Скачать 227.89 Kb.
|
Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет ПРОЦЕССЫ И АППАРАТЫ БИОТЕХНОЛОГИИ Методические указания к самостоятельной работе Красноярск СФУ 2012 УДК ББК Б Рецензенты: Составители: П. В. Миронов М Процессы и аппараты биотехнологии: Методические указания к самостоятельной работе [Текст] / сост. : П.В. Миронов – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2012. – 15 с. ISBN Методические указания составлены в соответствии с учебным планом и программой по дисциплине «Процессы и аппараты биотехнологии». Пособие содержит тематический план лекций, семинарских занятий, контрольные вопросы; представлены источники основной и дополнительной литературы. В пособие даны рекомендации для самостоятельного изучения теоретического курса дисциплины и подготовки к промежуточному и итоговому контролю. Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400.68 – «Биология», магистерская программа «Микробиология и биотехнология». Рецензенты: П. В. Миронов ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», 2012 СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 4 1. СТРУКТУРА И ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ 6 2. МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСА 6 2.1 Перечень тем теоретического цикла для самостоятельного изучения 7 2.2 Контрольные вопросы 9 3 МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ ДРУГИХ ВИДОВ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 11 4 РЕАЛИЗАЦИЯ ГРАФИКА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ 12 5 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 13 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯЦелью методических указаний по изучению курса является обеспечение эффективности самостоятельной работы студентов на основе усвоения материала курса лекций, подготовки рефератов и работы с литературой путем рациональной организации ее изучения. Задачи настоящих методических указаний по изучению дисциплины включают: – активизацию самостоятельной работы студентов, – содействие развитию творческого отношения студентов к учебе, – выработку умений и навыков рациональной работы с литературой, – обеспечение контроля за ходом самостоятельной работы студентов и ее результатами, – управление познавательной деятельностью студентов. Актуальность и значимость учебной дисциплины «Процессы и аппараты биотехнологии» основывается на том, что это направление, объединяющее достижения комплекса наук биологического и небиологического профиля, имеет большое значение для проектирования и конструирования аппаратов биотехнологической промышленности. Целями освоения дисциплины «Процессы и аппараты биотехнологии» являются получение современных знаний по теоретическим основам устройства и конструирования, подготовка специалистов пригодных к научно-исследовательской, научно-производственной и проектной деятельности. Задачи изучения дисциплины:
Дисциплина «Процессы и аппараты биотехнологии» относится к циклу М.3 (профессиональный цикл), вариативная часть, курс по выбору студента. Дисциплина изучается в 9 семестре, 1 курса обучения по магистерской программе 020400.68.01 «Микробиология и биотехнология». По целевому направлению и месту в учебных планах настоящий курс логически связывает между собой общенаучные, общехимические и общеинженерные дисциплины. В ходе освоения курса студенты применяют знания и используют навыки, полученные по дисциплинам органическая и неорганическая химия, физхимия, биотехнология. Чтобы восполнить необходимые знания по этим предметам, можно воспользоваться дополнительной литературой:
Условием успешной профессиональной деятельности выпускника СФУ и его дальнейшего карьерного роста является его профессиональная мобильность, умение самостоятельно получать новые знания, повышать квалификацию. Учебной программой дисциплины «Процессы и аппараты биотехнологии» предусмотрено 55,6 % объема времени изучения материала на самостоятельную работу студентов. Данный вид работы является обязательным для выполнения. При самостоятельном выполнении различных видов заданий студент учится принимать самостоятельно решения, разбирать и изучать новый материал, работать с периодической научной литературой. При самостоятельной работе над теоретическим курсом студент пользуется методическими материалами из списка основной и дополнительной литературы, электронных методических изданий, перечня программного обеспечения, методических указаний, используемых в учебном процессе, приведенными в п.5 данной программы. Студентам обеспечена возможность свободного доступа к фондам учебно-методической документации и интернет ресурсам. Все обучающиеся имеют открытый доступ к базе Электронного каталога и полнотекстовой базе данных внутривузовских изданий (http://lib.sfu-kras.ru/); ресурсам Виртуальных читальных залов (http://lib.sfu-kras.ru/eresources/virtual.php); к УМКД (http://lib.sfu-kras.ru/ecollections/umkd.php); к видеолекциям и учебным фильмам университета (http://tube.sfu-kras.ru/); к учебно-методическим материалам институтов(сайт Института фундаментальной биологии и биотехнологии (ИФБиБТ) - http://bio.sfu-kras.ru/). Во время самостоятельной работы студенты по рекомендованной литературе работают над выполнением отдельных разделов и тем дисциплины. Самостоятельная работа по курсу «Процессы и аппараты биотехнологии» включает: - самостоятельное изучение теоретического материала с использованием рекомендуемой литературы; - написание и защита рефератов. 1. СТРУКТУРА И ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫОбъем учебного времени, необходимого для освоения курса – 2 зачетные единицы, что составляет 72 учебных часа, в том числе самостоятельная работа в объеме не менее 40 часов. Виды занятий: лекционные, практические (семинарские), самостоятельная работа: изучение теоретического материала, реферирование, подготовка к промежуточному и итоговому контролю. Форма контроля – «зачет». Таблица 1 - Объем дисциплины и виды учебной работы
