Sellun keitto, arkkien valmistus

Kuorinta, haketus ja seulonta

Aloitettiin työ kuorimalla haapa puu ja pätkittiin se neljään osaan. Pätkinnän jälkeen syötimme puun kappaleet haketus koneesen. Haketuksen jälkeen heitimme hakkeet hakeseulaan. Kun käynnistimme koneen hakeseula seuloi hakkeet 10min sisällä. Jaottelimme erikokoiset hakkeet omiin ämpäreisiinsä ja punnitsimme ne. Sitten otimme 100g näytteen, jonka veimme lämpökaappiin määrittääksemme kuiva-ainepitoisuuden. Yhteensä haketta oli 3055g

Sellun keitto, kaasaus ja pesu

Sellun keittoon käytettiin 13mm hake, jota oli yhteensä 1522g. Luimme käyttöohjeen läpi avasimme kaikki venttiilit, tarkistimme säädöt ja laitettiin hake hakekoriin. Sen jälkeen lisäsimme mustalipeän, NaOh, ja Na2S. Sitten kansi kiinni, käynnistimme pumpun ja lämmönvaihtimen.

Painetta sekä lämpötilaa mitattiin 10min välein kahden tunnin välein. Nämä tiedot syötettiin tietokoneelle excel ohjelmaan. Kun H-tekijä oli tarpeeksi korkea, sammutimme pumpun ja lämmönvaihdin. Pysäytyksien jälkeen mitattiin vielä painetta ja lämpötilaa 5min välein. Sitten alkoi kaasaus, eli painetta päästettiin vetokaappiin, kun paine oli laskenut tarpeeks päästettiin mustalipeä ulos astiaan ja avattiin keittimen kansi. Koska lastukori oli kuuma se laitettiin jäähtymään vesisaaviin, jäähdytyksen jälkeen lastut pestiin.

Kuvassa sellunkeiton excel kaavio.

Hajoitus ja massakakun teko

Massa hajoitettiin pystyhajoittajassa, pystyhajoittajassa massa hajosi veden ja pyörteen voimasta. Kun kaikki massa oli hajoitettu se laimennettiin 20 litraksi. Seoksesta otettiin 0,2 l näyte josta tehtiin priimamassasaannon mallikakku.

Jauhatus ja arkkienvalmistus

Ennen jauhatuksen aloittamista laskettiin kuinka paljon vettä ja massaa tarvittaan hollanteriin, laskettiin myös sr-luvun määrittämistä varten massan tarve. Tuloksena laitettiin hollanteriin 16,9 l massaa ja 5,6 l vettä. Käynnistettiin hollanteri ja annettiin pyöriä 30min, jonka jälkeen määritimme sr-luvun, sen saimme aikaseksi kun otimme 130ml massaa 1000ml mittalasiin joka täytettin 20 asteisella vedellä täyteen. Sitten massa vesiseos kaadettiin mittauslaitteeseen, saimme ensi yrityksellä jauhatusasteeksi 30% mikä oli hyvä, lopetimme homman siihen.

Jauhetusta massasta tehtiin kolme massakakkua jotka punnittiin ja kuivattiin.

Massaseoksesta tehtiin 15 arkkia. Arkkimuottiin meni noin 500ml massaseosta yhtä arkkia kohti, arkit kuivaattiin painotelan ja imukartongin avulla ja lopuksi kaikki arkit laitettiin kerralla puristimeen ja sen jälkeen rumpukuivaimeen.

