Tärkkelyspitoisuuden määrittäminen perunasta

1. Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena oli määrittää perunan tärkkelyspitoisuus.

2. Työvälineet

2 ämpäriä, dekantterilasi, letku, vaaka

3. Työvaiheet

-Työtä aloittaessa pesin noin 0,5kg perunoita.

-Tämän jälkeen punnitsin perunoille tarkan painon, mikä oli 508,8g.

-Seuraavaksi raastoin kaikki perunat ämpäriin raastimella ja lisäsin sekaan 2 litraa vettä.

-Sekoittelin perunaraastetta niin, että neste oli tasaista massaa. Massan annoin seistä 15minuuttia.

-Odotusajan jälkeen kaadoin nesteen erilliseen sankoon tuetun harsokankaan läpi. Huuhdoin    perunamassan runsaalla vedellä ja pidin kaiken suodosveden tallessa.

-Annoin suodosveden seistä sangossa tunnin, jotta tärkkelys laskeutui sangon pohjalle.

-Laskeutumisen jälkeen lapoin veden pois letkun avulla niin, että tärkkelys jäi sangon pohjalle.

-Punnitsin tyhjän dekantterilasin (80,471g) ja kaavin tärkkelyksen siihen.

-Lämmitin lämpökaapin 105 asteeseen ja laitoin tärkkelyksen kuivumaan tunniksi.

-Tunnin kuluttua otin dekantterin tärkkelyksineen jäähtymään ja jäähtymisen jälkeen punnitsin niiden   yhteispainon, mikä oli 132,661g.

-Seuraavaksi laskin tärkkelyksen painon

132,661g – 80,471g = 52,19g

-Tämän jälkeen selvitin saantoprosentin

52,19g/ 508,8g x 100 % = 0,10257 x 100 % = 10,257 = 10,3 %

4. Päätelmät

Verrattuna netistä löytyneeseen perunan tärkkelyspitoisuuteen, mikä oli 13-15 % oli oma tulokseni alhaisempi, sillä se jäi 10,3 %. 

Biodieselin valmistus

Transesteröintiprosessin valmistusvaiheet

Ennen biodieselin valmistusta tulee selvittää transesteröintimenetelmällä paljonko katalyyttiä tarvitaan prosessiin. Katalyytin tarvittava määrä selvitetää titrausmenetelmällä. Kyseisellä menetelmällä nähdään paljonko katalyyttiä tarvitaan neutralisoimaan vapaat tyydyttämättömät rasvahapot. Vapaiden rasvahappojen määrä on tärkeää selvittää, koska raaka-aineessa olevat vapaat rasvahapat reagoivat emäskatalyytin kanssa. Näin muodostuu vettä ja rasvahappojen alkalisuoloja eli saippuaa. Tämä kuluttaa käytettävää katalyyttiä, jonka seurauksena reaktion saanto voi pienentyä.

Titraus

- Ensiksi valmistin 100millilitraa 0,1 massaprosenttista natriumhydroksidiliuosta (NaOH).

- Seuraavaksi täytin 50millilitran byretin valmistamallani NaOH-liuoksella.

- Tämän jälkeen pipetoin 10millilitraa metanolia ja yhden millilitran käytettävää öljyä  50millilitran erlenmeyerpulloon, jonka jälkeen sekoitin kaiken hyvin keskenään magneettisekoittajaa apuna käyttäen.

- Sitten lisäsin metanolin ja öljyn seokseen 3 tippaa fenoliftaleiinia

- Sen jälkeen titrasin liuoksen 0,1 massaprosenttisella NaOH-liuoksella, koko ajan sekoittaen.

- Jatkoin titrausta niin kauan kunnes liuos muuttui vaaleanpunaiseksi ja väri pysyi vähintään 15 sekunnin ajan. 

- Lopuksi katsoin byretistä NaOH-kulutuksen millilitroina. Kulutus oli 3,1 millilitraa joka kertoi minulle taulukosta katsottuna, että tarvitsisin 6,6grammaa katalyyttiä litraan öljyä. Mutta koska öljymääräni biodieselin valmistuksessa oli vain 100millilitraa jouduin jakamaan 6,6grammaa kymmenellä. 

- Tästä seurasi tulos jonka mukaan 100millilitraan öljyä tarvitsin 0,66grammaa NaOH:iä

Biodiesel

- Aluksi punnitsin NaOH-katalyyttiä laskemani tuloksen mukaan 0,66grammaa. Kyseisessä vaiheessa tulee toimia nopeasti sillä natriumhydroksidi sitoo itseensä ilmasta kosteutta ja liika vesi estä prosessin etenemisen loppuun asti.

