Титульный лист методических рекомендаций и указаний; методических рекомендаций; методических указаний |
| Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/40 |
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Кафедра Биотехнология
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И УКАЗАНИЯ
по выполнению курсового проекта
по дисциплине «Проектирование и эксплуатация предприятий сельскохозяйственных биотехнологических производств»
для студентов специальности 5В070100 – Биотехнология
Павлодар
| Форма Ф СО ПГУ 7.18.3/41 | |
УТВЕРЖДАЮ Декан факультета __________ « » 2013 г.
| ||
Составитель: к. с-х. н., доцент________________
Кафедра Биотехнология
Методические рекомендации и указания
по выполнению курсового проекта
по дисциплине «Проектирование и эксплуатация предприятий сельскохозяйственных биотехнологических производств»
для студентов специальности 5В070100 – Биотехнология
Рекомендована на заседании кафедры « » 2013 г. Протокол №
Заведующий кафедрой ____________ « » 2013 г.
Одобрена учебно-методическим советом
Агротехнологического факультета « » 2013 г. Протокол №
Председатель УМС _________ « » 2013 г
Введение
Написание курсового проекта является этапом подготовки выпускников. Работа выполняется студентами под руководством опытных преподавателей кафедры.
Выполнение курсового проекта имеет своей целью:
- систематизировать, значительно расширить и закрепить теоретические знания путем углубленного изучения определенного раздела проектирование и эксплуатация предприятий сельскохозяйственных биотехнологических производств, по которой выполняется курсовой проект, а также соответствующих разделов других наук, касающихся курсового проекта;
- развивать умение критически анализировать и правильно научно-методически интерпретировать полученные результаты, формулировать выводы и предлагать практические предложения предприятиям.
Проектирование предприятий сельскохозяйственных биотехнологических производств является исходным этапом становления производства, поэтому от качества технологических инженерных расчетов проекта зависит эффективность производственно-торговой деятельности будущего предприятия.
Курсовой проект должен соответствовать требованиям государственного общеобязательного стандарта образования (ГОСО), предъявляемым к выполнению курсовых проектов, а также утвержденной теме, содержать элементы новизны, отражать теоретическую и практическую значимость, актуальность.
Курсовое проектирование – завершающий этап обучения в университете. Цель курсового проектирования – систематизация, закрепление и углубление теоретических знаний студента. В процессе работы над проектом студент имеет возможность проявить самостоятельность в принятии инженерных решений.
Курсовой проект характеризует степень усвоения студентом программного материала дисциплин, предусмотренных учебным планом, и способность самостоятельно работать в предприятиях общественного питания.
Технологические расчеты выполняются в зависимости от производственной программы, которая разрабатывается для предприятий сельскохозяйственных биотехнологических производств разных типов и классов в соответствии с темой курсового проекта.
1 Выбор темы и руководство работой студента
Тематика курсового проекта должна быть актуальной, соответствовать профилю подготовки специалиста.
Руководителями курсового проекта имеют право быть опытные преподаватели, имеющие стаж научно-педагогической работы не менее трех лет, доктора и кандидаты наук, работающие по тематике кафедры.
Закрепление темы курсового проекта за студентом и утверждение руководителя проводится после заполнения соответствующего заявления. Руководитель выдает студенту задание, которое является официальным документом, организующим исполнителя и позволяющим поэтапно контролировать выполнение работы. Закрепление темы курсового проекта возможно и в период выполнения НИР, перед прохождением производственной практики.
Научный руководитель консультирует студента по составлению плана курсового проекта, методике исследований, реферированию необходимой литературы, периодически проверяет выполнение экспериментальной части и оказывает помощь при оформлении работы.
Студент несет личную ответственность за качество своей работы. Студентом, совместно с научным руководителем, разрабатывается календарный план выполнения работы.
Студент обязан самостоятельно изучить основную и дополнительную литературу, относящуюся к теме курсового проекта для составления обзора литературы.
Окончательным этапом работы является подготовка графического материала и окончательное оформление курсового проекта.