Fysikaaliset tulokset

Kuivatut arkit leikattiin 14x14cm kokoisiksi palasiksi ja punnittiin. Näistä opettaja valkkasi 10 arkkia määrityksiä varten. Niistä laskettiin keskiarvot ja indeksit seuraavasti:

• Neliömassa, 105,3 g/m²
• Opasiteetti, 69,923
• Vetolujuus ,10,14 kN/m
• Ilmanläpäisy, 0 ml/min
• Vetoindeksi, Y=1000*x/w = 10,14kN/m /105,3g/m²*1000 = 96,29 Nm/g
• Repäisylujuus, 472,33 mN
• Repäisyindeksi, X=a/w = 472,33mN/ 105,3g/m²= 4,49 mNm²/g
• Puhkaisulujuus, 610 kpa
• Puhkaisuindeksi, x=p/w = 610kpa/105,3g/m²= 5,79 kpam²/g
• Murtotyö, 176,5 J/m²
• Murtotyöindeksi, Wwt = Wb/t / w*1000 = 176,5 J/m²/105,3g/m²*1000= 1676,16 J/kg

Kemialliset tulokset

Kemiallisissa määrityksissä määritettiin sellumassan kappaluku, luku kuvaa ligniinin liukenemista ja on tärkeä massan loppukovuuden takia.

Työ alkoi jauhamalla arkit pikku pölyksi siihen tarkoitetulla laitteella, yhteensä 3g. Kuiva-ainepitoisuus määritettiin IR-kuivaimella.

Ensimmäisenä tehtiin 0-näyte, johon massaa ei käytetty.

Nollanäytemääritys, sekoitimme 50ml kaliumpermanganaattia ja 50ml rikkihappoa keskenään, kaadoimme ne 400ml vettä. Annettiin sekoittua 10min, jonka jälkeen lisättiin kaliumjodidia jolloin soppa muuttui ruskeaksi, vapautuva jodin vuoksi. Seuraava vaihe oli titraus natriumtiosulfaatilla, sitä titrattiin niin kauan kunnes soppa kellersi, jonka jälkeen lisättiin vielä 5ml tärkkelysliuosta ja soppa muuttuikin tummansiniseksi. Tämän jälkeen titraus jatkui niin kauan kunnes seos muuttui värittömäksi.

Lopuksi tiosulfaatin kulutus katsottiin byretin asteikosta, nollanäytemääritykseksi tuli 26ml. Sama prosessi toistettiin kaksi kertaa massan kanssa ainoa ero että massa lisättiin myös seokseen, molemmilla kerroilla massan paino oli 1g.

Kappaluvun määrittäminen:

m=t/100*p

p= punnittu massanäyte

t= massan kuiva-aineprosentti

m= täysin kuiva massanäyte

Näyte 1. 94,60/100*0,998= 0,994g

Näyte 2. 94,60/100*0,989= 0,936g

a=2(b-c)

a=reaoktiossa kuluva permanganaatin määrä

b=tiosulfaatin kulutus nollanäytteellä, 26ml

c=tiosulfaatin kulutus massanäytteellä, Näyte 1. 17,4ml ja Näyte 2. 16,9ml

Näyte 1. 2x(26ml-17,4ml)= 17,2a

Näyte 2. 2x(26ml-16,9ml)= 18,2a

KAPPA-luku= a*d/m

Näyte 1. (17*0,966)/0,944g= 17,40

Näyte 2. (18*0,970)/0,936g= 18,65

a ja d saatiin kyseisestä taulukosta alla, riippuen .

Liimapäällystetyn paperin veden absorvoituvuus

Tehtävänä oli suorittaa liimapäällystetyn absorvoivuus kykyä ja tarkkailla Cobb-arvon eroavaisuuksia kiilto pinnalla ja karhealla puolella.

Ensteks leikkasin 140mm x 140mm kokoisia palasia yhteensä sormimäärän verran.
Punnitsin jokaisen arkin erikseen tarkalla vaa'alla ja merkitsin alkupainon jokaiseen arkkiin, viiteen arkista merkitsin sileälle puolelle ja viiteen karhealle puolelle.

Asensin arkin Cobb laitteeseen ja kaadoin 100ml ionivaihdettua vettä arkin päälle, odotin 45s sekunttikellosta katsoen, jolloin sain vedenkaatoluvan ja kaadoin veden viemäriin.
Nostin arkin, kuivatus arkkien väliin ja odotin 60s, jolloin punainen valo vaihtui vihreäksi ja painotela lähti liikkeelle ajaen arkki pinon yli kuivaten paperista ylimääräistä vettä pois.

