Tertiary Treatment and Re-use of Kraft Pulp Mill Effluent

The efficient use of materials and natural recourses, for ecological and economic reasons, has become more and more important in all industries. In the forest industries this means higher levels of closure in the material circulations of the mills. One possibility to reduce wastewater discharge is to re-use part of the 2nd clarifier effluent as process water. The main target of this thesis was to evaluate the technical suitability of several mechanical and chemical tertiary treatment methods for water re-use. Some of the tested methods seemed to have high potential for the removal of some specific constituents from the wastewater. Tertiary treatment is needed because higher levels of closure may cause problems with increasing amounts of non-process elements in different points of kraft pulp process. The aspect of sustainable development was taken into account by evaluating positive and negative environmental effects of the treatment processes. Environmental benefits can be gained by using some of the tertiary treatment methods tested. These methods should still be researched more for system optimization.

Improving the Supply Chain Performance Management System in a Finnish paper mill

This Master’s Thesis studies performance management system and its benefits, risks and costs. Objective of the thesis is to describe and evaluate currently used supply chain performance management system (SCPMS) in a Finnish paper mill and its interfaces with its business unit’s SCPMS. As a result, the host company has improvement road map for improving its SCPMS. Used SCPMS in the host company and its interfaces to business unit’s SCPMS are described based on interviews held in the host company and the business unit. Evaluation of the host company’s SCPMS is based on literature study. For improvement road map, three areas in need of improvements are chosen. The study shows the need of high level top management commitment in successful performance management system implementation and usage, especially when the system is deployed to lower levels in the organization.

Controle químico de plantas daninhas na semeadura direta de tomate (Lycopersicon esculentum Mill.)

Em dois ensaios, um conduzido em Viçosa, MG, e outro em Domingos Martins, ES, estudou-se o comportamento dos herbicidas metribuzin, chloramben, napropamide, diphenamid, pebulate e trifluralin, nas doses de 0,36; 2,40; 2,50; 2,00; 3,60 e 0,67 kg/ha, respectivamente, e a combinação de 0,35 kg/ha de metribuzin com cada um dos demais, nas mesmas doses, no controle de plantas daninhas e na tolerância da cultura do tomate semeado diretamente no local definitivo. Num terceiro ensaio, conduzido em Viçosa, fez-se o mesmo estudo, combinando pebulate, nas doses 4,32 e 5,76 kg/ha, com chloramben, napropamide, diphenamid e metribuzin, nas doses de 3,40; 3,00; 5,00 e 0,70 kg/ha, respectivamente, e também os mesmos compostos, isoladamente, nas mesmas doses. Todos os herbicidas avaliados exerceram controle sobre as plantas daninhas; entretanto, a eficiência de cada um foi muito influenciada pela espécie presente. Apenas pebulate apresentou eficiente controle da tiririca (Cyperus rotundus L.). Chloramben, napropamide, diphenamid e trifluralin controlaram eficientemente capim-marmelada (Brachiaria plantaginea (Link.) Hitch.) e capim-colchão (Digitaria Sanguinalis (L.) Scop.). Metribuzin apresentou excelente controle de picão-preto (Bidens pilosa L.) e botão-de-ouro (Galin-soga parviflora Cav.). As misturas demetribuzin ou de pebulate com os demais herbicidas aumentaram a eficiência de controle e o número de espécies controladas. Nenhum dos herbicidas, nas doses estudadas, causou danos à cultura e os maiores pesos de matéria verde da parte aérea das plantas de tomate foram obtidos nos tratamentos que proporcionaram maior controle de plantas daninhas.

Efeitos alelopaticos de alguns extratos vegetais na germinação do tomateiro (Lycopersicon esculentum Mill. cv. Santa Cruz)

O presente trabalho teve por finalidade avaliar os possíveis efeitos alelopáticos de três plantas daninhas (Cyperus rotundus, Sorghum halepense e Cynodon dactylon), uma leguminosa (Canavalia ensiformis) e colza (Brassica napus), na germinação das sementes do tomateiro (Lycopersicon esculentum cv. Santa Cruz) utilizado como indicador. Tubérculos de tiririca, rizomas de capim massambará, o sistema radicular de grama seda, além de folhas e raízes de feijão-de-porco e colza, foram homogeneizados em solução aquosa, submetidos a filtração e centrifugação. A aplicação do sobrenadante no substrato de germinação das sementes de tomateiro mostrou afetar o processo germinativo e o desenvolvimento da radícula e do hipocótilo. C. rotundus, S. halepense e raízes de C. ensiformis possuem substâncias altamente inibitórias à germinação do tomateiro 'Santa Cruz'', sendo que a planta indicadora também mostrou-se sensível às substâncias presentes nas folhas de B. napus e em C. dactylon.

