Как классифицируются дозаторы и питатели объемного тира. Для каких продуктов они используются.

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

1.1. Как устроены в конструктивном плане питатели и дозаторы, используемые в биотехнологии? Для каких сред используются дозаторы непрерывного и дискретного действия

В конструктивном плане и питатели, и дозаторы устроены одинаково, однако:

• питатели предназначены для равномерной подачи сырья в различные аппараты и установки;

• а дозаторы же используются для проведения финишных операции по расфасовке и упаковки готовых продуктов.

Для сыпучих сред могут использоваться:

- дозаторы непрерывного действия;

- и дозаторы дискретного (т.е. периодического) действия.

Дозаторы дискретного действия свою очередь различаются

а) на объемные;

б) и на весовые дозаторы.

Объемные питатели и дозаторы.

Их использует для дозирования:

- соли, муки, отрубей,

- свекловичного жома и др. порошкообразных;

- а также, сыпучих зернистых материалов.

По конструкции рабочего органа существуют следующие основные разновидности дозаторов и питателей:

1) Дозаторы и питатели сыпучих компонентов;

2) Дозаторы и питатели жидких компонентов. Дозаторы и питатели сыпучих компонентов непрерывного действия:

а) шлюзовые;

б) тарельчатые;

в) винтовые;

г) ленточные;

д) вибрационные

Дозаторы и питатели сыпучих компонентов периодического действия:

а) бункерные

Дозаторы и питатели жидких компонентов непрерывного действия:

а) дроссельные;

б) барабанные;

в) черпаковые;

г) стаканчиковые;

д) шестеренные;

е) поршневые

Дозаторы и питатели жидких компонентов периодического действия:

а) поплавковые;

б) мембранные;

в) электродные;

г) бачки постоянного уровня

Уровень 2

Как устроен, и как работает высокочастотный стерилизатор твердых питательных сред непрерывного действия?

Этот стерилизатор состоит из двух ступеней. Первая ступень 1 представляет собой стерилизационную экранированную камеру, снабженную бункером 2 с роторным дозатором для загрузки среды.

Внутри камеры установлены:

• термоустойчивый ленточный транспортер 3, высокочастотный генератор 4,

• плоскопараллельный конденсатор 5 одна пластина, которого находится под, а вторая над лентой транспортера,

• и, 6 - бактерицидные лампы БУВ-30.

Вторая ступень стерилизатора представляет собой двухсекционный шнековый транспортер 7 с дозаторами стерильной воды 8 и посевной культуры 9.

Кроме того, внутри камеры установлены приводы ленточного 10 и шнекового 11 транспортеров.

Работа стерилизатора происходит следующим образом:

• питательная среда загружается в бункер и равномерным слоем (30 мм) поступает на ленту транспортера;

• перемещаясь в зону высокочастотного электромагнитного поля создаваемого генератором между пластинами плоскопараллельного конденсатора, среда нагревается до температуры стерилизации;

• возникновение спонтанной микрофлоры в питательной среде исключается за счет излучения бактерицидных ламп;

• при выходе из зоны нагрева среда начинает охлаждаться и затем ссыпается в бункер второй ступени стерилизатора, которая представляет собой шнековый транспортер;

• здесь происходит охлаждение и увлажнение твердой питательной среды.

Высокочастотный стерилизатор имеет ряд преимуществ по сравнению с паровыми стерилизаторами твердых питательных сред:

- нагрев происходит очень быстро (скорость нагрева в 18 –20 раз быстрее);

- время стерилизации в 12 – 30 раз сокращается в сравнении с паровыми.

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

1.1. Какие требования предъявляются в биотехнологии в чистоте воздуха, каково содержание пыли в воздухе как называется процесс фильтрации воздуха?

В биотехнологии очень высокие требования предъявляются к чистоте воздуха.

Воздух, подаваемый для аэрации в ферментаторы не должен содержать постороннюю микрофлору.

Помимо посторонней микрофлоры в воздухе содержится и пыль. Концентрация пыли в воздухе обычно от 5 до 100 мг/м3.

Очистка воздуха осуществляется за счет его фильтрации.

Фильтрация воздуха и есть его стерилизация, поскольку отфильтрованный воздух становится стерильным, т.е. безопасным в микробиологическом отношении.

Для фильтрации воздуха используются многоступенчатые фильтрующие комплексы.

Это связано с тем, что посторонние частицы, витающие в воздухе весьма полидисперсны.

Такой комплекс состоит

- из фильтров предварительной очистки воздуха от пыли содержащей частицы размером до 150 мкм;

- компрессора для нагнетания воздуха;

- теплообменника;

- каскада биологических фильтров.

