercialized technologies for water desalination and to identify the challenges and propose suggestions for the development of water desalination technologies. The overview of those technologies mainly focuses on the sustainability from the viewpoint of total capital investment, total product cost, energy consumption and global warming index. Additionally, a systematic sustainability assessment methodology has been introduced to validate the assessment process. Conclusions are:1) Reverse osmosis desalination (RO) plants are better than multi-stage flash distillation (MSF) desalination plants and multiple-effect distillation (MED) desalination plants from the viewpoint of energy consumption, global warming index and total production cost; 2)Though energy intensive, MSF plants and MED plants secure their advantages over RO plants by lower total capital investment, wider applicability and purer water desalted and they are still likely to flourish in energy-rich area;3) Water production stage and wastewater disposal stage are the two stages during which most pollutant gases are emitted. The water production stage alone contributes approximately 80~90% of the total pollutant gases emission during its life cycle; 4)The total capital cost per m3 desalted water decreases remarkably with the increasing of plant capacity. The differences between the capital cost per m3 desalted water of RO and other desalination plants will decrease as the capacity increases; 5) It is found that utilities costs serve as the major part of the total product cost, and they account for 91.16%, 85.55% and 71.26% of the total product cost for MSF, MED and RO plants, respectively; 6) The absolute superiority of given technology depends on the actual social-economic situation (energy prices, social policies, technology advancements).

Electrophysiological measurements of spectral sensitivities: a review

Spectral sensitivities of visual systems are specified as the reciprocals of the intensities of light (quantum fluxes) needed at each wavelength to elicit the same criterion amplitude of responses. This review primarily considers the methods that have been developed for electrophysiological determinations of criterion amplitudes of slow-wave responses from single retinal cells. Traditional flash methods can require tedious dark adaptations and may yield erroneous spectral sensitivity curves which are not seen in such modifications as ramp methods. Linear response methods involve interferometry, while constant response methods involve manual or automatic adjustments of continuous illumination to keep response amplitudes constant during spectral scans. In DC or AC computerized constant response methods, feedback to determine intensities at each wavelength is derived from the response amplitudes themselves. Although all but traditional flash methods have greater or lesser abilities to provide on-line determinations of spectral sensitivities, computerized constant response methods are the most satisfactory due to flexibility, speed and maintenance of a constant adaptation level

Photophysical studies of zinc phthalocyanine and chloroaluminum phthalocyanine incorporated into liposomes in the presence of additives

The photophysical properties of zinc phthalocyanine (ZnPC) and chloroaluminum phthalocyanine (AlPHCl) incorporated into liposomes of dimyristoyl phosphatidylcholine in the presence and absence of additives such as cholesterol or cardiolipin were studied by time-resolved fluorescence, laser flash photolysis and steady-state techniques. The absorbance of the drugs changed linearly with drug concentration, at least up to 5.0 µM in homogeneous and heterogeneous media, indicating that aggregation did not occur in these media within this concentration range. The incorporation of the drugs into liposomes increases the dimerization constant by one order of magnitude (for ZnPC, 3.6 x 10(4) to 1.0 x 10(5) M-1 and for AlPHCl, 3.7 x 10(4) to 1.5 x 10(5) M-1), but this feature dose does not rule out the use of this carrier, since the incorporation of these hydrophobic drugs into liposomes permits their systemic administration. Probe location in biological membranes and predominant positions of the phthalocyanines in liposomes were inferred on the basis of their fluorescence and triplet state properties. Both phthalocyanines are preferentially distributed in the internal regions of the liposome bilayer. The additives affect the distribution of these drugs within the liposomes, a fact that controls their delivery when both are used in a biological medium, retarding their release. The addition of the additives to the liposomes increases the internalization of phthalocyanines. The interaction of the drugs with a plasma protein, bovine serum albumin, was examined quantitatively by the fluorescence technique. The results show that when the drugs were incorporated into small unilamellar liposomes, the association with albumin was enhanced when compared with organic media, a fact that should increase the selectivity of tumor targeting by these phthalocyanines (for ZnPC, 0.71 x 10(6) to 1.30 x 10(7) M-1 and for AlPHCl, 4.86 x 10(7) to 3.10 x 10(8) M-1).

Extracts of Azadirachta indica and Melia azedarach seeds inhibit folliculogenesis in albino rats

The seed oil of Azadirachta indica A. Juss (neem) is used in traditional medicine for its antidiabetic, spermicidal, antifertility, antibacterial, and wound healing properties. The present study was undertaken to investigate the quantitative aspects of follicular development in cyclic female albino rats (135 ± 10 g; 8 groups with 6 animals in each group) after oral administration of polar (PF) and non-polar (NPF) fractions of A. indica seed extract at 3 and 6 mg kg body weight-1 day-1 and Melia azedarach Linn. (dharek) seed extract at 24 mg kg body weight-1 day-1 for 18 days. The extracts were prepared using a flash evaporator at 35°C and then dissolved in olive oil to prepare doses on a per kg body weight basis. There was a significant reduction (P = 0.05) in the number of normal single layered follicles (A. indica: 0.67 ± 0.33 and 4.67 ± 2.03 after 3 and 6 mg/kg NPF, and 3.33 ± 1.67 and 1.00 ± 1.00 after 3 and 6 mg/kg PF vs control: 72.67 ± 9.14 and M. azedarach: 0.60 ± 0.40 and 1.80 ± 1.2 after 24 mg/kg PF and NPF, respectively, vs control: 73.40 ± 7.02) and follicles in various stages (I-VII) of follicular development in all treatment groups. These extracts also significantly reduced (P = 0.05) the total number of normal follicles in the neem (14.67 ± 5.93 and 1.00 ± 1.00 after 3 and 6 mg/kg PF and 3.67 ± 0.88 and 5.33 ± 2.03 after 3 and 6 mg/kg NPF) and dharek (13.00 ± 3.58 and 14.60 ± 2.25 after 24 mg/kg NPF and PF) treatments compared to control (216.00 ± 15.72 and 222.20 ± 19.52, respectively). Currently, indiscriminate use of persistent and toxic rodenticides to control rodent populations has created serious problems such as resistance and environmental contamination. Therefore, it becomes necessary to use ecologically safe and biologically active botanical substances that are metabolized and are not passed on to the next trophic level, and that interfere with the reproductive potential particularly growth and differentiation of follicles. This may help elevate the socio-economic status of the country. Thus, the present study is an attempt to investigate the effects of A. indica and M. azedarach seed extracts on reproduction of albino rats.