No description available.

This master’s thesis is aimed at process of enzymatic hydrolysis of lignocellulosic material – waste paper as a source of raw material for production of liquid biofuels. In the theoretical part of this work are summarized previously used methods of hydrolysis and lignocellulosic materials used for the process of hydrolysis as a source of fermentable sugars for fermentation technology. The different types of waste paper are evaluated from the composition and usability with consideration to the papermaking process in order to select the appropriate type of waste paper for the enzymatic hydrolysis process. In the next part of this work are suggested technological premises and procedures for the preparation of raw materials and the subsequent enzymatic hydrolysis of these pre–treated materials. In the experimental part were optimized parameters of enzymatic hydrolysis using the Novozymes company enzyme package. Enzymatic degradation of cellulose to reducing sugars was observed using Somogyi – Nelson method. For the verification of hydrolysis conditions were used model materials with high cellulose content – pulp and filter paper. Conditions, which seems to be the best after testing on the model materials, were verified on specific waste paper materials – offset cardboard, recycled paper, matte MYsol paper and for comparison again on model materials – pulp and filter paper. The highest yields was achieved with the use of cardboard, which was further tested using various combinations of pretreatment to material for purpose of increase the yields of hydrolysis.

This thesis explores how to use the dry nanoporous structure of cellulosic fibres in new types of composite materials. A large effort was also given on how to correctly characterize the structure of fibres where the wet structure has been preserved also in the dry state. Delignified wood fibres have an open fibrillar structure in their water-swollen state. In the present work, this open fibrillar structure was preserved in the dry state by performing a liquid exchange procedure and the samples were thereafter carefully dried with Ar(g). The samples of never-dried TEMPO-oxidized dissolving pulp had a specific surface area of 130 m2/g in the dry state, as measured using the Brunauer, Emmet, and Teller (BET) Nitrogen gas adsorption method. This open structure was also revealed using field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The water-swollen and dry open structures were thoroughly characterized for various pulps. A new method for determining the pore size of water-swollen delignified cellulosic fibres is presented. By combining the results from solid state nuclear magnetic resonance NMR, measuring the specific surface area [m2/g] in the water-swollen state, with fibre saturation point (FSP), measuring the pore volume of fibres in water-swollen state [mass water/mass fibre], the average pore size can be determined without the need of assuming a certain pore geometry. The dry nanoporous structure was then used as a scaffold for in-situ polymerization, to demonstrate how the properties of the fibrils in the fibre wall can be exploited without the need to disintegrate the fibre wall. Both poly(methylmethacrylate) (PMMA) and poly(butylacrylate) (PBA) were successfully used as the polymeric matrix, and both nanocomposites (i.e., fibre/PMMA and fibre/PBA) had a fibre content of approximately 20 w%. The structure of the composites was characterized using SEM and Atomic Force Microscopy (AFM) operated in the phase imaging mode. The AFM results indicate that the cellulose aggregates and polymeric matrix were successfully mixed on a nanoscale, creating a nanocomposite of interpenetrating polymer molecules and cellulose fibrils, rather than a microcomposite, when using microscopic cellulose fibres. The water absorption capacity of the nanocomposites was reduced significantly, indicating that almost all nanopores in the fibre wall were successfully filled with matrix polymer. The mechanical properties were investigated, showing the importance of nanosized reinforcement compared to fibres of micrometer size. / <p>QC 20121011</p>

To produce paperboard is a complex process which requires sophisticated monitoring to achieve a paperboard of high quality. Holmen Iggesund is a company in the paperboard manufacturing industry, aiming to produce paperboard of world leading quality. Therefore, they continuously develop their knowledge the production process. In this study, conducted at Holmen Iggesund, the focus is the property of delamination, which is tested with a method called Scott bond. Seven different input signals, measured over a two-year period, were used as input to six different models and used to predict the output (Scott bond). The result showed that a Random Forest model provided the best prediction performance among the tested models. EXplainable Artificial Intelligence (XAI) was then used to better understand the predictions of the Random forest model. It provided an understanding of which input signals were most significant for the model predictions and the values that the input signals should have to predict a high or low value of the output signal. The results from the work give an increased understanding of the process behavior which may help to improve the monitoring of the process and how to counter interact when a process disturbance occurs. It also shows the potential of using complex machine learning models combined with XAI algorithms.

