One of the major issues facing the coal industry today is the decline in economically recoverable reserves, especially in the Witbank 1 Mpumalanga region of South Africa. This necessitates a critical review of alternate coal sources. One such source was identified as previously discarded and currently arising coal fines. It is well known that great value lies within these fines, but that the high moisture content associated with fine coal leads to thermal inefficiencies, handling problems and increased transport cost. This study will investigate thermal drying as a feasible solution to effectively remove this moisture. During thermal drying coal is fed into a high temperature environment; this can influence the physical and mechanical properties of the coal. The effects include swelling, caking, cracking, loss of water, loss of volatiles, and many more. These effects are investigated by means of thennogravimetric analysis, scanning electron microscopy with a heating stage, proximate analysis and mercury intrusion. Coal samples with an average particle size of 500 um were selected for this study. It was found that: The rate of moisture loss up to temperatures between 150 and 200°C is at a maximum where after the rate declines up to temperatures between 350 and 450°C when primary devolatilisation initiates. No visual changes in the coal are observed up to temperatures between 350 and 450°C. A limited amount of volatiles evolve at a constant rate up to 250°C; this is not significant enough to decrease the calorific value of the coal. Porosity changes in the coal are observed from temperatures as low as 250°C. Thermal drying was found to be a feasible alternative to currently employed drying methods with 150°C selected as the optimal drying temperature. A thermal drying plant is proposed with recommendations for future work needed to realise such a plant. / Thesis (M.Ing. (Chemical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2010

One of the major issues facing the coal industry today is the decline in economically recoverable reserves, especially in the Witbank 1 Mpumalanga region of South Africa. This necessitates a critical review of alternate coal sources. One such source was identified as previously discarded and currently arising coal fines. It is well known that great value lies within these fines, but that the high moisture content associated with fine coal leads to thermal inefficiencies, handling problems and increased transport cost. This study will investigate thermal drying as a feasible solution to effectively remove this moisture. During thermal drying coal is fed into a high temperature environment; this can influence the physical and mechanical properties of the coal. The effects include swelling, caking, cracking, loss of water, loss of volatiles, and many more. These effects are investigated by means of thennogravimetric analysis, scanning electron microscopy with a heating stage, proximate analysis and mercury intrusion. Coal samples with an average particle size of 500 um were selected for this study. It was found that: The rate of moisture loss up to temperatures between 150 and 200°C is at a maximum where after the rate declines up to temperatures between 350 and 450°C when primary devolatilisation initiates. No visual changes in the coal are observed up to temperatures between 350 and 450°C. A limited amount of volatiles evolve at a constant rate up to 250°C; this is not significant enough to decrease the calorific value of the coal. Porosity changes in the coal are observed from temperatures as low as 250°C. Thermal drying was found to be a feasible alternative to currently employed drying methods with 150°C selected as the optimal drying temperature. A thermal drying plant is proposed with recommendations for future work needed to realise such a plant. / Thesis (M.Ing. (Chemical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2010

No description available.

