Taivekartongin sävytys ja jälkikellertyminen

Taivekartongilta vaaditaan nykyisin korkealaatuista ja tasaista ulkonäköä. Pakkauksen tehtävänä on parantaa myyntiä hyvällä ulkonäöllä ja siisteydellä sekä antaa informaatiota ja käyttöohjeita. Tässä diplomityössä tutkittiin taivekartongin sävyttämistä, optisia ominaisuuksia sekä vaaleuden ja sävyjen pysyvyyttä. Kirjallisuusosassa käsiteltiin paperin ja kartongin optisia ominaisuuksia sekä esiteltiin Kubelka-Munkin teoria. Teoriaa voidaan käyttää mm. monikerroskartongin vaaleuden ja sävyjen mallintamisessa. Esillä oli paljon eri prosessitekijöitä, massoja ja kemikaaleja, jotka vaikuttavat kartongin vaaleuteen ja sävyyn. Työssä kärsiteltiin myös keinoja vaikuttaa kartongin sävyyn sävytyksellä ja sävytyksen eri tapoja. Toisaalta vaaleuden ja sävyn pysyvyyteen vaikuttaa kartongin jälkikellertyminen. Työssä tarkasteltiin jälkikellertymisen mekanismeja ja siihen vaikuttavia tekijöitä sekä esitettiin keinoja ennalta ehkäistä ja estää kellertymistä. Kokeellisessa osassa käsiteltiin massan ja päällystyspastan värjäyksen vaikutuksia ulkonäköön ja optisiin ominaisuuksiin. Sinertävillä tai violeteilla sävyväreillä voidaan pienentää mekaanisten massojen luonnollista kellertyvyyttä, jolloin valkoisuuden vaikutelma lisääntyy. Värien lisääminen heikentää vaaleutta, koska värien lisäys nostaa valon absorptiota. Tämän takia on tärkeää lisätä väri mielellään siihen kerrokseen, jossa kellertävä massa on, joka on tyypillisesti kartongin keskikerros. Pintakerrokset ovat valkaistua sellua ja niillä on tärkeä merkitys kartongin vaaleudelle, joten värin lisäys pintaan alentaisi vielä merkittävämmin kartongin kokonaisvaaleutta. Pastan värjäyksellä saadaan tasaisuutta värjäykseen, mutta sävyn säätö on tehtävä edelleen massavärjäyksellä. Pigmenttivärien käytöllä pystytään lisäämään mm. valonkestoa kartongille. Kartongin ja paperituotteiden valonkeston tutkimiseen ei ole olemassa standardia. Työssä tutkittiin laboratorio-olosuhteissa ja huonevalossa vanhentuneiden kartonkinäytteiden vertailtavuutta. Materiaalivalinnoilla pystytään vaikuttamaan valon-kestoon. Siihen vaikuttavat mm. massan laatu, lateksivalinta sekä pigmenttivärin käyttö. Mekaanista massaa sisältävät tuotteet kellertyvät pääasiassa ligniinin takia. Ligniini sisältää paljon UV-säteilyyn reagoivia ryhmiä, jotka muuttuvat värilliseksi lisäten kellertymistä. Valkaistujen sellujen vanhentuminen on suhteessa mekaaniseen massaan erittäin vähäistä. SA-lateksin havaittiin suojaavan vaaleuden menetykseltä ja lisäävän sävyn pysyvyyttä paremmin kuin SB-lateksi.

