Energy Efficiency of Pumping Medium Consistency Pulp with Centrifugal Pump

Approximately a quarter of electrical power consumption in pulp and paper industry is used in different pumping systems. Therefore, improving pumping system efficiency is a considerable way to reduce energy consumption in different processes. Pumping of wood pulp in different consistencies is common in pulp and paper industry. Earlier, centrifugal pumps were used to pump pulp only at low consistencies, but development of MC technology has made it possible to pump medium consistency pulp. Pulp is a non-Newtonian fluid, which flow characteristics are significantly different than what of water. In this thesis is examined the energy efficiency of pumping medium consistency pulp with centrifugal pump. The factors effecting the pumping of MC pulp are presented and through case study is examined the energy efficiency of pumping in practice. With data obtained from the case study are evaluated the effects of pump rotational speed and pulp consistency on energy efficiency. Additionally, losses caused by control valve and validity of affinity laws in pulp pumping are evaluated. The results of this study can be used for demonstrating the energy consumption of MC pumping processes and finding ways to improve energy efficiency in these processes.

Mittausjärjestelmän kehittäminen massansyöttöön

Tämän diplomityön tavoitteena on kehittää menetelmä mitata keskisakeuksisen sellumassan virtausta; suuntaa ja suuruutta, vapaassa tilassa ja kehittää koelaite, jolla sellupesurin massansyöttötapahtumaa voidaan tutkia sekä rakenteellisesta että prosessinäkökulmasta. Virtausmittausmenetelmän kehityksessä arvioitiin ensin erilaisten perusmittausmenetelmien soveltuvuutta keskisakeuksisen sellumassan virtausmittaukseen. Valitun menetelmän, vastusvenymäliuskamittauksen, kehityksessä ideoitiin sekä anturin mittoja ja geometriaa että virtauskappaleiden geometriaa. Lopullisella anturikonstruktiolla suoritettiin virtausmittauskokeita erilaisilla virtauskappaleilla putkivirtauksessa. Virtausaineena oli vesi sekä sellumassa eri sakeuksissa. Tulosten analysoinnin perusteella suoritettiin valitulla virtauskappaleella alustava koeajo prosessilaitteessa. Koelaitteen kehityksessä määritettiin ensin laitteelle tutkimukselliset tavoitteet. Erilaisia tutkimusmenetelmien arvioinnin perustella valittiin koelaitteeseen sopivat menetelmät. Tutkimuksellisten tavoitteiden ja sovellettavien menetelmien perusteella mitoitettiin ja suunniteltiin koelaite.

Kuplakokojakauman hallinta happidelignifioinnissa

Työn tarkoituksena oli uutta kuvantamistekniikkaa hyödyntäen tutkia erilaisten tekijöiden vaikutusta kaasun dispergoitumiseen kemikaalisekoittimessa, kun kaasua sekoitetaan keskisakeaan massaan. Lisäksi työssä pyrittiin selvittämään, kuinka paljon kuitususpensioon tuotettu kaasufaasin kuplakokojakauma vaikuttaa happidelignifioinnin tulokseen. Kaasumaisten aineiden käyttäytymistä keskisakeissa kuitususpensiossa ei tarkkaan tunneta. Mikäli kaasumaisen hapen käyttäytymisestä saadaan uutta tietoa, tarjoaa tämä muun muassa uusia mahdollisuuksia kaasua sekoittavien laitteiden tuotekehityksessä. Työn kokeellinen osuus koostui kahdesta osasta, joista ensimmäisessä osassa selvitettiin sekoittimen roottorin pyörimisnopeuden, reaktorin kaasutilavuuden sekä suspension sakeuden vaikutusta muodostuvaan kaasun kuplakokojakaumaan. Työn jälkimmäisessä osassa arvioitiin yksivaiheisten keskisakeudessa tehtyjen happidelignifiointien perusteella suspensioon tuotetun kaasun kuplakokojakauman merkitystä happidelignifiointitulokseen. Kuplakokojakaumat määritettiin reaktoriin kiinnitetyllä kameralla kuvatuista valokuvista, joita otettiin sekoitustapahtuman aikana. Työn tuloksien perusteella sekoituksen voimakkuudella oli suurin vaikutus suspensioon muodostuvan kuplakokojakauman kannalta. Roottorin kierrosnopeuden kasvaessa kaasun keskimääräinen kuplakoko pieneni sekä havaittujen kuplien lukumäärää kasvoi huomattavasti. Myös suspension sakeuden kasvattamisen havaittiin vaikuttavan kuplakokoon pienentävästi. Happidelignifioinneissa saavutettiin paras kappareduktio, kun kaasun kuplakoko oli mahdollisimman pieni. Käytetty kuvantamistekniikka on tiettävästi ensimmäinen menetelmä, jolla saadaan reaaliaikaista tietoa vain muutamien kymmenien mikrometrien kokoisten kaasukuplien käyttäytymisestä oikeassa prosessitilanteessa.