Στο εισαγωγικό μέρος της διατριβής περιγράφονται επιστημονικά δεδομένα για τους λακτοβάκιλλους, τις ζύμες και άλλους προβιοτικούς μικροοργανισμούς, τη χρήση του κεφίρ, τις μεθόδους και τις εφαρμογές της ακινητοποίησης αλλά και της ξήρανσής των μικροοργανισμών στα τρόφιμα. Επίσης, γίνεται αναφορά στις κατηγορίες των τυριών, τις μικροβιολογικές και βιοχημικές μεταβολές κατά την ωρίμανσή τους, τις αρχικές καλλιέργειες που χρησιμοποιούνται καθώς και τη συμβολή τους στην ανάπτυξη του αρώματος. Οι κύριοι στόχοι της διατριβής αυτής είναι η παραγωγή νέων θερμικά ξηρανθεισών αρχικών καλλιεργειών σε ελεύθερη ή/και ακινητοποιημένη μορφή καθώς και η έρευνα για την καταλληλότητα αυτών στην ωρίμανση σκληρών τυριών. Στη συνέχεια της διατριβής μελετήθηκε η παρασκευή σκληρών τυριών με τη χρήση ελεύθερων και ακινητοποιημένων σε καζεΐνη κυττάρων κεφίρ μετά από λυοφιλίωση ή θερμική ξήρανση. Η θερμική ξήρανση του κεφίρ παρουσιάζει οικονομικό πλεονέκτημα έναντι της λυοφιλίωσης και συνέβαλε σημαντικά στην αύξηση της βιωσιμότητας των κυττάρων, στη δημιουργία οπών, στη βελτίωση των οργανοληπτικών χαρακτηριστικών, στη μείωση των παθογόνων και στην αύξηση του χρόνου συντήρησης των τυριών. Παράλληλα, μελετήθηκαν οι μικροβιακοί πληθυσμοί, η οξύτητα καθώς και η συγκέντρωση των σακχάρων και της αιθανόλης στα δείγματα που ωρίμασαν στους 5, 18 και 22 °C. Τα υψηλά ποσοστά βιωσιμότητας των λακτοβακίλλων αποτελούν ένδειξη για τον προβιοτικό χαρακτήρα των τυριών αυτών. Οι παράμετροι αυτές εξετάστηκαν επίσης σε σκληρά τυριά στα οποία προστέθηκε αρχική καλλιέργεια L. casei. Η συγκέντρωση του L. casei επηρέασε τα μικροβιολογικά, χημικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τυριών. Επιπλέον, μελετήθηκαν το υδατοδιαλυτό άζωτο και ο συντελεστής ωρίμανσης ώστε να διαπιστωθεί πιθανή επιτάχυνση της ωρίμανσης στα τελικά προϊόντα. Ο βαθμός υγιεινής των τυριών εξετάστηκε με τον προσδιορισμό των κολοβακτηρίων, των εντεροβακτηρίων και των πιθανών σταφυλόκοκκων. Η αύξηση στη συγκέντρωση της αρχικής καλλιέργειας L. casei βελτίωσε τα χημικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τυριών αλλά δεν κατάφερε να αποτρέψει την ανάπτυξη των παθογόνων μικροοργανισμών. Αντίθετα, στα σκληρά τυριά με μεικτή αρχική καλλιέργεια L. bulgaricus ή L. helveticus και K. marxianus τα παθογόνα κολοβακτήρια, εντεροβακτήρια και οι πιθανοί σταφυλόκοκκοι μειώθηκαν σημαντικά. Η προσθήκη των αρχικών καλλιεργειών μετά από θερμική ξήρανση εφαρμόστηκε με επιτυχία σε ανάλατα σκληρά τυριά. Ο χρόνος ζωής και τα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά των τυριών βελτιώθηκαν με τη χρήση της αρχικής καλλιέργειας. Η ακινητοποίηση των κυττάρων σε καζεΐνη δεν επηρέασε σημαντικά τα ποιοτικά χαρακτηριστικά των τυριών. Μεταξύ των αρχικών καλλιεργειών, τα ελεύθερα κύτταρα κεφίρ έδωσαν τα καλύτερα αποτελέσματα. Η παρασκευή των σκληρών τυριών σε πιλοτική κλίμακα ήταν επίσης ένα από τα αντικείμενα της διατριβής. Η αρχική καλλιέργεια που χρησιμοποιήθηκε ήταν κεφίρ μετά από θερμική ξήρανση σε συγκέντρωση 1,0 g/L γάλακτος. Η ωρίμανση των τυριών πραγματοποιήθηκε στους 12 και 18 °C. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η ανάπτυξη και η ξήρανση της αρχικής καλλιέργειας είναι εφικτή σε βιομηχανική κλίμακα και η χρήση της για την παραγωγή σκληρών τυριών δίνει προϊόντα υψηλής ποιότητας. Σε αυτό συνέβαλε η σημαντική μείωση των παθογόνων μικροοργανισμών που εξετάστηκαν. Τα τυριά εμφάνισαν βελτιωμένα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά και αύξηση του βαθμού δημιουργίας οπών σε ικανοποιητικούς χρόνους ωρίμανσης. Το τελευταίο κεφάλαιο των αποτελεσμάτων της διατριβής ασχολείται με την επίδραση των αρχικών καλλιεργειών στα πτητικά παραπροϊόντα των τυριών. Η ανάλυση των δειγμάτων με την τεχνική SPME-GC/MS έδειξε ότι η χρήση αρχικής καλλιέργειας αύξησε τον αριθμό και τη συγκέντρωση των κύριων συστατικών που συνεισφέρουν στη δημιουργία του αρώματος και δευτερευόντως της γεύσης των τυριών. Η θερμική ξήρανση της καλλιέργειας έδωσε καλύτερα αποτελέσματα σε σχέση με τη λυοφιλίωση. Σημαντική είναι η αύξηση των πτητικών ενώσεων στα ανάλατα σκληρά τυριά με αρχική καλλιέργεια που εξηγεί και τη μεγαλύτερη βαθμολογία που έλαβαν κατά την οργανοληπτική δοκιμασία. Οι μεικτές λοιπόν αρχικές καλλιέργειες που μελετήθηκαν μπορούν να χρησιμοποιηθούν μετά από θερμική ξήρανση για την παραγωγή σκληρών τυριών υψηλής ποιότητας και υγιεινής. Επιπλέον, η εκμετάλλευση του ρυπογόνου τυρογάλακτος για την ανάπτυξη των καλλιεργειών και η εφαρμογή μιας οικονομικά προσιτής μεθόδου ξήρανσης αποτελούν βασικά πλεονεκτήματα