Nopea ja tarkka biopolttoaineiden kosteuden määritys käyttäen magneettisen resonanssin mittaukseen perustuvaa laitetta

Translated title of the contribution: Rapid and accurate biofuel moisture content gauging using magnetic resonance measurement technology

Timo Järvinen

Research output: Book/ReportReport

Abstract

Biomassaa käytetään paljon polttoaineena ja sen käyttö kasvaa energialähteenä sekä raaka-aineena nestemäisten biopolttoaineiden valmistuksessa. Kaikki nämä prosessit hyötyvät, jos biomassan kosteus tunnetaan etukäteen kaikissa oloissa. Biopolttoaineiden kauppa perustuu yhä enemmän polttoaineen energiasisältöön, joka lisää nopean ja tarkan kosteuspitoisuuden määrityksen tarvetta. Viime vuosina on EU-tasolla toteutettu myös laaja biopolttoaineiden standardointi, joka korostaa laadunhallinnan ja laatutietojen tärkeyttä hankinta- ja toimitusketjussa. Periaatteessa kosteuspitoisuutta voidaan mitata monella instrumentaalimenetelmällä. Tyypillisiä tekniikoita ovat mm. infrapuna (ir, nir), radiotaajuus (rf), mikroaalto, radiometriset, sähkönjohtavuuteen ja kapasitanssiin perustuvat laitteet. Myös magneettista resonanssia (MR) ja termisten neutronien absorptiota on käytetty. MR-menetelmän periaatteet on tunnettu ja sitä on käytetty jo 1950-luvulta lähtien. Siitä on tullut paljon käytetty instrumentaalianalyysimenetelmä kemiassa. Se on myös tunnettu tarkkana menetelmänä, jota soveltuu erilaisten yhdisteiden analyysiin ja erityisesti vetyä sisältävien aineiden tutkimiseen. Nykyisin MR-tekniikkaa käytetään spektroskopiassa ja rakenneanalyysissa. MR-teknologian hyödyntäminen on laajentunut lääketieteelliseen diagnostiikkaan magneettikuvauksena (MRI). Jo kauan on pyritty kehittämään pienempiä MR- mittareita. Vaisala Oyj toteutti muutama vuosi sitten tällaisen laitteen. VTT on käyttänyt Vaisala Oyj:n kehittämää MR-prototyyppilaitetta noin vuoden ajan 2011 eri biopolttoaineiden kosteuden mittauksessa. Ensimmäinen vaihe VTT:llä oli määrittää laitteen tarkkuus kosteusmittauksessa verrattuna standardissa (SFS-EN 14774) kuvattuun uunikuivausmenetelmään. Nämä testit osoittivat, että prototyypin tarkkuus oli verrattavissa standardin mukaiseen kosteuspitoisuuden määritykseen. MR-mittaus oli myös tarkempi kuin muut vastaavantyyppiset samalla tavalla käytettävät instrumentaalilaitteet, joita VTT:llä oli ollut käytössä. Prototyyppi oli lisäksi luotettava ja helposti kalibroitavissa. Suurin haaste MR-prototyypin käytössä oli mittausastian koko. Siksi astiaan pystyttiin panemaan tyypillistä biopolttoainetta keskimäärin noin puolet siitä, mitä uunikuivaukseen perustuvassa näytteenottostandardissa (SFS-EN 14774) edellytetään näytemassaksi. Sen vuoksi VTT:n mittauksissa kosteus määritettiin MR-laitteella aina kahdesta samasta näytteestä otetusta osanäytteestä. Laskelmissa ja vertailuissa käytettiin kahden mittauksen keskiarvoa. Jo Vaisalassa prototyypillä testattiin kaksi kertaa suurempaa näyteastiaa, jonka Metso automaatio on ottanut käyttöön kaupallisissa laitteissa.
Original languageFinnish
Place of PublicationEspoo
PublisherVTT Technical Research Centre of Finland
Number of pages68
ISBN (Electronic)978-951-38-7977-8
Publication statusPublished - 2013
MoE publication typeNot Eligible

Publication series

SeriesVTT Technology
Number90
ISSN2242-1211

Fingerprint

Nefopam
Biofuels
Magnetic Resonance Spectroscopy
Technology

Keywords

  • moisture gauging
  • MR moisture device
  • biofuel moisture instrumental measurement

