BimTwin - Two component continuous process hygiene concept

The aim of this study was to examine suitability of BimTwin cleaning concept in card board machine to control microbiological activity and describe microbiological balance of the machine. In a review of literature is examined microbe and spore caused problems in paper industry. Biggest problems are deposits, which decrease runnability and cause quality errors. In this chapter is also introduced most common oxidizing biocides used in paper industry and described ATP assay as a microbiological monitoring method. In an experimental part are included BimTwin mill trial results, chemical condition monitoring methods and microbiological balance in a card board machine. In a second part are examined possibilities to effect hygiene of card board by chemical treatment of the surface size and coating. Result showed that BimTwin concept is suitable for card board machine as a cleaning concept, when chemical dosing is fitted right. For proper dosing and secure tolerable hygiene level, chemical and microbiological monitoring is significant. Determining of the microbiological balance would have need more sampling. According to acquired results, broke turned out to be the biggest microbe source. Sizing and coating experiments showed that it is possible to improve hygiene of card board by chemically treated surface size and coating color.

Adsorptive removal of harmful organic compound from aqueous solutions

Adsorption is one of the most commonly used methods in water treatment processes. It is attractive due to it easy operation and the availability of a wide variety of commercial adsorbents. This doctoral thesis focuses on investigating and explaining the influence of external phase conditions (temperature, pH, ionic strength, acidity, presence of cosolutes) on adsorption phenomena. In order to cover a wide range of factors and phenomena, case studies were chosen from various fields where adsorption is applied. These include the adsorptive removal of surface active agents (used in cleaning chemicals, for example) from aqueous effluents, the removal of hormones (estradiol) from drinking water, and the adsorption of antibiotics onto silica. The latter can beused to predict the diffusion of antibiotics in the aquatic system if they are released into the environment. Also the adsorption of living cells on functionalized polymers to purify infected water streams was studied. In addition to these examples, the adsorptive separation of harmful compounds from internal water streams within a chemical process was investigated. The model system was removal of fermentation inhibitors from lignocelluloses hydrolyzates. The detoxification of the fermentation broth is an important step in the manufacture of bioethanol from wood, but has not been studied previously in connection with concentrated acid hydrolyzates. New knowledge on adsorption phenomena was generated for all of the applications investigated. In most cases, the results could be explained by combining classical theories for individual phenomena. As an example, it was demonstrated how liquid phase aggregation could explain abnormal-looking adsorption equilibrium data. In addition to the fundamental phenomena, also process performance was of interest. This aspect is often neglected in adsorption studies. It was demonstrated that adsorbents should not be selected for a target application based on their adsorption properties only, but regeneration of the spent adsorbent must be considered. It was found that using a suitable amount of organic co-solvent in the regeneration can significantly improve the productivity of the process.

Stability of Citrus tristeza virus protective isolate 'Pêra IAC' according to SSCP analysis of old and new lines of three sweet orange varieties

Clonal cleaning, followed by pre-immunization with protective complexes of Citrus tristeza virus(CTV), allowed the commercial cultivation of Pêra sweet orange, a variety that has great importance for Brazilian citriculture but is sensitive to the virus. The use of mild protective isolates in other citrus varieties, even those more tolerant to CTV, can also be of interest to prevent the spread of severe isolates. The aim of this study was to characterize, by means of SSCP (Single Strand Conformational Polymorphism) analysis of the coat protein gene, CTV isolates present in plants of the sweet orange cultivars Pêra, Hamlin and Valencia propagated from four budwood sources: 1) old lines, 2) nucellar lines, 3) shoot-tip-grafted lines, and 4) shoot-tip-grafted lines pre-immunized with the mild CTV protective isolate 'PIAC'. We also evaluated the correlation of the obtained SSCP patterns to stem pitting intensity, tree vigor and fruit yield. SSCP results showed low genetic diversity among the isolates present in different trees of the same variety and same budwood source and, in some cases, in different budwood sources and varieties. Considering tristeza symptoms, lower intensity was noted for plants of new, shoot-tip-grafted and pre-immunized shoot-tip-grafted lines, compared to old lines of the three varieties. The observed SSCP patterns and symptomatology suggested that more severe CTV complexes infect the plants of old lines of all three varieties. The protective complex stability was observed in the SSCP patterns of CTV isolates of some shoot-tip-grafted and pre-immunized clones. It was concluded that the changes detected in other electrophoretic profiles of this treatment did not cause loss of the protective capacity of CTV isolate 'PIAC' inoculated in the pre-immunization.

