Учебно-методические комплексы

Подробнее

✓ Классификация процессов по признаку организации: периодические, непрерывные, комбинированные.
✓ Движущая сила процесса — разность потенциалов (температур, концентраций, давлений), определяющая скорость процесса.
✓ Материальный баланс основан на законе сохранения массы.
✓ К гидромеханическим процессам относятся: перемешивание жидкостей, фильтрование, отстаивание.
✓ К тепловым процессам: нагревание, охлаждение, конденсация, выпаривание.
✓ К массообменным: перегонка (ректификация), экстракция, адсорбция.
✓ Число Рейнольдса (Re) характеризует режим движения жидкости.
✓ Ламинарный режим: Re < 2320.
✓ Энерго- и ресурсосбережение — комплекс мероприятий по снижению удельных затрат энергии и сырья на единицу продукции.
Раздел 2. Гидромеханические процессы (10 вопросов):
✓ Насосы классифицируются по принципу действия (динамические и объёмные), по роду перекачиваемой жидкости, по создаваемому напору.
✓ Центробежный насос относится к динамическим насосам.
✓ Основные характеристики насоса: производительность (подача), напор, мощность и КПД.
✓ Отстойник — аппарат для разделения неоднородных систем под действием гравитационных сил.
✓ Движущая сила фильтрования — разность давлений по обе стороны фильтровальной перегородки.
✓ Рамный фильтр-пресс используется для разделения суспензий с большим содержанием твёрдой фазы.
✓ Фактор разделения в центрифуге — отношение центробежного ускорения к ускорению свободного падения.
✓ Сепараторы (тарельчатые центрифуги) применяются для разделения тонкодисперсных эмульсий.
✓ Циклоны — для очистки газов от пыли.
✓ Поршневые компрессоры и воздуходувки — для перемещения газов и воздуха (аэрация ферментеров).
Раздел 3. Тепловые процессы (10 вопросов):
✓ Способы распространения тепла: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение.
✓ Теплопередача — перенос тепла от одной среды к другой через разделяющую стенку.
✓ Теплоносители в биохимическом производстве: насыщенный водяной пар, горячая вода, холодная вода и рассолы.
✓ Кожухотрубчатый теплообменник — наиболее распространённый тип.
✓ Уравнение теплопередачи: Q = K·F·Δtср.
✓ Коэффициент теплопередачи K зависит от коэффициентов теплоотдачи и термического сопротивления стенки.
✓ Тепловая стерилизация применяется для стерилизации питательных сред.
✓ Кожухотрубчатые теплообменники используются для стерилизации воздуха в ферментерах.
✓ Средняя разность температур (Δtср) — среднелогарифмическая разность температур по длине аппарата.
✓ Конденсация — переход пара в жидкость с выделением тепла.
Раздел 4. Массообменные процессы (10 вопросов):
✓ Движущая сила массообменных процессов — разность концентраций (парциальных давлений).
✓ Абсорбция — поглощение газов или паров жидкостью.
✓ Адсорбция — поглощение веществ поверхностью твёрдого пористого тела.
✓ Адсорбенты в биотехнологии: активный уголь, ионообменные смолы, силикагель.
✓ Экстракция — для выделения продуктов биосинтеза из культуральной жидкости.
✓ Хроматографическое разделение основано на различии в скорости движения компонентов через слой сорбента.
✓ Сушилки (камерные, ленточные, распылительные) — для сушки.
✓ Сублимационная сушка (лиофилизация) — для термолабильных биопрепаратов (вакцин, ферментов).
✓ Насадочные и тарельчатые колонны, распылительные абсорберы — для абсорбции.
✓ Аэрация — насыщение культуральной жидкости кислородом.
Раздел 5. Механические процессы (10 вопросов):
✓ Механические процессы: измельчение, классификация (сортировка), перемешивание, дозирование.
✓ Степень измельчения — отношение начального размера кусков к конечному.
✓ Щековые дробилки — для крупного и среднего дробления.
✓ Шаровые мельницы — для тонкого измельчения.
✓ Цель перемешивания: выравнивание концентраций и температур, интенсификация тепло- и массообмена, поддержание частиц во взвешенном состоянии.
✓ В ферментерах используются лопастные, пропеллерные и турбинные мешалки.
✓ Выбор типа мешалки зависит от вязкости среды, объёма аппарата, целей перемешивания.
✓ Дозаторы — для точного дозирования компонентов питательных сред.
✓ Грохоты и сита — для классификации сыпучих материалов.
✓ Пропеллерная мешалка наиболее эффективна для перемешивания низковязких жидкостей в больших объёмах.