Работает система очистки следующим образом.

Воздух перемещается по всей системе очистки с помощью компрессора 3.

Предварительно воздух проходит через заборник 1 и ячейковый фильтр предварительной очистки 2, где очищается от механической пыли.

В компрессоре 3 воздух сжимается. В результате сжатия воздух нагревается. В связи с этим его необходимо охладить. Поэтому воздух поступает в кожухотрубный теплообменник 4, после чего через брызгоуловитель 5 попадает в ресивер 6.После ресивера воздух вновь охлаждается в кожухотрубном теплообменнике 7, а затем последовательно проходит через три фильтра биологической очистки 8, 9, 10.

Что является основным рабочим органом барабанного фильтр-пресса, из скольких секций он состоит, сколько зон обработки проходит за один оборот, чем покрыты и чем обтянуты секции, как он устройство и работает?

Наиболее эффективными для биотехнологии являются т.н.:

• барабанные фильтр-прессы

• и ленточные фильтры непрерывного действия.

Основным рабочим органом барабанного фильтр-пресса является горизонтально установленный вращающийся барабан. Барабан разделен на несколько секций. Секции за один оборот барабана проходят четыре зоны. Секции барабана покрыты листовым материалом, на которые натянута фильтровальная ткань – бельтинг. Частота вращения барабана может плавно меняться от 0,13 до 3,0 об/мин. Барабан вращается в специальных цапфах установленных на подшипниках.

Под барабаном установлен поддон с переливным желобом и качающейся мешалкой.

Основное отличие ленточного вакуум-фильтра заключается в том, что он обладает активной горизонтальной фильтрующей поверхностью, на которой может образовываться осадок высотой до 120 мм.

При этом тяжелые твердые частицы осадка оседают ближе к фильтрующей ткани, а более легкие – вверху слоя и не закупоривают поры фильтрующей ткани.

Ленточный вакуум-фильтр состоит:

- из горизонтального стола с приводными и натяжными барабанами с бесконечной рифленой резинотканевой ленты;

- привода вакуумных камер;

- устройства для промывания ленты, подсушки и съема осадка;

- и приемного бункера для осадка.

Лента фильтра выполнена из тканевых прокладок с резиновыми прослойками и с обеих сторон обложена резиной.

На ее поверхности имеются поперечные и продольные углубления.

При перемещении ленты с натяжного барабана на горизонтальную плоскость стола борта ленты отгибаются в виде желоба.

Для этого горизонтальная плоскость стола снабжена соответствующими направляющими.

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Что называется флотацией, в каком производстве в биотехнологии она используется? Что образуется при всплытии воздушных пузырьков, что позволяет получить использование флотации? Что называется коэффициентом флотации?

Флотация используется в основном в многотоннажном дрожжевом производстве для концентрирования дрожжей, а также для очистки сточных вод.

Флотацией называется процесс выделения мелких твердых частиц входящих в состав суспензий, основанный на их способности прилипать к пузырькам воздуха и подниматься вверх, т.е. всплывать, концентрируясь в виде пены.

При всплытии воздушных пузырьков образуется смешанный пенный слой, состоящий из содержащих дрожжи пузырьков воздуха и небольшого количества культуральной жидкости.

В нижней части флотатора остается обедненная культуральная жидкость. В верхней части – концентрация дрожжей в 4 – 6 раз больше чем в исходной культуральной жидкости.

Использование флотаторов в биотехнологии позволяет:

- сократить количество сепараторов;

- значительно снизить общие энергетические затраты на производство;

- и обеспечить непрерывность технологического процесса.

Коэффициентом флотации называется отношение концентрации биомассы в суспензии выходящей из флотатора к концентрации биомассы в исходной суспензии.

К = сВ/си

В производственных условиях коэффициент флотации равен обычно 4 – 6. Увеличение его свидетельствует о снижении производительности аппарата.

Дрожжевые флотаторы классифицируются:

А) По способу насыщения воздухом.

Б) По конструкции аппарата.

По способу насыщения дрожжевые флотаторы делятся на три группы:

- аппараты, в которых исходная культуральная жидкость перед флотацией насыщается воздухом под избыточным давлением около 0,7 МПа до образования пузырьков диаметром 0,01 – 0,1 мм;

- аппараты, в которые с помощью вспомогательных устройств подается диспергированный воздух диаметром до 1,0 мм;

- к третьей же группе относятся т.н. электрофлотаторы в которых на электродах помещенных в культуральной жидкости образуется кислород и водород в виде мелких пузырьков диаметром до 0,05 мм.

