Рабочая программа учебной дисциплины ф тпу 1 21/01 утверждаю

Вид материала

Содержание

Всего аудиторных занятий 80 часов
Основы проектирования и оборудование предприятий биотехнологической промышленности
Цели преподавания дисциплины
Задачи изложения и изучения дисциплины
Содержание теоретического раздела дисциплины (лекции)
4.2 Материальный и энергетический балансы биотехнологических процессов.
4.3 Тепло- и массообменные процессы стадии ферментации.
4.4 Основное ферментационное оборудование, его выбор и расчет.
4.5 Аппаратурное оформление процессов разделения и очистки продуктов биотехнологических производств.
Содержание практического раздела дисциплины
Практические занятия
Курсовой проект
Темы курсовых работ
Программа самостоятельной познавательной деятельности
Планирование самостоятельной работы по дисциплине
Темы дисциплины, вынесенные на
Текущий и итоговый контроль результатов
900 баллов ОТЛИЧНО от 750
Контролирующие материалы
Образцы контролирующих материалов
...
Полное содержание

Подобный материал:

Рабочая программа учебной

дисциплины

Ф ТПУ 7.1 – 21/01

УТВЕРЖДАЮ

Декан факультета: ХТФ

__________В.М. Погребенков

"____"__________2007 г.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Рабочая программа

для направления 240100 «Химическая технология и биотехнология»

специальности 240901 (c) «Биотехнология»

Факультет – Химико-технологический (ХТФ)

Обеспечивающая кафедра – Органической химии и технологии

органического синтеза (ОХОС)

Курс - четвертый

Семестр - восьмой

Учебный план набора 2007 года

Распределение учебного времени

Лекции 48 часов(ауд.)

Практические (семинарские) занятия 32 часа(ауд.)

Курсовой проект в восьмом семестре

^ Всего аудиторных занятий 80 часов

Самостоятельная (внеаудиторная) работа - 144 часа

Общая трудоемкость 224 часа

Экзамен в восьмом семестре

Зачет в восьмом семестре

Томск 2007

Предисловие

1. Рабочая программа составлена на основе ГОС по направлению 655500 «Биотехнология», специальности 240901 (c) «Биотехнология», утвержденного 05.03.2000 г., РАССМОТРЕНА и ОДОБРЕНА на заседании обеспечивающей кафедры органической химии и технологии органической химии «___» ________ 2007 г., протокол № __.

2. Разработчик

доцент каф. ОХОС, к.х.н. Ю.А. Лесина

3. Зав. обеспечивающей каф. ОХОС В.Д.Филимонов

4. Рабочая программа СОГЛАСОВАНА с факультетом, выпускающими кафедрами специальности; СООТВЕТСТВУЕТ действующему плану.

Зав. выпускающей кафедрой ОХОС В. Д. Филимонов

УДК 66.011.(076) Ключевые слова: проектирование, материальный баланс, аппаратурный расчет, тепловой баланс, оборудование, биореакторы.

^ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

240100 (б) - 240901(c)

Каф. ОХОС ХТФ

Доцент, к.х.н. Лесина Юлия Александровна

Тел. (3822)563861, e-mail: lesinoy@yandex.ru

Цель: формирование знаний и умений в области инженерного расчета аппаратуры для биохимического и химического синтеза биологически активных веществ (БАВ), а также проектирования современных биотехнологических и химических производств.

Содержание: этапы проектирования, разработка документации биотехнологических производств, основные стадии биохимического синтеза БАВ, типовая и специальная аппаратура биотехнологических и химико-фармацевтических производств, методы ее подбора и расчета, способы утилизации отходов предприятий биохимической промышленности.

Курс-4 (8 сем. – зачет, экзамен, курс. проект).

Всего 224 ч., в т.ч. Лк. 48 ч., Пр. 32 ч.

