Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы биоинженерии. Учебно-методическое пособие
.pdf
Рисунок 26 - Компоновочное решение главного корпуса пивоваренного завода с
повышением мощности завода с 4 до 8 млн. дал пива в год. (План 1-го этажа).
Рисунок 27 - Компоновочное решение главного корпуса пивоваренного завода
мощностью 4 млн. дал пива в год с вариантом брожения всех сортов пива в
цилиндроконических бродильных аппаратах. (Разрез I-I).
131
Рисунок 28 - Компоновочное решение главного корпуса пивоваренного завода
мощностью 4 млн. дал пива в год с вариантом брожения и дображивания всех
сортов пива в цилиндроконических бродильных аппаратах. (План 1-го этажа).
Таблица 17 - Объединенная спецификация оборудования к рис. 22-28 для завода
мощностью 4 млн. дал пива в год
№
поз.
1 2 3
1 Нория 1
1 Конвейер винтовой 1
2 Бункер для солода 1
3 Сепаратор для солода 1
4 Конвейер винтовой 1
5 Конвейер винтовой 1
6 Бункер для полирования солода 2
7 Колонка магнитная 4
8 Весы автоматические 1
9 Установка для замачивания солода 1
10 Солододробилка 1
11 Конвейер винтовой 2
12 Бункер для дробленого солода 1
Наименование Кол.
132
13 Сборник для смешивания солода с водой 1
14 Сборник для смешивания риса и ячменя с водой 1
15 Насос для смеси солода с водой 1
16 Насос для смеси ячменя и риса с водой 1
17 Бункер для ячменя 1
18 Сепаратор для ячменя 1
19 Бункер для полированного ячменя 1
20 Весы автоматические 1
21 Мукомольный станок для ячменя 1
22 Бункер для дробленого ячменя 1
23 Бункер для отходов 1
24 Конвейер винтовой 1
25 Мукомольный станок для риса 1
26 Бункер для дробленого риса 2
27 Бункер для отходов 2
28 Нория для сахара 1
29 Реактор для растворения сахара 1
30 Фильтр-ловушка для сахарного сиропа 1
31 Насос для сахарного раствора 1
32 Подъемник грузовой 1
33 Заторный аппарат 2
34 Насос для затора 2
35 Фильтрационный аппарат 2
36 Насос для отстоя и хмелевой дробины 1
37 Насос для горячего сусла 2
38 Сусловарочный аппарат 1
39 Агрегат для дробления увлажненного хмеля 1
40 Насос для сусла 2
41 Насос для сусла 1
42 Сборник для сусла 1
43 Насос для сусла 2
44 Гидроциклонный аппарат 1
45 Сепаратор для сусла 3
46 Пластинчатый охладитель сусла 3
47 Ванна для мытья частей сепаратора 1
48 Насос для дезинфектора 1
49 Сборник для дезинфектора 2
50 Насос для промывных вод 1
51 Теплообменник для горячего сусла 1
52 Сборник для промывных вод 1
53 Стерилизатор 1
54 Бродильный аппарат для чистой культуры дрожжей (малый) 2
55 Бродильный аппарат для чистой культуры дрожжей (большой) 1
56 Монжю вакуум-сборника для рабочих дрожжей 10
57 Вакуум-насос водокольцевой 1
58 Вибросито для дрожжей 1
59 Бак для охлажденной воды 1
133
60 Пастеризационно-охладительная установка 2
61 Монжю для рабочих дрожжей 1
62 Сборник для осадочных дрожжей 3
63 Насос для осадочных дрожжей 1
64 Аппарат для брожения пива 32
65 Аппарат для дображивания пива 56
66 Сборник для исправимого бракованного пива 2
67 Установка для фильтрации пива 2
68 Фильтр-пресс для сортового пива 1
69 Пластинчатый охладитель 3
70 Карбонизатор для пива 3
71 Сборник для фильтрованного пива 30
72 Моечная машина для бочек 1
73 Изобарометрический аппарат 1
74 Мерник пива 8
75 Сборник фильтрованного пива 1
76 Автоматизированная пластинчатая пастеризационно-охладительная установка 2
77 Бак для оборотной воды 1
78 Бак для горячей воды 3
79 Пакеторасформировывающий аппарат 2
80 Автомат для извлечения бутылок из ящиков 2
81 Бутыломоечная машина 2
82 Конвейер для бутылок 2
83 Разливочно-укупорочный автомат 2