Critical-point model to estimate yield loss caused by Asian soybean rust

ABSTRACTA model to estimate yield loss caused by Asian soybean rust (ASR) (Phakopsora pachyrhizi) was developed by collecting data from field experiments during the growing seasons 2009/10 and 2010/11, in Passo Fundo, RS. The disease intensity gradient, evaluated in the phenological stages R5.3, R5.4 and R5.5 based on leaflet incidence (LI) and number of uredinium and lesions/cm2, was generated by applying azoxystrobin 60 g a.i/ha + cyproconazole 24 g a.i/ha + 0.5% of the adjuvant Nimbus. The first application occurred when LI = 25% and the remaining ones at 10, 15, 20 and 25-day intervals. Harvest occurred at physiological maturity and was followed by grain drying and cleaning. Regression analysis between the grain yield and the disease intensity assessment criteria generated 56 linear equations of the yield loss function. The greatest loss was observed in the earliest growth stage, and yield loss coefficients ranged from 3.41 to 9.02 kg/ha for each 1% LI for leaflet incidence, from 13.34 to 127.4 kg/ha/1 lesion/cm2 for lesion density and from 5.53 to 110.0 kg/ha/1 uredinium/cm2 for uredinium density.

Lämpötilan vaikutus kalvojen likaantumiseen erityisesti adsorptiolla

Työssä tutkittiin lämpötilan vaikutusta kalvon likaantumiseen mustalipeällä ja puuperäisellä hydrolysaatilla lämpötiloissa 20, 45 ja 70 °C:tta. Työn tavoitteena oli löytää lämpötila, jossa tutkimuksessa käytetyt puuperäiset liuokset likasivat kalvoja mahdollisimman vähän. Tutkimuksessa käytettiin Alfa Lavalin UFX5-ultrasuodatuskalvoa sekä Microdyn-Nadirin ultrasuodatuskalvoa UP010 ja nanosuodatuskalvoa NP010. Ennen puuperäisten liuosten adsorboimista kalvoihin säilöntäaineet poistettiin kalvoista sekä kalvojen toiminta stabiloitiin esikäsittelemällä kalvot. Esikäsittelyssä kalvoja pestiin alkalisella pesuaineella, puristettiin 8 bar:n paineessa sekä huuhdeltiin vedellä ja etikkahapolla. Esikäsitellyt kalvot karakterisoitiin mittaamalla malliaineliuoksen vuo ja malliaineiden retentiot suodattamalla polyetyleeniglykoliliuosta kolmikennosuodattimella paineissa 2, 4 ja 6 bar. Tämän jälkeen kalvot altistettiin lämpötiloissa 20, 45 ja 70 °C:tta mustalipeälle ja hydrolysaatille. Altistuksen jälkeen karakterisointi tehtiin uudelleen, jotta vuoarvoja ja retentioita vertaamalla voitiin arvioida altistuksen aikana tapahtunutta kalvojen likaantumista. Adsorboituneen lian puhdistusta kalvoista tutkittiin pesemällä kalvoja alkalisella pesuliuoksella 20 °C:ssa tehdyn altistuksen jälkeen. Mustalipeälle altistettujen kalvojen likaantuminen oli vähäisintä kokeissa, joissa lämpötila oli 20 °C. Alfa Lavalin UFX5-kalvolla 70 °C:ssa tehdyssä kokeessa kalvon likaantuminen oli myös erittäin vähäistä, sillä permeabiliteetti pieneni mustalipeäaltistuksen seurauksena alle 5 %. Hydrolysaatille altistetut kalvot likaantuivat adsorptiolla vähiten Alfa Laval UFX5-kalvoilla 20 °C:ssa tehdyissä kokeissa ja 45 °C:ssa Microdyn-Nadir NP010-kalvoilla tehdyissä kokeissa. Kokeiden perusteella tutkituista vaihtoehdoista korkein tutkimuksessa käytetty lämpötila 70 °C ja Alfa Lavalin UFX5-kalvo soveltuvatkin parhaiten mustalipeän kalvosuodatukseen adsorptiivisen likaantumisen kannalta.