Cite this

Järvinen, T. (2013). Nopea ja tarkka biopolttoaineiden kosteuden määritys käyttäen magneettisen resonanssin mittaukseen perustuvaa laitetta. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland. VTT Technology, No. 90
Järvinen, Timo. / Nopea ja tarkka biopolttoaineiden kosteuden määritys käyttäen magneettisen resonanssin mittaukseen perustuvaa laitetta. Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2013. 68 p. (VTT Technology; No. 90).
@book{27c6d657c9684b3ca9ebf0350032ffb9,
title = "Nopea ja tarkka biopolttoaineiden kosteuden m{\"a}{\"a}ritys k{\"a}ytt{\"a}en magneettisen resonanssin mittaukseen perustuvaa laitetta",
abstract = "Biomassaa k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n paljon polttoaineena ja sen k{\"a}ytt{\"o} kasvaa energial{\"a}hteen{\"a} sek{\"a} raaka-aineena nestem{\"a}isten biopolttoaineiden valmistuksessa. Kaikki n{\"a}m{\"a} prosessit hy{\"o}tyv{\"a}t, jos biomassan kosteus tunnetaan etuk{\"a}teen kaikissa oloissa. Biopolttoaineiden kauppa perustuu yh{\"a} enemm{\"a}n polttoaineen energiasis{\"a}lt{\"o}{\"o}n, joka lis{\"a}{\"a} nopean ja tarkan kosteuspitoisuuden m{\"a}{\"a}rityksen tarvetta. Viime vuosina on EU-tasolla toteutettu my{\"o}s laaja biopolttoaineiden standardointi, joka korostaa laadunhallinnan ja laatutietojen t{\"a}rkeytt{\"a} hankinta- ja toimitusketjussa. Periaatteessa kosteuspitoisuutta voidaan mitata monella instrumentaalimenetelm{\"a}ll{\"a}. Tyypillisi{\"a} tekniikoita ovat mm. infrapuna (ir, nir), radiotaajuus (rf), mikroaalto, radiometriset, s{\"a}hk{\"o}njohtavuuteen ja kapasitanssiin perustuvat laitteet. My{\"o}s magneettista resonanssia (MR) ja termisten neutronien absorptiota on k{\"a}ytetty. MR-menetelm{\"a}n periaatteet on tunnettu ja sit{\"a} on k{\"a}ytetty jo 1950-luvulta l{\"a}htien. Siit{\"a} on tullut paljon k{\"a}ytetty instrumentaalianalyysimenetelm{\"a} kemiassa. Se on my{\"o}s tunnettu tarkkana menetelm{\"a}n{\"a}, jota soveltuu erilaisten yhdisteiden analyysiin ja erityisesti vety{\"a} sis{\"a}lt{\"a}vien aineiden tutkimiseen. Nykyisin MR-tekniikkaa k{\"a}ytet{\"a}{\"a}n spektroskopiassa ja rakenneanalyysissa. MR-teknologian hy{\"o}dynt{\"a}minen on laajentunut l{\"a}{\"a}ketieteelliseen diagnostiikkaan magneettikuvauksena (MRI). Jo kauan on pyritty kehitt{\"a}m{\"a}{\"a}n pienempi{\"a} MR- mittareita. Vaisala Oyj toteutti muutama vuosi sitten t{\"a}llaisen laitteen. VTT on k{\"a}ytt{\"a}nyt Vaisala Oyj:n kehitt{\"a}m{\"a}{\"a} MR-prototyyppilaitetta noin vuoden ajan 2011 eri biopolttoaineiden kosteuden mittauksessa. Ensimm{\"a}inen vaihe VTT:ll{\"a} oli m{\"a}{\"a}ritt{\"a}{\"a} laitteen tarkkuus kosteusmittauksessa verrattuna standardissa (SFS-EN 14774) kuvattuun uunikuivausmenetelm{\"a}{\"a}n. N{\"a}m{\"a} testit osoittivat, ett{\"a} prototyypin tarkkuus oli verrattavissa standardin mukaiseen kosteuspitoisuuden m{\"a}{\"a}ritykseen. MR-mittaus oli my{\"o}s tarkempi kuin muut vastaavantyyppiset samalla tavalla k{\"a}ytett{\"a}v{\"a}t instrumentaalilaitteet, joita VTT:ll{\"a} oli ollut k{\"a}yt{\"o}ss{\"a}. Prototyyppi oli lis{\"a}ksi luotettava ja helposti kalibroitavissa. Suurin haaste MR-prototyypin k{\"a}yt{\"o}ss{\"a} oli mittausastian koko. Siksi astiaan pystyttiin panemaan tyypillist{\"a} biopolttoainetta keskim{\"a}{\"a}rin noin puolet siit{\"a}, mit{\"a} uunikuivaukseen perustuvassa n{\"a}ytteenottostandardissa (SFS-EN 14774) edellytet{\"a}{\"a}n n{\"a}ytemassaksi. Sen vuoksi VTT:n mittauksissa kosteus m{\"a}{\"a}ritettiin MR-laitteella aina kahdesta samasta n{\"a}ytteest{\"a} otetusta osan{\"a}ytteest{\"a}. Laskelmissa ja vertailuissa k{\"a}ytettiin kahden mittauksen keskiarvoa. Jo Vaisalassa prototyypill{\"a} testattiin kaksi kertaa suurempaa n{\"a}yteastiaa, jonka Metso automaatio on ottanut k{\"a}ytt{\"o}{\"o}n kaupallisissa laitteissa.",
keywords = "moisture gauging, MR moisture device, biofuel moisture instrumental measurement",
author = "Timo J{\"a}rvinen",
year = "2013",
language = "Finnish",
series = "VTT Technology",
publisher = "VTT Technical Research Centre of Finland",
number = "90",
address = "Finland",