^ Цели преподавания дисциплины

Курс «Основы проектирования и оборудование предприятий биотехнологической промышленности» представляет собой специальный инженерный курс для будущих инженеров-технологов по специальности «Биотехнология» с учетом региональных требований в данной области знаний. Основными задачами курса являются формирование у студентов основ технологического мышления и подготовка их к активной творческой работе по созданию перспективных процессов и производств биотехнологического и химического синтеза БАВ. Он служит основой для подготовки студентов к выполнению курсового и дипломного проекта.

Для полноценного усвоения данного курса большое значение имеют знания, приобретенные студентами, на таких общеинженерных дисциплинах, как ОПД.Ф.12 " Основы биотехнологии", ОПД.Ф.1 "Начертательная геометрия и инженерная графика", ОПД.Ф.7 "Процессы и аппараты химической технологии", ОПД.Ф.8 "Общая химическая технология", ОПД.Ф.9 "Системы управления химико-технологическими процессами", ОПД.Ф.6 "Материаловедение. Технология конструкционных материалов".

После изучения курса «Основы проектирования и оборудование предприятий биотехнологической промышленности» студент должен иметь представление:

о современных подходах к проектированию биотехнологических и химико-фармацевтических производств и отдельных стадий технологического процесса;
о реакционной аппаратуре биотехнологических и химико-фармацевтических производств;

о тенденциях развития аппаратурного оформления и перспективах совершенствования технологии биотехнологического синтеза БАВ;

Знать и уметь использовать:

принципы разработки технологических схем, технологической и технической документации;
критерии выбора и расчет основного и вспомогательного оборудования;

методы составления тепловых и материальных балансов биотехнологических и химических производств.

Студент должен иметь опыт:

проведения технологических расчетов (составление материального и энергетического балансов) и разработки технологических линий производства БАВ;
проектирования аппаратуры биотехнологических и химико-фарма-цевтических производств;

выполнения чертежей схем технологических процессов, основного оборудования и компоновки оборудования в цехе.

^ Задачи изложения и изучения дисциплины

Для достижения целей при совместной и индивидуальной познавательной деятельности студентов в части овладения теоретическими знаниями и практическими умениями используются лекции, тесты и контрольные задания для проверки знаний студентов.

Для закрепления теоретических знаний, полученных на лекциях, в курсе предусмотрено проведение практических занятий в совместной и индивидуальной (самостоятельной) формах.

^ Содержание теоретического раздела дисциплины (лекции)

1 Введение…………………………………………………………(2 часа)

Предмет и задачи курса. Связь с общетехническими и специальными дисциплинами, с курсовым и дипломным проектированием. Основные типы биохимических процессов и их классификация. Различия между биохимическими и химическими процессами.

2. Основы технологического и строительного проектирования биотехнологических и химико-фармацевтических производств………………………………………….…..…….…….....(6 часов)

Основные задачи и стадии технологического проектирования. Составление технико-экономического обоснования. Проектная документация. Разработка технологической схемы производства. Принципы масштабирования технологических процессов: лабораторные, пилотные и промышленные установки и решаемые с их использованием задачи. Компоновка оборудования в основных и вспомогательных производственных помещениях.

3. Типовая реакционная аппаратура химических производств, ее материал и детали………………………………..…………(8 часов)

Классификация и требования, предъявляемые к аппаратам. Моделирование химических реакторов: модели реакторов идеального смешения и идеального вытеснения. Выбор оптимальной модели реактора.

Факторы, определяющие конструкцию реакционных аппаратов: агрегатное состояние реагирующих веществ, консистенция реакционной массы, температура реакции, давление, тепловой эффект реакции, теплоносители и хладагенты, химический характер реагирующих веществ.

Технологические характеристики металлов, применяемых в биохимических и химико-фармацевтических производствах, способы их защиты. Пластмассы в оборудовании биохимических производств.

Теплообменивающие поверхности реакторов: рубашки, змеевики, трубчатки. Тепловая изоляция. Штуцеры. Фланцевые соединения. Прокладочные материалы. Люки и лазы. Трубы наполнения. Трубы передавливания. Нижний спуск. Гильзы для термометров. Размешивающие приспособления. Монтаж реакторов.