Estimativa da área foliar de plantas daninhas: Solanum americanum Mill

A maria pretinha (Solanum americanum Mill) é uma planta daninha infestante de diversas culturas e além da competição pode causar outros problemas. Nos estudos envolvendo a biologia e o controle de plantas daninhas, a área foliar é uma das mais importantes características a serem avaliadas, mas tem sido pouco estudada porque sua determinação exige equipamentos sofisticados ou utiliza técnicas destrutivas. Visando obter equações que permitissem a estimativa da área foliar desta planta daninha utilizando características lineares do limbo foliar, facilmente mensuráveis em plantas no campo, foram estudadas correlações entre a área foliar real e as seguintes características das folhas: comprimento ao longo da nervura principal (C), largura máxima do limbo (L) e o produto (C x L). Para tanto, foram mensuradas 200 folhas coletadas de plantas sujeitas às mais diversas condições ecológicas em que a espécie sobrevive, considerando-se todas as folhas das plantas desde que não apresentassem deformações oriundas de fatores, tais como, pragas, moléstias e granizo. Todas as equações, lineares simples, geométricas e exponenciais, permitiram boa estimativa da área foliar (Af) da maria pretinha. Do ponto de vista prático, sugere-se optar pela equação linear simples envolvendo o produto (C x L), a qual apresentou o menor QM Resíduo. Assim, a estimativa da área foliar de S. americanum pode ser efetuada pela equação AF = 0,5632 x (C x L), com coeficiente de determinação (R2) de valor igual a 0,9516.

Production planning and optimization of a pulp mill: introduction of the optimisation based scheduling software for pulp industry

The objective of this project was to introduce a new software product to pulp industry, a new market for case company. An optimization based scheduling tool has been developed to allow pulp operations to better control their production processes and improve both production efficiency and stability. Both the work here and earlier research indicates that there is a potential for savings around 1-5%. All the supporting data is available today coming from distributed control systems, data historians and other existing sources. The pulp mill model together with the scheduler, allows what-if analyses of the impacts and timely feasibility of various external actions such as planned maintenance of any particular mill operation. The visibility gained from the model proves also to be a real benefit. The aim is to satisfy demand and gain extra profit, while achieving the required customer service level. Research effort has been put both in understanding the minimum features needed to satisfy the scheduling requirements in the industry and the overall existence of the market. A qualitative study was constructed to both identify competitive situation and the requirements vs. gaps on the market. It becomes clear that there is no such system on the marketplace today and also that there is room to improve target market overall process efficiency through such planning tool. This thesis also provides better overall understanding of the different processes in this particular industry for the case company.

Characterization of a methionine-rich protein from the seeds of Cereus jamacaru Mill. (Cactaceae)

We describe here the isolation and characterization of a major albumin from the seeds of Cereus jamacaru (Cactaceae), to which we gave the trivial name of cactin. This protein has a molecular mass of 11.3 kDa and is formed by a light chain (3.67 kDa) and a heavy chain (7.63 kDa). This protein was isolated using a combination of gel filtration chromatography and reverse-phase HPLC. The amino acid composition of cactin was determined and found to resemble that of the 2S seed reserve protein from the Brazil nut, a protein remarkable for its high methionine content. The usefulness of cactin as a molecular marker in the taxonomy of the Cactaceae is discussed.