}

Järvinen, T 2013, Nopea ja tarkka biopolttoaineiden kosteuden määritys käyttäen magneettisen resonanssin mittaukseen perustuvaa laitetta. VTT Technology, no. 90, VTT Technical Research Centre of Finland, Espoo.

Nopea ja tarkka biopolttoaineiden kosteuden määritys käyttäen magneettisen resonanssin mittaukseen perustuvaa laitetta. / Järvinen, Timo.

Espoo : VTT Technical Research Centre of Finland, 2013. 68 p. (VTT Technology; No. 90).

Research output: Book/ReportReport

TY - BOOK

T1 - Nopea ja tarkka biopolttoaineiden kosteuden määritys käyttäen magneettisen resonanssin mittaukseen perustuvaa laitetta

AU - Järvinen, Timo

PY - 2013

Y1 - 2013

N2 - Biomassaa käytetään paljon polttoaineena ja sen käyttö kasvaa energialähteenä sekä raaka-aineena nestemäisten biopolttoaineiden valmistuksessa. Kaikki nämä prosessit hyötyvät, jos biomassan kosteus tunnetaan etukäteen kaikissa oloissa. Biopolttoaineiden kauppa perustuu yhä enemmän polttoaineen energiasisältöön, joka lisää nopean ja tarkan kosteuspitoisuuden määrityksen tarvetta. Viime vuosina on EU-tasolla toteutettu myös laaja biopolttoaineiden standardointi, joka korostaa laadunhallinnan ja laatutietojen tärkeyttä hankinta- ja toimitusketjussa. Periaatteessa kosteuspitoisuutta voidaan mitata monella instrumentaalimenetelmällä. Tyypillisiä tekniikoita ovat mm. infrapuna (ir, nir), radiotaajuus (rf), mikroaalto, radiometriset, sähkönjohtavuuteen ja kapasitanssiin perustuvat laitteet. Myös magneettista resonanssia (MR) ja termisten neutronien absorptiota on käytetty. MR-menetelmän periaatteet on tunnettu ja sitä on käytetty jo 1950-luvulta lähtien. Siitä on tullut paljon käytetty instrumentaalianalyysimenetelmä kemiassa. Se on myös tunnettu tarkkana menetelmänä, jota soveltuu erilaisten yhdisteiden analyysiin ja erityisesti vetyä sisältävien aineiden tutkimiseen. Nykyisin MR-tekniikkaa käytetään spektroskopiassa ja rakenneanalyysissa. MR-teknologian hyödyntäminen on laajentunut lääketieteelliseen diagnostiikkaan magneettikuvauksena (MRI). Jo kauan on pyritty kehittämään pienempiä MR- mittareita. Vaisala Oyj toteutti muutama vuosi sitten tällaisen laitteen. VTT on käyttänyt Vaisala Oyj:n kehittämää MR-prototyyppilaitetta noin vuoden ajan 2011 eri biopolttoaineiden kosteuden mittauksessa. Ensimmäinen vaihe VTT:llä oli määrittää laitteen tarkkuus kosteusmittauksessa verrattuna standardissa (SFS-EN 14774) kuvattuun uunikuivausmenetelmään. Nämä testit osoittivat, että prototyypin tarkkuus oli verrattavissa standardin mukaiseen kosteuspitoisuuden määritykseen. MR-mittaus oli myös tarkempi kuin muut vastaavantyyppiset samalla tavalla käytettävät instrumentaalilaitteet, joita VTT:llä oli ollut käytössä. Prototyyppi oli lisäksi luotettava ja helposti kalibroitavissa. Suurin haaste MR-prototyypin käytössä oli mittausastian koko. Siksi astiaan pystyttiin panemaan tyypillistä biopolttoainetta keskimäärin noin puolet siitä, mitä uunikuivaukseen perustuvassa näytteenottostandardissa (SFS-EN 14774) edellytetään näytemassaksi. Sen vuoksi VTT:n mittauksissa kosteus määritettiin MR-laitteella aina kahdesta samasta näytteestä otetusta osanäytteestä. Laskelmissa ja vertailuissa käytettiin kahden mittauksen keskiarvoa. Jo Vaisalassa prototyypillä testattiin kaksi kertaa suurempaa näyteastiaa, jonka Metso automaatio on ottanut käyttöön kaupallisissa laitteissa.