Syfte och avgränsningar Studiens syfte har varit att ta fram effektiviseringslösningar kopplat till lager- ochutlastningshanteringen genom att ta fram automatiseringslösningar. Studien har avgränsat sigtill lager- och utlastningshanteringen och inte tagit hänsyn till andra delar i värdeflödet. Fokushar varit lagringen av massabalar men författaren anser att resultaten är tillämpningsbara iandra lager också. Metod Studiens grund ligger i att vara en undersökande studie där tidigare forskningen står förramverket. Primärdata samlades in genom kvalitativa semistrukturerade intervjuer medindivider i olika befattningar för att erhålla en helhetsförståelse av automatiseringens effekter.Intervjuerna analyserades med hjälp av tematisk analys, kompletterad av innehållsanalys. Resultat och analys Studiens resultat lyfter vikten av förståelse om behoven vid automatisering för att undvikaöverdrivet komplexa och kostsamma system. För att automatisera i tung industri anses detbästa alternativet vara traverskranar då den klarar storleken på produkterna. Studien belyserde effekter en automatisering skulle medföra för beslutsfattande. Genomförandet avförändringar kan en viss form av motstånd förväntas, vilket behöver hanteras genom olikametoder såsom att kartlägga och bedöma omfattningen av motståndet.

För att förbättra företags energieffektivisering tillkom det 2014 en lag på att utföra energikartläggningar på företag som har mer än 250 personer anställda och som har en årsomsättning på över 50 miljoner euro, eller över 43 miljoner i balansomslutning. Nymölla bruk innefattas av denna lag och måste därmed utföra energikartläggning vart fjärde år och rapportera till energimyndigheten. Denna lagen utgör syftet för detta examensarbete som utgår från att genomföra en energikartläggning på pappersmaskin 2 inom Nymölla Bruk.  I förtorken evaporeras det  vatten från pappret med gramvikten 120g/m2 och  med gramvikten 80g/m2 . Den troliga anledningen till att det kan evaporera mer vatten från pappret i den lägre gramvikten är att pappret körs genom maskinen i en högre hastighet. Hastigheten för 120 g/m2 är 9,67 m/s och för 80 g/m2 är hastigheten 17,22 m/s. Den evaporerande skillnaden mellan gramvikterna kan även ses i eftertorken. Massflödet för punkt 20 vilket är vid frånluftsfläkten enligt bild 9 på sidan 25 i rapporten kunde inte redovisas på grund av att det inte sitter en mätare på plats, samt att beräkningar för att ta fram massflödet inte fungerade då fläktdiagrammet från fläkttillverkarna troligen inte stämmer överens med fläkten som mätningarna gjordes på.  För att kunna göra en fullständig energikartläggning på denna maskin angående ånga, kondensat och processventilation behövs det att massflödet för punkt 20 kan redovisas. Utan detta massflöde kan en balans över hur mycket som läcker in i förtorken inte fastställas, vilket medför att energianvändningen som krävs för att värma upp denna luft med ånga inte kan redovisas. Därmed borde fortsatta studie göras för att kunna genomföra en fullständig energikartläggning. / In order to improve the company's energy efficiency, a international law in 2014 was introduced to carry out energy surveys on companies with more than 250 employees, with annual income of more than 50 million euros, or over 43 million in total assets. Nymölla Bruk are included in this law and must therefore carry out energy mapping every four years and report it to the Swedish energy department. This law is the purpose for this degree project based to carrying out an energy survey on paper machine 2 in Nymölla Bruk. In the desiccator, 8.89 kg/s of water is evacuated from the paper with a gram weight of 120g/m2 and 10.45 kg/s with a gram weight of 80g/m2. The likely reason that it can evaporate more water from the paper in the lower grammage is that the paper is driven through the machine at a higher rate. The paper machine can produce 120g/m2 paper at a speed of 9.67 m/s and 80g/m2 paper at a speed of 12.22 m/s. The evaporating difference between gram weights can also be seen in the aftermath. The mass flow for point 20 which is at the exhaust air fan as shown in Figure 9 on page 25 of the report could not be reported due to the absence of a meter in place, and calculations for producing the mass flow did not work when the fan diagram from the fan manufacturers probably did not match the fan on which the measurements were made. In order to make an complete energy examination on this machine in regard of steam, condensate and process ventilation, it is necessary that the mass flow for point 20 can be known. The balance of the leakage into the dryer can not be determined without mass flow variable, making the energy consumption required to heat the air with steam impossible to calculate. Therefore, a further study should be done to carry out for making an complete energy examination.