Это наиболее эффективные аппараты, но и в то же время взрывоопасные и требующие особых мер безопасности.

По конструкции дрожжевые флотаторы подразделяются на:

- горизонтальные конические флотаторы;

- вертикальные цилиндрические флотаторы;

- флотаторы одноступенчатые с внутренним стаканом;

- двухступенчатые флотаторы.

Помимо дрожжевых в биотехнологии используются также флотаторы для очистки сточных вод.

Для этих целей используются:

- механические;

- и пневмомеханические флотаторы;

- а также пневматические флотационные установки.

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

1.1. При каких условиях происходит культивирование в малотоннажном производстве по отношению к дикой микрофлоре, и какие требования предъявляются к оборудованию?

Малотоннажные производства или тонкий микробиологический синтез.

Цель малотоннажных производств:

- получение либо бактериальных препаратов;

- либо веществ сложной органической структуры, большинство из которых обладает биологической активностью

Сюда относятся:

• медицинские и кормовые антибиотики,

• ферменты, бактериальные удобрения, и стимуляторы роста,

• кровезаменители тепа полиглюкина, вакцины, гормональные препараты и т.п.

В малотоннажном производстве также используется глубинное выращивание микроорганизмов.

Культивирование при малотоннажном производстве происходит в условиях близких к оптимальным для развития вульгарной микрофлоры (рН 6,2 – 7,2 и температура 25 – 35 0С).

Следовательно, посторонние микроорганизмы могут;

- либо полностью подавить рост полезного продуцента;

- либо резко снизить выход нужного продукта метаболизма микроорганизмов.

В связи с этим к оборудованию, используемому в малотоннажном производстве,

• предъявляются повышенные требования к стерильности и герметичности, как аппаратов,

• так и технологических процессов протекающих в них.

Выделение конечного продукта из культуральных жидкостей в малотоннажном производстве происходит более сложным путем.

Помимо сепарации и фильтрования приходится использовать такие процессы как:

- осаждение; - экстракция; - выпарка; - ионный обмен и др.

Продукты тонкого микробиологического синтеза, как правило, термически нестойки.

Это требует

– невысоких температур

– и быстрого проведения процессов выделения после культивирования.

Готовый продукт выпускается, как правило, в сухом виде и фасуется в герметичную тару.

Наиболее распространенными видами сушки продуктов тонкого микробиологического синтеза является:

- распылительная; - тепловая вакуумная сушка; - сушка в кипящем слое; - и сублимационная.

Хранение готового продукта производится

– либо при пониженных температурах,

– либо в условиях исключающих контакт продукта с окружающей средой.

В принципиальном плане и при многотоннажном производстве и при тонком микробиологическом синтезе используется родственное, по сути, оборудование.

Уровень 2

Каковы особенности сушки таких продуктов биотехнологии как суспензии кормовых дрожжей, концентратов содержащих термолабильные аминокислоты, ферментных препаратов, кормовых антибиотиков, а также бактериальных препаратов и средств защиты растений?

Сушка суспензии -

• кормовых дрожжей с содержанием сухих веществ до 20 – 25 % производится:

- на вальцовых сушилках при пределе температур в 70 – 80 0С,

- на распылительных сушилках,

- или на сушилках в кипящем слое при пределе температур теплоносителя 300 0С.

Сушка концентратов, содержащих -

• термолабильные аминокислоты (лизин, аргинин, гистидин, триптофан) до влажности 8 – 10 % осуществляется:

- на распылительных ленточных сушилках;

- и на сушилках в кипящем слое.

Для этих продуктов рекомендуются режимы сушки при температурах менее 60 –70 0С.

Сушку -

• ферментных препаратов с начальным содержанием сухих веществ 15 – 20 %;

• поверхностных культур с влажностью до 60 %;

полученных путем фильтрации, осаждения, кристаллизации и др. производят (также при низкотемпературных условиях):

- либо в распылительных,

- либо в сублимационных сушилках.

Кормовые антибиотики, а именно:

• (биовит, терравит, бацилихин, бацитрацин),

также чувствительны к температуре сушки, поэтому их подвергают сушке:

- в ленточных,

- распылительных сушилках,

- и сушилках с кипящим слоем, причем, максимальная температура продукта при сушке не должна превышать 60 0С.