Lattiajäähdytyksen mitoitus ja säätö

Mitoitukseen on olemassa standardoitu laskentamenetelmä, mutta se ei yksistään ole riittävä jäähdytettävän lattiarakenteen suunnitteluun. Rakenteen lämpötilajakaumaa jäähdytystilanteessa tutkittiin lisäksi FDM-ohjelmistolla tehdyillä simuloinneilla. Lattiajäähdytyksessä kosteuden tiivistymisen riski ja mukavuustekijät rajoittavat käytettävissä olevaa lämpötilaa. Saavutettavissa olevan teho on puolestaan suoraan riippuvainen jäähdytettävän tilan ja jäähdyttävän pinnan välisestä lämpötilaerosta. Kirjallisuudesta, standardeista ja aiemmasta tutkimuksesta etsittiin tietoa jäähdytetyn lattian vaikutuksesta asumismukavuuteen sekä kosteusteknisessä mielessä käytettävissä oleva lämpötila-alue. Asuintiloissa lattiapinnan minimilämpötila on 19 °C, millä lattiarakenteesta ja materiaaleista riippuen päästään 20 - 30 W/m2 jäähdytystehoihin. Järjestelmän säätömahdollisuuksia selvitettiin kirjallisuudesta ja vaihtoehtoisia toteutustapoja, sekä niihin tarvittavia komponentteja on esitelty työn loppuosassa.  

Heating control of an electrical motor

Electrical motors on a ship attackable to different factors which decrease these lifetimes. One of the main external factors on a ship which usually is a reason of the motor failure is a moisture condensation which decreases the motor winding insulation and increase a probability of the short circuit. Therefore, the protection against moisture is necessary for ship electrical motors. The motor should be protected against moisture all time when it does not operate. The necessity of such protection requires a lot of energy consumption. This master’s thesis is focused on the creation of the electrical motor thermal model and on the different methods of the motor protection against moisture analysis with energy consumption point of view.

Spectrophotometric determination of metronidazole through Schiff's base system using vanillin and PDAB reagents in pharmaceutical preparations

Two simple sensitive and reproducible spectrophotometric methods have been developed for the determination of metronidazole either in pure form or in their tablets. The proposed methods are based on the reduction of the nitro group to amino group of the drug. The reduction of metronidazole was carried out with zinc powder and 5 N hydrochloric acid at room temperature in methanol. The resulting amine was then subjected to a condensation reaction with aromatic aldehyde namely, vanillin and p-dimethyl amino benzaldehyde (PDAB) to yield yellow colored Schiff's bases. The formed Schiff's bases are quantified spectrophotometrically at their absorption maxima at 422 nm for vanillin and 494 nm for PDAB. Beer's law was obeyed in the concentration ranges 10 to 65 µg mL-1 and 5 to 40 µg mL-1 with a limit of detection (LOD) of 0.080 µg mL-1 and 0.090 µg mL-1 for vanillin and PDAB, respectively. The mean percentage recoveries were found to be 100.05 ± 0.37 and 99.01 ± 0.76 for the two methods respectively. The proposed methods were successfully applied to determine the metronidazole in their tablet formulations and the results compared favorably to that of reference methods. The proposed methods are recommended for quality control and routine analysis.

Development and validation of spectrophotometric method for the determination of DPP-4 inhibitor, sitagliptin, in its pharmaceutical preparations

A simple, sensitive and reproducible spectrophotometric method was developed for the determination of sitagliptin phosphate in bulk and in pharmaceutical formulations. The proposed method is based on condensation of the primary amino group of sitagliptin phosphate with acetyl acetone and formaldehyde producing a yellow colored product, which is measured spectrophotometrically at 430nm. The color was stable for about 1 hour. Beer's law is obeyed over a concentration range of 5-25 µg/ml. The apparent molar absorptivity and Sandell sensitivity values are 1.067 x 10(4) Lmol-1cm-1 and 0.0471 µgcm-2 respectively. All the variables were studied to optimize the reaction conditions. No interference was observed in the presence of common pharmaceutical excipients. The validity of the method was tested by analyzing sitagliptin phosphate in its pharmaceutical preparations. Good recoveries were obtained. The developed method was successfully employed for the determination of sitagliptin phosphate in various pharmaceutical preparations.