Electrospinning is a fiber production method that has gained a special attention due to the simple setup and potential for the industry scale up to produce nanoregime polymer fibers. However, electrospun fibers have relatively poor mechanical properties, which could be improved by introducing reinforcing agents. Cellulose nanocrystals (CNCs) are a promising candidate for use as such fiber reinforcing phase due to nanoscale dimensions, excellent mechanical properties, abundance in nature, biocompatibility and renewability. The mechanical properties of reinforced fibers can be further improved by aligning them uniaxially. There are several reports available on aligning electrospun fibers and reinforcing them with CNCs. However, alignment of the reinforcing phase, such as CNCs, inside matrix is not studied extensively. The importance of aligning arises from different mechanical properties exhibited by the CNCs in longitudinal and transverse directions due to the high aspect ratio. This anisotropic nature of CNCs could be employed in nanocomposite fibers by aligning crystals along the fiber direction. In this study, the effect of the electric field modification on the alignment of CNCs in poly(vinyl) alcohol fibers was investigated. Fibers were collected using four different collector types, which also gave four different electric field configurations. Alignment of the reinforcing crystals in fibers with different degree of macroscopic orientation was studied using 2D XRD and polarized FT-IR. These studies confirm the alignment of both CNCs and PVA in uniaxially aligned fibers. Mechanical testing showed that improvement in alignment is directly related to the increase of the strength of the material. Aligned PVA-CNCs fibers had more than 100 times higher elastic modulus compared to non-aligned fibers. The rule of mixtures, Halpin-Tsai equation and orientation modified Cox’s equation were used to calculate theoretical values of elastic modulus and compare with experimental values. The comparison of between experimentally observed alignment of CNCs and theoretically predicted values shows that there is a potential for further improvement. The demonstrated improvements in the alignment of reinforcing phase could find applications, where well-aligned architectures are required, for example in uses as tissue engineering, scaffolds, membranes, microelectronic devices etc.