Сушка бактериальных удобрений и средств защиты растений:

• (нитрагин, азотобактерин, фосфобактерин, боверин, инсектин, токсобактерин) осуществляется –

- либо на распылительных сушилках при температуре сушильного агента 130 0С., и температуре продукта не более 50 0С,

- либо на сублимационных сушилках при отрицательных температурах.

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

Уровень 2

Уровень 3

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

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.

Билет

Уровень 1

1. Ответьте на следующие вопросы:

1.1. Как устроены в конструктивном плане питатели и дозаторы, используемые в биотехнологии? Для каких сред используются дозаторы непрерывного и дискретного действия

В конструктивном плане и питатели, и дозаторы устроены одинаково, однако:

• питатели предназначены для равномерной подачи сырья в различные аппараты и установки;

• а дозаторы же используются для проведения финишных операции по расфасовке и упаковки готовых продуктов.

Для сыпучих сред могут использоваться:

- дозаторы непрерывного действия;

- и дозаторы дискретного (т.е. периодического) действия.

Дозаторы дискретного действия свою очередь различаются

а) на объемные;

б) и на весовые дозаторы.

Объемные питатели и дозаторы.

Их использует для дозирования:

- соли, муки, отрубей,

- свекловичного жома и др. порошкообразных;

- а также, сыпучих зернистых материалов.

По конструкции рабочего органа существуют следующие основные разновидности дозаторов и питателей:

1) Дозаторы и питатели сыпучих компонентов;

2) Дозаторы и питатели жидких компонентов. Дозаторы и питатели сыпучих компонентов непрерывного действия:

а) шлюзовые;

б) тарельчатые;

в) винтовые;

г) ленточные;

д) вибрационные

Дозаторы и питатели сыпучих компонентов периодического действия:

а) бункерные

Дозаторы и питатели жидких компонентов непрерывного действия:

а) дроссельные;

б) барабанные;

в) черпаковые;

г) стаканчиковые;

д) шестеренные;

е) поршневые

Дозаторы и питатели жидких компонентов периодического действия:

а) поплавковые;

б) мембранные;

в) электродные;

г) бачки постоянного уровня

Как классифицируются дозаторы и питатели объемного тира? Для каких продуктов они используются?

Дозаторы сыпучих компонентов. Шлюзовой дозатор. (рис. 3.9, а) Рабочий орган 1 расположен в корпусе 2 и имеет несколько карманов-ячеек, заполняемых материалом под действием силы тяжести. При регулировании производительности меняют объем карманов или частоту вращения барабана. Из карманов материал поступает в выходной патрубок дозатора.

Тарельчатый дозатор представляет собой горизонтальный вращающийся диск 1 (тарель), с которого материал сбрасывается скребком 2, высота слоя материала регулируется передвижной манжеткой 3, перекрывающей выходной патрубок бункера. Материал располагается на тарели усеченным конусом, размеры которого зависят от высоты расположения манжеты.

Винтовой дозатор представляет собой короткий шнек 1 в кожухе 2, забирающий материал из бункера. Производительность дозатора может регулироваться частотой вращения шнека.

Ленточный дозатор является коротким ленточным конвейером 1, расположенным под питающим бункером 2. подачу материала можно регулировать перемещением заслонки 3 или изменением скорости конвейера.

Вибрационный дозатор имеет рабочий орган в виде колеблющегося лотка 1, подвешенного на гибких опорах 2. при вибрации лотка сыпучий материал перемещается в продольном направлении.

Дозаторы жидких компонентов. Дроссельный дозатор (рис. 3.10, а) обеспечивает формирование струи жидкости определено сечения, вытекающей из емкости при известном напоре.

Дроссельный дозатор представляет собой емкость 1, в которой при помощи поплавкового клапана 2 поддерживается постоянный уровень. Жидкость сливается по трубопроводу 3, на котором установлено дросселирующее устройство. Регулирование расхода возможно за счет изменения проходного сечения или величины напора.

Барабанный дозатор осуществляет непрерывное объемное дозирование жидких компонентов за счет формирования тонкого слоя на поверхности, быстро вращающегося барабана. Барабан 1, погруженный в емкость 2 постоянного уровня на глубину около 0,3 радиуса барабана, должен вращаться со скоростью 2-3 м/с. Налипший слой жидкости скребком 3 направляется в тестомесильную машину. Увеличение поверхности смешиваемых потоков ускоряет образование однородной смеси.

Работа других дозаторов объемного типа основана на сливе компонента из мерной емкости. Здесь выделяют дозаторы со свободным истечением (черпаковые, стаканчиковые, дозаторы фиксированного уровня, электродные и др.) и дозаторы с принудительным опорожнением (поршневые, шестеренные).