94 Машина для инспекции пищевых жидкостей в бутылках 8
85 Этикетировочный автомат 1
86 Автомат для укладки бутылок в ящики 2
87 Конвейер цепной для ящиков 12
88 Пакеторасформировывающий аппарат 2
89 Сборник для исправимого бракованного пива 1
90 Сборник для концентрированного дезинфицирующего раствора 1
91 Насос для концентрированного дезинфицирующего раствора 1
92 Бак для рабочего дезинфицирующего раствора 1
93 Фильтр для щелочи 1
54 Насос для дезинфицирующего раствора и воды 1
95 Бак для горячей воды 1
96 Бак для холодной воды 1
97 Бак для оборотной воды 1
Компоновочная схема главного корпуса в обоих вариантах однотипна и заключается в том, что бродильный цех, цех дображивания, отделение чистой культуры и фильтрационное отделение, в которых необходимо поддерживать необходимую температуру, образуют внутренний изолированный контур здания. Со всех
сторон к ним примыкают цеха и отделения, требующие большой освещенности.
Склады солода
, ячменя, хмеля и сахара расположены в непосредственной близо-
сти от варочного цеха. Холодильно-компрессорный цех, трансформаторная, воз-
134
душно-углекислотная станция находятся в непосредственной близи от потребите-
2
лей энергоресурсов. Площадь застройки главного корпуса – 14703 м
. Главный
корпус имеет прямоугольную форму, к нему примыкает подработочное отделение.
Корпус одноэтажный со встроенными этажерками на отметке 3,6 м с 6 - этажным
объектом подработочного отделения размером в плане 12*12 м. Сетка колонн
главного корпуса 18*6 м. Высота до низа балок – 6 и 8,4 м. Полезная площадь –
2
15032 м
; строительный объем 116860 м2.
2. Варианты объемно-планировочного решения. Открытый – оборудование
устанавливается на фундаментах или специальных железобетонных постаментах,
применяется только в мягких климатических условиях и очень редко для
биотехнологических производств (кроме заводов по переработке отходов и
очистных станций). Закрытый – оборудование размещается внутри закрытых
производственных зданий, обычно прямоугольной формы. Многопролетные
здания должны компоноваться из
параллельно расположенных пролетов, ширину
и высоту которых по возможности следует принимать одинаковой (обычно
величина пролетов – 18, 24 и 30 м, шаг колонн – 6 и 12 м, а высота этажей – 4,2;
4,8 и 6 м.)
3. Основные. Промежуточный прицеховой склад сырья предназначен для
создания определенного запаса сырья, существуют резервуарные (для жидкостей)
и склады для сыпучих материалов. Ширина прохода между
резервуарами ≥ 1,5 м
для центральных и 1 м для боковых, должны быть площадки для маневрирования
транспорта. Высота склада ≥ 3,2 м, размеры рассчитываются по объему
производства.
Компрессорное отделение. Компрессоры и обслуживающие их аппараты
(сборники масла, насосы и т.д.). Доступ к компрессору должен быть обеспечен с
четырех сторон, проход между аппаратами
≥ 1,5 м.
Насосное отделение: насосы, напорные баки, оборудование для
централизованной смазки поршневых насосов, приборы контроля и автоматики
Аппаратные отделения. Вниз устанавливается основное оборудование и по его
предназначению называется: реакторное, ректификационное и т.д. Рассчитав
площадь под основное оборудование, его увеличивают на 40-50 % для установки
обвязок (трубопроводы, арматура и т.д.) Может быть
так же тепловой пункт –
редукторно - охладительные установки, где пар подвергается дросселированию и
увлажнению. Водоколлекторная – аппаратура, отключающая водоводы.
Пароколлекторная – если используется пар нескольких параметров. Операторное
помещение – щиты приборов контроля и автоматики.