- Kun NaOH oli punnittu pipetoin tiiviiseen astiaan 20millilitraa metanolia. 

- Sekoitin metanolin ja NaOH:in keskenään magneettisekoittajaa apuna käyttäen. Sekoitus pitää tehdä suljetussa astiassa, jotta alkoholin vaihtuminen olisi mahdollisen vähäistä.

- NaOH:in liuetessa metanoliin mittasin 100millilitraa öljyä dekantterilasiin ja lämmitin sen lämpölevyllä 55asteiseksi. Tämä pitää tehdä, koska lämmitys alentaa öljyn viskositeettiä, jolloin katalyyttialkoholiseos sekoittuu siihen paremmin ja vaihtoesteröintireaktio nopeutuu.

- Seuraavaksi kaadoin öljyn erotussuppiloon ja lisäsin sinne myös katalyyttialkoholiseoksen. 

- Suljin erotussuppilon korkin ja ravistelin suppiloa noin 15minuutin ajan. Kyseinen aika on esteröinti aika, jolloin varsinainen vaihtoesteröityminen tapahtuu. 

- Sekoituksen jälkeen annoin erotussuppilossa olevien nesteiden rauhoittua, jolloin faasit lähtivät erottumaan. Tämä aika on glyserolin laskeutumis aika ja se voi kestää vajaasta tunnista jopa 24 tuntiin. Minun tapauksessani aikaa kului viikon verran ennen työn jatkamista. 

- Edellä mainittuna aikana erotussuppiloon muodostui kaksi eri faasia. Faasien erottuminen perustuu lopputuotteiden eli tässä tapauksessa glyserolin ja biodieselin tiheyseroihin. 

- Glyseroli raskaampana aineena painuu erotussuppilon pohjalle ja biodiesel jää pinnalla. Erottumisen tapahduttua poistin glyserolin erotussuppilon alakautta dekantterilasiin ja hävitin sen. 

Biodieselin pesu

- Erotussuppiloon jäänyt biodiesel saattaa sisältää vielä katalyyttijäämiä ja saippuaa. Tämän takia pesin biodieselin lämpimällä vedellä. Kyseinen pesu tapahtui suihkuttamalla sumutepullolla vettä erotussuppiloon.

- Veden suihkutuksen jälkeen ravistelin suppiloa muutaman minuutin ajan.

- Ravisteltua aikani annoin faasien jälleen erottua aikansa. 

- Pesuvesi on raskaampaa kuin biodiesel, joten se laskeutuu erotussuppilon pohjalle. Pesuveden poistin taas erotussuppilon alakautta. 

- Pesun toistin useamman kerran, niin kauan kunnes pesuveden pH-arvo oli noin 7. 

Asetyylisalisyylihapon eli aspiriinin valmistus

Työn tarkoitus

Työn tarkoituksena oli valmistaa etikkahappoanhydridin avulla asetyylisalisyylihappoa. 
HUOM ! Asetyylisalisyylihappokiteet eivät ole riittävän puhtaita lääkkeeksi.

Työvälineet ja aineet

- 100ml:n keittopullo
- 2kpl 100ml:n keitinlasi / dekantterilasi
- 400ml:n keitinlasi / dekantterilasi
- statiivi
- lämpömittari
- sähkölevy
- lasisauva
- kellolasi
- suodatinpaperia ja suppilo
- vaaka
- muovilusikka
- kattila

- salisyylihappoa
- etikkahappoanhydridiä
- väkevää rikkihappoa
- etanolia 

Työvaiheet

- Ensimmäisenä punnitsimme 5,0grammaa salisyylihappoa 100ml:n keittopulloon. Sen jälkeen lisäsimme sekaan 8millilitraa etikkahappoanhydridiä. Lopuksi lisäsimme 0,5millilitraa väkevää rikkihappoa ja heiluttelimme pulloa, kunnes reagenssit olivat sekoittuneet.

- Valmistimme vesihauteen kaatamalla 400ml:n kattilaan  noin 250millilitraa vettä ja laitoimme sen sähkölevylle. 

- Keittopullon kiinnitimme statiiviin ja upotimme sen vesihauteeseen sen verran syvälle, että reaktioseos jäi vedenpinnan alapuolelle.

- Vesihauteen lämmitimme noin 60asteen lämpötilaan ja pidimme keittopulloa siinä noin 15minuuttia välillä reaktioseosta lasisauvalla sekoittaen. 