Low environmental impact bleaching sequences for attaining high brightness level with eucalyptus SPP pulp

The alternatives used for minimizing the usage of chlorine dioxide in bleaching sequences included a hot acid hydrolysis (Ahot) stage, the use of hot chlorine dioxide (Dhot) and ozone stages at medium consistency and high consistency (Zmc and Zhc), in addition to stages with atmospheric hydrogen peroxide (P) and pressurized hydrogen peroxide (PO). The results were interpreted based on the cost of the chemical products, bleaching process yields and on minimizing the environmental impact of the bleaching process. In spite of some process restrictions, high ISO brightness levels were kept around 90 % brightness. Additionally, the inclusion of stages like acid hydrolysis, pressurized peroxide and ozone in the bleaching sequences provided an increase in operating flexibility, aimed at reducing environmental impact (ECF Light). The Dhot(EOP)D(PO) sequence presented lower operating cost for ISO brightness above 92 %. However, this kind of sequence was not allowed for closing the wastewater circuit, even partially. For ISO brightness level around 91%, the AhotZhcDP sequence presented a lower operating cost than the others

Hiokerejektien käsittely MC-sakeudessa

Työn tavoitteena oli optimoida LWC-paperitehtaan kahden hiomolinjan rejektinkäsittelyt. Uusituilla rejektilinjoilla on käytössä keskisakeusrejektinjauhatus. Työn keskeinen osa oli teräkoeajot, teräsarjoja tutkittiin kuusi, kolme molemmilla linjoilla. Kahdessa ensimmäisessä teräkoeajossa oli molemmilla linjoilla samanlaiset jauhinterät. Teräkoeajojen tuloksista havaittiin yleisellä tasolla, että suurin osa mitatuista ominaisuuksista parani jauhatusastetta nostettaessa. Ainoastaan repäisylujuus heikkeni. Terävaihtoehdoista pystyttiin poimimaan molemmille linjoille sopiva terävaihtoehto. Rejektinlajittelun havaittiin parantavan edelleen massan laatuominaisuuksia, paitsi repäisylujuutta. Toisena osuutena vertailtiin keskisakeusjauhimen terävaihtoehtoa, jolla saavutettiin hyviä tuloksia, toisen paperitehtaan korkeassa sakeudessa jauhettuun rejektiin. Korkeasakeusjauhimen terää ei erityisesti valikoitu koeajoa varten. Tuloksista havaittiin, että keskisakeusjauhimella saadaan aikaan varsin hyvää LWC-paperiin käytettävää massaa. Keskisakeudessa jauhettu massa oli monilta ominaisuuksiltaan jopa parempaa kuin korkeasakeusjauhimen massa. Työn kolmannessa osuudessa ajettiin rejektilinjalla sakeuskoeajo. Sakeuskoeajosta havaittiin, että optiset ominaisuudet olivat parhaimmillaan jauhimen MC-sakeusalueen keskivaiheilla. Jauhatussakeuden noustessa kuidut jäivät jäykemmiksi ja karkeammiksi. Tikkupitoisuus oli sitä pienempi, mitä alhaisempaa jauhatussakeutta käytettiin. Sakeudella ei ollut selvää vaikutusta lujuusominaisuuksiin. Tulosten perusteella paras jauhatussakeus keskisakeusjauhimella oli sakeusalueen puoliväli. Työn viimeisenä osana selvitettiin miten kytkentämuutos, jossa rejektilinjan viimeisen lajittimen rejekti käännettiin palaamaan jälkilajittelun sijaan rejektilinjan kaariseulalle, vaikutti koko hiomon kapasiteettiin ja rejektilinjan massan laatuun. Koeajojen tuloksena havaittiin, että kytkentämuutolla pystyttiin nostamaan koko hiomon kapasiteettia ja rejektilinjan akseptin laatu parani.

