- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Національний університет харчових технологій затверджую
- •Процеси і апарати біотехнологІчних виробництв методичні рекомендації
- •Київ нухт 2012
- •1. Загальні відомості
- •Розподіл годин за видами занять
- •2. Цілі навчальної дисципліни
- •3. Зміст навчальної дисципліни та види діяльності студентів
- •3.1. Лекційні заняття
- •Лабораторні заняття
- •3.3 Практичні заняття
- •3.4. Індивідуальні завдання
- •Зміст модулів навчальної дисципліни, їх оцінювання в балах, форми і терміни поточного і модульного контролю
- •3 Семестр 2 чверть; 4 семестр 3 і 4 чверть
- •Підсумковий контроль знань, умінь і навичок студентів
- •6. Критерії оцінювання знань, умінь і навичок студентів на іспиті
- •7. Питання для підготовки до іспиту
- •7.1. Загальні питання
- •7.2. Основи гідравліки
- •7.3. Гідромеханічні процеси
- •7.4. Теплові процеси
- •7.5. Масообміні процеси
- •7.6. Біоінженерні процеси
- •8. Виконання індивідуальних завдань.
- •8.1. Завдання на виконання курсової роботи
- •8.1.1. Варіанти індивідуальних завдань на виконання курсової роботи
- •8.1.2. Варіанти номерів теоретичних запитань для відповідей до виконання курсової роботи
- •8.1.3. Запитання до виконання курсової роботи
- •8.2. Приклад розрахунку ферментера для безперервного гомогенного культивування аеробної культури мікроорганізмів глибинним способом
- •8.2.1. Загальні відомості
- •8.2.2. Методика розрахунку мішалок з механічними перемішуючими пристроями
- •8.2.2.1. Конструкції перемішуючих пристроїв
- •8.2.3. Вибір типу перемішувального пристрою
- •8.2.4. Розрахунок потужності при перемішуванні
- •8.2.5. Визначення якості перемішування
- •8.2.5. Суспендування і гомогенізація
- •8.2.7. Інтенсифікація теплообмінну
- •8.2.8. Інтенсифікація масовіддачі
- •8.2.9. Приклад розрахунку Порядок розрахунку апарата з перемішувальним пристроєм
- •8.3. Завдання до практичних занять у 3-й чверті (денна форма навчання) та завдання на виконання контрольної роботи у V семестрі (заочна форма навчання)
- •1. Основи гідравліки
- •Визначаємо надлишковий тиск на вільну поверхню рідини, Па:
- •Визначення тиску на дно резервуару
- •Визначення тиску на дно резервуара, h:
- •Визначення сили тиску на кришку люка.
- •Визначення тиску на дно резервуара, Па
- •Запишемо рівняння рівноваги:
- •Рівень води в барометричній трубі, м
- •Абсолютний тиск в конденсаторі, Па
- •Визначити втрати напору в трубопроводі, м:
- •Задача 5. Визначити режим руху рідини в трубках і міжтрубному просторі кожухотрубного теплообмінника для нагрівання цукрового розчину водою і накреслити схему теплообмінника.
- •Визначення критерію Рейнольдса при русі цукрового розчину:
- •Визначення режиму руху води в міжтрубному просторі.
- •Рівняння Бернуллі для перерізів I-I (рівень води в криниці) і II-II (центр насоса).
- •Розрахунок гідравлічної характеристики н-q трубопроводу.
- •Визначення робочої точки.
- •Визначення потужності на валу насоса, кВт, під час його роботи на трубопровід:
- •Характеристика насоса
- •2. Гідромеханічні процеси
- •Визначення швидкості осідання частинок.
- •Визначення маси освітленої рідини.
- •Визначення площі поверхні відстійника, м2
- •Визначення діаметра відстійника.
- •Визначення об’єму фільтрату Vф, м3/с
- •Визначення питомої продуктивності фільтра за цикл V, м3/м2
- •Визначення тривалості циклу фільтрування ф, с
- •Визначення необхідної площі поверхні барабанного вакуум-фільтра f, м2
- •Визначення частоти обертання барабана п, об/хв
- •Визначення ступеня занурення барабана в суспензію
- •1. Визначення потужності n, кВт на валу повітродувки при пневматичному перемішуванні визначають з рівняння:
- •2. Визначення кількості повітря, що подається в апарат, м3/с
- •1. Визначення відцентрової сили, яку створює шар суспензії с, кН:
- •2. Визначення фактору розділення Kр
- •5. Визначення опору осаду r, м-1
- •3. Теплові процеси Задача №1
- •Визначаємо загальні витрати охолодної води
- •2. Визначаємо питомі витрати охолодної води:
- •Задача №2
- •1. Визначення діаметра конденсатора.