3. Критерии оценки тестов
✓ "Отлично" — 90–100% правильных ответов.
✓ "Хорошо" — 70–89%.
✓ "Удовлетворительно" — 50–69%.
✓ "Неудовлетворительно" — менее 50%.
4. Промежуточная аттестация (дифференцированный зачёт)
В каждом экзаменационном билете содержится 2 вопроса из разных тематических разделов.
Часть 1. Теоретические вопросы (15 вопросов):
✓ Определение дисциплины, классификация процессов по различным признакам.
✓ Движущая сила и скорость процесса, их взаимосвязь, примеры для разных типов процессов.
✓ Закон сохранения массы, материальный баланс (пример для фильтрования).
✓ Ламинарный и турбулентный режимы, число Рейнольдса, значение режимов для работы теплообменников и ферментов.
✓ Классификация насосов, устройство и принцип работы центробежного насоса, применение в биохимическом производстве.
✓ Основные характеристики насоса (производительность, напор, мощность, КПД), выбор насоса.
✓ Сравнение методов разделения неоднородных систем: отстаивание, фильтрование, центрифугирование; области применения.
✓ Устройство и принцип работы рамного фильтр-пресса, применение, преимущества и недостатки.
✓ Принцип действия сепараторов (тарельчатых центрифуг), роль в выделении биомассы и продуктов биосинтеза.
✓ Способы распространения тепла: теплопроводность, конвекция, излучение; примеры в биохимической технологии.
✓ Устройство и принцип работы кожухотрубчатого теплообменника.
✓ Теплоносители и хладагенты в биохимическом производстве, требования; роль тепловых процессов в стерилизации.
✓ Сущность массообменных процессов, движущая сила, классификация (абсорбция, адсорбция, экстракция, сушка).
✓ Абсорбция, устройство насадочных и тарельчатых абсорберов, применение в биотехнологии.
✓ Сушка, формы связи влаги, типы сушилок, особенности сублимационной сушки для термолабильных биопрепаратов.
Часть 2. Практические задания (10 заданий):
✓ Расчёт производительности центробежного насоса.
✓ Выбор фильтровального оборудования для разделения суспензии (15% твёрдой фазы).
✓ Расчёт среднелогарифмической разности температур для прямоточной и противоточной схем в теплообменнике.
✓ Анализ технологической схемы выделения целевого продукта (центрифугирование → экстракция → упаривание → сушка); указание типа оборудования для каждой стадии.
✓ Схема подготовки воздуха для ферментера (очистка, компремирование, стерилизация).
✓ Расчёт площади поверхности теплообмена для нагрева питательной среды (Q = G·c·ΔT, Q = K·F·Δtср).
✓ Выбор типа мешалки для ферментера (вязкая неньютоновская жидкость), факторы, влияющие на мощность перемешивания.
✓ Метод и оборудование для очистки сточных вод от органических загрязнений.
✓ Определение класса опасности отработанной биомассы и метод утилизации/обезвреживания.
✓ Блок-схема получения ферментного препарата методом глубинного культивирования: тип процесса, оборудование, контролируемые параметры.
5. Критерии оценки дифференцированного зачёта
✓ "Отлично" — последовательное, связное изложение, глубокое понимание материала, выводы и обобщения, ответы на дополнительные вопросы.
✓ "Хорошо" — твёрдое усвоение основного материала, но допущены несущественные пропуски.
✓ "Удовлетворительно" — знание основного материала, но изложение упрощённое, с ошибками и затруднениями.
✓ "Неудовлетворительно" — бессистемное изложение, незнание узловых вопросов.
6. Формируемые компетенции
Освоение дисциплины направлено на развитие общих (ОК 02, ОК 07, ОК 09) и профессиональных компетенций (ПК 2.4, ПК 4.1, ПК 4.2), что обеспечивает формирование у студентов:
✓ Умений анализировать технологические схемы; выбирать оборудование для конкретных производственных задач; выполнять элементарные технологические расчёты; работать с контрольно-измерительными приборами.
✓ Знаний классификации основных процессов химической и биохимической технологии (гидромеханических, тепловых, массообменных, механических); принципов работы типового оборудования; методик расчёта и подбора аппаратов; основ энерго- и ресурсосбережения.
ФОС по процессам и аппаратам носит комплексный характер и позволяет всесторонне оценить как теоретические знания (классификация процессов, принципы работы оборудования), так и практические навыки (расчёты, выбор аппаратов, анализ схем), обеспечивая фундаментальную технологическую подготовку будущих техников-технологов для профессиональной деятельности в биохимическом производстве.