της παραγωγικής διαδικασίας σε πιλοτική κλίμακα. Η διατριβή αυτή αποτελεί μια ολοκληρωμένη έρευνα των μικροβιολογικών, χημικών και οργανοληπτικών χαρακτηριστικών στα σκληρά τυριά με τη χρήση θερμικά ξηρανθεισών αρχικών καλλιεργειών. / In the introductory part of this Dissertation, the microbiology and starter culture production of lactobacilli, yeasts, other probiotic microorganisms and kefir are reviewed. Cell immobilization and drying of microorganisms for food production are also reported. Moreover, cheese varieties, microbiological and biochemical changes during ripening of cheeses, starter cultures and their contribution to aroma development are discussed. The aim of the current thesis is the production of new thermally dried starter cultures with free or immobilized cells and their application for the ripening of hard-type cheese. Specifically, the production of cheeses with free and immobilized cells of kefir on casein after freeze-drying or thermal drying were studied. It was found that thermal drying of kefir posseses an economical advantage over freeze-drying and contributes significantly to the extension of shelf life, degree of gas holes and to the improvement of sensory characteristics. Microbial populations, acidity, residual sugars and the ethanol concentration were also determined in the cheese samples ripened at 5, 18 and 22 °C. High viability of lactobacilli shows the probiotic character of these hard-type cheeses. Furthermore, the same parameters were studied in hard-type cheese ripened with L. casei as starter culture. L. casei concentration had a significant effect on the microbiological, chemical and sensory characteristics of cheeses. Water soluble nitrogen and ripening time measurements indicated an acceleration of ripening. Safety and hygiene were determined by measurement of coliforms, enterobacteria and presumptive staphylococci. The increase of starter culture concentration improved chemical and sensory characteristics but pathogens were not inhibited. However, in the case of hard-type cheese using a mixed starter culture of L. bulgaricus or L. helveticus with K. marxianus, pathogens as coliforms, enterobacteria and presumptive staphylococci were significantly reduced. A chapter of this thesis concerns the use of thermally dried starter cultures for the production of unsalted hard-type cheeses. In this case shelf-life and sensory characteristics of the samples were improved by the addition of starter culture. Cell immobilization on casein did not have a significant effect on cheese quality characteristics. The best results were obtained by the use of free cells of kefir starter culture. Scale-up of hard-type cheese production at pilot scale was the final step of this dissertation. In the frame of this chapter, thermally dried kefir at a concentration of 1.0 g/L was used as starter culture and products were ripened at 12 and 18 °C. The results indicate that thermal drying of starter culture is feasible under pilot scale conditions and can be used for products of high quality. Thermal drying of kefir was performed by supplying air of 38 °C on a thin layer of biomass. Pathogen populations were significantly reduced in these products. Cheese samples had improved sensory characteristics and number of eyes in a relatively short ripening time. The last part of the thesis revealed the effect of starter cultures on the major volatiles of cheeses. Sample analysis with SPME-GC/MS technique showed that the addition of starter culture increased the number and the concentration of volatile compounds positively contributing to the aroma of cheeses. Thermal drying of culture gave better results than freeze-drying. The increase of flavor compounds in unsalted hard-type cheeses is important and is confirmed by the high scores that these samples achieved in sensory evaluation. A general conclusion of the thesis is that the mixed starter cultures studied can be successfully used after thermal drying in the ripening of hard-type cheeses. Moreover, the exploitation of whey for starter culture production and the application of the economical and feasible method of thermal drying constitute the main advantages of hard-type cheese production at pilot scale.