Вспомогательные. Вентиляционные камеры – приточная, вытяжная и аварийно-вытяжная. Прицеховые электрические подстанции. Электроэнергия высокого
напряжения от ТЭЦ или районной подстанции
должна быть преобразована на
месте потребления в энергию пониженного напряжения 6000 В и 400/230 В и по-
135
сле этого распределена по отдельным токоприемникам. Эти операции осуществляются с помощью понижающих трансформаторных подстанций.
Распределительные пункты – пусковая аппаратура силового низковольтного
электрического оборудования.
Цеховая контрольная лаборатория – для анализов сырья конечных и
полупродуктов, для хранения проб.
Обслуживающие помещения: цеховые ремонтные мастерские; кладовые.
Бытовые помещения: гардеробные, душевые, туалеты, медпункт, комната для
приема пищи
и т.д.
Административно-конторские помещения: кабинеты начальника цеха,
технолога, механика, контора.
Все рассмотренные помещения соединяются между собой с помощью
коридоров, лестничных клеток, галерей, шлюзов, тамбуров.
4. Размещение технологического оборудования. По технологической схеме
определяются типы и количество аппаратов, направление потоков, их взаимное
высотное расположение, группируется оборудование для процессов с
аналогичными
вредными выделениями. На основании технического характера
оборудования определяются статические и динамические нагрузки на
строительные конструкции, установочные размеры, подъемные приспособления,
удобные места для обслуживания. Технологическое оборудование размещается на
чертежах компоновки цеха и привязывается с учетом расположения подъездных
путей и межцеховых коммуникаций.
Принципы группировки. Сгруппировать аппараты и машины со значительным
выделением вредных
веществ, пыли. Сгруппировать аппараты, снабжаемые водой,
паром. Указанные группы распределить по соответствующим производственным
помещениям. Для максимального сокращения длины трубопроводов создают
технологический поток. Все крупногабаритное, тяжелое оборудование
располагают как можно ниже. Применяют вертикальную компоновку
оборудования для создания предпосылок к самотеку. Основной критерий оценки –
стройность, симметричность, максимальная упорядоченность размещения с
вертикальными и горизонтальными
рядами и проходами в 1,5 – 2 м и подходами к
аппарату – 0,8 м. Подробно требования по размещению оборудования изложены в
специальных СНиПах.
5. В определении оптимального направления развития биологических технологий, независимо от области их применения, большую роль играет международное сотрудничество, которое обеспечивает выбор той или иной технологий с учетом экономико-социальных условий отдельных стран. Примером региональной
кооперации в биотехнологии может служить Центрально-Американский институт
промышленных исследований (ICAITI), созданный в 1955 г. Этот
положенный в Гватемале, содействует промышленному развитию региона, кото-
136
институт, рас-
рый может обеспечить достаточный уровень биопромышленности с учетом
имеющихся территорий, климато-географических условий и огромного количества имеющихся здесь побочных продуктов и отходов сельскохозяйственного производства. В рамках ICAITI в 1970 г. был создан биотехнологический отдел, являющийся штаб-квартирой Международного центра по исследованию микробных
ресурсов (MIRCEN) данного региона, субсидируемого ЮНЕСКО. Исследовательские проекты
института сосредоточились в двух направлениях, связанных с основными видами сельского хозяйства региона: переработкой кофейных зерен и
получением сахара. Накапливающиеся в огромных количествах отходы данных
технологий были использованы в качестве субстратов для производства биогаза и
микробной биомассы. Были разработаны также процессы получения спирта из соков тропических фруктов, а на
основе иммобилизованных ферментов созданы
производства осахаривания фруктозных сиропов из сахарного тростника, разработаны новые технологии ферментации овощей под воздействием чистых культур
лактобацилл. Таким образом, наличие этого института сформировало фронт биотехнологических работ, внедрение которых способствовало экономическому развитию региона.
С целью переноса новейших технологий из развитых стран в развивающиеся
ООН создан
Международный центр генной инженерии и биотехнологии. Под
эгидой Организации промышленного развития ООН (UNIDO) создана комиссия
для изучения мнения государств-членов по взаимодействию с Международным
центром. На базе совместных исследований центром запланировано создать школу
для подготовки специалистов из развивающихся стран. В качестве направлений
совместных исследований комиссией UNIDO рекомендованы: использование
энергии биомассы, добыча нефти
из истощающихся скважин, усовершенствование
методов ферментации, синтез лекарств против тропических болезней, получение
эффективных вакцин для человека и домашних животных, селекция
высокоурожайных и устойчивых к болезням сортов культурных растений.
