Solvent and Rotating Bed Reactor Extraction with One- and Two-Phase Solvents Applied to Bilberries (Vaccinium myrtillus) for Isolating Valuable Antioxidants

Extraction of antioxidants from bilberries using solvent extraction and the novel rotating bed reactor (RBR) both with one-phase (ethanol and water) and two-phase (ethanol and water +salt) solvents was studied. Solids, ethanol, and temperature settings in an experimental design were monitored for 1 h. The measured responses were (1) polyphenol concentration, (2) visible-near infrared spectra, and (3) HPLC measurement. The (1) responses were used for making response surfaces in time and the spectra (2) could confirm these results. The HPLC results (3) confirmed the results of 1 and 2 but were found unsuitable for online monitoring. The RBR was better than traditional extraction and 16 min sufficed. The response surfaces showed an optimal concentration of ethanol, temperatures above 50 degrees C gave the best results, and high loads of solid were beneficial. Two-phase extraction was less efficient. The methodology could be transferred to larger scale extraction systems to improve yield and save on reagents/energy cost

Design av on-line transflektanscell för mätning av turbida material

En snabb och tillförlitlig teknik för att följa ändringar in en procesström är spektroskopi, i synnerhet nära infraröd (NIR). Online NIR-spektroskopi utförs med transmission (på homogena klara vätskor) eller med reflektion (på heterogena fasta material). För turbida vätskor behövs en prob som kan mäta integrerande över stora ytor och med olika inträngningsdjup i vätskan. Vi konstruerade en sådan prob och testade dess egenskaper med hjälp av statistisk försöksplanering och multivariat data analys. En jämförelse gjordes även med en kommersiell prob. Mejeriavfall som går till anaerob rötning är en typisk turbid vätska utan reproducerbara egenskaper. För att simulera mejeriavfallets turbiditet användes lösningar av reproducerbara mängder mjölkpulver. Som testfaktorer användes 1) olika mängder turbiditet (mjölkpulver koncentration), 2) temperatur och 3) mängden analyt. Jämförelsen av proberna visar att den konstruerade proben har nästan samma egenskaper som den kommersiella och att den går att använda för olika slags at-line och on-line process mätningar. Skillnaden är att den kommersiella proben är ämnad för immersion i vätskan medan den nya proben är till för mätning genom ett fönster i en vätska som blir pumpad. Försöksplaneringen ger en bra insyn i vilka faktorer som är viktiga för en stabil och reproducerbar mätning

Bestämning av antocyaniner, Brix och torrhalt i blåbär med NIR-spektroskopi

Bärindustrin är beroende av insamling av plockade bär. Bären används färska eller processade i t.ex. läskedrycker, kosmetika och i näringssupplement. Bären som används varierar i sammansättning under den relativt korta växtsäsongen. Detta betyder att utbytet av slutprodukter varierar stort. Bärens kvalité kan mätas noggrant med våtkemiska metoder på laboratorium men dessa metoder är långsamma och dyra. En enkel och snabb mätmetod vore därför önskvärd. I projektet jämför vi laboratoriets analysmetoder med nära infraröd spektroskopi (NIR). Denna teknik kan göras bärbar för bruk i fält och ger snabba resultat (ofta inom 2 minuter). En systematisk studie utfördes under några månader sommaren 2014. Bär samlades in i Sverige och Finland med regelbundna intervall. NIR mättes på bären innan de skickades till ett laboratorium för analys. NIR mättes på färska, hela, homogeniserade bär samt på tinade bär efter infrysning. Resultaten från studien visade att vissa blåbäregenskaper kan mätas direkt med NIR på färska bär. För homogeniserade färska bär är det möjligt att beräkna laboratoriets resultat från NIR spektra. Mätningar på lagrade frysta bär gav inga användbara resultat. Detta betyder att det borde gå att bygga en kalibreringsmodell för homogeniserade färska bär som möjliggör NIR mätning och beräkning av viktiga egenskaper i fält väldigt snabbt

Multivariate non-invasive measurements of skin disorders

The present thesis proposes new methods for obtaining objective and accurate diagnoses in modern healthcare. Non-invasive techniques have been used to examine or diagnose three different medical conditions, namely neuropathy among diabetics, radiotherapy induced erythema (skin redness) among breast cancer patients and diagnoses of cutaneous malignant melanoma. The techniques used were Near-InfraRed spectroscopy (NIR), Multi Frequency Bio Impedance Analysis of whole body (MFBIA-body), Laser Doppler Imaging (LDI) and Digital Colour Photography (DCP). The neuropathy for diabetics was studied in papers I and II. The first study was performed on diabetics and control subjects of both genders. A separation was seen between males and females and therefore the data had to be divided in order to obtain good models. NIR spectroscopy was shown to be a viable technique for measuring neuropathy once the division according to gender was made. The second study on diabetics, where MFBIA-body was added to the analysis, was performed on males exclusively. Principal component analysis showed that healthy reference subjects tend to separate from diabetics. Also, diabetics with severe neuropathy separate from persons less affected. The preliminary study presented in paper III was performed on breast cancer patients in order to investigate if NIR, LDI and DCP were able to detect radiotherapy induced erythema. The promising results in the preliminary study motivated a new and larger study. This study, presented in papers IV and V, intended to investigate the measurement techniques further but also to examine the effect that two different skin lotions, Essex and Aloe vera have on the development of erythema. The Wilcoxon signed rank sum test showed that DCP and NIR could detect erythema, which is developed during one week of radiation treatment. LDI was able to detect erythema developed during two weeks of treatment. None of the techniques could detect any differences between the two lotions regarding the development of erythema. The use of NIR to diagnose cutaneous malignant melanoma is presented as unpublished results in this thesis. This study gave promising but inconclusive results. NIR could be of interest for future development of instrumentation for diagnosis of skin cancer

NIR spektroskopiska och kemiska mätningar av Norrmejeriers avfallsvatten mellan hydrolys och anaerobisk behandling

småningom i floden/havet. Reningen har två viktiga egenskaper; (1) rening av vattnet m.h.a. bakterier och (2) produktion av metan, ett bränsle som kan användas till uppvärmning av fabriken. Avfallsvattnet innehåller kolhydrater, proteiner och fetter. Dessa organiska material är ideala näringsämnen för anaeroba bakterier och mikroorganismer. De bryter ned stora molekyler till mindre och producerar samtidigt metan. På detta sätt försvinner de organiska ämnena från vattnet som då blir renare. Ett problem med bakteriesamhällen är att dessa är beroende av en viss miljö med t.ex. konstant pH, temperatur och mängd näringsämnen för att fungera optimalt. Felaktiga miljöparametrar i reaktionstanken gör att bakteriekulturen dör ut och att produktionen av metan slutar. För att undersöka effekten som inmatning av förorenat vatten har på bakteriekulturen kan man använda spektroskopi. Nära infraröd spektroskopi kan ersätta en del våtkemiska analyser som tar lång tid och förbrukar kemikalier. Den spektroskopiska undersökningen är så pass snabbt att man direkt kan erhålla resultat från mätning i ett inloppsrör. Fördelarna med spektroskopi är; (1) snabb teknik, (2) ingen provberedning, (3) ingen kemikalieförbrukning och (4) möjliggör mätning direkt i ett rör. Vi har lyckats med att mäta fetthalt i inloppsvattnet på mejeriet via spektroskopiska metoder och kalibrera det mot traditionella våtkemiska mätningar. Rapporten beskriver hur vi gick tillväga för att uppnå detta och hur bra resultaten blev