4. Аппаратура типовых процессов биотехнологии..…(26 часов)

4.1 Стерилизация технологических потоков.

Способы стерилизации жидкостей. Периодическая и непрерывная стерилизация. Разработка технологических схем стерилизации жидкостей. Особенности стерилизующей фильтрации воздуха. Технологические схемы сжатия и очистки воздуха. Стерилизация оборудования, деконтаминация воздуха в производственных помещениях.

^ 4.2 Материальный и энергетический балансы биотехнологических процессов.

Цель расчета. Материальный баланс производства. Тепловой баланс процесса ферментации.

^ 4.3 Тепло- и массообменные процессы стадии ферментации.

Влияние условий культивирования на тепловыделение. Массообменные характеристики ферментера. Методы аэрирования в ферментерах. Оценка уровня аэрирования. Пенообразование и пеногашение. Сравнение методов пеногашения (химических, технологических). Системы перемешивания, применяемые в современных биореакторах.

^ 4.4 Основное ферментационное оборудование, его выбор и расчет.

Классификация и основные требования, предъявляемые к биореакторам. Конструкции ферментеров. Критерии выбора и оценка эффективности работы биореактора. Автоматический контроль и управление биореакторами.

^ 4.5 Аппаратурное оформление процессов разделения и очистки продуктов биотехнологических производств.

Отделение биомассы: флотация, фильтрация и центрифугирование. Выделение целевого продукта: осаждение, экстракция, адсорбция, абсорбция, ионный обмен, кристаллизация, выпаривание, сушка.

5 Оборудование для хранения, транспортировки и дозирования материалов…………………………………………………...(2 часа)

Аппаратура для хранения, транспортировки и дозирования жидкого сырья. Оборудование для хранения, транспортировки и дозирования твердых материалов. Вспомогательное оборудование для газов. Перемещение газов по трубопроводам, цистерны, баллоны.

6. Улучшение экологичности биотехнологических и химических производств……………….…………………..………….(4 часа)

Общие сведения об основных источниках промышленных отходов и выбросов, их воздействие на окружающую среду, способы утилизации.

^ Содержание практического раздела дисциплины

Тематика семинарских занятий (32 ч)

Материальный баланс биотехнологических и

химических производств…………………………………………..(6 час.)

Расчет режимов стерилизации материальных

потоков и оборудования……………..……………………………(2 час.)

Тепловой баланс, определение поверхности

теплообмена, определение расхода теплоносителя…………(6 час.)

Аппаратурный расчет………………………………………………(4 час.)
Механический расчет………………………………………………(2 час.)

Гидравлический расчет………………………………………………(2 час.)

6. Разделение и очистка продуктов реакции. Адсорбция,

экстрация, фильтрование, выпаривание…………………………(4 час.)

7.Сушка, выбор конструкции сушильных устройств.

Расчет сушилок……………………………………………………….(2 час.)

8. Рубежные контроли………………………………………………….(4 час.)

^ Практические занятия посвящаются получению практических навыков расчета и конструирования основного и вспомогательного оборудования биотехнологических и химико-фармацевтических производств и проводятся в двух формах:

1) рассмотрение алгоритмов решения задач, связанных с тем или иным видом расчета у доски;

2) самостоятельная работа студентов с использованием литературы и консультаций преподавателя.

^ Курсовой проект

Задачей курсового проектирования является развитие навыков самостоятельной творческой работы, закрепление и углубление знаний, полученных за время теоретического обучения, использование всех этих

знаний для решения некоторых инженерных задач.

Выполняя курсовой проект, студент должен научиться пользоваться периодической литературой по специальности, справочной литературой, ГОСТами, таблицами, номограммами, подобрать литературу по соответствующему вопросу.

Курсовой проект предполагает проектирование студентами технологической схемы стадии получения продуктов химико-фармацевтических или биотехнологических производств, выполнение расчетов материального и теплового балансов процессов.

