Tärkkelyksen keiton seuraaminen NMR-menetelmällä

Samankaltaiset tiedostot
Kaivosvesien puhdistukseen ratkaisuja metsäteollisuudesta

Ligniini NMR. Otto Mankinen Molecular materials, NMR research group

PIKAMENETELMÄT ELINTARVIKKEEN RASVAPITOISUUDEN MÄÄRITTÄMISESSÄ

Ch2 Magnetism. Ydinmagnetismin perusominaisuuksia.

Luku 15: Magneettinen resonanssi

Oppikirja (kertauksen vuoksi)

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

KEMIA. Kemia on tiede joka tutkii aineen koostumuksia, ominaisuuksia ja muuttumista.

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

Mikrofluidisten suspensiovirtausten kuvaus NMR:n etähavaitsemismenetelmällä. Otto Mankinen, NMR research group, University of Oulu

Manufacturing 4.0. Future of Manufacturing SP3, LUT Laser

HELSINGIN YLIOPISTO. Elintarvike- ja ympäristötieteiden laitos. EKT-sarja 1571 OHRATÄRKKELYKSEN ELINTARVIKEKÄYTTÖ. Laura Männistö

Ch12 Kokeita spin-1/2 systeemillä. Yksinkertaisia mittauksia usean vuorovaikuttamattoman spin-1/2 ytimen systeemillä

Tree map system in harvester

Perunatärkkelyksen kerääntyminen ja sijoittuminen, ennen ja jälkeen tuleentumisen, perunamukuloiden eri kudoksissa. Esitutkimus.

Voimalaitoksen vesikemian yleiset tavoitteet ja peruskäsitteitä

Ohran lajikkeiston sääherkkyys. Kaija Hakala, vanhempi tutkija FT

Exercise 1. (session: )

Sähkön rooli? Jarmo Partanen LUT School of Energy systems

luku 1.notebook Luku 1 Mooli, ainemäärä ja konsentraatio

1. Malmista metalliksi

Hiilidioksidin, veden ja lämmön vaihto Helsingissä

S Magneettikuvauksen sovellukset Viikkoharjoitukset

KE4, KPL. 3 muistiinpanot. Keuruun yläkoulu, Joonas Soininen

NIMI: Luokka: c) Atomin varaukseton hiukkanen on nimeltään i) protoni ii) neutroni iii) elektroni

Ilmastomuutoksen riskimallinnuksen tuloksia: millaiset ovat tulevaisuuden ilmastoolosuhteet

Kuparin korroosio hapettomissa olosuhteissa

α-amylaasi α-amylaasin eristäminen syljestä ja spesifisen aktiivisuuden määritys. Johdanto Tärkkelys Oligosakkaridit Maltoosi + glukoosi

Leikepaksuus magneettikuvauksen laadunvalvonnassa. Kandidaatintyö

Pientaajuisten kenttien lähteitä teollisuudessa

MOOLIMASSA. Vedyllä on yksi atomi, joten Vedyn moolimassa M(H) = 1* g/mol = g/mol. ATOMIMASSAT TAULUKKO

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

Tekes BioRefine and Water: Water Innovations and Business Eväitä jatkoon Smart Water alueella Marina Congress Center Katri Mehtonen

Kosteusmittausten haasteet

Vesitehokkuus liiketoiminnan uusi ajuri. Pöyry Forest Industry Consulting oy

Kaikenlaisia sidoksia yhdisteissä: ioni-, kovalenttiset ja metallisidokset Fysiikan ja kemian perusteet ja pedagogiikka

Prognos Julkaisusuunnitelmat

HIRLAM diagnostics for operations and experiments

Ikäryhmä / Proteiini. Ikäryhmä /

POHDITTAVAKSI ENNEN TYÖTÄ

Adsorbenteista analytiikkaan Tulokset hankeajalta

Mikrotila Makrotila Statistinen paino Ω(n) 3 Ω(3) = 4 2 Ω(2) = 6 4 Ω(4) = 1

Cleantech testausympäristö, mittaukset, kansainvälinen osaamisen kehittäminen, kaupallisuus; Jarkko Räty, Adriana Ferancova Veijo Sutinen