AB - Biomassaa käytetään paljon polttoaineena ja sen käyttö kasvaa energialähteenä sekä raaka-aineena nestemäisten biopolttoaineiden valmistuksessa. Kaikki nämä prosessit hyötyvät, jos biomassan kosteus tunnetaan etukäteen kaikissa oloissa. Biopolttoaineiden kauppa perustuu yhä enemmän polttoaineen energiasisältöön, joka lisää nopean ja tarkan kosteuspitoisuuden määrityksen tarvetta. Viime vuosina on EU-tasolla toteutettu myös laaja biopolttoaineiden standardointi, joka korostaa laadunhallinnan ja laatutietojen tärkeyttä hankinta- ja toimitusketjussa. Periaatteessa kosteuspitoisuutta voidaan mitata monella instrumentaalimenetelmällä. Tyypillisiä tekniikoita ovat mm. infrapuna (ir, nir), radiotaajuus (rf), mikroaalto, radiometriset, sähkönjohtavuuteen ja kapasitanssiin perustuvat laitteet. Myös magneettista resonanssia (MR) ja termisten neutronien absorptiota on käytetty. MR-menetelmän periaatteet on tunnettu ja sitä on käytetty jo 1950-luvulta lähtien. Siitä on tullut paljon käytetty instrumentaalianalyysimenetelmä kemiassa. Se on myös tunnettu tarkkana menetelmänä, jota soveltuu erilaisten yhdisteiden analyysiin ja erityisesti vetyä sisältävien aineiden tutkimiseen. Nykyisin MR-tekniikkaa käytetään spektroskopiassa ja rakenneanalyysissa. MR-teknologian hyödyntäminen on laajentunut lääketieteelliseen diagnostiikkaan magneettikuvauksena (MRI). Jo kauan on pyritty kehittämään pienempiä MR- mittareita. Vaisala Oyj toteutti muutama vuosi sitten tällaisen laitteen. VTT on käyttänyt Vaisala Oyj:n kehittämää MR-prototyyppilaitetta noin vuoden ajan 2011 eri biopolttoaineiden kosteuden mittauksessa. Ensimmäinen vaihe VTT:llä oli määrittää laitteen tarkkuus kosteusmittauksessa verrattuna standardissa (SFS-EN 14774) kuvattuun uunikuivausmenetelmään. Nämä testit osoittivat, että prototyypin tarkkuus oli verrattavissa standardin mukaiseen kosteuspitoisuuden määritykseen. MR-mittaus oli myös tarkempi kuin muut vastaavantyyppiset samalla tavalla käytettävät instrumentaalilaitteet, joita VTT:llä oli ollut käytössä. Prototyyppi oli lisäksi luotettava ja helposti kalibroitavissa. Suurin haaste MR-prototyypin käytössä oli mittausastian koko. Siksi astiaan pystyttiin panemaan tyypillistä biopolttoainetta keskimäärin noin puolet siitä, mitä uunikuivaukseen perustuvassa näytteenottostandardissa (SFS-EN 14774) edellytetään näytemassaksi. Sen vuoksi VTT:n mittauksissa kosteus määritettiin MR-laitteella aina kahdesta samasta näytteestä otetusta osanäytteestä. Laskelmissa ja vertailuissa käytettiin kahden mittauksen keskiarvoa. Jo Vaisalassa prototyypillä testattiin kaksi kertaa suurempaa näyteastiaa, jonka Metso automaatio on ottanut käyttöön kaupallisissa laitteissa.

KW - moisture gauging

KW - MR moisture device

KW - biofuel moisture instrumental measurement

M3 - Report

T3 - VTT Technology

BT - Nopea ja tarkka biopolttoaineiden kosteuden määritys käyttäen magneettisen resonanssin mittaukseen perustuvaa laitetta

PB - VTT Technical Research Centre of Finland

CY - Espoo

ER -

Järvinen T. Nopea ja tarkka biopolttoaineiden kosteuden määritys käyttäen magneettisen resonanssin mittaukseen perustuvaa laitetta. Espoo: VTT Technical Research Centre of Finland, 2013. 68 p. (VTT Technology; No. 90).