Tämän jälkeen taitoin arkin kaksinkerroin, punnitsin sen uudestaan ja merkkasin arkinpainon paperiin. (toistin tämän jokaiselle 10 arkille)

Laskin jokaisen kappaleen paino-eron kostutuksen jälkeen ja ennen kostutusta ja kerroin 100 jolloin sain Cobb-arvon selville X=100(a-b)

Kun jokaisen arkin Cobb-arvo oli laskettu laskinn vielä keski arvot karhealle puolelle ja sileälle puolelle:

Karheapuoli 29,4 g/m2

Sileäpuoli 23,8 g/m2

Leivinpaperin ominaisuudet

Paperinominaisuudet

Leivinpaperi

1. Neliömassa

”Neliömassalla tarkoitetaan paperi tai kartonkineliön paino grammoina. Sen muuttaminen vaikuttaa lähes tulkoon kaikkiin paperin ominaisuuksiin”

Neliömassan määrittämistä varten leikkasimme leivinpaperista 250mm*300mm kokoisen palan ja punnitsimme vaa'alla sen. Tämän jälkeen laskimme massa/pinta-alalla tulokseksi saimme 36g/m2

2. Paksuus, Tiheys

”Paksuus mitataan paperi tai kartonkiarkin pintojen välisenä etäisyytenä”

Tässä osiossa mittasimme leivinpaperin paksuuden. Tehtävään käytimme siihen tarkoitettua laitetta. Mittaus suoritettiin viidestä eri kohdasta joista sitten laskimme keskiarvon.

Paksuuden tulokseksi saimme 49, 54, 54, 53, 54 = 53 mikrometriä

Tiheyden laskimme kaavalla 1000*neliömassa/paksuudella. 1000*36/53 = 679kg/m3

3. Vetolujuus, murtotyö, venymä

”Vetolujuus on suurin kuormitus jona paperista tai kartongista leikattu liuska kykenee kestämään murtumatta kun sitä vedetään pinnan suuntaisesti”

Tässä tehtävässä leikkasimme 20kpl soiroja leivinpaperista 2 cm leveitä ja tarpeeksi pitkiä yltääkseen vetolujuutta testaavaan laitteeseen. 10 kpl oli poikkisuunnassa ja 10kpl oli konesuunnassa.

Vetolujuus:

Konesuunnassa: 3,639 kN/m Poikkisuunnassa: 1,675 kN/m

Murtotyö:

Konesuunnassa: 31,19 J/m2 Poikkisuunnassa: 23,47 J/m2

Venymä:

Konesuunnassa: 1,33 % Poikkisuunnassa: 1,93 %

4. Repäisylujuus

”tarkoitetaan tietyn mittaisen repeämän aikaansaamiseen tarvittavaa työtä”

Leikkasimme hienolla leikkurilla, joka oli viimeksi teroitettu 2001 vuonna keväällä.. 5x6cm kokoisia paloja 40kpl.

Joista 20 kpl oli poikkisuunnassa ja 20kpl konesuunnassa.

Konesuunnassa: 210,263, 241,208,235 = 231 mN

Poikkisuunnassa: 267,294,251,276,274 = 272 mN

5. Karheus ja ilmanläpäisy

”Yleisin tapa mitata karheutta perustuu siihen miten nopeasti tai miten paljon ilmaa virtaa paperin ja sileäksi hiotun pinnan välisestä raosta. Paperin ilmanläpäisykyky riippuvat merkittävästi huokoisuudesta, huokoskoon jakautumisesta ja huokosten suuntautumisesta arkissa”

Ilmanläpäisevyyden ja karheuden mittasimme siihen tarkoitetulla laitteella ja tulokseksi saimme leivinpaperin ilmanläpäisevyyden osalta yllätys 0.