Hydroksihappojen erotus mustalipeästä nanosuodatuksella

Hydroksihapoille on olemassa useita käyttömahdollisuuksia teollisuudessa, joten niiden hyödyntäminen sellunvalmistuksen sivuvirrasta eli mustalipeästä on suuren kiinnostuksen kohteena. Tässä työssä selvitettiin, onko hydroksihappojen erotus ja puhdistus mustalipeästä mahdollista nanosuodatuksella. Kokeellisessa osassa suodatettiin emäksisen mustalipeän lisäksi hapotettua ja jäähdytyskiteytettyä mustalipeää, johon oli lisätty liuotinta. Mustalipeäsuodatuksissa käytettiin viittä erilaista nanosuodatusmembraania (Microdyn Nadir® NP010 ja NP030, Dow Chemical Company NF-90, Woongjin Chemical NE-70 sekä Ge-Osmonics Desal 5 DK). Kirjallisuusosassa käsiteltiin puun sisältämien yhdisteiden kemiallista koostumusta, sellun valmistuksen pääperiaatteita, mustalipeän ja hydroksihappojen ominaisuuksia sekä hydroksihappojen käyttömahdollisuuksia. Lisäksi tarkasteltiin erilaisia hydroksihappojen erotusmenetelmiä, nanosuodatuksen teoriaa ja prosessiin sopivan membraanin valintakriteerejä. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin emäksisen mustalipeän monivaiheisen nanosuodatuksen tehokkuutta hydroksihappojen erotuksessa. Hapotetun ja jäähdytyskiteytetyn mustalipeän suodatuskokeissa tutkittiin erityyppisten membraanien erotuskykyä sekä syötön liuotinlisäyksen vaikutusta hydroksihappojen erottumiseen. Lisäksi tarkasteltiin membraanien kestävyyttä ja foulaantumista suodatusolosuhteissa. Työn tulokset osoittivat, että hydroksihappoja voidaan fraktioida mustalipeästä nanosuodatuksella. Hydroksihappojen fraktiointiin vaikuttaa merkittävästi mustalipeässä käytetyn liuottimen läsnäolo sekä suodatuspaine. Lisäksi koetulosten perusteella havaittiin, että monivaiheisella nanosuodatuksella hydroksihapot läpäisevät membraanin ja permeaattiin saavutetaan puhtaampi happojae.

Determination of sugars and organic acids in pulp samples by capillary electrophoresis with UV detection

This MSc work was done in the project of BIOMECON financed by Tekes. The prime target of the research was, to develop methods for separation and determination of carbohydrates (sugars), sugar acids and alcohols, and some other organic acids in hydrolyzed pulp samples by capillary electrophoresis (CE) using UV detection. Aspen, spruce, and birch pulps are commonly used for production of papers in Finland. Feedstock components in pulp predominantly consist of carbohydrates, organic acids, lignin, extractives, and proteins. Here in this study, pulps have been hydrolyzed in analytical chemistry laboratories of UPM Company and Lappeenranta University in order to convert them into sugars, acids, alcohols, and organic acids. Foremost objective of this study was to quantify and identify the main and by-products in the pulp samples. For the method development and optimization, increased precision in capillary electrophoresis was accomplished by calculating calibration data of 16 analytes such as D-(-)-fructose, D(+)-xylose, D(+)-mannose, D(+)-cellobiose, D-(+)-glucose, D-(+)-raffinose, D(-)-mannitol, sorbitol, rhamnose, sucrose, xylitol, galactose, maltose, arabinose, ribose, and, α-lactose monohydratesugars and 16 organic acids such as D-glucuronic, oxalic, acetic, propionic, formic, glycolic, malonic, maleic, citric, L-glutamic, tartaric, succinic, adipic, ascorbic, galacturonic, and glyoxylic acid. In carbohydrate and polyalcohol analyses, the experiments with CE coupled to direct UV detection and positive separation polarity was performed in 36 mM disodium hydrogen phosphate electrolyte solution. For acid analyses, CE coupled indirect UV detection, using negative polarity, and electrolyte solution made of 2,3 pyridinedicarboxylic acid, Ca2+ salt, Mg2+ salts, and myristyltrimethylammonium hydroxide in water was used. Under optimized conditions, limits of detection, relative standard deviations and correlation coefficients of each compound were measured. The optimized conditions were used for the identification and quantification of carbohydrates and acids produced by hydrolyses of pulp. The concentrations of the analytes varied between 1 mg – 0.138 g in liter hydrolysate.