761359A Spektroskooppiset menetelmät NMR-SPEKTROSKOPIA

energiatehottomista komponenteista tai turhasta käyntiajasta

UUSI AKUSTINEN VAAHTORAINATTU LUONNONKUITUMATERIAALI

Suomen Potilasturvallisuusyhdistys SPTY ry

Kemialliset reaktiot ja reaktorit Prosessi- ja ympäristötekniikan perusta I

Kiinteiden'materiaalien'magnee-set'ominaisuudet'

YLIOPISTO-AMMATTIKORKEAKOULUYHTEISTYÖ

Continuous environmental monitoring for the automation of water balance management at mines

Uusien lääkeainemolekyylien rakennemääritystä NMR-spektrometrillä

Kemia 3 op. Kirjallisuus: MaoL:n taulukot: kemian sivut. Kurssin sisältö

Sivu 1. Viljelykasvien sato vuonna 2006 Skörden av odlingsväxter 2006 Yield of the main crops 2006

The relationship between leisuretime physical activity and work stress with special reference to heart rate variability analyses

Atomien rakenteesta. Tapio Hansson

6 YDINFYSIIKKAA 6.1 YTIMEN RAKENTEESTA

Lämmitysjärjestelmät

HD 6/15 G Classic. Joustavaan, liikkuvaan käyttöön. Helppo liikuteltavuus. Säilytyspaikat pesuvarusteille. Kestävä ja helppo huoltaa

Eräiden lääkeainelaboratorion synteesituotteiden rakenteiden varmistuksesta NMR -spektrometrialla.

PIKAOHJE Tuulimittaus WS2-WTN + D-LINE

Betonin pitkät käyttöiät todellisissa olosuhteissa

Tietotekniikan osasto. Magneettikuvantaminen. Tuulia Salo

VALTION MAATALOUSKONEIDEN TUTKIMUSLAITOS. Kuva 1. Cera-Tester viljankosteusmittari.

Ydin- ja hiukkasfysiikka: Harjoitus 1 Ratkaisut 1

Ympäristömittauspäivät / TkT Jukka Tanninen

Huleveden pitoisuuksien ajallinen ja alueellinen vaihtelu Maija Taka University of Helsinki 1

Strykniinin ja brusiinin stereokemian kvantitatiivinen selvittäminen NMR -menetelmillä ja heteronukleaarisen Altona-Haasnoot yhtälön laatiminen

Kaasumittaukset jatkuvatoimiset menetelmät 1. Näytteenotto 1 Näytteenottolinja

Maaston ja tiestön kantavuuden ennustaminen. Jori Uusitalo Jari Ala-ilomäki Harri Lindeman Tomi Kaakkurivaara Nuutti Vuorimies Pauli Kolisoja

Ympäristö- ja kaivannaisalan tutkimus CEMISssä

Mittaaminen kaivosvesien hallinnan perustana. Esko Juuso Säätötekniikan laboratorio Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto

Storages in energy systems

Konetekniikan koulutusohjelman opintojaksomuutokset

Pohjajarven vuosilustoisten sedimenttien paleomagneettinen tutkimus: Paleosekulaarivaihtelu Suomessa viimeisten 3200 vuoden aikana

Solun perusrakenne I Solun perusrakenne. BI2 I Solun perusrakenne 3. Solujen kemiallinen rakenne

Jari Rosendal, toimitusjohtaja Petri Castrén, talousjohtaja Kemiran osavuosikatsaus. Tammisyyskuu

Luento 2. SMG-2100 Sähkötekniikka Risto Mikkonen

Pricing policy: The Finnish experience

Magswitchin h y ö d y t :

CBRNE-aineiden havaitseminen neutroniherätteen avulla

766334A Ydin- ja hiukkasfysiikka

Mitä kuuluu ilmastonmuutokselle?