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.

SMB-laitteiston suunnittelu hydrometallurgisiin sovelluksiin

Työn tarkoituksena oli suunnitella, ohjelmoida ja koekäyttää SMB-laitteisto (Simulated Moving Bed) hydrometallurgisiin erotuksiin. Simuloitu liikkuvapeti saadaan aikaan vaihtamalla sisään- ja ulostuloporttien paikkaa nestevirran suuntaan. Tällöin aikaansaadaan kiintoaineen vastavirtaus minkä johdosta erotustehokkuus kasvaa. Komponenttien retentiotaipumuseroista johtuen komponentit liikkuvat eri nopeuksilla kolonnijärjestelmässä. Enemmän pidättäytyvät komponentit liikkuvat nestevirtaa vastaan ja vähemmän pidättäytyvät komponentit nestevirran mukana. Hydrometallurgiassa vastavirtauksen käyttöä ei ole tieteellisissä julkaisuissa käsitelty laajalti ja saatavilla oleva informaatio onkin kaupallisten yritysten tuottamaa. Hydrometallurgiassa vastavirtausta käyttävissä ioninvaihtolaitteistoissa hyödynnetään irrallisia regenerointivyöhykkeitä. Venttiilijärjestelmän osalta päädyttiin ratkaisuun jossa käytetään yhtä kiertoventtiiliä kullekin virralle, minkä lisäksi kolonnien väleillä käytetään solenoidiventtiiliä. Tämä järjestelmä mahdollistaa yleisimpien SMB-menetelmien käytön mukaan lukien irralliset vyöhykkeet. Laitteiston ohjauksesta vastaa LabVIEW 2010:llä ohjelmoitu ohjelmisto, joka sisältää kaikkien tarvittavien laitteiden ohjausrutiinit. Se mahdollistaa venttiilien synkroniset ja epäsynkroniset vaihdot. Laitteiston puhdistusta varten on ohjelmistoon rakennettu oma rutiini venttiilejä varten. Pumppujen osalta ohjelmisto mahdollistaa vakiovirtauksen sekä lineaaristen ja porrasmuotoisten gradienttien käytön. Ongelmatilanteita varten ohjelmisto valvoo pumppujen ja venttiilien toimintaa ja pysäyttää laitteiston tarvittaessa. Koekäytön avulla pystyttiin todentamaan laitteiston toimivuus.

Laitosmittaukset turbiinilaitoksen suorituskyvyn seurantaan ydinvoimalaitoksen vuosihuoltojen yhteydessä