För att motverka global uppvärmning är det centralt att världen rör sig från fossila bränslen för energiproduktion och mot alternativa energiresurser som biobränslen. Industriella restprodukter – exempelvis sågspån – är ett bra alternativ för framställning av biobränslen då annars oanvändbara material kommer till användning. För att göra sådana material mer lätthanterliga komprimeras de ofta till pellets. Den globala pelletsmarknaden har ökat med ungefär 14 % årligen sedan 2010. Pelleteringsprocessen kan delas upp i tre faser: komprimering, strömning och friktion. Energianvändningen i pelleteringsprocessen går till komprimering av materialet; till att deformera materialet och överkomma det viskösa motståndet; och till att överkomma friktionen mellan materialet och presskanalväggarna. För att undersöka energianvändningen för pelletering på laboratorieskala används ofta singelpelletpressar. Syftet med den här studien är att öka kunskapen kring energianvändningen vid pelletering, med det huvudsakliga målet att vidareutveckla test- och beräkningsmetoder för att bestämma energianvändningen för att överkomma det viskösa motståndet i materialet vid pelletering i singelpelletpress. Materialet som pelleterades i studien var granspån. För att bestämma energianvändningen till att överkomma det viskösa motståndet i materialet etablerades ett jämviktssystem i singelpelletpressen, där presskraften stabiliserades med successiva pressningar – kallat kontinuerlig pelletering. Matrisuppställningen i singelpelletpressen inkluderade en kona, där materialet tvingas ner från en presskanal med en större diameter till en presskanal med en mindre diameter för att inkludera strömningsfasen. För att uppnå ett jämviktstillstånd kontrollerades friktionsmotståndskrafterna mot strömning av materialet genom att variera längden på den aktiva presskanalen (där det komprimerade materialet under konan har kontakt med presskanalväggen). Tillfället då strömning initierades undersöktes för att separera komprimeringsfasen från strömnings-/friktionsfasen. Separata komprimerings- och friktionsförsök gjordes för att subtrahera energianvändningen till komprimering och till att överkomma friktion från den totala energianvändningen – för att komma åt energianvändningen till att överkomma det viskösa motståndet. Jämviktstillståndet nåddes och kontinuerlig pelletering utfördes med en materialfukthalt på 17,5 % och en aktiv presskanallängd på 13 mm, där det högsta uppmätta presstrycket för varje successivt försök stabiliserades runt 154 MPa och pellets med densiteten 1200 kg/m3 producerades. Medelvärdet på trycket som krävdes för att initiera strömning blev 123 MPa. Den specifika energianvändningen som gick till att överkomma materialets viskösa motstånd blev 88 J/g material, vilket motsvarade 65 % av den totala energianvändningen. Motståndskrafterna mot presskraften från friktionen mellan pelleten och presskanalväggen ökade exponentiellt i förhållande till längden på pelleten i den aktiva presskanalen, vilket innebär svårigheter med att etablera önskade jämviktstillstånd genom en enbart teoretisk bestämning av den aktiva presskanallängden; experimentella försök behöver alltså göras.Den kontinuerliga pelleteringen i studien gjordes vid ett lägre presstryck än vid industriella processer för att inte överbelasta utrustningen. Densiteten för pelleten som tillverkades hamnade dock inom industriella intervall, vilket validerar metoden i studien. För att undersöka jämviktstillstånd vid högre presstryck kan längden på den aktiva presskanalen ökas. Metoden i studien förenklar vissa aspekter av kraftförhållanden och strömningens egenskaper. Vidare studier rekommenderas angående Poissoneffekten i konan, visköst motstånd i materialet i den aktiva presskanalen som konsekvens av en ojämn hastighetsprofil och en potentiell övergångsfas mellan komprimeringsfasen och strömnings-/friktionsfasen. Studien visar att kontinuerlig pelletering i singelpelletpress fungerar och för framtida studier på energianvändningen vid pelletering som använder singelpelletpressar rekommenderas att en uppsättning matriser med olika längder på den aktiva presskanalen konstrueras för att enkelt kunna upprätta ett jämviktstillstånd för kontinuerlig pelletering. Att andelen av den totala energianvändningen som gick till att överkomma det viskösa motståndet i materialet blev så hög belyser vikten av fortsatta studier kring det viskösa motståndet för att vidare kunna energieffektivisera pelleteringsprocessen.

The layer-by-layer (LbL) technique was used to modify the surface of cellulose fibers by consecutive adsorption of poly(allylamine hydrochloride) (PAH) and poly(acrylic acid) (PAA) followed by a final adsorbed layer of anionic paraffin wax colloids. Paper hand sheets made from the modified fibers were found to be highly hydrophobic with a contact angle of 150°. In addition to the significantly increased hydrophobicity, the sheets showed improved mechanical properties, such as a higher tensile strength. Heat treatment of the prepared sheets further enhanced both the mechanical properties and the hydrophobicity. These results demonstrate the flexibility and robustness of the LbL technique, which allows us to combine the known adhesive effect of PAH/PAA LbL films with the functionality of wax nanoparticles, creating a stronger and highly hydrophobic paper. It was further observed that LbL modified sheets without wax also displayed increased hydrophobicity when heat treated. The mechanism was studied through model experiments where LbL films of PAH/PAA were assembled on flat non-porous model cellulose surfaces. Contact angle measurements showed the same trend due to heat treatment of the model films, although, the absolute value of the contact angles were smaller. Analysis using the highly interfacial sensitive vibrational sum frequency spectroscopy technique showed an enrichment of CH3 groups (from the polymer chain ends) at the solid/air interface. These results indicate that during the heat treatment, a reorientation of polymer chains occurs to minimize the surface energy of the LbL film. In the second part of this work, the adhesive interactions between the main constituents of wood fibers were studied using high-resolution measuring techniques and well-defined model films of cellulose, hemicellulose and lignin. Successful surface modification of polydimethylsiloxane (PDMS) caps, needed in the Johnson-Kendall-Roberts (JKR) measuring methodology, by LbL deposition of nanofibrillated cellulose (NFC) and poly(ethylene imine) (PEI) allowed for the first known all-wood biopolymer JKR measurements of the adhesion between cellulose/cellulose, cellulose/lignin and the cellulose/glucomannan surfaces. The work of adhesion on loading and the adhesion hysteresis were similar for all three systems, suggesting that adhesion between the different wood biopolymers does not differ greatly. / <p>QC 20120314</p>