Самостоятельное изучение теоретического курса необходимо, поскольку в лекциях представлен только основной материал курса, а также обозначены проблемные и перспективные направления методов совершенствования конструкций аппаратов для биотехнологической промышленности. Для более подробного изучения этих вопросов студентам предлагается список необходимой литературы, имеющейся в библиотеке университета. При подготовке к семинарским занятиям также обязательно освоение теоретического материала по теме занятия. Вся необходимая информация представлена в Программе дисциплины, методическом руководстве к семинарским занятиям и рекомендованных литературных источниках. Контроль самостоятельной работы с научной и учебной литературой обеспечивается подготовкой рефератов и презентаций по предлагаемым темам разделов дисциплины, а также при проведении промежуточного контроля в соответствии с графиком занятий. 2. МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСАТеоретический материал осваивается студентами не только в ходе прослушивания лекций, но также и в процессе самостоятельной работы. В Программе дисциплины выделен раздел для самостоятельного изучения теоретического материала. Для этого по каждому разделу (модулю) дисциплины обозначены вопросы и дан список рекомендованной литературы. Таблица 2- Разделы дисциплины и виды занятий в часах
2.1 Перечень тем теоретического цикла для самостоятельного изученияОсновные методы сушки. Общая схема установки. Статика сушки. Основные параметры влажного воздуха «I-x» диаграммы Рамзина. Материальный и тепловой балансы воздушной сушилки. Удельные расходы воздуха и тепла. Изображение и анализ основных вариантов сушильного процесса для теоретической и действительной сушилки на диаграмме Рамзина. Сушильный потенциал и его выражения. Кинетика сушки. Механизм процесса сушки. Опытные кривые сушки. Критическое влагосодержание. Периоды постоянной и падающей скорости процесса сушки. Расчетные уравнения процесса сушки. Конструкция сушилок. Камерные сушилки. Сушилки непрерывного действия: туннельные, ленточные, барабанные, пневматические со взвешенным слоем, распылительные, вальцовые и петлевые. Сушка под вакуумом. Сушка инфракрасными лучами. Сушка токами высокой частоты. Сублимационная сушка. Перемешивание в процессе ферментации. Выбор мешалок. Влияние циркуляции жидкости в сосуде на аэрацию. Влияние турбулентного движения на массопередачу. Выбор диаметра мешалки и скорость ее вращения. Расход энергии на перемешивание жидкости. Расход на перемешивание в системе газ – культуральная жидкость. Регулирование аэрации и перемешивания. Передача крутящего момента от двигателя к мешалке. Конструкции ферментаторов, основанные на других методах аэрации и перемешивания. Перемешивание сжатым воздухом и паром (барботирование). Центрифугирование. Фактор разделения. Классификация центрифуг. Давление на стенку барабана. Скорость фильтрации и осаждения при центрифугировании. Расход энергии. Центрифуги периодического, полунепрерывного и непрерывного действия. Сепараторы. Трубчатые сверхцентрифуги. Источники тепла, методы нагревания и их технико-экономическая характеристика. Нагревание водяным паром, топочными газами, минеральными маслами, водой, органическими теплоносителями, расплавленными солями и металлами. Нагревание электрическим током. Охлаждающие агенты, способы охлаждения и конденсации. Охлаждение до обычных и низких температур. Конденсация паров. Многокорпусное выпаривание. Методы повышения экономичности процесса выпаривания. Типовые схемы многокорпусных выпарных аппаратов: прямоточный и противоточный с параллельным питанием корпусов, их сравнительная характеристика. Использование вторичного пара. Методы расчета многокорпусной выпарной установки. Распределение нагрузки по корпусам. Тепловой баланс многокорпусной выпарной установки. Определение поверхности нагрева отдельных корпусов. Распределение полезной разности температур. Оптимальное число корпусов. Конструкции выпарных аппаратов. Выпарные аппараты с естественной и принудительной циркуляцией раствора. Пленочные выпарные аппараты. Перегонка с водяным паром. Определение температуры перегонки. Расход пара. Степень насыщения водяного пара парами перегоняемого вещества. Перегонка под вакуумом. Простая перегонка. Материальный баланс. Ректификация. Периодическая и непрерывная ректификация. Уравнения линий рабочих концентраций для укрепляющей и исчерпывающей частей колонны. Построение линий рабочих концентраций. Число ступеней изменения концентраций. Зависимости между количеством флегмы, числом тарелок, расходом греющего пара и производительностью колонны. Определение основных размеров тарельчатых ректификационных колонн. Метод расчета ректификационных колонн. Метод расчета ректификационных колонн при помощи тепловой диаграммы. Тепловой баланс ректификационной колонны. Оптимальный гидродинамический режим работы насадочных колонн. Определение основных размеров насадочных ректификационных колонн. Конструкции ректификационных колонн. Тарельчатые колонны. Колпачковые и сетчатые тарелки. Центробежные пленочные ректификационные аппараты. Насадочные колонны. Гидравлическое сопротивление колонных аппаратов. Специальные методы перегонки. Молекулярная дистилляция. Экстрактивная и азеотропная ректификации. Понятие о ректификации многокомпонентных смесей. Специальные способы абсорбции при поглощении кислорода питательной средой. Массопередача кислорода. Барботаж газа. Влияние перемешивания на барботаж. Влияние движущей силы на скорость абсорбции кислорода. 