Черпаковый дозатор имеет мерные емкости, периодически погружающиеся в жидкость в баке постоянного уровня. После заполнения черпак 1 поднимается и за счет сил гравитации отмеренная порция сливается через трубку 2, на которой закреплена мерная емкость. Заданный объем регулируется вытеснительными стаканами, помещенными внутри черпака. Недостатком конструкции является невысокая точность дозирования компонентов, имеющих переменную плотность.

Дозатор фиксированного уровня (рис. 3.10, д) работает по принципу заполнения мерной емкости 1 через впускной клапан 3 до уровня, соответствующего расположению жидкости в бочке 4 постоянного уровня. Слив набранный дозы производится через выпускной клапан 2. Величина дозы регулируется путем вертикального перемещения трубки 5.

Преимуществом этого дозатора являются высокая точность дозирования, удобство регулирования при изменении рецептуры и достаточная частота выдачи доз недостаток – резкое снижение точности дозирования при уменьшении расхода из-за большого объема клапанной коробки.

Электродный дозатор используется для порционного отмеривания электропроводных растворов. В дозаторе этой конструкции фиксация уровня в мерной емкости 1 осуществляется с помощью системы электродов 4. Впуск раствора производится через электромагнитный клапан 3. По мере заполнения емкости уровень раствора повышается и доходит до включенного электрода. В этот момент клапан 3 закрывается. Слив дозы осуществляется через электромагнитный клапан 2.

Стаканчиковый дозатор имеет два основных элемента: вращающийся стакан 1 и неподвижный корпус 2. в корпусе выполнены отверстия 5, 3 и 4 соответственно для подачи компонента, слива отмеренной дозы и удаления воздуха. При совпадении паза в стакане с отверстием 5 мерная емкость заполняется дозируемой жидкостью. После поворота стакана на 1800 отмеренная доза сливается через отверстие 3.

Стаканчиковые дозаторы, слив из которых осуществляется самотеком, применяют для подачи воды, растворов слои, сахара, дрожжей и жира. Дозаторы просты в изготовлении и обслуживании. В них легко и быстро можно изменить расход компонентов. Дозаторы можно собирать в блоки с общим приводом для подачи нескольких компонентов. Недостатком дозаторов является невысокая точность дозирования вследствие утечки жидкости через зазоры.

Для объемного дозирования жидких компонентов часто используют насосы-дозаторы, из которых наибольшее распространение получили поршневые и шестеренчатые.

Шестеренный дозатор имеет две шестерни, одна из них (ротор 1) получает вращение от электродвигателя, другая (замыкатель 2) – свободная, приводятся в движение первой шестерней.

Ротор, вращаясь по часовой стрелке, передает движение замыкателю. Когда зубья шестерен выходят из зацепления, создается разрежение и происходит всасывание жидкости в корпус 3. Шестерни захватывают жидкость и перемещают ее в направлении вращения. Когда зубья вновь входят в зацепление в области нагнетательного патрубка, жидкость, находящаяся в полостях между зубьями и стенками корпуса, вытесняется в нагнетательный трубопровод.

Поршневой дозатор При движении поршня 1 вправо в рабочей камере создается разрежение и жидкость через всасывающий клапан заполняет камеру. При движении поршня влево всасывающий клапан 2 закрывается, поршень давит на находящийся в рабочей камере жидкий компонент и последний через нагнетательный клапан 3 вытесняется в трубопровод.

Преимуществом дозаторов поршневого типа является стабильность расхода жидкости при изменении сопротивления в магистрали нагнетания. Производительность такого дозатора зависит только от хода поршня при заданной частоте вращения привода, что позволяет получить высокую точность дозирования. К недостатком поршневых дозаторов следует отнести пульсирующую подачу жидкого компонента.

Винтовые питатели и дозаторы типа В-1. Они используются для подачи сыпучих материалов

- с размером гранул до 5 мм

- при влажности до 1,5 %

- и насыпной плотностью до 1,8 г/см3.

В состав дозатора входит:

• горизонтальный цилиндрический корпус, снабженный загрузочным и выгрузочным штуцерами;

• внутри корпуса смонтирован транспортирующий винт-шнек;

• торцы корпуса закрыты с обеих сторон крышками с уплотнительными устройствами.

Весовые дозаторы Эти дозаторы иногда называют весами.

Они применяются в основном для финишных, т.е. завершающих операции по расфасовке полученных продуктов.

Весы бывают:

А) с ручным,

Б) полуавтоматическим

В) и автоматическим управлением.

Уровень 2