Karheuden osalta saimme tuloksiksi 680, 490, 500, 490, 600 = 552 ml/min

6. Vaaleus ja opasiteetti

”Paperin opasiteetti on sen läpinäkymättömyyden mitta ja vaaleus merkitsee samaa kuin tavanomaisessa kielenkäytössä värittömistä tai lähes värittömistä kappaleista käytetty käsite valkoisuus.”

Vaaleuden ja opasiteetin mittasimme siihen tarkoitetulla koneella.

Vaaleus: 91,63

Opasiteetti: 81,08

7. Puhkaisulujuus

”Testikappaleen puhkaisulujuus on käytetyn hydraulisen paineen maksimiarvo, jonka näyte kestää rikkoutumatta”

Tässä tehtävässä laitoimme leivinpaperin puhkaisulujuus koneen puristukseen ja käynnistimme koneen. Kun paine kasvoi leivinpaperille liian suureksi paperiin tuli reikä ja kone mittasi kuinka paljon voimaa reiän tuottamiseen tarvitsi.

Tulokseksi saimme: 234, 212, 214, 229, 203 = 218 KpA

Indeksilaskut

Vetolujuus

Poikkisuunta: 46,52 nm/g
Konesuunta: 101 nm/g

Murtotyö

Poikkisuunta: 651,9 J/kg
Konesuunta: 866 J/kg

Repäisyindeksi

Poikkisuunta: 7,55 mNm2/g
Konesuunta: 6,41 mNm2/g 

Nippelitietoa Leivinpaperista

Leivinpaperi on ruoanlaitossa ja leipomisessa käytetty paperi. Leivinpaperi on puhtaasta selluloosasta valmistettu. Leivinpaperi kestää myös uunin kuumuudet (noin 220 C° astetta) syttymättä.

Leivinpapereita on myytävänä rullina, joista leikataan sopivankokoinen palanen uuninpellille tai vuokaan. 

Leivinpapereita on myytävänä myös arkkeina uunipellille valmiiksi sopivan kokoisena.

Leivinpaperi kuuluu rasvankestäviin tuotteisiin, joten siltä vaaditaan rasvankestävyyden lisäksi hyvää vetolujuutta, märkälujuutta ja hyviä optisia ominaisuuksia. Neliömassan tulee asettua 20─80 g/m2 välille. Myös tuotteiden kierrätettävyys on nostanut asemaansa viimeaikoina.

Rasvankestäviä papereita ja kartonkeja voidaan valmistaa kemiallisilla ja mekaanisilla tavoilla. Happokäsittely ja fluorokemikaalien lisääminen ovat kemiallisia tapoja, kun taas sellun jauhaminen pitkään matalassa lämpötilassa on mekaaninen tapa valmistaa rasvankestävää paperia.

Leivinpaperia suomessa valmistaa Metsä Tissue Mäntässä, jonka Saga leivinpaperi on erittäin suosittua.

Tiheys pyknometrilla

Työn tarkoitus: selvittää kolmen eri suolaliuoksen tiheys pyknometria käyttäen, sekä opettajan antaman liuoksen massaprosenttisuus.

Valmistimme ensin 1%- 7%- ja 12% suolaliuoksen seuraavasti.

1%-liuokseen punnitsimme dekantterilasiin 1g suolaa ja mittasimme 99ml vettä
7%- 7g suolaa ja 93ml vettä
12%- 12g suolaa ja 88ml vettä
Tämän jälkeen sekoitimme aineet ja liuokset olivat valmiita.

Haimme yhden pyknometrin, jota käytimme aineiden tiheyden selvittämiseen.
Täytimme pyknometrin aina liuoksella ja otimme pyknometrin painon ylös kunkin m-%-liuoksen kohdalla.