- Tämän jälkeen otimme keittopullon pois vesihauteesta ja jäähdytimme pullon juoksevan veden alla. Sitten lisäsimme reaktioseokseen 30millilitraa vettä ja sekoitimme sen hyvin, jonka jälkeen reaktioseos jäähdytettiin uudelleen kylmällä vedellä. 

- Seuraavaksi suodatimme valkoisen reaktiotuotteen imulla Buchner suppilossa olevalle suodatinpaperille. 

- Otimme keitinlasiin 20millilitraa etanolia ja lämmitimme sen sähkölevyllä noin 40-asteiseksi.

- Kaavimme suodatin paperilta saostuman etanolin sekaan ja odotimme, että se liukenee.

- Mittasimme 100ml:n keitin lasiin 40millilitraa vettä ja kaadoimme asetyylisalisyylihappo-etanoliliuksen veden sekaan. 

- Liuoksesta alkoi kiteytyä asetyylisalisyylihappoa. Jäähdyttäminen nopeuttaa kiteytymistä. Annoimme liuoksen kiteytyä yön yli ja jatkoimme seuraavana päivänä.

- Seuraavana päivänä erotimme kiteytyneen asetyylisalisyylihapon suodattamalla sen imulla. 

- Suodattamisen jälkeen nostimme tuotteen suodatinpaperin kera kellolasille ja laitoimme sen lämpökaappiin kuivumaan noin puoleksi tunniksi 60asteeseen. 

Sulamispiste

Määritimme myös sulamispisteen tekemästämme aspiriinista.

Saimme tulokseksi omasta aspiriinista 135.7astetta
Määritimme myös puhtaan aspiriinin sulamispisteen, joka oli 136.3astetta.

Pellettityö

Määrityksiä puupelleteistä

Kymmenen puupelletin halkaisija sekä pituus:
(työntömitta)

Halkaisija  Pituus

8.10mm     28.10mm8.10mm     19.70mm
8.10mm     25.10mm
8.10mm     26.20mm
8.10mm     19.85mm
8.10mm     20.85mm
8.10mm     21.90mm
8.10mm     26.80mm
8.10mm     19.90mm
8.10mm     20.85mm


Pellettien kosteuspitoisuus:
(IR-kuivain)

Määritin pellettien kosteuspitoisuuden IR-kuivaimella, siellä se sai olla 10minuuttia. 
Tulokseksi sain 97.80%, joka vähennettiin 100% saadaksemme kosteuspitoisuuden.

100%-97,80%= 2,2%

Pellettien ominaispaino punnittuna tietyllä tilavuudella pellettejä:

Ominaispainon määrittämiseen tarvitsin mittalasin, astian pelleteille sekä 110ml pellettejä.

Laitoin mittalasin vaa'alle ja nollasin sen. Tämän jälkeen kaadoin pelletit astiasta mittalasiin ja sain painoksi 68.40grammaa. 

Lopullisen vastauksen saamiseksi piti muuttaa lukujen yksiköitä:

68.40g= 0,06840kg

110ml= 0,110l= 0,110dm3

Eli 0,06840kg/0,000110m3 = 621kg/m3

Tuhkapitoisuus:

Tuhkapitoisuuden määrittämiseksi laitoin kaksi puupellettiä upokkaassa hehkutusuuniin 550asteeseen tunniksi. Tätä ennen olin määrittänyt upokkaan painon sekä pellettien painon. 

A) upokas= 54,8165g      B) pelletit= 2,2557g

Tunnin jälkeen upokas sai jäähtyä eksikaattorissa puolisen tuntia.

Sitten punnitsin upokkaan ja puupellettien yhteispainon hehkutuksen jälkeen.

C) upokas + pelletit hehkutuksen jälkeen= 54,8194g

Tuhkapitoisuus%= (c-a)/b *100%

= 54,8194g-54,8165g/ 2,2557g 
= 0,0029g/2,2557g
= 0,001285632 *100%
= 0,1285632
=0,13%

Tuloksien vertailukohteet pelletti pussin kyljestä

Halkaisija:                 0,5mm- 8mm
Pituus:                       alle 4x halkaisija
Kosteuspitoisuus:   alle 10%
Tuhka:                       alle 0,5 paino- %

Tulokset täyttivät laatuvaatimukset.


Pellettien valmistusprosessi

Valmistusprosessi sisältää tavallisesti seuraavat perusvaiheet tai niiden erilaiset yhdistelmät:

Raaka-aineen käsittely:

 
- kostean raaka-aineen kuivaus
- epäpuhtauksien poisto
- jauhaminen
- homogenisointi
- sideaineiden lisääminen ja sekoittaminen

Pelletointiprosessi:

 
- pellettien puristus
- jäähdytys
- seulonta ja hienoaineksen kierrätys
- varastointi ja pakkaaminen

Valmistusprosessiin liittyy keskeisesti tehtaiden oma laadunvalvonta, jolla varmistetaan pellettien laadun tasaisuus ennen asiakkaalle toimitusta.