Participation of the GABAergic system in the anesthetic effect of Lippia alba (Mill.) N.E. Brown essential oil

The objective of this study was to identify the possible involvement of the GABAergic system in the anesthetic effect of Lippia alba essential oil (EO). We propose a new animal model using silver catfish (Rhamdia quelen) exposed to an anesthetic bath to study the mechanism of action of EO. To observe the induction and potentiation of the anesthetic effect of EO, juvenile silver catfish (9.30 ± 1.85 g; 10.15 ± 0.95 cm; N = 6) were exposed to various concentrations of L. alba EO in the presence or absence of diazepam [an agonist of high-affinity binding sites for benzodiazepinic (BDZ) sites coupled to the GABA A receptor complex]. In another experiment, fish (N = 6) were initially anesthetized with the EO and then transferred to an anesthetic-free aquarium containing flumazenil (a selective antagonist of binding sites for BDZ coupled to the GABA A receptor complex) or water to assess recovery time from the anesthesia. In this case, flumazenil was used to observe the involvement of the GABA-BDZ receptor in the EO mechanism of action. The results showed that diazepam potentiates the anesthetic effect of EO at all concentrations tested. Fish exposed to diazepam and EO showed faster recovery from anesthesia when flumazenil was added to the recovery bath (12.0 ± 0.3 and 7.2 ± 0.7, respectively) than those exposed to water (9.2 ± 0.2 and 3.5 ± 0.3, respectively). In conclusion, the results demonstrated the involvement of the GABAergic system in the anesthetic effect of L. alba EO on silver catfish.

Ciclo de maturação e produção de etileno de tomates (Lycopersicon esculentum, Mill.) transgênicos

Objetivou-se estudar o comportamento fisiológico de frutos de tomateiro (Lycopersicon esculentum, Mill.), da cv. Kadá, transformados geneticamente, via Agrobacterium tumefaciens, com o clone de DNA pMEL1, em orientação antisenso, e de frutos desta mesma cultivar, não transformados. O estudo fisiológico foi realizado avaliando-se a duração do ciclo de maturação dos frutos, amadurecidos na planta e após a colheita no estádio verde-maduro, e sua produção de etileno. Os frutos transformados amadurecidos na planta tiveram um ciclo total médio de 27 dias, enquanto os amadurecidos após a colheita, tiveram este intervalo prolongado a 50 dias. Ao contrário, os tomates não transformados apresentaram um ciclo de maturação mais acelerado quando colhidos no estádio verde-maduro, em relação aos frutos amadurecidos nas plantas. Os valores foram, em média, de 20 e 30 dias, respectivamente. Estes resultados estão correlacionados com as variações na produção de etileno observada nos dois genótipos. Frutos não transformados produziram, em média, 10,46 nL de etileno.g-1.h-1, enquanto os transgênicos tiveram sua produção de etileno diminuída para 0,13 nL.g-1.h-1. Pode-se concluir, então, que a redução da produção de etileno, verificada nos tomates transformados, é necessária, mas não é suficiente para prolongar o ciclo de maturação e aumentar a durabilidade dos frutos. Para que isto ocorra, é necessário que se proceda à colheita dos tomates no estádio verde-maduro.

Efeito do abacate (Persea americana Mill) variedade hass na lipidemia de ratos hipercolesterolêmicos

Os fitonutrientes podem ser encontrados em muitas frutas, sendo o abacate o mais rico em beta-sitosterol (fitoesterol) e glutationa. O fitoesterol é uma substância de origem vegetal cuja estrutura é muito similar a do colesterol e seu mecanismo de ação envolve a inibição intestinal de absorção do colesterol e diminuição da síntese de colesterol hepático. O efeito é exercido sobre os valores de colesterol plasmático total e LDL, sem afetar os níveis de HDL e triglicérides sanguíneos. O presente trabalho teve como objetivo analisar a influência do consumo de farinha de abacate variedade Hass nos níveis séricos de colesterol total, HDL, LDL, triglicérides, colesterol hepático e excretado. Estes parâmetros foram investigados em ratos Wistar hipercolesterolêmicos durante 30 e 60 dias de experimento. Ao final de 30 dias, a dieta com 15% de abacate mostrou ser mais efetiva para reduzir os níveis de colesterol total e LDL e aumentar o HDL em comparação ao controle. Foi observado que para o teor de colesterol excretado a melhor dieta foi a de 25% de abacate, pois quanto maior a concentração de abacate, maior a excreção de colesterol. A dieta com 15% e 25% de abacate, foram as que mais influenciaram nos níveis de colesterol hepático.