Työssä kehitettiin höyryvoimalaitosprosessin tilan seurantaan laitosmittausrutiini, jolla tarkastellaan erityisesti turbiinilaitoksen suorituskykyä ennen ja jälkeen vuosihuoltojen. Laitosmittaukset on kehitetty Teollisuuden Voima Oyj:n Olkiluodon ydinvoimalaitosyksikköjen OL1 ja OL2 tarpeisiin. Mittauksilla saadaan tietoa vuosihuollon kokonaisvaikutuksista prosessiin eli muuttuiko mikään vuosihuollon aikana ja mitkä syyt johtivat muutokseen. Lisäksi säännöllisillä mittauksilla tavoitellaan pitkän aikavälin referenssitietoa prosessin tilasta. Esimerkkimittaukset tehtiin kevään 2008 vuosihuolloissa, R108 ja R208. Työssä on esitetty mittausten suorittaminen, tulosten laskenta ja tarkastelu sekä raportointi. Luotu mittausrutiini pohjautuu höyryturbiinien ja lämmönsiirtimien vastaanottokokeita käsitteleviin standardeihin sekä laitosten viimeisimpiin prosessimuutosten yhteydessä toteutettuihin suorituskykymittauksiin. Laitosmittauksista tehtiin vastaanottokokeita kevyemmät ja yksinkertaisemmat mittaustapahtumat, joilla saadaan kuitenkin riittävän luotettavaa tietoa. Tunnuslukuja, joita ei käytettävissä olevien mittatietojen avulla saatu suoraan selville tai laskettua massa- ja energiataseilla, määritettiin stationaarisen tilan mallinnusohjelmalla TEMPO:lla. Esimerkkimittaukset sujuivat hyvin ja saadut tulokset antoivat kaivattua lisätietoa vuosihuollon vaikutuksesta prosessiin. Generaattorin bruttoteho aleni OL1:llä ja pysyi ennallaan OL2:lla. OL1:n tehon aleneminen selittyi syöttöveden virtausmäärän vähenemisellä, johon vaikutti virtausmittalaitteen lähettimen vaihto. OL2:lla ei havaittu turbiiniprosessissa muutoksia, mutta lauhduttimien suorituskyky parani. Lauhduttimien suorituskyvyn paraneminen ilmeni asteisuuksien pienentymisenä, johon vaikuttivat puhdistaminen ja ilmavuotojen väheneminen.

Painovoimaisen kemiallisen vesienkäsittelymenetelmän soveltuvuus pienille turvetuotantoalueille

Turvetuotannon suurimpana ympäristövaikutuksena pidetään tuotantoalueiden valuma-vesistä johtuvia ympäristövaikutuksia. Tiukentunut ympäristölainsäädäntö edellyttää uusilta turvetuotantoalueilta parhaan käyttökelpoisen tekniikan käyttöä valumavesien-käsittelyssä. Parhaaksi käyttökelpoiseksi tekniikaksi luetaan pintavalutus- ja kasvilli-suuskentän sekä kemikaloinnin käyttö valumavesien puhdistuksessa. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää painovoimaisen kemiallisen vesienkäsit-telymenetelmän soveltuvuutta pienille turvetuotantoalueille. Tutkimuskohteena oli Lep-pisuo Luumäen kunnassa, jonne rakennettiin 2010 painovoimaisen kemikaloinnin koe-laitteisto. Laitteiston puhdistustulosta tarkasteltiin kemikalointiin tulevan ja lähtevän veden sekä taustanäytepisteiden tarkkailutulosten avulla. Laitteiston toimivuutta arvioi-tiin kemikaalin annostelun ja toimintavarmuuden avulla. Vuoden 2010 tarkkailutuloksista saatiin keskimääräisiksi erotustehokkuuksiksi koko-naisfosforin osalta 65,2 %, kokonaistypen osalta 28,1 % ja CODMn osalta 65,5 %. Ke-mikaloinnista lähtevän veden kokonaisfosforipitoisuus oli 7,7 μg/l, kokonaistyppipitoi-suus 656 μg/l ja CODMn 5,5 mg/l O2. Ferrisulfaatin annostelu oli keskimäärin 81 mg/l, vaihteluvälillä 25–268 mg/l.