Задание на проектирование выдается каждому студенту индивидуально в начале семестра. Оно включает название темы, выходные данные на проектирование (мощность, сведения об используемом сырье, способ получения, требования к качеству готовой продукции). Данными на проектирование могут являться материалы производственной практики. Выполнение задания разбито на 10 этапов в соответствии с последовательностью изучения материала курса. Сроки выполнения этапов отражены в календарном плане изучения дисциплины. Проверка и оценка выполнения каждого этапа осуществляется преподавателем на практических занятиях и консультациях.

^ Темы курсовых работ

Получение изадрина из хлорацетопирокатехина в производстве лекарственной субстанции изадрина мощностью 80 т/год.
Стадия получения новокаина хлоргидрата из этилового эфира п-аминобензойной кислоты в производстве новокаина мощностью 240 т/год.
Стадия ацилирования 2-(сульфаниламидо)тиазола в производстве фталазола мощностью 200 т/год.
Получение никотиновой кислоты из β-пиколина в производстве лекарственной субстанции никотиновой кислоты мощностью 100 т/год.
Стадия получения натриевой соли м-аминобензойной кислоты в производстве лекарственной субстанции билигноста мощностью 16 т/год.
Стадия получения бензонала технического из фенобарбитала в производстве лекарственной субстанции бензонала мощностью 40 т/год.
Стадия получения 4-амино-2,6-дихлорпиримидина в производстве сульфадиметоксина мощностью 315 т/год.
Стадия хлорирования 8-оксихинальдина в производстве хлорхинальдола мощностью 20т/год.
Стадия получения п-нитро-α-ацетаминоацетофенона в производстве синтомицина мощностью 210 т/год.
Стадия получения 3-метил-1-фенилпиразолона-5 в производстве антипирина мощностью 250 т/год.
Стадия получения β-нафтохинона в производстве оксолина мощностью 20 т/год.
Стадия получения димедрола основания из бензофенона в производстве димедрола мощностью 35 т/год.
Стадия получения 5-нитрофурфурола диацетата в производстве фурациллина мощностью 15 т/год.
Стадия получения дибазола технического из цианистого бензила в производстве дибазола мощностью 35 т/год.
Стадия ацилирования этил-изоамилбарбитуровой кислоты в производстве бензобамила мощностью 40 т/год.

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графической части.

Пояснительная записка должна содержать следующие разделы:

-введение;

-технико-экономическое обоснование (краткая характеристика сырья и продукции, выбор и описание технологической схемы);

-теоретическая часть (физико-химические основы процесса и обоснование проектируемого технологического режима);

-материальный расчет;

-аппаратурный расчет;

-тепловой расчет;

-список использованных источников.

Графическая часть курсового проекта представляется технологической схемой стадии, аппаратурной схемой проектируемого отделения, сборочным чертежом основного аппарата с выносными элементами.

^ Программа самостоятельной познавательной деятельности

Самостоятельная (внеаудиторная) работа студентов состоит в проработке лекционного материала, составлении конспекта лекций по темам, вынесенным на самостоятельное изучение, подготовке к практическим занятиям и выполнении курсового проекта. Она составляет 144 часа и включает следующие пункты:

самостоятельное изучение студентами отдельных тем дисциплины (20 час.);
подготовка к практическим занятиям (8 час.);
выполнение курсового проекта (110 час.);
подготовка к рубежным контролям (6 час.).

Содержание работ определяется целью научить студентов самостоятельно выполнять задание, работать с литературой.