O óleo de abacate (Persea americana Mill) como matéria-prima para a indústria alimentícia

Hábitos de vida saudáveis e uma dieta balanceada aliados ao alto consumo de frutas e vegetais estão associados à redução do risco de doenças e à manutenção da saúde. O óleo de abacate possui em sua composição substâncias bioativas capazes de prevenir e controlar as dislipidemias. Como existem poucas pesquisas científicas avaliando o potencial deste óleo para o consumo humano, o presente trabalho estudou os processos de extração e refino do óleo de abacate. Para tanto, procedeu-se à separação da polpa das outras partes da fruta. A polpa fresca foi seca em estufa, e posteriormente moída para a obtenção de um farelo. O óleo obtido do farelo foi extraído e caracterizado. Os resultados mostraram que os processos de extração e refino do óleo a partir da variedade Margarida são tecnicamente viáveis, o que o torna excelente matéria-prima para a indústria alimentícia. Além disso, possui um perfil de ácidos graxos e esteróis muito semelhante ao perfil do azeite de oliva, podendo desta forma, substituir o óleo de soja e ser utilizado juntamente com o azeite de oliva nos óleos mistos, oferecendo ao consumidor brasileiro um produto de qualidade superior e com menor custo.

Polyphenoloxidase and peroxidase in avocado pulp (Persea americana Mill.)

The aim of the present investigation was to evaluate the enzymatic activity of polyphenoloxidase and peroxidase in avocado pulps, from the Northwest area of Paraná-Brazil, in order to compare the varieties on their enzymatic activity for both, minimum and industrial processing. Enzymatic extracts were prepared from avocado pulp of Choquete, Fortuna and Quintal varieties, in green and ripe maturation stage. Thermal treatment was applied with temperatures 60, 65, 70, 75 and 80 °C. The enzymatic activities were determined by using spectrophotometer. A decline of polyphenoloxidase activity was observed in all of the varieties when both, temperature and time increased. Total inactivation of enzymes was not observed in the largest temperature. Fortuna and Choquete variety showed the lowest polyphenoloxidase activity in the ripe stage. Soluble peroxidase showed activity in the green stage, whereas, ionically bound peroxidase activity increased with the change from green to ripe maturation stage in Choquete variety.

Identification and characterisation of phenolic compounds extracted from Moroccan olive mill wastewater

Olive mill wastewater, hereafter noted as OMWW was tested for its composition in phenolic compounds according to geographical areas of olive tree, i.e. the plain and the mountainous areas of Tadla-Azilal region (central Morocco). Biophenols extraction with ethyl acetate was efficient and the phenolic extract from the mountainous areas had the highest concentration of total phenols' content. Fourier-Transform-Middle Infrared (FT-MIR) spectroscopy of the extracts revealed vibration bands corresponding to acid, alcohol and ketone functions. Additionally, HPLC-ESI-MS analyses showed that phenolic alcohols, phenolic acids, flavonoids, secoiridoids and derivatives and lignans represent the most abundant phenolic compounds. Nüzhenide, naringenin and long chain polymeric substances were also detected. Mountainous areas also presented the most effective DPPH scavenging potential compared to plain areas; IC50 values were 11.7 ± 5.6 µg/ml and 30.7 ± 4.4 µg/ml, respectively. OMWW was confirmed as a rich source of natural phenolic antioxidant agents.

Separation of lignin in Pulp Mill process and its effect on sodium sulphur balance

The aim of this thesis is to define effects of lignin separation process on Pulp mill chemical balance especially on sodium/sulphur-balance. The objective is to develop a simulation model with WinGEMS Process Simulator and use that model to simulate the chemical balances and process changes. The literature part explains what lignin is and how kraft pulp is produced. It also introduces to the methods that can be used to extract lignin from black liquor stream and how those methods affect the pulping process. In experimental part seven different cases are simulated with the created simulation model. The simulations are based on selected reference mill that produces 500 000 tons of bleached air-dried (90 %) pulp per year. The simulations include the chemical balance calculation and the estimated production increase. Based on the simulations the heat load of the recovery boiler can be reduced and the pulp production increased when lignin is extracted. The simulations showed that decreasing the waste acid stream intake from the chlorine dioxide plant is an effective method to control the sulphidity level when about 10 % of lignin is extracted. With higher lignin removal rates the in-mill sulphuric acid production has been discovered to be a better alternative to the sulphidity control.