- •2. Визначення кількості полиць і висоти конденсатора.
- •3. Визначення розмірів барометричної труби.
- •4. Визначення діаметрів патрубків.
- •Задача № 3
- •Теплофізичні властивості рідини, що нагрівається.
- •Розрахунок коефіцієнта тепловіддачі.
- •Задача №4
- •Визначення температурних умов нагріву.
- •Теплове навантаження і кількість нагрітої води.
- •Додатки
- •Теплофізичні властивості води на лінії насичення
- •Теплофізичні характеристики цукрових розчинів
- •9. Література Основна
- •Додаткова
- •Процеси і апарати біотехнологІчних виробництв методичні рекомендації
7.6. Біоінженерні процеси
Класифікація процесів мікробіологічного синтезу. Їх зв’язок з основними хіміко-технологічними процесами.
Хімічні та біохімічні реактори. Класифікація та особливості їх роботи.
Основні методи культивування мікроорганізмів. Їх особливості.
Стадії типового технологічного процесу мікробіологічних виробництв.
Стадії розвитку популяції мікроорганізмів у апаратах періодичної дії, їх характеристики. Крива росту популяції мікроорганізмів.
Основні положення математичного моделювання і макрокінетики культивування мікроорганізмів.
Структурна схема математичної моделі ферментера.
Питома швидкість росту мікроорганізмів. Константа насичення. Графік рівняння Моно.
Рівняння, що описує S-подібну криву росту мікроорганізмів. Рівняння Моно – Ієрусалимського.
Рівняння логістичної кривої.
Безперервне культивування. Основні ознаки процесу, переваги та недоліки.
Гомогенне безперервне культивування. Матеріальний баланс за біомасою та субстратом.
Здатність до саморегулювання в умовах безперервного процесу культивування.
Продуктивність безперервного культиватора.
Ступеневе гомогенне культивування з рециркуляцією біомаси.
Особливості масоперенесення під час культивування мікроорганізмів.
Методи інтенсифікації процесу масообміну під час культивування мікроорганізмів.
Основне рівняння масопередачі за киснем під час культивування мікроорганізмів.
Схеми масопередачі через поверхню газ–рідина.
Шляхи інтенсифікації процесу біосорбції кисню.
Рівняння матеріального балансу культиватора за киснем.
Об’ємний коефіцієнт масоперенесення кисню під час культивування мікроорганізмів.
Сучасні методи визначення об’ємного коефіцієнта масопередачі за киснем.
Визначення об’ємного коефіцієнта масоперенесення кисню під час культивування мікроорганізмів методом дегазації.
Особливості застосування сульфітної методики для визначення об’ємного коефіцієнта масоперенесення кисню під час культивування мікроорганізмів.
Поняття про час релаксації процесу масопередачі під час культивування мікроорганізмів. Методика визначення часу релаксації.
Особливості процесу перемішування під час культивування мікроорганізмів.
Механізм впливу перемішування на масообмін. Мікро і макро- перемішування.
Методи перемішування під час культивування мікроорганізмів.
Розрахунок аеруючих перемішувальних пристроїв.
Визначення витрат енергії на перемішування під час культивування мікроорганізмів.
Поняття про газовміст середовища, критерії аерації та Вебера.
Піноутворення під час культивування мікроорганізмів. Визначення кратності піни.
Поняття про коефіцієнти стабільності та спінення під час дослідження піноутворювальної здатності культуральних рідин.
Основні методи піногасіння під час культивування мікроорганізмів.
Особливості теплообміну під час культивування мікроорганізмів.
Тепловий баланс культиватора.
Основні конструкції теплообмінних пристроїв культиваторів.
Особливості теплового розрахунку теплообмінних пристроїв культиваторів.
Завдання і методи теплової обробки апаратури та рідин.
Методи теплової стерилізації. Їх апаратурне оформлення.
Поняття про критерій стерилізації при тепловій обробці апаратури.
Завдання і методи стерилізації повітря при культивуванні мікроорганізмів.
Способи тонкого очищення та стерилізації повітря.
Механізм осідання частинок під час фільтрування повітря.
Методи розрахунку ефективності фільтрації повітря.
Класифікація і принцип дії фільтрів тонкого очищення.
Особливості мембранних методів розділення продуктів мікробіологічного синтезу.
Застосування діалізу і електродіалізу для очищення ферментних розчинів.
Зворотний осмос та ультрафільтрація. Застосування у мікробіологічній промисловості.
Мікрофільтрація. Визначення, принцип дії, галузь застосування.