I en värld med ökande koldioxidhalter i atmosfären och höjd medeltemperatur, råder det inga tvivel om att vi står inför en rad utmaningar för att minska användandet av bland annat fossila bränslen som generar skadliga utsläpp. Det finns många alternativ till oljebaserade bränslen, och ett som har ökat markant de senaste åren är bränslepellets. Bränslepellets är ett träbaserat biobränsle som i sitt kompakta tillstånd erbjuder ett bra värmevärde och är klimatneutralt. För att tillverka pellets måste råmaterialet först termiskt torkas, från en fukthalt på ca 55 % till ca 10 %, vilket i dagsläget kan motsvara upp till en fjärdedel av hela energiåtgången i pelleteringsprocessen. Med den ökade efterfrågan av bränslepellets finns också ökade förutsättningar för energieffektiviseringar i pelletsproduceringen, speciellt i torkningssteget.  Drinor AB har tagit fram en avvattningsmaskin av biomaterial som heter CDP, och med den är det möjligt att avvattna biomaterial till ca 30 %, vilket skulle reducera både tiden och energin det tar att termiskt torka materialet. Avvattningen sker under tryck på minst 40 ton, där vattnet mekaniskt pressas ut ur råmaterialet. Hur avvattningen påverkar råmaterialet, speciellt i en pelletframställning, är oklart och syftet med detta arbete var att ta reda på hur pelleteringsegenskaperna påverkas efter pressning med CDP, och om det finns möjligheter att spara energi i malningsdelen i pelleteringsprocessen. Målet med arbetet var att ta reda på hur CDP påverkar pelletskvaliteter i form av hårdhet och densitet, samt om friktionsutvecklingen i pelleteringsmatrisen förändras, genom att framställa pellets ur 3 scenarion. I ett scenario ska en traditionell pelletsframställning liknas, med endast termisk torkning och i de resterande två scenarion implementeras CDP som försteg till den termiska torkningen. I ett av dessa två scenarion mals inte träflisen innan pelletering, för att se om energi kan sparas utan att offra pelletskvalitet. Ett annat mål var att, per scenario, ta reda på vid vilken fukthalts- och temperaturkombination de bästa pelletsen tillverkades med avseende på hög densitet och hårdhet samt låg friktionsutveckling. Resultaten visade att scenariot med CDP som komplement till termisk torkning och utan malningprocess, producerade pellets med högst hårdhet, högst densitet och lägst friktionsutveckling under båda fukthalterna på pelleteringsmaterialet och nästintill samtliga matristemperaturer. Det scenario som hade endast termisk torkning producerade pellets med lägst densitet och hårdhet samt högst friktion under nästan alla temperaturer och fukthalter. När den bästa fukthalts- och temperaturkombinationen togs fram per scenario, så var scenariot med CDP och utan malning bäst. Pellets producerade där hade ökad densitet, nästan tredubblad hårdhet samt mer än halverad friktionsutveckling i pelleteringsmatrisen, jämfört med scenariot som imiterade traditionell pelletsframställning med endast termisk torkning. Skulle det scenariot med CDP och utan malningsprocess implementeras i en verklig industriell skala skulle det innebära stora förutsättningar för ökad produktion av pellets med bättre kvalitet, samt ett minskat energianvändande i form av reducerad termisk torkning och minskat användande av malningsprocessen. / In a world with growing carbon dioxide contents in the atmosphere and elevated average temperature, there is no doubt that we are faced with a number of challenges to reduce the use of, among other things, fossil fuels that generate harmful emissions. There are many alternatives to oil-based fuels, and one that has increased markedly in recent years is fuel pellets. Fuel pellets are a wood-based biofuel that, in its compact state, offers a good thermal value and is climate neutral. In order to produce pellets, the raw material must first be thermally dried, from a moisture content of about 55 % to about 10 %, which can currently account for up to at least a quarter of the total energy consumption in the pelleting process. With the increased demand for fuel pellets, there are also increased possibilities for energy efficiency in the pellet production, especially in the drying stage. Drinor AB has developed a biomaterial dewatering machine called CDP, with which it is possible to drain the biomaterial to a moisture content of about 30%, which would reduce both the time and the energy it takes to thermally dry the material. The dewatering pressure is at least 40 tonnes, where the water is mechanically squeezed out of the raw material. How the dewatering affects the raw material, especially in a pellet production, is unclear and the purpose of this work was to find out how the pelleting properties are affected after pressing with CDP and if there is potential for saving energy in the grinding process in the pelleting process. The aim of the work was to find out how CDP affects pellet qualities in terms of hardness and density, and if the friction development in the pelleting dye changes, by making pellets out of 3 scenarios. In one scenario, traditional pellets production should be resembled, with only thermal drying, and in the remaining two scenarios, CDP is implemented as a complement to thermal drying. In one of these two scenarios, the wood chips were not milled before pelleting, to see if energy can be saved without sacrificing pellet quality. Another goal was to determine, by each scenario, what moisture and temperature combination the best pellets were produced with respect to high density and hardness and low friction development. The results showed that the CDP scenario, as a complement to thermal drying and without grinding process, produced the hardest pellets, highest density and lowest friction development during both moisture levels of the pelleting material and almost all die temperatures. The scenario that only had thermal drying produced pellets with the lowest density and hardness, as well as maximum friction under almost all temperatures and moisture levels. When the best moisture and temperature combination was achieved by each scenario, the scenario with CDP and without grinding was the best. Pellets produced there had increased density, almost triple the hardness, and more than half the friction development in the pelleting die, compared to the scenario that imitated traditional pellets production with only thermal drying. Should the scenario with CDP and without grinding process be implemented on a real industrial scale, it would provide great conditions for increased production of better quality pellets, as well as reduced energy use in the form of reduced thermal drying and reduced use of the grinding process.