2 Примерная структура курсовой работы
Введение
1. Разработка технологической схемы производства.
2. Расчет площади и оборудования производства(по согласованию с руководителем курсового проекта).
2.1. Определение режима работы и численности работников цеха.
2.2. Расчет оборудования.
2.3. Расчет площади цеха.
2.4. Расчет площади предприятия.
В графическом материале представить план этажа предприятия, на котором расположен рассчитанный цех (в масштабе 1:100), в принятой строительной сетке колон с изображением всего технологического оборудования, размещенного с учетом предъявляемых к нему требований: последовательности технологического процесса, соблюдении правил санитарии и гигиены, техники безопасности, монтажа. На плане цеха показать монтажную привязку оборудования.
Курсовой проект объемом 35-40 страниц компьютерного текста должен включать в себя основные следующие разделы:
- титульный лист;
- содержание;
- введение;
- технологические расчеты;
- расчет и компоновку оборудования;
- укрупненный расчет цехов предприятия;
- охрана труда и БЖД;
- архитектурно-строительный раздел;
- список использованных источников;
- приложения.
3 Порядок выполнения студентами курсовых работ
Процесс выполнения курсовой работы состоит из следующих этапов:
1 Выбор темы, оформление заявления о закреплении темы и назначения руководителя.
2 Составление календарного плана и задания по теме курсовой работы совместно с руководителем.
3 Выбор предприятия соответствующего профиля для выполнения курсового проекта.
4 Подбор, изучение и анализ соответствующей литературы.
5 Составление чернового варианта курсовой работы и утверждение соответствующих разделов руководителем и консультантами.
6 Доклад по результатам работы перед комиссией по приему КП.
7 Окончательное оформление курсового проекта и сдача в установленное время на кафедру.
Производственная программа предприятия – это план суточного выпуска продукции.
Методика разработки производственной программы предприятия зависит от типа предприятия и принятых методов и форм обслуживания.
Производственной программой биотехнологических предприятий является объем вырабатываемого продукта в сутки или смену.
3.2 Расчет количества воздуха для культивирования.
Одним из важнейших условий выращивания аэробных культур микроорганизмов для накопления белка является подача воздуха, являющегося источником кислорода. Истинное определение потребности воздуха при выращивании биомассы имеет большое значение, так как недостаток его приводит к снижению выхода биомассы, а значительное его превышение – к сооружению сложных воздуходувных и воздухораспределительных устройств.
Расход кислорода на получение абсолютно сухой биомассы может быть найден по уравнению
V=0,25gKk (3.1)
где V – расход кислорода, кг;
0,25 – содержание сухих веществ в биомассе, кг/кг;
g – прирост сырой биомассы, кг/ч;
Kk – коэффициент расхода кислорода, кг на 1 кг абсолютно сухой биомассы.
3.3 Расчет концентрации сахаров.
На скорость накопления биомассы дрожжей больше всего влияет концентрация сахара в субстрате и количество взятых на засев дрожжей. В промышленных условиях при высоком (более 1,5 – 1,7%) содержании растворенных веществ выращивание дрожжей идет замедленно с неполной утилизацией углеводов. Для того, чтобы увеличить утилизацию углеводов, необходимо достичь высокой степени диспергирования воздуха и циркуляции жидкости, что возможно только в лабораторных условиях. Весьма важным условием глубокой утилизации сахаров является наличие всех необходимых для выращивания биомассы стимуляторов роста. Разбавляют гидролизат водой или отработанной послеспиртовой культуральной жидкостью, доводя содержание растворенных веществ в нем до 1 – 1,8%.
Для достижения максимального выхода кормовых дрожжей из гидролизата, имеющего повышенное содержание растворенных веществ (выше 2%), необходимы специальные меры.: разбавление гидролизата отработанной дрожжевой жидкостью, двухступенчатое выращивание дрожжей, при котором на первой ступени осуществляется выращивание биомассы на неразбавленных гидролизатах с недобродом до 1 – 1,2%, а после отделения дрожжей – выращивание биомассы на второй ступени с окончательной утилизацией остаточных сахаров; увеличение времени выращивания дрожжей с введением в дрожжерастильные аппараты соответствующей культуры дрожжей, усваивающей все виды сахаров. Самым лучшим приемом использования неразбавленного гидролизата может быть подбор соответствующей культуры дрожжей, до конца усваивающей все виды сахаров.