On the potential utilisation of sawdust and wood chip screenings

This work is based on the utilisation of sawdust and wood chip screenings for different purposes. A substantial amount of these byproducts are readily available in the Finnish forest industry. A black liquor impregnation study showed that sawdust-like wood material behaves differently from normal chips. Furthermore, the fractionation and removal of the smallest size fractions did not have a significant effect on the impregnation of sawdust-like wood material. Sawdust kraft cooking equipped with an impregnation stage increases the cooking yield and decreases the lignin content of the produced pulp. Impregnation also increases viscosity of the pulp and decreases chlorine dioxide consumption in bleaching. In addition, impregnation increases certain pulp properties after refining. Hydrotropic extraction showed that more lignin can be extracted from hardwood than softwood. However, the particle size had a major influence on the lignin extraction. It was possible to extract more lignin from spruce sawdust than spruce chips. Wood chip screenings are usually combusted to generate energy. They can also be used in the production of kraft pulp, ethanol and chemicals. It is not economical to produce ethanol from wood chip screenings because of the expensive wood material. Instead, they should be used for production of steam and energy, kraft pulp and higher value added chemicals. Bleached sawdust kraft pulp can be used to replace softwood kraft pulp in mechanical pulp based papers because it can improve certain physical properties. It is economically more feasible to use bleached sawdust kraft pulp in stead of softwood kraft pulp, especially when the reinforcement power requirement is moderate.

Eucalyptus ESTs involved in mechanisms against plant pathogens and environmental stresses

Eucalypt plantation has high economical importance in Brazil; however, it has been attacked by various pathogens under different environmental stress conditions. Disease resistance and survival under unfavorable environmental conditions have revealed that the eucalypt has developed highly efficient defense systems. Here we show the results of the Eucalyptus ESTs Genome Project (FORESTs). Using the expressed sequence tags (ESTs) obtained by the Project, contigs of similar sequences from each cDNA library induced and not induced by stress agents were formed, and cDNA sequences similar to other already known molecules, such as plant-signaling molecules, phytoalexins, lignin biosynthesis pathways, PR-proteins and putative genes corresponding to enzymes involved in the detoxification of reactive oxygen species, were identified. We also present general considerations about the mechanisms of Eucalyptus defense against biotic and abiotic stresses. These data are of extreme importance for future eucalypt breeding programs aimed at developing plants with enhanced resistance against pathogens and environmental stresses.

Kiintoaineen ja nesteen erotusprosessit lignoselluloosaetanolin tuotannossa

Työn tarkoituksena on tehdä kirjallisuuskatsaus kiintoaine-neste-erotusprosesseihin lignoselluloosaetanolin tuotannossa. Työssä keskitytään hydrolysoidun ligniinipitoisen lignoselluloosamateriaalin kiintoaine-neste-erotukseen. Tarkoituksena on tutkia lignoselluloosamateriaalin suodatus- ja sentrifugointiprosesseja sekä niiden vaikutusta lignoselluloosaetanolin tuotantoon.