Alkylointiyksikön neutralointi- ja puhdistusprosessin kehittäminen

Tämä diplomityö käsittelee Neste Oilin Porvoon jalostamon HF-alkylointiyksikön alasajon ja huoltopysäytyksen rajapintaa. Työssä tarkastellaan erilaisia vaihtoehtoja alasajon aikaisen neutralointi- ja puhdistusprosessin kehittämiseen huomioiden materiaalitekninen näkökulma. Työn alkuosassa esitellään alkyloinnin perusperiaate, huoltopysäytysprosessi sekä eri neutralointi- ja puhdistusprosessit, joista tarkemmin nykyisin jalostamolla käytettävä EnvTech:n prosessi. Työssä on myös kerrottu alkyloinnin erityisvaatimukset materiaaleille, joista tarkemmin on esitelty perusmateriaaleina käytettävät hiiliteräs A106 sekä Monel® 400. Näiden perusmateriaalien kohdalla on myös esitelty kirjallisuuden pohjalta niiden käyttäytyminen fluorivety-ympäristössä. Työn loppuosassa on esitelty eri vaihtoehtoja, jotta käyttövarmuutta voitaisiin kehittää yhdessä mahdollisesti kasvavien tuotantomäärien kanssa. Putkistojen kohdalla työssä on käsitelty kehityskohteeksi valittua erästä pääkolonni-osaan kuuluvaa linjastoa. Eri vaihtoehtoja on vertailtu teknistaloudelliselta näkökulma ja putkiston kohdalla on työssä päädytty geometrian muuttamiseen sekä koon kasvattamiseen. Työssä on myös esitetty kuumatypetysvaiheen uudelleen aikataulutusta alasajovaiheen nopeuttamiseksi sekä jatkotutkimusehdotuksia putkiston passivoimisesta, rautafluoridikalvon paikalleen jättämiseksi ja huoltopysäytyssyklin kehittämiseksi.

Improvement of Surface Strength of Paper

Offset printing is a popular printing method that is especially suitable for large and fast print jobs. Newspapers, magazines and books are typical examples of products printed with offset method. In high volume printing production high efficiency is essential. Offset printing uses tacky inks that cause serious stress to the paper surface. Dusting and linting are terms that describe how loose and weakly bonded particles are removed from the paper surface in the printing process. The removed particles accumulate in the process causing deteriorating print quality. This forces the printing operators to stop production for washing and cleaning. Time and money are lost. Dusting and linting tendency of paper can be decreased by improving the surface strength of paper. In the present work a method to increase the surface strength of paper was studied. In the literature part offset printing method and challenges related to offset printing are presented. A review of new methods for surface sizing of paper is also presented. The experimental part presents trials where an apparatus for improving paper surface strength was tested and developed in mill scale. Laboratory work supporting the actual mill scale operations is also presented. The acquired results provide a solid base of information to make decisions on how to proceed with research in the present field of study.

Katupölyn torjunta hiekoitushiekan poistossa kaupunkiympäristössä

Katupölyn torjumisessa hiekoitushiekan poistossa kaupunkiympäristössä tutkittiin, miten katujen talvikunnossapidon toimenpiteet ja talven hiekoitushiekkojen poistotyö vaikuttavat yhdyskuntailman hengitettävien hiukkasten PM10 -katupölyn määrään ja selvitettiin nykyiset käytännöt sekä uusia menetelmiä vähentää katupölyn määrää. Tutkimus on tehty Lappeenrannan kaupungin teknisen toimen katujen kunnossapidon tulosalueelle. Hankkeessa keskityttiin löytämään uusi ja tehokkaampi työmenetelmä sekä työjärjestys hiekanpoistoon, jotta työnaikaisen katupölyn määrä saataisiin minimoitua. Tehokkaita menetelmiä tutkimuksen perusteella olivat katujen ennalta kastelua ja työnaikainen pölynsidonta suolaliuoksella katupölyn vähentämiseen sekä oikean menetelmän käyttö. Pölynsidonta suolaliuoksella osoittautui tehokkaaksi akuutin katupölyn vähentämiskeinoksi. Pölynsidonta ei kuitenkaan poista katupölyä ja puhdistus tulee tehdä myöhemmin. Kadunvarren lumessa on suuria hiekoitushiekan kiintoainespitoisuuksia ja lumen poisviennillä voidaan saavuttaa hyötyjä katupölyongelman kannalta. Hiekoituspäivien lukumäärä on myös suoraan verrannollinen katupölyn määrään. Hiekoituksen ohella myös nastarenkaiden käyttö lisää katupölypäästöjä kaupunkialueilla. Nastarenkaiden vaikutusta katupölyn määrään ei selvitetty tässä tutkimuksessa tarkemmin, koska nastarenkaiden käyttökiellon voidaan olettaa lisäävän liikennetapaturmia sekä myös liukkaudentorjunnan tarvetta, eli hiekoitusta.