Water circulations for effective bleaching of high-brightness mechanical pulps

The amount of water available is usually restricted, which leads to a situation where a complete understanding of the process, including water circulations and the influence of water components, is essential. The main aim of this thesis was to clarify the possibilities for the efficient use of residual peroxide by means of water circulation rearrangements. Rearranging water circulations and the reduction of water usage may cause new problems, such as metal induced peroxide decomposition that needs to be addressed. This thesis introduces theoretical methods of water circulations to combine two variables; effective utilization of residual peroxide and avoiding manganese in the alkaline peroxide bleaching stage. Results are mainly based on laboratory and mill site experiments concerning the utilization of residual peroxide. A simulation model (BALAS) was used to evaluate the manganese contents and residual peroxide doses. It was shown that with optimum recirculation of residual peroxide the brightness can be improved or chemical costs can be decreased. From the scientific perspective, it was also very important to discover that recycled peroxide was more effective pre-bleaching agent compared to fresh peroxide. This can be due to the organic acids i.e. per acetic acid in wash press filtrate that have been formed in alkaline bleaching stage. Even short retention time was adequate and the activation of residual peroxide using sodium hydroxide was not necessary. There are several possibilities for using residual peroxide in practice regarding bleaching. A typical modern mechanical pulping process line consist of defibering, screening, a disc filter, a bleach press, high consistency (HC) peroxide bleaching and a wash press. Furthermore there usually is not a particular medium consistency (MC) pre-bleaching stage that includes additional thickening equipment. The most advisable way to utilize residual peroxide in this kind of process is to recycle the wash press filtrate to the dilution of disc filter pulp (low MC pre-bleaching stage). An arrangement such as this would be beneficial in terms of the reduced convection of manganese to the alkaline bleaching stage. Manganese originates from wood material and will be removed to the water phase already in the early stages of the process. Recycling residual peroxide prior to the disc filter is not recommended because of low consistencies. Regarding water circulations, the novel point of view is that, it would be beneficial to divide water circulations into two sections and the critical location for the division is the disc filter. Both of these two sections have their own priority. Section one before the disc filter: manganese removal. Section two after the disc filter: brightening of pulp. This division can be carried out if the disc filter pulp is diluted only by wash press filtrate before the MC storage tower. The situation is even better if there is an additional press after the disc filter, which will improve the consistency of the pulp. This has a significant effect on the peroxide concentration in the MC pre-bleaching stage. In terms of manganese content, it is essential to avoid the use of disc filter filtrate in the bleach press and wash press showers. An additional cut-off press would also be beneficial for manganese removal. As a combination of higher initial brightness and lower manganese content, the typical brightness increase varies between approximately 0.5 and 1% ISO units after the alkaline peroxide bleaching stage. This improvement does not seem to be remarkable, but as it is generally known, the final brightness unit is the most expensive and difficult to achieve. The estimation of cost savings is not unambiguous. For example in GW/TMP mill case 0.6% ISO units higher final brightness gave 10% savings in the costs of bleaching chemicals. With an hypothetical 200 000 ton annual production, this means that the mill could save in the costs of bleaching chemicals more than 400 000 euros per year. In general, it can be said that there were no differences between the behavior of different types of processes (GW, PGW, TMP and BCTMP). The enhancement of recycling gave a similar response in all cases. However, we have to remember that the utilization of residual peroxide in older mills depends a great deal on the process equipment, the amount of water available and existing pipeline connections. In summary, it can be said that processes are individual and the same solutions cannot be applied to all cases.