Karneval i klassrum – kunskap på hjul : en studie av elevers möten med clown analyserade med narrativ metod och poetisk etnografi

The aim of this study is to contribute to the knowledge about learning in and through art related to pupils’ study processes developing clown characters in secondary school. The pre understanding of this qualitative piece of micro ethnographic research is that the elaboration of clown has openness to play, creative activity and imagination. The art form clown inspires and motivates. The clown character creates a kind and friendly atmosphere, calls upon smile, which promotes learning. It is an art form promoting deep and personal reflection and evoking questions regarding identity formation. The pre understanding finally is that existential themes are brought to articulation in the art form clown. The problem formulation for the hermeneutic phenomenological study is an exploration of the meaning potential of an arts educational work with clown from the pupils’ as well as the teacher’s perspective. The study elaborates the following research questions: 1.) How are the pupils staging themselves in the work with clown? a) How are they constructing the clown character? b) How do they reflect upon their construction? c) What are the characteristics of the working process in the elaboration of clown? 2.) What is characteristic of the teacher’s contribution to the arts educational work? 3.) What is characteristic of the meaning making in the elaboration of clown? One group of 21 pupils and their drama teacher in a Swedish secondary school in six workshops (each one 90 minutes) elaborating the clown theme is the group under study through video observation, interviews, students’ logs and drawings, teacher log and researcher’s field notes. The theoretical framework comprises three perspectives on clown: a perspective on the culture of carnival, a drama education perspective and a performance perspective. Through a content analysis of texts about clown a set of characteristics for the clown is used as analytical concepts in the subsequent analysis of the pupils’ working process when they create three clown characters: August, the white clown and the bag lady. The results are presented as fictive narratives built on the video observations and the interviews. The presentation is brought to even more condensation through poetic ethnographic writing of haiku poems by the researcher. This ethnographic writing is idiomatic to the art form under study, and can be seen as a metaphorical meta commentary to the narratives. As a main result the researcher has developed a model describing the different aspects of the clown characters and the meaning potential of the clown as learning regarding exploration of identity and elaboration of existential questions regarding life, loneliness, love, religion and death.

The effect of wood supply and bleaching process on pulp brightness stability

One hundred different 5.5-year-old Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla wood clones were cooked to kappa number 15-17.5 and the resulting kraft pulps oxygen-delignified to kappa 9.5-11.5 under fixed conditions, except for chemical charges. Thirteen samples showing large variations in effective alkali requirement, pulp yield and O-stage efficiency and selectivity were selected for brightness reversion studies. These samples were bleached to 90-91% ISO by DEDD and DEDP sequences and their brightness stability and chemical characteristics determined. Heat reversion of the eucalyptus kraft pulps was strongly influenced by the wood supply, with brightness loss varying in the range of 2.1-3.6 and 0.8-1.7 %ISO for ODEDD and ODEDP bleached pulps, respectively. Pulps bleached by the ODEDP sequence showed reversion values 1.3-1.9 % ISO lower than those bleached by the ODEDD sequence. Pulp carbonyl content decreased by 35-40% during the final peroxide bleaching stage. Carbonyl and carboxyl groups correlated positively with brightness reversion, as did permanganate number and acid soluble lignin. Pulp final viscosity and metal and DCM extractives contents showed no significant correlation with brightness reversion. Pulping, oxygen delignification and ECF bleaching performances also showed no correlation with brightness reversion.

Mapping of QTLs related with wood quality and developmental characteristics in hybrids (Eucalyptus grandis x Eucalyptus urophylla)

The present work aimed to characterize and identify QTLs for wood quality and growth traits in E. grandis x E. urophylla hybrids. For this purpose a RAPD linkage map was developed for the hybrids (LOD=3 and r=0.40) containing 52 markers and 12 linkage groups. Traits related to wood quality and growth were evaluated in the QTL analyses. QTL analyses were performed using chi-square tests, single-marker, interval mapping and composite interval mapping analyses. All approaches led to the identification of similar QTLs associated with wood density, cellulose pulp yield and percentage of extractives, which were detected and confirmed by both the interval mapping and composite interval mapping methodologies. Some QTLs regions were confirmed only by the composite interval mapping methodology: percentage of soluble lignin, percentage of insoluble lignin, CBH and total height. Overlapping QTLs regions were detected, and these, can be the result of major genes involved in the regulation and control of the growth traits by epistatic interactions. In order to evaluate the effect of early selection using RAPD molecular data, molecular markers adjacent to QTLs were used genotype selection. The analysis of selection differential values suggests that for all the traits the phenotypic selection at seven years should generate larger genetic gains than early selection assisted by molecular markers and the combination of the strategies should elevate the selection efficiency.