Standardi EN 14961-2on kiinteä biopolttoaine, pelletti, joka ei sovi teollisuuskäyttöön. 
Kyseinen standardi on vahdistettu 15.8.2011.

Kompressorit

Yleistä

Kompressori on yleisnimi laitteelle, jolla voidaan laskea kaasun painetta vähintään kaksi kertaa verrattuna imupaineeseen. 

Normaali teollisuuden käyttämä paine on 0,6-1,0MPa

Kompressorit jaetaan rakenteensa puolesta kahteen ryhmään:

- staattisesti puristuvat eli muuttuvatilavuuksiset kompressorit

- kineettisesti puristuvat eli dynaamiset kompressorit

Esimerkkejä kompressoreista

Mäntäkompressori; 

Ilma tulee imuventtiilin kautta sylinteriin ja paineenalainen ilma poistuu paineventtiilin kautta. Venttiilit ovat vapaasti toimivia. Mäntää liikuttaa yleensä sähkömoottori kampiakselin tai kiertokankien avulla.

Ruuvikompressori; 

Puristus tapahtuu uros- ja naarasroottorin väliin jäävissä urissa. Puristustapahtuma on staattinen. 

Lamellikompressori; 

Lamellikompressoria kutsutaan myös siipikompressoriksi. Siinä on sylinterimäinen pesä, jossa roottori on epäkeskeisesti laakeroituna. Roottorissa on aksiaalisesti liikkuvia siipiä, jotka muodostavat muuttuvatilavuuksisia kammioita, joissa ilma kulkee imupuolelta painepuolelle. Lamellikompressorit ovat yleensä voideltuja.

Turbokompressori; 

Turbokompressoreille on tunnusomaista akselin pyörimissuuntaan säteittäisesti purkautuva virtaus. Ilma imetään pyörivän juoksupyörän keskelle, josta ilma ¨heitetään¨ ulos keskipakovoiman mukaisesti diffuusorille missä ilman liike- eli kineettinen energia muutetaan paineeksi.

Paineilman kuivaus

Adsorptiokuivaus on yleisin käytetty kuivausmenetelmä. Sen toiminta perustuu kuivausaineeseen, joka adsorboi veden ilmasta.

 

Tervasaaren paperitehtaalla vierailu

Vierailimme luokan kanssa 8.11. Tervasaaren paperitehtaalla. 

Paikka oli suuri ja tehdasalueella on rautatie, jossa aiemmin käytettiin tehtaan omia vetureita. Nykyään vaihtotyöt ja liikennöinnin hoitaa VR Osakeyhtiö. Pihaan oli merkitty erikseen väylät, joiden mukaan piti liikkua onnettomuuksien ehkäisemiseksi. Alue oli hyvin aidattu. 

Tehtaalla oltiin tarkkoja turvallisuudesta. Päästyämme Valkeakoskelle, paperitehtaalle jouduimme ensimmäisenä hakemaan turvaliivit, suojalasit ja vierailija kortin, joka mahdollisti liikkumisen tehtaalla. Tehtaan sisällä meille annettiin myös korvatulpat, sillä meteli oli suuri.

Tehdas oli sisältä erittäin siisti ja tilava, kulkeminen siellä oli helppoa.

Paperikone oli suurempi kuin oletin, se oli yli sata metriä pitkä. Tehdas oli siisti eikä työntekijöitä näkynyt muuta kuin valvomoissa. Koneen luona työntekijöitä näkee yleensä vain katkon sattuessa. 

Märkäpään lähellä oli erittäin kuuma. Kuivapään luona oli kohtuullisen viileää. Kävimme myös valvomossa, siellä konetta ohjattiin monen tietokoneen kautta.

Vierailu sisälsi vain tunnin kertomuksen tehtaan historiasta sekä turvallisuudesta, paperikoneen esittelyn ja valmossa käynnin.

  Tietoa tehtaasta

Valkeakoskella sijaitseva Tervasaaren paperitehdas on osittain UPM-Kymmene- ja osittain Billerud-konserneihin kuuluva paperitehdas. 

Siellä on kolme toiminnassa olevaa paperikonetta, joista kaksi konetta kuuluu UPM-Kymmene Oyj:lle ja yksi kone Billerudille. Henkilöstöä tehtaalla on noin 400.

Tehtaan yhteydessä toimi myös Tervasaaren sellutehdas. Sellulinja suljettiin vuonna 2007. 