^ Планирование самостоятельной работы по дисциплине

Тема самостоятельной работы	Вид занятия	Технология организации самостоятельной работы	Контроль результатов самостоятельной работы	Бюджет времени, час.
Подготовка к практическим занятиям	домашняя работа	Проработка курса лекций материалов учебников	решение задач и ответы на вопросы	8
Подготовка к контрольной работе № 1	домашняя работа	Проработка курса лекций и учебников	контрольная работа № 1	3
Подготовка к контрольной работе № 2	домашняя работа	Проработка курса лекций и учебников	контрольная работа № 2	3
Самостоятельное изучение отдельных тем дисциплины	домашняя работа	Проработка рекомендованной литературы	Представление в письменном виде (конспект)	20
Выполнение курсового проекта	домашняя работа	Поэтапное выполнение расчетной и гра-фической части задания с ис-пользованием лекционного ма-териала и реко-мендованной литературы	представление в письменном виде	110

^ Темы дисциплины, вынесенные на

самостоятельное изучение

Материалы и защитные покрытия оборудования биотехнологических и химико-фармацевтических производств
1. Материалы: стали и чугуны, легированные стали, сплавы и биметаллы, цветные металлы и неметаллические материалы.
2. Защитные покрытия: металлические покрытия, неметаллические покрытия из неорганических и органических материалов.
3. Критерии выбора материалов для аппаратуры и трубопроводов.
Оборудование для хранения, транспортировки и дозирования материалов
1. Оборудование для хранения, транспортировки и дозирования жидкостей (перемещение на дальние расстояния и по заводской территории, хранение на складах и в цехе, аппаратура для отмеривания жидкостей).
2. Оборудование для хранения, транспортировки и дозирования твердых материалов (складские и транспортные устройства, аппаратура для дозирования твердых материалов).
3. Оборудование для хранения, транспортировки и дозирования газов (транспортировка на дальние расстояния и по заводской территории, хранение на складах и в цехе, аппаратура для измерения расхода газов).

^ Текущий и итоговый контроль результатов

изучения дисциплины

При изучении курса «Основы проектирования и оборудование предприятий биотехнологической промышленности» используется рейтинговая система оценка знаний студентов. В течение семестра студент может набрать 1000 баллов.

Рейтинг курсового проекта (РКП) – это оценка за выполнение курсовых проектов, предложенных преподавателем. Если КП выполнен и сдан в срок, то он оценивается в 400 баллов. КП, сданный с опозданием, оценивается в 300 баллов.

В семестре студенты выполняют 2 рубежных контроля, максимальный РРК каждого из которых равен 100 баллов, следовательно, общий РРК равен 200 баллов.

В конце семестра подсчитывается рейтинг семестра (РС), максимальное значение которого 600 баллов:

РС = РКП + РРК = 400 + 200 = 600 б.

Студент допускается к сдаче экзамена, если он полностью выполнил учебный план и его рейтинг (РС) более 350 баллов.

Максимальный рейтинг экзамена (РЭ) 400 баллов. Форма проведения экзамена – устная. Экзамен считается сданным, если его оценка не менее 230 баллов. Эта оценка суммируется с рейтингом семестра и подсчитывается общий рейтинг: ОР = РС + РЭ.

Общий рейтинг переводится в оценку по соотношению:

Более ^ 900 баллов ОТЛИЧНО

от 750 до 900 баллов ХОРОШО

от 580 до 750 баллов УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО

Если оценка экзамена менее 230 баллов, то экзамен считается не сданным, и студент теряет рейтинг семестра. Преподаватель имеет право выставить студенту оценку «отлично» без экзамена, если рейтинг студента за семестр равен 600 баллов.

^ Контролирующие материалы

В 12 семестре при изучении дисциплины осуществляются следующие виды контроля:

входной контроль – проводится с целью выявления реальной готовности студентов к освоению данной дисциплины за счет знаний, умений и навыков, сформированных ранее, а также для формирования корректирующих мероприятий процесса обучения для более ранних дисциплин;
текущий (внутрисеместровый) контроль в части промежуточного (рубежного) контроля – осуществляется по выполнению контрольных работ и индивидуального домашнего задания, вынесенных преподавателем в рейтинг-план;
семестровые испытания – предполагают на основе оценки уровня знаний, умений и навыков, полученных обучающимися в течение семестра, установление качества проведенных образовательных услуг и соответствия приобретенных личностных и профессиональных качеств студента целевым установкам дисциплины.