На протяжении ряда лет программы крупнейших международных организаций
(ФАО, ВОЗ, ЮНЕСКО) содействуют развитию и расширению международного
сотрудничества в прикладной микробиологии и технологии.
В начале 70-х гг.
ЮНЕСКО субсидировало создание Международной организации исследования
клетки (ICRO). В начале 80-х гг. в рамках «Программы окружающей среды»
(UNEP) ЮНЕСКО основало международную программу, призванную охранять
генетическое разнообразие микробных ресурсов и сделать их доступными для
развивающихся стран. С середины 80-х гг. начала формироваться сеть международных центров по исследованию микробных
ресурсов (MIRCEN). Цели данного
формирования следующие: интеграция и сотрудничество между лабораториями;
распределение и использование микробных ресурсов; сохранение микробного генофонда; разработка новых видов недорогих и эффективных технологий; использование микробиологии в практике сельского хозяйства; обучение персонала и
распространение новой информации, связанной с общей и прикладной микробио-
137
логией. Первым шагом в создании сети MIRCEN было образование в Австралии
Международного центра данных о микроорганизмах. Центр обладает огромной
коллекцией микробных штаммов и имеет мировой указатель микробных коллекций. Аналогичные центры созданы в Бангкоке – для стран Юго-Восточной Азии, в
Найроби – для Африки, в Бразилии – для Южной Америки, в Гватемале – для
Центральной
Америки, в Каире – для арабских стран. Специализация направлений
исследований в этих центрах связана с климато - географическими особенностями
и экономикой регионов и способствует их развитию. Развитие всех современных
направление биотехнологии, включая экологическую биотехнологию, происходит в
настоящее время настолько быстро, что точные прогнозные оценки в этой области
весьма затруднительны. Биологические технологии целиком
базируются на научных достижениях. При этом то, что лишь недавно было предметом лабораторных
исследований, сегодня активно внедряется в производство. Круг наук, результаты
которых воплощаются в биотехнологию, непрерывно расширяется. Таким образом,
расширяются возможности и сферы самой биотехнологии. Вероятно, в будущем не
будет ни одного направления человеческой деятельности, которое не было бы
в тех
или иных пределах связано с биотехнологией. Постановка новых биотехнологических процессов связана с большими капиталовложениями и высоким риском.
Внедрение новейших методов биотехнологии особенно перспективно, когда целевой продукт не может быть получен иными способами или масштабы его производства малы, а цены очень высоки. Особенно это касается фармакологических
препаратов и диагностических средств. В этой связи огромные перспективы у иммунной биотехнологии, с помощью которой можно распознавать и выделять из
смесей одиночные клетки. Эти возможности очень важны и перспективны для диагностики и лечения, в фармакологической, пищевой промышленности, для очистки гормонов, витаминов, белков, токсинов, вакцин и пр., а также
в научных ис-
следованиях.
Дальнейшее развитие биологических технологий во многом связано с
прогрессом в области технических наук. Повышение эффективности
биотехнологических процессов невозможно без автоматизации и
совершенствования аппаратурного и технологического оформления процессов.
Это позволит повысить эффективность традиционных биотехнологических
процессов и расширит сферы применения получаемых продуктов. Сегодня
огромные средства инвестируются на масштабирование
биотехнологических
процессов. По оценкам специалистов, инвестиции в этой области будут возрастать
в среднем на 9 % в год, и к 2010 г. составят свыше 17 млрд. долл. в год.