UPM ilmoitti 10.9.2008, että heillä oli suunnitelmana sulkea sellutehdas 2008 vuoden loppuun mennessä. YT-neuvottelun jälkeen sulkeminen vahvistettiin ja sellutehtaan tuotanto päättyi 2008 vuoden lopulla. Tehtaan henkilöstön lukumäärä väheni 166 henkilöllä sulkemisen yhteydessä.

Shampoon valmistaminen

1. Työn tavoite

Työn tavoitteena oli valmistaa hiusten pesemiseen soveltuvaa shampoota.

2. Työ välineet

500ml dekantterilasi, useita pieniä dekantterilaseja ja punnitusastioita, keittolevy, analyysivaaka, spaatteleita ja lasisauvoja, pH-mittari, mekaaninen sekoitin ja lämpömittari

3. Raaka-aineet

245g hanavettä (liuotin)
36g Sodium Laureth Sulfate (70%) (pesevä aine)
9g Cocoamidopropyl Betaine (40%) (vaahdon muodostaja)
6g PEG-4 Rapeseedamide (vaahdon ylläpitäjä)
3g Glyseriini (hoitava aine)
1-2 tippaa hajustetta
0,25g sitruunahappo (pH:n säätöaine)
4,5g NaCl (natriumkloridi - ruokasuola) (viskositeetin säätöaine

4. Työvaiheet

- Mittasimme kaikki tarvitsemamme aineet pieniin dekkoihin valmiiksi.

Raaka-aineet mitattuna dekkoihin.

- Seuraavaksi otimme lämpölevyn ja kuumensimme veden 50-asteeseen

Kuumennuslevy ja dekka.

- Veden olessa 50-asteista lisäsimme Sodium Laureth Sulfaten (36g) koko ajan samalla hyvin sekoittaen. Sekoittamiseen käytimme mekaanista sekoittajaa.
 (Jos käytät säilöntäainetta, kuumenna vesi 60-asteiseksi ja liuota säilöntäaine kuumaan veteen.)

Sodium Laureth Sulfate ja vesi sekoittumassa
kuumennuslevyn päällä.

- Kun Sodium Laureth Sulfate oli sekoittunut otimme kuumennuslevyn pois ja lisäsimme Cocoamidopropyl Betainen ja PEG-4 Rapeseedamiden keskeyttämättä sekoitusta.

Liuos sekoittumassa Cocoamidopropyl Betainen ja
PEG-4 Rapeseedamiden lisäämisen jälkeen

- Seuraavaksi annoimme liuoksen jäähtyä huoneenlämpöiseksi, edelleen koko ajan sekoittaen.

Liuos sekoittumassa jäähtymisenkin ajan

- Liuoksen ollessa huoneenlämpöistä lisäsimme Glyseriinin ja sekoitimme sen hyvin.

- Sen jälkeen lisäsimme hajustetta muutaman tippaa ja väripigmenttiä, jonka jälkeen sekoitimme liuoksen tasaiseksi.

Väriaine ja hajuste

Liuos sekoittumassa väriaineen ja
hajusteen lisäämisen jälkeen

- Värin ollessa tasainen mittasimme pH-arvon siihen tarkoitetulla liuskalla. pH-arvon piti olla hieman hapan (pH 5-6). Työmme pH-arvo oli 7, joten lisäsimme pienissä määrin sitruunahappoa (yhteensä 0,25grammaa) ja saimme pH-arvoksi 5.

Sitruunahappoa 0,25grammaa punnitusastiassa

pH-arvon mittaamiseen tarkoitettuja liuskoja
sekä arvon määrittämistä varten väritaulukko

- pH-arvon ollessa hyvä rupesimme säätämään viskositeettiä lisäämällä pieniä määriä ruokasuolaa (NaCl) sekoittaen huolellisesti jokaisen lisäyksen välillä. Jatkoimme lisäyksiä, kunnes se oli meille mieleistä. Kerkesimme lisätä ruokasuolaa yhteensä 4.5grammaa.

4.5grammaa ruokasuolaa (NaCl) punnitusastiassa

-Lopuksi vaahdon laskeuduttua siivosimme jälkemme ja pullotimme shampoon.

Pullotus käynnissä, valmis shampoo dekassa

5. Loppupäätelmät

Työ ei ollut kovin vaikea. Työ onnistui mielestäni hyvin, sillä haju, väri sekä viskositeetti olivat kohdillaan ja käytimme oikeat ainemäärät jokaisessa vaiheessa. Shampoon toimivuudesta en osaa sanoa, sillä testausta ei ole vielä tehty.