В соответствие с рейтинг-планом дисциплины в 12 семестре осуществляется 2 рубежных контроля. Рубежные контроли проводятся в часы практических занятий, в письменной форме и включают задания по одному или нескольким разделам лекционного курса. Индивидуальное домашнее задание выдается преподавателем на первом практическом занятии и выполняется студентом поэтапно в течение семестра.

В контрольную работу № 1 входят тестовые задания по разделам «Основы технологического и строительного проектирования биотехнологических производств» и «Типовая реакционная аппаратура, ее материал и детали» (всего 10 заданий – 100 баллов).

В контрольную работу № 2 входят вопросы по разделам «Аппаратура типовых процессов биотехнологии»и «Оборудование для хранения, транспортировки и дозирования материалов» (всего 5 вопросов – 100 баллов).

По каждому рубежному контролю имеются 30 вариантов заданий. Вариант содержит тестовые задания либо теоретические вопросы, охватывающие тему или блок тем, изученных на лекциях.

Итог изучения курса – экзамен – проводится в период экзаменационной сессии. Экзамен проводится в устной форме.

^ Образцы контролирующих материалов

Входной контроль

Билет № 1

Укажите оптимальные значения температуры и рН для большинства микроорганизмов.
Назовите отличия ферментов от других видов катализаторов.
Источники энергии для микроорганизмов – продуцентов биологически активных субстанций.

^ Контрольная работа № 1

«Основы технологического и строительного проектирования

биотехнологических производств»,

«Типовая реакционная аппаратура, ее материал и детали»

Билет №1

^ 1. Главными отличительными особенностями крупносерийного выпуска лекарственных препаратов от мелкосерийного являются

а) объем производства;

б) требования к качеству вспомогательных веществ;

в) номенклатура лекарственных препаратов;

г) сроки годности готовой продукции;

д) требования к качеству готовой продукции;

е) все вышеперечисленные.

^ 2. Константа скорости реакции зависит от:

а) времени реакции;

б) давления;

в) температуры;

г) площади поверхности;

д) всех вышеперечисленных.

3. Изотермический режим проще всего осуществляется в:

а) РИСПД

б) РИВ;

в) РИСНД;

г) каскаде реакторов.

Дайте определение изотермического реактора.

^ 4. Установите соответствие

Фактор Что он определяет

1) Давление а) Способ организации процесса

б) Способ защиты реактора от коррозии

2) Состояние реагирующих в) Тип реактора

веществ и реакционных масс г) Конструкцию элементов поверхности теплообмена

3) Способ организации д) Теплоноситель (хладагент)

процесса е) Материал реактора

ж) Интенсивность перемешивания, конструкцию мешалки

5. Процесс, осуществляемый в аппарате, проходит при температуре 0 -5 град. Применение каких хладагентов целесообразно с технологической и экономической точки зрения?

а) рассол высокой концентрации;

б) артезианская вода;

в) лед;

г) рассол;

д) жидкий аммиак;

е) фреоны.

6. Установите соответствие:

Этап проектирования Результат

1. Научные исследования в лаборатории а) процессуальная схема;

2. Отработка технологии на опытно- б) пусковой регламент;

промышленной установке в) схема автоматизации и контроля производства;

г) промышленный регламент;

д) способы утилизации и обезвреживания отходов;

3. Ввод в эксплуатацию е) опытно-промышленный регламент;

4. Серийное производство ж) лабораторный регламент;

з) предварительный расчет себестоимости продукции;

и) аппаратурное оформление

технологического процесса;

к) рабочая и конструкторская документация.

^ 7. К критериям, определяющим категорию производства по пожарной опасности, относятся

а) температура вспышки вещества;

б) мощность производства;

в) характер и количество выделяемых в окружающую среду веществ;

г) использование легковоспламеняющихся и горючих веществ;

д) использование взрывоопасных веществ;

е) предел взрываемости газов.

^ 8. Изображение обращенной к наблюдателю видимой части поверхности предмета –это

а) вид,

б) разрез;

в) план;

г) выносной элемент.