A decision support system for cost determination in grain storage facility operations

Many research works have being carried out on analyzing grain storage facility costs; however a few of them had taken into account the analysis of factors associated to all pre-processing and storage steps. The objective of this work was to develop a decision support system for determining the grain storage facility costs and utilization fees in grain storage facilities. The data of a CONAB storage facility located in Ponta Grossa - PR, Brazil, was used as input of the system developed to analyze its specific characteristics, such as amount of product received and stored throughout the year, hourly capacity of drying, cleaning, and receiving, and dispatch. By applying the decision support system, it was observed that the reception and expedition costs were exponentially reduced as the turnover rate of the storage increased. The cleaning and drying costs increased linearly with grain initial moisture. The storage cost increased exponentially as the occupancy rate of the storage facility decreased.

Nutrient loss in composting of agroindustrial residues

The management of composting may influence the characteristics of the produced compounds. The experiment used three frequencies of plowing, combined with the conditions: with and without coverage of the composting patio, with and without the use of commercial inoculant, resulting in 12 furrows, installed on the Experimental Center of Agricultural Engineering (NEEA), of the STATE UNIVERSITY OF WEST PARANÁ (UNIOESTE), Campus of Cascavel city - state of Paraná (PR), in Brazil. The waste and quantities used in kg were: corn cob (7.5); hatchery residue (5); floater sludge (31); ash (1); wheat cleaning residue (120); wheat pre-cleaning residue (120); corn peel (7.5); solid fraction of wash trucks used to transport chickens (2); solid fraction of pig manure (1) and coal (5), totaling 300kg of natural matter. The aim of this study was to evaluate the influence of plowings, patio coverage and inoculation in losses of N, P, K, Ca, Mg, Na, Cu, Zn, Mn, Fe. The furrows plowed three times a week in the first month showed significant higher losses of N (p<0.05). The coverage of the composting patio influenced significantly the losses of N, K, Mg and Na (p<0.05). The produced compounds had a high agronomic value in relation to macro and micronutrients. It is recommended the use of patio coverage and plowing twice a week in the first month and once a week in the subsequent months for a compound with higher concentrations of nutrients.

Designing and manufacturing of a soybean harvest residue picker

ABSTRACT Soy harvest matches seasons with shortage of dry matter supply for ruminant feeding in most Brazilian soy-growing areas. Agricultural machinery-producing companies must have market perception, observing new opportunities and developing equipment to meet costumers’ needs. This paper aims to design, build, and test a device to collect soybean crop residues from the combine cleaning mechanism, consisting mainly of vegetable straw (chaff), and the other plant parts (stems) remain being deposited onto the ground. For equipment designing, we made use of the architectural design methodology proposed in the reference model for the agricultural machinery development process. The equipment was designed and built following the proposed methodology, then installed and put into operation in a John Deere 1165 combine. After initial testing and few adjustments, the device showed satisfactory chaff-collecting performance. The equipment consists of a screw conveyor assembled transversely to the combine and a centrifugal fan assembled on the side. The collected chaff is dumped into a trailer towed by tractor.