3.4 Влияние температуры среды
Выращивание кормовых дрожжей обычно проводят при температуре от 32 до 40˚С. Различия в температурном режиме зависят не только от культуры дрожжей, но и степени ее адаптации к более высоким и низким температурным условиям.
При выращивании кормовых дрожжей происходит значительное выделение тепла (2500 – 3500 кал на 1 кг сухой массы дрожжей). Это тепло повышает температуру среды, следовательно его необходимо отвести. В дрожжерастильных аппаратах небольшой емкости (до 250 м3) для охлаждения используются змеевики. В аппаратах большего объема используется отвод тепла через поверхность диффузора, а также с помощью наружного орошения. Разбавление сусла холодной водой также используется как средство охлаждения среды в аппарате.
С увеличением емкости, а также производительности одного дрожжерастильного аппарата отбор выделяющегося тепла приобретает большую трудность. Конструктивно невозможно разместить внутри аппарата необходимую поверхность охлаждения. В связи с этим в отдельных случаях охлаждение жидкости осуществляется на специально сооружаемых выносных теплообменниках с циркуляцией через них отбираемой из дрожжерастильного аппарата дрожжевой суспензии при помощи центробежного насоса. В этом случае требуется дополнительная затрата электроэнергии на циркуляцию суспензии через теплообменник.
3.5 Влияние рН и кислотности среды
Получаемый из гидролизаппаратов кислый гидролизат с показателем рН = 2 – 2,5, непригоден для роста дрожжей. Допустимым пределом рН, в котором кормовые дрожжи разных культур могут нормально жить и размножаться, является 3,5 – 5,5. Отклонения в ту или иную сторону резко снижают жизнедеятельность дрожжевых клеток.
При размножении дрожжей на гидролизате происходит повышение кислотности среды. Во время бурного размножения дрожжи усваивают из аммонийных солей радикал NH3 и оставляют в среде радикал SO3 в виде серной кислоты, в результате чего рН среды снижается. В этом случае очень хороший эффект дает использование аммиака в виде аммиачной воды. Аммоний уравнивает значение рН и одновременно доставляет дрожжам азотное питание.
3.6 Выход кормовых дрожжей
Основным веществом питания дрожжей является сахар, содержащийся в растворе гидролизата. Поэтому выход дрожжей считают по степени утилизации сахара относительно потребленных редуцирующих веществ. Практически выход дрожжей из редуцирующих веществ меньше, чем из такого же количества глюкозы. К определяемым в растворе редуцирующим веществам относятся не только усваиваемые дрожжами сахара, но и другие вещества: неутилизируемые сахара, метилпентозы, фурфурол, некоторые органические кислоты. Кроме того, в производственных условиях не полностью утилизируются доброкачественные сахара, протекают посторонние микробиологические процессы, использующие сахара, наблюдаются потери дрожжей на различных стадиях производственного процесса (на флотаторах, сепараторах, в сушилках). При микробиологическом синтезе выделяется тепло, на которое также расходуется часть энергетического материала.
Наилучшие показатели выхода дрожжей по дрожжерастильному чану равны 48 – 50 кг сухой массы. Если в питательной среде содержатся органические соединения – несахара, за их счет можно увеличить выход дрожжей. К таким соединениям относятся этиловый спирт, уксусную, молочную и лимонную кислоты, углерод которых в присутствии подходящих стимуляторов роста и сильной аэрации быстро усваивается дрожжами с образованием нового клеточного вещества.
. Выбор оборудования для линии производства кормового
дрожжевого белка
4.1 Дрожжерастильный аппарат
Дрожжерастильный аппарат имеет трубчатую аэрационную систему и оснащен охлаждающей рубашкой. В днище аппарата находится спускное отверстие, защищенное сетчатым фильтром для предотвращения попадания твердых частиц в насосы, которые перекачивают суспензию в сепараторы или на охлаждение.
