Курсовая теория на тему Оборудование для флотации в биотехнологических процессах

Содержание:

Введение. 3

1
Биотехнологические процессы.. 5

1.1 Понятие
«биотехнологического процесса» назначение, 5

история
развития. 5

1.2 Основные
процессы и используемые аппараты.. 9

2.Оборудование
для флотации в биотехнологических процессах. 14

2.1 Флотация. 14

2.2
Оборудование, используемое в процессе очистки. 18

2.3 Способ
флотационного сгущения суспензий кормовых дрожжей. 21

2.4 Новые
направления в развитии флотации. 25

Заключение. 28

Список
используемой литературы.. 29

Введение:

В настоящий момент вряд
ли у кого-нибудь может возникнуть сомнение
в том, что современная биология представляет собой наиболее разнообразную область естественных наук. Действительно, она включает,
казалось бы, совершенно не связанные между собой разделы научных знаний:
микробиологию, анатомию растений и животных, биохимию, иммунологию, клеточную
биологию, физиологию растений и животных, различные систематики, экологию,
генетику, биофизику, математику и много других областей естествознания.

Постоянно увеличивающееся разнообразие
современной биологии началось после окончания второй мировой войны, когда в
биологию внедрились другие естественнонаучные дисциплины, такие как физика, химия
и математика, которые сделали возможным описание жизненных процессов на новом
качественном уровне – на уровне клетки и молекулярных взаимодействий.

Именно существенные успехи в
фундаментальных исследованиях в

области
биохимии, молекулярной генетики и молекулярной биологии, достигнутые во второй
половине текущего столетия, создали реальные предпосылки управления различными
механизмами жизнедеятельности клетки. Сложившаяся благоприятная ситуация в
биологии явилась мощным толчком в развитии современной биотехнологии, весьма
важной области практического приложения результатов фундаментальных наук. Можно
с уверенностью утверждать, что биотехнология является наиболее разительным
примером того, как результаты, казалось бы, "чистой науки", находят
применение в практической деятельности человека. Основой, обеспечивающей благоприятную
ситуацию для бурного развития биотехнологии, явились революционизирующие открытия
и разработки:

• доказательства роли нуклеиновых кислот в
хранении и передаче

наследственной
информации в биологических системах;

• расшифровка универсального для всех
живых организмов генетического кода;

• раскрытие механизмов регуляции
функционирования генов в процессе жизни одного поколения организмов;

• совершенствование существовавших и
разработка новых технологий культивирования микроорганизмов, клеток растений и
животных;

• создание (возникновение) и бурное
развитие методов генетической и клеточной инженерии, с помощью которых
искусственно создаются новые высокопродуктивные формы организмов, пригодные для
использования в промышленных масштабах. Все эти достижения вывели биотехнологию
на новый уровень ее развития, позволяющий сознательно и целенаправленно
управлять сложными клеточными процессами. Данная новая область биологических
знаний и ее последние достижения уже стали крайне важными для здоровья и
благополучия человека.

На ряду с развитием технологии развивались
и совершенствовались машины и аппараты, задействованные в этом производстве. В
настоящее время созданы новые высокоэффективные виды оборудования, создаются и
комплектуются автоматические и полуавтоматические линии. Поэтому изучение устройства
и принципа действия машин является достаточно актуальным.

Цель
исследования: изучить виды аппаратов, использующих в
биотехнологических процессах.

 Объект исследования: флотационный
процесс.

Предмет
исследования: особенности устройства аппаратов
флотации биотехнологических процессов.

Задачи
исследования:

 —
изучить научно-методическую литературу по теме исследования;

— изучить понятие «биотехнологического
процесса»;

— изучить аппараты флотации
биотехнологического процесса.

Метод
исследования: Теоретический метод исследования.
Изучение и анализ научной искусствоведческой и учебно-методической литературы
по теме исследования.

Заключение:

Исходя из анализа
последних достижений в области водоочистки показано, что флокуляция и флотация
представляют собой мощные методы сепарации суспензий и очистки воды. За
последние три десятилетия эти методы приобрели надежную научную базу, созданную
учеными из многих областей знаний, включая: коллоидную химию, физико-химические
поверхности, физико-химическую гидродинамику, физику и химию капиллярных
явлений, поверхностных сил и устойчивости коллоидов. В результате получили
объяснение многие эффекты флотации и флокуляции, которые до сих пор были
непонятны или труднообъяснимы. Благодаря развитию знаний на пограничных
участках научных дисциплин удалось создать прочную основу для развития новых
высокоэффективных технологий водоочистки, получивших название ультрафлокуляции
и турбулентной микрофлотации.