Aalto-yliopisto Kemian tekniikan korkeakoulu Kemian tekniikan lukujärjestys SYKSY 2012

dekantterilaseja eri kokoja, esim. 100 ml, 300 ml tiivis, kannellinen lasipurkki

ICT Monen mahdollistaja. Ari Eklund Vice President, Corporate Development

Vakaiden isotooppien käytön periaatteet ravitsemustutkimuksessa

Ch4 NMR Spectrometer

a) Puhdas aine ja seos b) Vahva happo Syövyttävä happo c) Emäs Emäksinen vesiliuos d) Amorfinen aine Kiteisen aineen

Pellettien pienpolton haasteet TUOTEPÄÄLLIKKÖ HEIKKI ORAVAINEN VTT EXPERT SERVICES OY

Atomimallit. Tapio Hansson

Miten käytän oikein melatoniinia?

5 LIUOKSEN PITOISUUS Lisätehtävät

Mitä energia on? Risto Orava Helsingin yliopisto Fysiikan tutkimuslaitos CERN

Sovelletun fysiikan laitoksen tutkimus- ja yritysyhteistyö osana yhteiskäyttölaboratoriota

Työssä tutustutaan hajoamislakiin ja määritetään 137 Ba:n viritystilan kev keskimääräinen elinaika ja puoliintumisaika.

Kunnossapidon integroituminen käynnissäpitoon Kevitsan kaivoksella käynnistäminen ja toiminta. Rikasta pohjoisesta

VTT:n kaasutustekniikan erikoismittaukset. Sanna Tuomi, Matti Reinikainen , PIKOKAASU-seminaari VTT Technical Research Centre of Finland

Miksi ja mitä muuntajan vikakaasuja tulee mitata?

Stormwater filtration unit

Transkriptio:

Tärkkelyksen keiton seuraaminen NMR-menetelmällä Jenna Raunio, Ekaterina Nikolskaya, Yrjö Hiltunen Xamk Kuitulaboratorio PURE Puhdas reaktori- ja prosessitekniikka biotuotteiden valmistuksessa

Tärkkelyksen keiton seuraaminen NMRmenetelmällä Tutkimuksen taustamotivaatio: Kationisen massatärkkelyksen kunnollinen keittyminen ja oikea käsittely ennen lisäystä sellumassaan on tärkeä osa paperin ja kartongin valmistusta. PURE-projektissa on tavoitteena tutkia ja kehittää onlinemittausmenetelmiä paperikemikaalien laadun valvontaan. Kuitulaboratoriossa oli jo valmiina NMR-laitteisto, jota on käytetty onnistuneesti muihin sovelluksiin. Rasvahappojen ketjunpituuden määritys 1 Metallien saostumisen mittaus kaivosvesistä 2

NMR ydinmagneettinen resonanssi Tietyillä atomiytimillä, joilla on sopiva spinkvanttiluku, esiintyy NMRaktiivisuutta. Esimerkiksi 1-H ja 13-C. NMR-laitteiston toimintaperiaate: 3 Näyte asetetaan magneettikenttään B 0, jolloin sen atomien spinit kääntyvät magneettikentän suuntaisesti. Näytteeseen kohdistetaan hetkellisesti toinen magneettikenttä B 1, joka saa näytteen spinit heilumaan. B 1 sammutetaan, heiluvat spinit palautuvat lähtöasentoonsa, ja tästä syntyvä magneettikentän vaihtelu voidaan mitata. Kuitulaboratoriolla on käytössä ns. protoni-nmr-relaksometri. Relaksometria on yksinkertaisin NMR:n muoto, ja siinä mitataan spinien tasapainotilaan paluuseen kuluvaa aikaa. 3 Mittauksen kohde on vedyn 1 H ydin eli protoni.

