30 Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

1.1. Когда и как проходил второй этап в развитии биотехнологии?

Послепастеровская эра (1866-1940).Именно в этот период освоение новых биологических методов определило развитие биохимии, вирусологии, генетики, цитологии, биофи­зики и других наук. Налажено производство этанола, бутанола, ацетона, глицерола, органических кислот и вакцин. Освоено производство кормовых дрожжей из углеводородов с использованием микроорганизмов, разработана аэробная очистка канализационных вод.

В.С. Буткевич и С.П. Костычев выявили общие для дыхания и брожения стадии превращения глюкозы до пировиноградной кислоты. Доказали, что органические кислоты образуются в результате жизнедеятельности грибов, что позволило создать промышленное произ­водство лимонной кислоты. С.А. Королев и А.Ф. Войткевич разработали теоретические основы сущности микробиологических процессов при выработке, хране­нии и созревании молочных продуктов, значительно расширив представление о физиологии молочнокислых бактерий. Благодаря исследованиям В.Н. Шапошнико­ва появилась возможность промышленного производ­ства молочной кислоты, органических растворителей.

1.2. На какие группы подразделяются микробиологические производства по мере отделения их от пищевой, химической, медицинской и пр. Отраслей промышленности?

По мере создания микробиологических производств происходило их отделение от пищевой, химической, медицинской и др. отраслей промышленности.

По степени использования микроорганизмов отрасли промышленности можно разделить на две большие группы:

I. К первой - относятся ряд пищевых производств (например, бродильные производства, пивоварение, виноделие и пр.)

II. Ко второй - производства связанные с культивированием, т.е. выращиванием микроорганизмов, либо продуцированием (выработкой) полезных продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

Первая группа производств не относится к собственно микробиологической промышленности.

Применение микроорганизмов ограничивается здесь, какой либо одной стадией технологического процесса.

Вторая же группа является собственно биотехнологией или микробиологической промышленностью и по технологическому признаку может быть разделена на две подгруппы:

I. Многотоннажные производства.

II. Малотоннажные производства.

Уровень 2

2. Какое критериальное уравнение и формула, выведенная из этого уравнения, используется при расчете трубчатых теплообменников для определения критерия Нуссельта и каэффициента теплотдачи?

Для поддержания требуемой температуры процесса (t = 35° С) при культивировании микро­организмов необходимо отводить не только теплоту биохимических процес­сов, но и теплоту, образующуюся в результате диссипации механической энергии при перемешивании с удельной мощностью N_V=5,84 кВт/м³.

определяем критерий Нус-сельта:

а затем коэффициент :

далее определяем коэффициент теплопередачи К₀:

С учетом загрязнения поверхности коэффициент теплопередачи

Поверхность охлаждения

и разместится на высоте

т. е. на боковой поверхности аппарат в его рабочей зоне.

На основе полученных расчетных данных проектируется аппарат.

Уровень 3.

Как устроен и как работает ленточный фильтр для фильтрации неоднородных жидкостей в биотехнологии?

Ленточный вакуум-фильтр (рис. 3) предназначен для разделения суспензий, образующих неоднородный по размерам частиц тяжёлый и требующий тщательной промывки осадок. Фильтр представляет собой стол, в котором имеются вакуум-камеры для отвода фильтрата и промывной жидкости. ФП (обычно ткань) покрывает прорезиненную перфорированную ленту, натянутую на крайних барабанах стола. Осадок сбрасывается в сборник при перегибе ФП. Регенерация ФП производится при обратном движении ленты с помощью механических щёток или паровых форсунок.