^ 9. Графическое изображение совокупности операций, составляющих законченный химико-технологический процесс – это

а) производственная инструкция;

б) технологическая схема;

в) технологический процесс;

г) технические условия;

д) сборочный чертеж.

^ 10. Установите правильную последовательность разработки проектных документов при подготовке продукта к серийному производству

а) рабочая, конструкторская документация;

б) техническое предложение;

в) технический проект;

г) эскизный проект;

д) техническое задание.

^ Контрольная работа № 2

«Аппаратура типовых процессов биотехнологии»,

«Оборудование для хранения, транспортировки и дозирования

материалов»

Билет № 5

1. Как провести стерилизацию компонентов питательной среды, которые не могут подвергаться воздействию высокой температуры?

2. Оборудование для хранения и транспортировки жидкостей.

3. Почему биохимические процессы сопровождаются образованием пены. Перечислите методы пеногашения в биохимических реакторах.

4. Из каких устройств состоит контур регулирования технологических параметров биотехнологического процесса, работающий в диспетчерском режиме?

5. В чем заключается сущность лиофильной сушки. Опишите оборудование и принцип работы установки для лиофильной сушки.

Задание на курсовой проект

^ ВАРИАНТ № 1

НИКОТИНОВАЯ КИСЛОТА - витамин РР, а также промежуточный продукт для производства многих лекарственных препаратов и амида никотиновой кислоты (витамина В) - выпускается по следующей схеме.

I стадия

^ II стадия

Стадия окисления β-пиколина протекает в 10.5%-ном водном растворе перманганата калия при перемешивании и нагревании до 60°С в течение 8 часов с выходом 90%. Соотношение реагентов следующее: на 1 моль β-пиколина берут 2 моль перманганата калия. По окончании реакционную массу фильтруют в течение часа в горячем виде, при этом отделяется шлам диоксида марганца (потери продукта при фильтрации составляют 15 %).

Раствор калиевой соли никотиновой кислоты охлаждают в течение 4 часов до 18-20°С и нейтрализуют соляной кислотой, прибавляя ее в течение часа (2.02 моль НСl) в виде 10%-ного водного раствора, при этом достигается 100%-ная нейтрализация. Далее после часовой выдержки выпавшие кристаллы никотиновой кислоты фильтруют 20 мин., промывают водой из расчета 10 л на 50 кг продукта, потери при этом составляют 2%.

Влажный продукт сушат 2 часа, выход 97 %.

Мощность производства-100 т/год.

Задание 1. Составить технологическую схему предложенного производства никотиновой кислоты, вычислить общий выход.

Задание 2. Рассчитать необходимое количество основного органического сырья для выпуска заданного количества никотиновой кислоты. Выполнить материальный расчет по стадиям, принимая во внимание, что суточное количество перерабатываемого сырья должно соответствовать объемам типовой реакционной аппаратуры.

Задание 3. Выполнить график гармонизации оборудования.

Задание 4. Рассчитать основные объемы аппаратов, учитывая, что коэффициент заполнения емкостного оборудования задается в зависимости от характера процесса. Подобрать по каталогам типовое оборудование для обеих стадий, составить спецификацию оборудования.

Задание 5. Составить тепловой баланс процесса, дать пояснения и формулы расчета каждой из составляющих.

Задание 6. Вычертить график температурного режима основного аппарата, указать наиболее нагруженные участки.

Задание 7. Определить тепловой эффект реакции окисления (Q₃)

Задание 8. Определить количество тепла, подводимого к реакционной массе за время проведения процесса окисления (Q₂).

Задание 9. Разработать технологическую схему производства.

Задание 10. Выполнить компоновку оборудования в одноэтажном отделении цеха.