Kuitulaboratorion NMR-relaksometri

NMR-relaksaatio ja tärkkelys Relaksaatioaika T on verrannollinen protonien liikkuvuuteen liuoksessa. Sen käänteisarvo on relaksaationopeus R. 4 Pelkän veden tai veteen liuenneen tärkkelyksen R on pieni, eli spinit palautuvat hitaasti tasapainotilaansa. Heikosti liuenneen tai uudelleenkiteytyneen tärkkelysliuoksen R taas on suurempi. 5 Siis tärkkelyksen keiton edetessä relaksaationopeuden pitäisi laskea, ja mahdollisen uudelleenkiteytymisen tapahtuessa relaksaationopeuden pitäisi kasvaa. Suurin osa signaalista tulee vedestä.

Peruna Tulokset Vehnä Mittaukset tehtiin panoskeitossa normaali-ilmanpaineessa 5% sakeudessa. Vain perunatärkkelys vaikuttaa keittyvän loppuun asti. Viljatärkkelyksissä tapahtuu luultavasti nopeaa uudelleenkiteytymistä. 6 Ohra

Tulokset Vehnä ja NaCl Vehnä ja Na 2 SO 4 Suoloilla ei näytä olevan merkittävää vaikutusta keittymiseen. Säilytys 60⁰C:ssa vaikuttaa ehkäisevän uudelleenkiteytymistä tehokkaasti. 6 Relaxation rate R 2 (1/s) 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 8 20 60 Storage Temperature (⁰C) Before storage (70⁰C) Potato starch after 9 days Barley starch after 13 days Wheat starch after 13 days

Yhteenveto NMR-relaksometrialla pystyy seuraamaan tärkkelyksen keittymistä ja säilytystä jatkuvatoimisesti. Tämä mittaustekniikka voisi olla sopiva esim. paperitehtaiden tärkkelysliuosten laadun seurantaan. Laitteisto voitaisiin kytkeä tehtaan säiliöön tai linjastoon, josta se voi mitata liuoksen tilaa automaattisesti. Koska laitteisto on melko pieni, sen voisi tuoda tehtaalle myös väliaikaiseen käyttöön. Tutkimuksia jatketaan käyttäen Xamk Kuitulaboratorion jet-keitintä, jolloin päästään 120-140⁰C lämpötiloihin. Tavoitteena on löytää sopivat keitto-olosuhteet vehnälle ja ohralle.

Lähteet 1. Nikolskaya, E. & Hiltunen, Y. Appl Magn Reson (2018) 49: 185. https://doi.org/10.1007/s00723-017-0953-2 2. A novel online method for monitoring precipitation of metals in mining waters, June 2015, Conference: Automaatio XXI seminar 2015, Helsinki, Finland 3. Bosmans, G. M., Pareyt, B., & Delcour, J. A. (2016). Non-additive response of blends of rice and potato starch during heating at intermediate water contents: A differential scanning calorimetry and proton nuclear magnetic resonance study. Food Chemistry, 192(Supplement C), 586-595. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.07.056 4. Baranowska, H. M., Sikora, M., Kowalski, S., & Tomasik, P. (2008). Interactions of potato starch with selected polysaccharide hydrocolloids as measured by low-field NMR. Food Hydrocolloids, 22(2), 336-345. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2006.12.014 5. Wang, S., Li, C., Copeland, L., Niu, Q., & Wang, S. (2015). Starch retrogradation: A comprehensive review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 14(5), 568-585. 10.1111/1541-4337.12143 6. Raunio, J., Nikolskaya, E. & Hiltunen, Y. (2018). On-line monitoring of cationic starch gelatinization and retrogradation by 1H NMR-relaxometry. Nordic Pulp & Paper Research Journal, 0(0), pp. -. Retrieved 11 Sep. 2018, from doi:10.1515/npprj-2018-0010

Ceresto Oy PURE-projektissa mukana