Сколько
бы преимуществ ни имела флотация, она не является самостоятельной и
окончательной очисткой сточных вод. Это лишь один из этапов сложнейшего
процесса, который позволяет удалить из воды большую часть нежелательных
веществ. Флотационная очистка позволяет избавить воду от нефтепродуктов и
масел, которые невозможно удалить другими способами, а также волокнистые
составляющие стоков. Обычно флотационную очистку используют после этапа
отстойников, чтобы удалить те вещества, которые не подвержены осаждению.

В
процессе работы была изучено назначение и области применения биотехнологии,
изучен процесс флотации, а также устройства и принцип действия оборудования,
используемого в процессе флотации.

Фрагмент текста работы:

1 Биотехнологические
процессы 1.1 Понятие
«биотехнологического процесса» назначение,

история
развития Термин
«биотехнология» был введен в 1917 г. венгерским инженером

Карлом Эреки при описании процесса
крупномасштабного выращивания свиней с использованием в качестве корма сахарной
свеклы. По определению Эреки, биотехнология – это «все виды работ, при которых
из сырьевых материалов с помощью живых организмов производятся те или иные продукты».
Биотехнологический процесс состоит из таких этапов: сырье, исходная обработка,
ферментация и биотранформация, конечная обработка, продукт. Однако этот термин
в те годы не получил широкого распространения. Только в 1961 г. к нему вновь
вернулись после того как шведский микробиолог Карл Герен Хеден порекомендовал
изменить название научного журнала. С этого момента биотехнология оказалась
четко и необратимо связана с исследованиями в области «промышленного
производства товаров и услуг при участии живых организмов, биологических систем
и процессов».

Понятие биотехнология
может быть представлено многими определениями: — использование биологических объектов, систем
или процессов для

производства необходимых продуктов или для
нужд сервисной индустрии;

— комплексное применение биохимических,
микробиологических и

инженерных знаний с целью промышленного
использования потенциальных возможностей микроорганизмов, культур клеток и отдельных
их компонентов или систем;

— технологическое использование
биологических явлений для воспроизводства и получения (изготовления) различных
типов полезных продуктов;

— приложение научных и инженерных
принципов для обработки материалов биологическими агентами с целью получения необходимых
продуктов или создания сервисных технологий.

Биотехнология на самом
деле не что иное, как название, данное набору технических приемов (подходов) и
процессов, основанных на использовании для этих целей биологических объектов. Термин
биотехнология включает составляющие «биос», «техне», «логос» греческого
происхождения (от греч. «биос» – жизнь, «техне» – искусство, мастерство, умение
и «логос» – понятие, учение).

Таким образом, как это
явствует из приведенных определений, биотехнология по существу сводится к
использованию микроорганизмов, животных и растительных клеток или же их
ферментов для синтеза, разрушения или трансформации (превращения) различных
материалов с целью получения полезных продуктов для различных нужд человека [6].

Биотехнологические
направления имеют своей целью создание и практическое внедрение (т. е.
практическое использование):

— новых биологически активных веществ и
лекарственных препаратов,

используемых в здравоохранении для
диагностики, профилактики и лечения различных заболеваний;

— биологических средств защиты сельскохозяйственных
растений от возбудителей заболеваний и вредителей, бактериальных удобрений и регуляторов
роста растений и животных;

— новых сортов растений, устойчивых к
разного рода неблагоприятным воздействиям (факторам внешней среды);

— новых пород животных с полезными свойствами
(трансгенные животные);

-ценных кормовых добавок для повышения
продуктивности сельскохозяйственных животных (кормового белка, аминокислот, витаминов,
ферментов, способствующих повышению усвояемости кормов, и т. п.);

— новых биоинженерных методов для
получения высокоэффективных

препаратов различного назначения,
используемых в сельском хозяйстве и ветеринарии;

— новых технологий создания и получения
хозяйственно ценных продуктов для пищевой, химической и микробиологической промышленности;

-эффективных технологий переработки
сельскохозяйственных, промышленных и бытовых отходов для получения продуктов, которые
могут использоваться в других отраслях хозяйственной автомобилей и т. п.).