Расширение сферы внедрения биотехнологии изменяет соотношение в системе
«человек – производство – природа», повышает производительность труда, принципиально изменят его качество. Биологизация производства в целом – одно из
важнейших направлений в создании гибких саморегулирующихся производственных процессов будущего, которые гармонично вписываются в природу, не причиняя ей вреда. В настоящее время последствия антропогенной деятельности дос-
138
тигли такой грани, когда дальнейшая некоординируемая деятельность может привести к необратимым изменениям в биосфере в целом. Это может привести к тому, что биосфера станет непригодной для обитания человека. Разрешение этого
противоречия, то есть создание такого равновесия в природе, которое в состоянии
привести к гармоничному сосуществованию возрастающего населения планеты и
биосферы, возможно только на основе дальнейшего развития науки и техники.
Для этого необходимо разумное развитие человеческого общества в целом, направленное не на разрушение биосферы, а на ее дальнейшее развитие. Последнее,
в свою очередь, должно оказывать позитивное влияние на дальнейший прогресс
человечества, то есть создание ноосферы. Один из основных путей
решения данной проблемы – дальнейшее развитие биологии и расширение сферы применения
биотехнологии. Внедрение биотехнологии ведет к созданию экологически чистых
технологий в различных сферах человеческой деятельности, включая более рациональное использование природных ресурсов и создание замкнутых производственных циклов.
Технологический прогресс позволил значительно усовершенствовать процессы
и аппараты микробиологического синтеза различных продуктов, создать
новые,
высокоэффективные виды оборудования и технологические линии. На
действующих заводах ведется техническое перевооружение, внедряются новые
виды оборудования, эффективные технологии, в том числе безотходные,
экологически чистые.
Поэтому бакалавр – биотехнолог должен иметь представление:
- о структуре биотехнологической отрасли и номенклатуре основных
продуктов;
- о сырьевой базе биотехнологической промышленности, свойствах и
показателях качества исходных
продуктов;
- об основных сферах применения продуктов биотехнологической
промышленности;
- о современных методах генетической, клеточной и белковой инженерии для
создания высокоэффективных продуцентов и биопрепаратов;
- о мировых и отечественных тенденциях и перспективах развития
биотехнологической отрасли;
- о мировых требованиях и стандартах к технологическому уровню
биотехнологического производства, качеству выпускаемых препаратов и охране
окружающей
среды;
Бакалавр – биотехнолог должен знать и уметь использовать:
- химические и биологические свойства основных классов органических
веществ и объектов биотехнологии и методы их получения;
- основные промышленные продуценты биологических веществ и методы их
культивирования;
- способы выделения основных и побочных продуктов биосинтеза и
биотрансформации;
139
- представления об основных путях метаболизма и механизмы основных
классов биохимических реакций;
- методы построения обобщенных кинетических моделей биосинтеза и
детализованных моделей ферментативных реакций на основе их предполагаемого
механизма;
- основные способы управления биосинтезом и биотрансформации с
использованием ферментов, микроорганизмов и клеточных культур;
- основные типы и конструкции реакторов для проведения биосинтеза;
методы построения математических моделей идеальных и реальных
-
биореакторов по кинетическим данным и физико-химическим характеристикам
компонентов ферментационной среды;
- основные типы и конструкции оборудования для выделения продуктов
биосинтеза;
- общие принципы составления математических моделей процессов разделения
многокомпонентных смесей;
- основные типы аналитического оборудования и средств диагностики для
идентификации и определения состава питательных
сред и продуктов биосинтеза,
- определение параметров технологических процессов;
- технологию и общие принципы осуществления наиболее распространенных
биотехнологических процессов;
- методы проектирования технологических процессов, обеспечивающих
получение эффективных решений при строительстве и реконструкции
предприятий отрасли;
- основы разработки малоотходных, энергосберегающих экологически чистых
технологий;
- различные способы очистки, рекуперации и утилизации газовых, жидких и
твердых
отходов биотехнологических производств;
Иметь опыт:
- проведения микробиологического анализа природных и искусственных сред;
- проведения культивирования в асептических и неасептических условиях и
процессов биосинтеза и биотрансформации с использованием ферментов и
микроорганизмов;
- разделения многокомпонентных биологических сред и выделения целевого
продукта;
- установления структуры биоорганических соединений физико-химическими
методами и их количественного анализа;
проведения кинетического исследования и построения кинетических моделей
-
биологических реакций по экспериментальным данным;
- определения параметров математических моделей реакторов по
экспериментальным данным;
140
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]