2.2 Контрольные вопросыПри оценке успеваемости студентов по дисциплине значительное внимание уделяется текущему контролю успеваемости, промежуточному контролю и итоговой аттестации. Текущий контроль осуществляется путем устного опроса в ходе обсуждения материала. Промежуточный контроль проводится в конце раздела дисциплины в форме контрольных работ и защиты рефератов. Итоговый контроль – зачет.
3 МЕТОДИКА РЕАЛИЗАЦИИ ДРУГИХ ВИДОВ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫВ рамках курса «Процессы и аппараты биотехнологии» выполняется один реферат в течение семестра. Написание реферативного исследования требует самостоятельности и творческого подхода. Основной целью работы является раскрытие одной из тем, предложенных преподавателем или выбранных самим студентом, по согласованию с преподавателем. Основа реферата выполняются с использованием учебной и научной литературы и обязательно подкрепляется материалами из научных статей журналов, которые доступны на сайтах научных баз данных, поисковых систем, издательств в том числе и на сайте научной библиотеки СФУ (www.lib.sfu-kras.ru). Реферат должен быть оформлен в соответствии с требованиями оформления студенческих текстовых документов, объемом не менее 20 машинописных страниц. Для защиты реферата студент готовит презентационные материалы. Реферат включает следующие структурные элементы:
Оформление реферата должно соответствовать межгосударственному стандарту ГОСТ 7.32−2001, устанавливающему общие требования к структуре и правилам оформления научных и технических отчетов. Реферат должен сопровождаться библиографическим списком, который составляют в соответствии с ГОСТ 7.12003 «Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления». Объем реферата должен составлять 20−30 страниц. Реферат сдается на проверку преподавателю согласно графику учебного процесса и самостоятельной работы студентов по дисциплине. 4 РЕАЛИЗАЦИЯ ГРАФИКА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫРеализация графика самостоятельной работы студентов представлена в приложении 1 Рабочей программы дисциплины. График предусматривает самостоятельное изучение теоретического материала в течение семестра, подготовку рефератов и их защиту. Темы рефератов предоставляются студентам преподавателем на первом практическом занятии. Сдача рефератов проводится на соответствующих теме занятиях. Итоговым этапом контроля знаний студентов является зачет. Допуском к зачету служат удовлетворительные результаты проверки теоретических знаний по пройденным разделам курса, выполненных и защищенных рефератов. 5 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОКОсновная литература, информационные ресурсы
б) дополнительная литература:
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы:
Учебное издание Миронов Петр Викторович Процессы и аппараты биотехнологии. Методические указания к самостоятельной работе Редактор И.О. Фамилия Корректор И.О.Фамилия Компьютерная верстка: И.О.Фамилия Подписано в печать (дата) 2012 г. Формат 60х84/16. (А5) Бумага офсетная. Печать плоская. Усл. печ. л. (количество страниц/16). Уч.-изд. л. Тираж 100 экз. Заказ Редакционно-издательский отдел Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79 Тел/факс (391) 244-82-31. E-mail rio@sfu-kras.ru http://rio.sfu-kras.ru Отпечатано Полиграфическим центром Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а |
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология» | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология» | ||
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология» | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология» | ||
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология» | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и... | ||
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и... | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Биофизика» | ||
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ... | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и... | ||
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ... | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ... | ||
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ... | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению «Биология», магистерская программа «Микробиология и... | ||
Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... ... | Методические указания составлены в соответствии с учебным планом... Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению 020400. 68 «Биология», магистерская программа «Микробиология... |