Само собой разумеется, что
такие комплексные задачи требуют интеграции различных отраслей научных и
технических знаний и характеризуют биотехнологию как ряд перспективных
технологий, которые найдут применение в самых разнообразных индустриальных направлениях.
Интеграция биологии, химии и инженерных приемов в биотехнологии осуществляется
таким путем, чтобы обеспечить максимальное использование потенциальных
возможностей всех входящих в нее областей знаний. И все же, несмотря на
комплексность биотехнологии, ее нельзя рассматривать как нечто единое целое, наподобие
микроэлектроники. Скорее она должна рассматриваться как ряд перспективных
технологий, сочетания которых будут постоянно варьировать в зависимости от
конкретных практических задач.

Биотехнология –
междисциплинарная область научно-технического прогресса, возникшая на стыке
биологических, химических и технических знаний и призванная к созданию новых
биотехнологических процессов, которые в большинстве случаев будут
осуществляться при низких температурах, требовать небольшого (меньшего)
количества энергии и будут базироваться преимущественно на дешевых субстратах, используемых
в качестве первичного сырья.

Однако биотехнология не является
чем-то новым, ранее не известным, а представляет собой развитие и расширение
набора технологических приемов, корни которых появились тысячи лет тому назад.

Биотехнология включает
многие традиционные процессы, давно известные и давно используемые человеком.
Это пивоварение, хлебопечение, изготовление вина, производство сыра,
приготовление многих восточных пряных соусов, а также разнообразные способы утилизации
отходов. Во всех перечисленных процессах использовались биологические объекты
(пусть даже без достаточных знаний о них) и все эти процессы на протяжении
многих лет совершенствовались, правда, эмпирически. Начало этого этапа
биотехнологии теряется в глубине веков, и он продолжался примерно до конца XIX
в.

Работы великого
французского ученого Луи Пастера (1822–1895) заложили фундамент практического
использования достижений микробиологии и биохимии в традиционных биотехнологиях
(пивоварение, виноделие, производство уксуса) и ознаменовали начало нового,
научного периода развития биотехнологии. Для этого периода характерно развитие
промышленной биотехнологии, в особенности ферментационных процессов в промышленных
масштабах. Были разработаны стерильные процессы производства путем ферментации ацетона,
глицерина. Интенсивно изучаются основные группы микроорганизмов – возбудителей
процессов брожения, исследуются биохимические особенности данных процессов. После
открытия Александром Флемингом пенициллина разрабатываются процессы и аппараты
для глубинного культивирования продуцентов, что резко удешевило производство
данного антибиотика, и он стал доступным для широкого использования в
клинической практике во время второй мировой войны [8].

Биотехнология получила новый
этап развития, когда в 1973 г.,Стэнли Коэн и Герберт Бойер получили рекомбинантные
плазмиды и произвели трансформацию ими клеток E.coli. В течение четырех лет
после открытия рекомбинантных ДНКтехнологий появились штаммы бактерий,
продуцирующие инсулин и человеческий гормон роста. Это привело к притоку
инвестиций в новые компании. В настоящее время в США только микробная
(основанная на культивировании генетически модифицированных микроорганизмов) биотехнология
представлена 1300 компаниями, насчитывающими 153 000 служащих, с годовым
доходом 19,6 млрд долл. и с продажами 13,4 млрд долл. В Канаде 282 компании с
годовым доходом 1,1 млрд долл., В Японии с годовым доходом 10,0 млрд долл., в
Европе 1178 компаний (45 000 служащих) с годовым доходом 3,7 млрд долл.
Основные продукты, получаемые с помощью микроорганизмов и рекомбинантных
ДНКтехнологий – животные пептиды, такие как гормоны, факторы роста, ферменты,
антитела и биологические модификаторы иммунного ответа.

Отрасли промышленности, с
которыми будет конкурировать биотехнология, включают изготовление пищи для
людей и животных, создание и производство новых материалов, призванных заменить
изготовляемые с помощью нефтехимии, создание альтернативных источников энергии,
разработку технологии безотходных производств, контроль и устранение загрязнений,
и сельское хозяйство. Конечно, биотехнология революционизирует и многие разделы
медицины, ветеринарии и фармацевтической промышленности.