Happidispersion karakterisointi laboratoriosekoittimessa

Työn tarkoituksena oli tarkastella uutta kuvantamistekniikkaa käyttäen happikaasun dispergointia keskisakeuksisen massasuspension joukkoon laboratoriosekoittimessa. Työssä pyrittiin tarkastelemaan muodostuvan dispersion homogeenisuutta neljästä eri kuvauspisteestä sekoittimen kannesta ja kyljestä. Samalla tarkasteltiin myös sekoittimen tehonkulutusta sekä tehonkulutuksen ja aikaansaadun dispersion välistä yhteyttä. Työn yhtenä tarkoituksena oli myös tarkastella uuden kuvantamistekniikan mahdollisuuksia tämäntyyppisissä sovellutuksissa, sillä työ kuuluu PulpVision-projektiin, jossa kehitetään massa- ja paperiteollisuuden uusia konenäkösovellutuksia. Työn kokeellinen osuus koostui sekoituskokeista, joissa tarkasteltiin neljästä kuvauspisteestä kahdella sekoittimen nopeudella mänty- ja koivususpensioihin muodostuvaa kuplakokojakaumaa. Sekoituskokeiden lisäksi tehtiin tehonkulutuskokeita, joissa tarkasteltiin sekoittimen tehonkulutusta sekoittimen täyttöasteen funktiona koivu- ja mäntysuspensioilla sekä vedellä. Työn tuloksien perusteella todettiin, että koivususpensiosta havaittujen kuplien pinta-ala oli noin puolet mäntysuspensiosta havaittujen kuplien pinta-alasta. Sekoittimen roottorin pyörimisnopeuden puolittuessa suspensioon dispergoidun hapen kuplakoko kasvoi huomattavasti. Neljästä kuvausyhteestä tarkasteltuna havaittiin pienimpien kuplien esiintyvän sekoittimen alaosassa. Mäntysuspension tehonkulutuksen havaittiin kasvavan viidenneksellä, kun sekoittimen täyttöaste kasvoi 10 %, kun taas koivususpension tehonkulutuksen kasvu oli tästä vain puolet. Kuvantamislaitteiston todettiin olevan tämänkaltaiseen sovellutukseen riittävä, varsinkin kun valonlähteenä käytetään pulssilaseria.

Kineettinen tarkastelu keskisakeusalueella toimivalle happivaiheelle

Työn tavoitteena oli tarkastella keskisakeudessa toimivan happidelignifioinnin kinetiikkaa ja vertailla sitä olemassa olevien kineettisten tutkimuksien kanssa. Lisäksi tutkittiin kuinka happivaiheen suodos vaikuttaa delignifiointiasteeseen sekä selektiivisyyteen. Työn kirjallisuusosassa perehdyttiin happidelignifioinnin kineettisiin malleihin, jotka on kehitetty ennustamaan alkalin, paineen, lämpötilan ja ajan vaikutusta ligniinin poistumiselle sekä hiilihydraattiketjujen katkeilulle. Delignifioituminen on nopeaa ensimmäisen kymmenen minuutin aikana ja hidastuu jäännösdelignifiointivaiheessa. Laboratoriotutkimuksissa selvitettiin kuinka prosessimuuttujat vaikuttavat kappaluvun ja viskositeetin muutokseen. Tuloksia tarkasteltiin lineaarisella regressioanalyysillä, jonka avulla muuttujien vaikutukset saadaan selkeästi esille. Happivaiheen ensimmäisessä vaiheessa suurin vaikutus delignifiointiasteeseen sekä viskositeetin alenemiseen on alkaliannoksella. Pienillä hapen annostuksella saavutettiin hyvä selektiivisyys, suurillakin alkaliannoksilla. Lämpötilan vaikutus on lähes olematon, kun paine on pieni. Kun paine kasvaa, kasvaa myös lämpötilan vaikutus delignifiointiasteeseen. Hiilihydraattien depolymerisoituminen lisääntyy lämpötilan kasvaessa lähes lineaarisesti, riippumatta paineesta. Hyvä loppuselektiivisyys saavutetaan kun ensimmäisen vaiheen selektiivisyys on hyvä. Ensimmäisessä vaiheessa saavutettiin hyvä selektiivisyys, kun alkali ei pääse kulumaan loppuun eikä delignifioituminen jatku liian pitkälle. Toisessa vaiheessa selektiivisyys säilyy parhaiten, kun lisättävä alkaliannos on pieni. Lämpötila ja paine vaikuttavat alkaliannokseen verrattuna hyvin vähän loppuselektiivisyyteen.

A Study on the Engineering Behaviour of Grouted Loose Soils

The constructional activities in the coastal belt of our country often demand deep foundations because of the poor engineering properties and the related problems arising from weak soil at shallow depths.The soil profile in coastal area often consists of very loose sandy soils extending to a depth of 3 to 4 m from the ground level underlain by clayey soils of medium consistency.The very low shearing resistance of the foundation bed causes local as well as punching shear failure.Hence structures built on these soils may suffer from excessive settlements.This type of soil profile is very common in coastal areas of Kerala,especially in Cochin. Further,the high water table and limited depth of the top sandy layer in these areas restrict the depth of foundation thereby further reducing the safe bearing capacity.

