Fotoniikkasensori- ja korkean teknologian kuvantamisen demonstrointi metsäbiojalostamon hallintaan (FOKUDEMO)

Abstract

Fotoniikkasensori- ja korkean teknologian kuvantamisen demonstrointi metsäbiojalostamon hallintaan (Fokudemo) -hankkeen tavoitteena oli biojalostamoprosessien parempi ymmärtäminen fotoniikka- ja kuvantavien menetelmien avulla. Hankkeessa tuotettiin uusiin sensoritekniikoihin ja menetelmiin perustuvia työkaluja ja osaamista metsäbiojalostamon keskeisten prosessien (ligniinin sekä suovan erotus) sekä metsäbiomassaa jalostavien bioprosessien optimointiin ja prosessien suorituskyvyn parantamiseen.

Hankkeessa kehitettiin jatkuvatoiminen online-mittaus kuplakokojakauman määrittämiseen ja menetelmää sovellettiin sellun valmistuksen happivaiheen toiminnan tutkimiseen kahdella eri tehtaalla. Tutkittiin suopanäytteiden fluoresenssiominaisuuksia sekä kehitettiin menetelmä, jota voidaan soveltaa mahdollisesti prosessin suopapitoisuuden online-mittaukseen. Kehitettiin ja tutkittiin valon taittumiseen perustuvaa aiemmin lähinnä laboratoriossa käytettyä Abbe-menetelmää prosessimittaukseksi. Kolmella eri valonlähteellä aineelle taitekerroin mitattuna saadaan muodostettua kullekin aineelle ominainen dispersiokäyrä. Teollisuuteen soveltuva low cost -magneettikuvauslaite valmistettiin nopeiden sekoitus- ja aineensiirtoilmiöiden mittaamiseksi. Lisäksi selvitettiin reaaliaikaista magneettikuvauksen hyödyntämistä teollisuuden mittauksiin. Tehokkaita, moderneja ohjelmisto- ja mallinnusratkaisuja kehitettiin mittausdatan tarkempaan ja monipuolisempaan hyödyntämiseen.

Photonics sensor and high technology imaging demonstrations to the control of forest biorefineries (Fokudemo) project was aimed at understanding better biorefinery processes through photonics and imaging methods.

The project produced new tools and know-how based on methodologies and expertise in the optimization of the processes of the forest refinery (lignin and soap separation), forest biomass process optimization and process performance improvement. Continuous on-line measurement for bubble size distribution was developed and the method was applied to the oxygen delignification of pulp production in two different factories.

The fluorescence properties of the soap samples were studied and a method was developed that could be applied to the on-line measurement of the soap concentration of the process. The Abbe method used earlier mainly in the laboratory scale was developed for a process scale measurement method. The dispersion curve characteristic for each substance is determined by measuring the refractive index with three different light sources. A low cost magnetic resonance imaging device was manufactured to measure fast mixing and mass transfer phenomena. In addition, real-time utilization of magnetic resonance imaging in industrial measurements was studied. Efficient, modern software and modelling solutions were developed for more accurate and versatile measurement data utilization.