Massa- och pappersindustrin är stora energiförbrukare och står för 6 % av världens totala industriella energiförbrukning. I Sverige ligger andelen än högre, 50 % av den svenska industrins energiförbrukningen används av massa- och pappersindustrin. Anledningen till denna stora energiförbrukning är att det krävs stora mängder värme vid framställning av massan samt vid torkningsprocesser för papperstillverkning. Värmebehovet möts genom att producera ånga. Den höga energiförbrukningen gör att arbetet gällande energieffektiviseringar ständigt är pågående, både med hjälp av ny teknik och optimering av befintlig teknik.BillerudKorsnäs Karlsborg är ett massa- och pappersbruk med idag 400 anställda och en produktionskapacitet på 350 000 ton/år. Bruket har utmaningar med trycksvängningar som uppstår i ångnätet, vilket till stor del orsakas av Karlsborgs typ av kokprocess som består av åtta batchkokare. Batch innebär att ångförbrukningen i kokeriet inte är konstant utan är beroende av kokcykeln för samtliga kokare. Syftet med arbetet var att få en bättre förståelse för de svängningar som uppstår i ångnätet genom att kartlägga uttagningsmönster för de olika ångförbrukarna, samt identifiera möjligheter till minimering av svängningar i ångnätet. Ångnätet är den del av ångsystemet som kopplar samman ångproduktion med ångförbrukarna. Olika trycknivåer hålls i nätet beroende på vilka behov ångförbrukarna har, högtrycksånga från pannorna tryckreduceras via en mottrycksturbin eller via direktreducörer.Kartläggningen visar på tydliga samband mellan de kraftiga flödesvariationerna av ånga till kokeriet och trycksvängningar i ångnätet. Det totala ångbehovet i kokeriet är större under kallare perioder, dock sker stora flödesvariationer under alla förhållanden vilket medför att en viss typ av svängningar finns under hela året. Dessa svängningar har en amplitud på cirka två bar och uppstår vid ``normal drift´´ av fabriken, vilket innebär att de inte går att koppla till någon driftstörning i vare sig ångproduktionen eller ångförbrukningen. Även större trycksvängningar sker till följd av driftstörningar i massaproduktionen, dessa uppkommer dock mer sällan.Efter analys har det kunnat konstaterats att det finns problem med koden till friblåsningsventilerna i ångnätsreglersystemet. Detta skapar i sin tur problem med så kallad windup, när ventilerna är i respektive ändläge, vilket gör att friblåsningsventilerna hålls öppet onödigt lång tid. Ofta handlar det om en dryg minut med onödig friblåsning. Eftersom reglersystemets regulatorer jobbar efter prioritetsomringningar fördröjs även stängningen av ånga till ackumulatorn. HT-regulatorn använder därför alla ställdon för att sänka trycket onödigt lång tid varje gång friblåsningsventilerna hamnar i ändläge. När detta sammanfaller med en ångflödesökning till kokeriet sker de hastiga tryckfallen på cirka fyra bar som troligen skapar problem med överbringar från ångdomerna för respektive panna. Utifrån att detta problem har identifierats har underlag för att åtgärda detta problem tagits fram med hjälp av företaget Optimation. Att åtgärda dessa problem skulle skapa ett stabilare tryck i ångnätet och minska de svängningar som uppstår vid ``normal drift´´, dock kommer fortfarande svängningar till viss del att förekomma till följd av de stora flödesvariatonerna av ånga till kokeriet.