Tyhjän pyknometrin paino oli 31,56g ja pyknometrin tilavuus oli 50,562cm3

P=m/v

1%- (82,34-31,56)/ 50,562= 1,004 g/ml
7%- (84,56-31,56)/ 50,562= 1,048 g/ml
12%- (86,47-31,56)/ 50,562= 1,085 g/ml
x- (82,52-31,56)/ 50,562= 1,007 g/ml

X-liuoksen massaprosenttisuus

1,007=0,0069x+0,953
1,007-0,953=0,0069*x
x=(1,007-0,953)/0,0069
X=1,73 m-%

Sähkönjohtokyky

Työn tarkoitus: Selvittää opettajan antaman suolaliuoksen massaprosenttisuus excel-ohjelmalla.

Ensimmäisenä valmistimme 1-%, 2-% ja 3-% NaCl suolaliuoksen dekantterilaseihin. Valmistus tapahtui seuraavasti 1-% seosta varten punnitsimme lasiin 1g NaCl ja 99ml vettä, 2-% 2g NaCl ja 98ml vettä, 3-% ja 97ml vettä. Tämän jälkeen sekoitimme liuokset hyvin ja aloimme mittauspuuhiin kalibroituamme sähkönjohtokykymittarin ensin.

1-% sähkonjohtokyky oli 57,9 uS/cm
2-% sähkönjohtokyky oli 36,1 uS/cm
3-% sähkönjohtokyky oli 18,8 uS/cm

opettajan antaman liuoksen sähkönjohtokyvyksi saimme 34,4 uS/cm

Tämän jälkeen piirsimme excel-ohjelmalla suolaliuoksen sähkönjohtokyky massaprosenttisuuden funktiona, josta saimme tulokseksi opettajan liuoksen vahvuuden olleen 1,83 massaprosenttinen.

34,3=19,535*x-1,46
44,4+1,46=19,535*x
x=(34,4+1,46)/19,535
=1,83568

Siistaus

Tarkoituksena työssä oli tutkia siistauksen vaikutusta laboratorioarkkien vaaleuteen.

Työ alkoi määrittämällä IR-kuivaimella kuivapitoisuus sanomalehdestä joka oli 92,80%.
Tämän jälkeen laskimme paljonko sanomalehteä tarvitsee repiä, jotta siistaussakeus tulisi olemaan 0,5% revimme lehteä siis 100,2g.

Kun lehdet oli revitty ne sekoitettiin kuumaan veteen ja tehosekottimella jauhettiin hajotetuksi massaksi.

Dekantterilasiin lisättiin seuravat kemikaalit:
- 10g saippuaa
- 23 ml 1-N NaOH
- 3 ml Na-silikaattia (5%)
- 5 ml EDTA
- 1 ml H2O2

Hajotettu massa ja kemikaalit lisättiin siistauskennoon, sekä 4 g CaCl2 säätämään veden kovuus. Kuumaa vettä loroteltiin ylijuoksuun asti, avattiin siistauskennon ilmahana ja kenno käyntiin.

Siistauskennoon alkoi muodostumaan pinnalle tummaa vaahtoa, jota kaavittiin pois ämpäriin, kun mu musteista vaaahtoa ei enää syntynyt ja vesi oli kirkkaampaa, siistaus lopetettiin ja massa otettiin talteen pariin ämpäriin.

Siistatun massan lisäksi valmistimme 1/8 osan siistaamattoman massan, ilman kemikaaleja.

Valmistimme kummastakin massasta 3 laboratorioarkkia, silmämääräisesti ero ei ollut kovinkaan suuri.

fysiikkaa 13.1

Tänään opin laskemaan esim. Kauan kestää keihään lentomatka jonka himpula kätinen neekeri heittää 37m/s nopeudella, 68 metrin päässä olevaan antilooppiin joka kaikessa rauhassa nakertaa heinää savannin auringon alla?

s = 68m
v = 37m/s                   t= 68m / 37 m/s = 1,83s
t = ?                                            

Vastaus keihään lentomatka kestää 1,83s