В дрожжерастильном аппарате в процессе жизнедеятельности дрожжей выделяется значительное количество теплоты. Если эту теплоту не отводить из аппарата, то температурные условия для размножения дрожжей станут неблагоприятными. Поэтому дрожжерастильные аппараты оборудуются охлаждающими системами в виде змеевиков или рубашки.
Дрожжерастильный аппарат представляет собой сварной цилиндрический резервуар с охлаждающей рубашкой и пластинчатой аэрационной системой для насыщения суспензии кислородом во время размножения дрожжей. Резервуар установлен на балках и стойках и имеет охлаждающую рубашку из десяти секций (поясов).
Аппарат снабжен люками и для обслуживания и ремонта, смотровым окном, осветлителем, гидрозатвором, воздухоподводящей трубой, коробами аэрационной системы, соплами для промывания коробов, коллектором для подачи воды в секции охлаждающей рубашки и коллектором для вывода воды из охлаждающей рубашки.
На крышке аппарата установлена вытяжная труба, которая перекрывается заслонкой. Заслонка с помощью муфты соединена со штоком, несущим поршень, движущийся в цилиндре при помощи гидравлического привода, снабженного четырехходовым краном.
По шлангу поступает вода для промывания. Подачу воздуха регулируют задвижкой через распределительный коллектор. Культуральная среда выводится по трубе.
За уровнем жидкости в аппарате наблюдают через мерное стекло.
Пластинчатая аэрационная система ВДА включает распределительный коллектор и короба, закрытые сверху перфорированными пластинами с отверстиями диаметром 0,5 мм. В некоторых аппаратах смонтированы трубчатые системы аэрации конструкции ЦРММ.
Они состоят из перфорированных трубок диаметром 51 мм, расположенных на днище аппарата на определенном расстоянии. В поперечном сечении трубки имеют 7 рядов отверстий диаметром 0,8...0,9 мм, расположенных через 15º, с шагом 5 мм. Трубки соединены с воздухораспределительным коллектором.
Таблица 3 – Техническая характеристика дрожжерастильного аппарата
Характеристика | Значение | |
Общая вместимость, м3 | 100 | |
Рабочая вместимость, м3 | 70 | |
Удельный расход воздуха, м3/(м·ч) | 100 | |
Кэффициент массопередачи кислорода, кг/(м·ч) | 1,93 | |
Часовой съем дрожжей, кг/ч | 472 | |
Энергозатраты на аэрацию сухих дрожжей, кВт/кг | 0,71 | |
Размеры, мм | ||
длина | 8 200 | |
ширина | 4 300 | |
высота | 7 500 | |
Масса, кг | 25 461 |
4.2 Насосы для суспензии и бражки
В пищевой промышленности часто нахордят применение центробежные насосы.
Центробежный насос — насос, в котором движение жидкости и необходимый напор создаются за счёт центробежной силы, возникающей при воздействии лопастей рабочего колеса на жидкость. Действие центробежных насосов основано на передаче кинетической энергии от вращающегося рабочего колеса частицам жидкости, которые находятся между его лопастями. Под влиянием возникающей центробежной силы частицы подаваемой среды из рабочего колеса перемещаются в корпус насоса и далее, а на их место под действием давления воздуха поступают новые частицы, обеспечивая непрерывную работу центробежного насоса.
В данном случае рационально использование насосов для пищевых жидкостей марки ОНЦ 1-10/20. Его технические характеристики представлены в таблице 4.
Таблица 4 – Техническая характеристика центроюежного насоса ОНЦ 1-10/20
Характеристика | Значение | |
Производительность, м3/ч | 10 | |
Напор, м | 20 | |
Частота вращения, об/мин | 3 000 | |
Потребляемая мощность, кВт | 1,5 | |
Габариты, мм | ||
длина | 435 | |
ширина | 240 | |
высота | 360 | |
Масса (без баллона), кг | 28 |
4.3 Сепараторы
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