^ Экзаменационный билет

Экзаменационные билеты ХТФ		ЭБ ТПУ 8.4/СД.03/2006
Томский политехнический университет	^ ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 1 по дисциплине «Основы проектирования и оборудование предприятий биотехнологической промышленности» курс 4
1.Факторы, определяющие конструктивные и эксплуатационные особенности биохимической аппаратуры.
2. Общая характеристика методов стерилизации в биотехнологических процессах. Установка непрерывной стерилизации питательной среды.
3. Режимы автоматизированного контроля и управления процессом биосинтеза.
4. Тепловой баланс процесса ферментации.
Составитель, доцент ______________ /Ю.А. Лесина/ Утверждаю: зав. кафедрой ОХОС ______________/В.Д.Филимонов «_20_» мая 2007 г.

^ Учебно-методическое обеспечение дисциплины

В каталоге НТБ ТПУ имеется около 10 наименований учебников и учебных пособий, относящихся к данной дисциплине.

Однако эти пособия, разные по качеству, стилю и манере изложения материала. Большинство из них более, чем тридцатилетней давности и имеются в единственном экземпляре, что не вполне соответствуют рабочей программе дисциплины. Поэтому кафедра ОХОС создает собственное комплексное методическое обеспечение (КМО) по дисциплине «Основы проектирования и оборудование предприятий биотехнологической промышленности» для студентов очного обучения.

Основными компонентами КМО являются:

1) Рабочая программа дисциплины.

2) Календарный план изучения дисциплины.

3) Рейтинг-лист.

4) Лекции по курсу «Основы проектирования и оборудование предприятий биотехнологической промышленности».

Дополнительными компонентами КМО являются:

1) Задания на курсовое проектирование.

2) Задания для рубежных и итогового контролей.

Перечень рекомендуемой литературы

Основная литература:

Бирюков, Валентин Васильевич. Основы промышленной биотехнологии: учебное пособие — М. : КолосС, 2004. — 295 с.
Альперт Л.З. Основы проектирования химических установок. — М.: В.Шк., 1976
Федосеев К.Г. Процессы и аппараты биотехнологии в химико-фармацевтической промышленности. М.: Медицина, 1969
Аткинсон Б. Биохимические реакторы. – М: Пищевая промышленность, 1979.
Бейли Дж. Э., Оллис Д.Ф. Основы биохимической инженерии в 2-х частях. - М: Мир, 1989
Уэбб Ф. Биохимическая технология и микробиологический синтез. — М.: Медицина, 1969
Плановский А.Н., Гуревич Д.А. Аппаратура промышленности органических продуктов и красителей. – М.: Гос.издат.хим.лит., 1961
Смирнов Н.Н. Биохимические реакторы – Л: Химия, 1987.
Смирнов Н.Н., Волжинский А.И., Плесовских В.А. Химические реакторы в примерах и задачах. – СПб.: Химия, 1994
Перевалов В.П., Колдобский Г.И. Основы проектирования и оборудование производств тонкого органического синтеза. – М.: Химия, 1997
Беркман Б.Е. Основы технологического проектирования производств органического синтеза. – М.: Химия, 1970

Дополнительная литература:

Батунер Л.М. Процессы и аппараты органичекого синтеза и биохимической технологии. – М.-Л.: Химия, 1966
Павлов К.Ф., Романков П.Г. Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессы и аппараты химической промышленности. – М.: Химия, 1987
Общий курс процессов и аппаратов химической технологии в 2-х кн. /В.Г. Айнштейн, М.К. Захаров, Г.А. Носков – М.: Логос, Высшая школа, 2003
Основные процессы и аппараты химической технологии/ под ред. Ю.И. Дытнерского. – М.: Химия, 1991
Игнатенков, Владимир Иванович. Примеры и задачи по общей химической технологии: учебное пособие для вузов/ В. И. Игнатенков, В. С. Бесков. — М. : Академкнига, 2005. — 198 с.
Аранская, Ольга Степановна. Сборник задач и упражнений по химической технологии и биотехнологии: учебное пособие — Минск : Университетское, 1989. — 310,[1] с.
Лащинский А.А. Конструирование сварных химических аппаратов. Каталог. – М.:Машиностроение, 1981

стр. из