Variabilidade fenotípica em genótipos de acerola

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comparison of impression techniques and materials for implant-supported prosthesis

Purpose: To investigate, in vitro, the dimensional accuracy of two impression techniques (squared impression copings and squared impression copings sandblasted and coated with impression adhesive) made of vinyl polysiloxane and polyether impression materials. Materials and Methods: A master cast (control group) with four parallel implant abutment analogs, a passive framework, and a custom aluminum tray was fabricated. Four groups (n = 5 each group) were tested: squared Impregum (SI), squared Express (SE), sandblasted adhesive squared Impregum (ASI), and sandblasted adhesive squared Express (ASE). The measurement method employed was just one titanium screw tightened to the framework. A stereomicroscope was used to evaluate the fit of the framework by measuring the size of the gap between the abutment and the framework. The results were analyzed statistically. Results: The mean values for the abutment/framework interface gaps were: master cast, 31.63 mu m (SD 2.16); SI, 38.03 mu m (SD 9.29); ASI, 46.80 mu m (SD 8.47); SE, 151.21 mu m (SD 22.79); and ASE, 136.59 mu m (SD 29.80). No significant difference was detected between the SI or ASI techniques and the master cast. No significant difference was detected between the SE and ASE techniques. Conclusion: Within the limitations of this study, it can be concluded that Impregum Soft medium consistency was the best impression material and the impression technique did not influence the accuracy of the stone casts. INT J ORAL MAXILLOFAC IMPLANTS 2010;25:771-776

Precisão das técnicas de moldagem e vazamento para próteses implantossuportadas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Precisão das técnicas de moldagem para próteses implantossuportadas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pulp fruit added to culture medium for in vitro orchid development

As an additive in in vitro culture media, fruits have a great potential for facilitating economical orchid production because of lower technology requirements and the ease of obtaining raw materials to formulate culture media. We studied the in vitro growth of Cattleya bicolor Lindl. grown in a simplified culture medium supplemented with different kinds of fruit pulp. The experimental design was completely randomised, with eight seedlings per replication and ten replications per treatment, for a total of 80 seedlings per treatment. The culture medium was made using 150 g L -1 of pulp (without peel or seed) from the following fruits: ripe Santa Cruz tomatoes (Solanum lycopersicum L.), dwarf bananas (Musa cavendishii L.) of intermediate ripeness, light green chayote (Sechium edule (Jacq.) Sw), ripe papaya (Carica papaya L.) or green coconut (Cocos nucifera L.).The treatment control was MS 50 %. The treatments and the control were kept in a growth chamber for seven months before evaluating seedling survival percentage, shoot height, number of leaves, rooting percentage, root number, root length and dry masses of shoot and roots. The highest percentages of seedling survival were obtained using MS 50 %, banana and coconut medium. The seedling survival and rooting percentages illustrate that it is possible to emphasise the culture medium MS 50% and the culture medium supplemented with coconut on the most traditional culture medium with banana or tomato pulp. For the in vitro development of Cattleya bicolor Lindl., a simplified culture medium supplemented with coconut pulp is the most suitable for use as an alternative to MS 50%. A simplified culture medium supplemented with papaya pulp is not recommended for the in vitro development of Cattleya bicolor Lindl.

Pulp capping materials exert an effect on the secretion of IL-1β and IL-8 by migrating human neutrophils

Pulp repair is a complex process whose mechanisms are not yet fully understood. The first immune cells to reach the damaged pulp are neutrophils that play an important role in releasing cytokines and in phagocytosis. The objective of this study was to analyze the effect of different pulp-capping materials on the secretion of interleukin-1 beta (IL-1β) and interleukin-8 (IL-8) by migrating human neutrophils. Neutrophils were obtained from the blood of three healthy donors. The experimental groups were calcium hydroxide [Ca(OH)2], an adhesive system (Single Bond), and mineral trioxide aggregate (MTA). Untreated cells were used as control. Transwell chambers were used in performing the assays to mimic an in vivo situation of neutrophil chemotaxis. The pulp-capping materials were placed in the lower chamber and the human neutrophils, in the upper chamber. The cells were counted and the culture medium was assayed using ELISA kits for detecting and quantifying IL-1β and IL8. The data were compared by ANOVA followed by Tukey's test (p < 0.05). The secretion of IL-8 was significantly higher in all groups in comparison to the control group (p < 0.05). The adhesive system group showed higher IL-8 than the MTA group (p < 0.05). The secretion of IL-1β was significantly greater only in the MTA group (p < 0.001). It was concluded that only MTA is able to improve the secretion of IL-1β, and all materials tested increased IL-8 secretion. These results combined with all the other biological advantages of MTA indicate that it could be considered the material of choice for dental pulp capping.