Chemical characteristics and Kraft pulping of tension wood from Eucalyptus globulus labill

Tension (TW) and opposite wood (OW) of Eucalyptus globulus trees were analyzed for its chemical characteristics and Kraft pulp production. Lignin content was 16% lower and contained 32% more syringyl units in TW than in OW. The increase in syringyl units favoured the formation of β-O-4 bonds that was also higher in TW than in OW (84% vs. 64%, respectively). The effect of these wood features was evaluated in the production of Kraft pulps from both types of wood. At kappa number 16, Kraft pulps obtained from TW demanded less active alkali in delignification and presented slightly higher or similar pulp yield than pulps made with OW. Fiber length, coarseness and intrinsic viscosity were also higher in tension than in opposite pulps. When pulps where refined to 30°SR, TW pulps needed 18% more revolutions in the PFI mill to achieve the same beating degree than OW pulps. Strength properties (tensile, tear and burst indexes) were slightly higher or similar in tension as compared with opposite wood pulps. After an OD0(EO)D1 bleaching sequence, both pulps achieved up to 89% ISO brightness. Bleached pulps from TW presented higher viscosity and low amount of hexenuronic acids than pulps from OW. Results showed that TW presented high xylans and low lignin content that caused a decrease in alkali consumption, increase pulp strength properties and similar bleaching performance as compared with pulps from OW.

Kalvosuodatuksen ja adsorption yhdistäminen biojalostamon erotusprosesseissa

Tässä diplomityössä tutkittiin kalvosuodatuksen ja adsorption yhdistämistä biojalostamon erotusprosesseissa. Työn kirjallisuusosassa käsitellään hemiselluloosien erottamista puusta, kalvosuodatusta hemiselluloosien käsittelyssä sekä hemiselluloosien pilkkomista sokereiksi ja sokereiden kromatografista erotusta. Kokeellisessa osassa tutkittiin hemiselluloosahydrolysaatin fraktioimista kalvosuodatuksella ja adsorbenttikäsittelyn vaikutusta hydrolysaatin suodatettavuuteen. Kokeellisessa osassa tutkittiin myös fraktioinnin vaikutusta hartsien likaantumiseen happohydrolyysin jälkeisessä kromatografisessa erotuksessa. Työssä kokeiltiin useita erilaisia kalvoja, mutta suurin osa suodatuksista tehtiin regeneroidusta selluloosasta valmistetulla kalvolla UC030 ja polyeetterisulfoni kalvolla UFX5. Esikäsittelyyn käytettiin XAD16 adsorbenttia ja hartsien likaantumista tutkittiin CS12GC Na+ hartsilla. Suodatuskokeet tehtiin sekä laboratoriomittakaavan Amicon-suodattimella että pilot-mittakaavan CR- suodattimella. Työn tulokset osoittivat, että konsentroituneen hemiselluloosafraktion tuottaminen tehokkaasti ei onnistu kalvosuodatuksella ilman esikäsittelyä. Kalvon likaantumisen vuoksi permeaattivuo laski hyvin nopeasti niin alhaiseksi, ettei suodatuksen jatkaminen olisi taloudellisesti kannattavaa. Hydrolysaatin esikäsittely XAD16 adsorbentillä poisti tehokkaasti kalvoja likaavia uuteaineita ja ligniiniä. Adsorbenttikäsittelyn jälkeen hydrolysaatin suodattaminen onnistui ilman permeaattivuon huomattavaa alenemista toisessa suodatusvaiheessa ja saatiin aikaiseksi hyvin konsentroitunut hemiselluloosafraktio.