Биохимические производства

ЭВМ служит техническим средством эффективно реализующим принципы кибернетического подхода к анализу, синтезу и управлению биотехнологическими процессами. При этом разработка и внедрение автоматизированных систем управления биотехнологическими процессами является важным этапом технического перевооружения и модернизации действующих биохимических производств, а также создания на основе систем автоматизированного проектирования новых высокоинтенсивных предприятий по выпуску продуктов микробиологического синтеза. [c.6]

X. Из каких стадий состоит очистка сточных вод биохимического производства [c.291]

На рис. 1.4—1.6 изображены три схемы потоков современных НПЗ. Заводы с неглубокой переработкой нефти по топливному варианту (рис. 1.4) до недавнего времени строились в тех районах, где отсутствуют другие источники органического топлива (уголь, природный газ), а для снабжения энергетических установок используется остаток от перегонки нефти — мазут. Из нефти выделяют изначально содержащиеся в ней светлые дистиллятные фракции, которые затем облагораживают с применением вторичных процессов — каталитического риформинга, изомеризации, гидроочистки. В схеме завода предусмотрено также получение жидкого парафина — сырья для биохимических производств и битума. [c.16]

Теплообменные процессы в биохимическом производстве протекают практически на всех технологических стадиях. На стадии приготовления питательной среды в теплообменных аппаратах осуществляют тепловую стерилизацию солевых потоков воды, повторно используемой культуральной жидкости. Выносные и встроенные теплообменники используются на стадии ферментации для снятия биологического тепла. Тепловая обработка суспензий микроорганизмов используется для улучшения условий концентрирования клеток. Тепловое воздействие или термообработку микроорганизмов применяют для уничтожения живых клеток, для охла- [c.121]

С позиций системного анализа решаются задачи математического моделирования на ЭВМ, при этом полная математическая модель биотехнологической системы может быть представлена в виде иерархической структурной модели, где на каждом уровне имеется описание своего класса явлений. Применение такого подхода к изучению сложных БТС позволяет целенаправленно использовать и систематизировать исследования, получаемые в лабораторных, опытных и промышленных условиях для разработки модели БТС в целом. Полученная таким образом математическая модель используется затем для оптимизации биотехнологического производства при его функционировании, а также на стадии проектирования биохимических производств. [c.17]

Рис. 2.1. Основные ступени иерархии биохимического производства

Математическое моделирование, анализ и оптимизация микробиологических и биохимических производств. Ферментативный катализ [c.5]

Глава 20 БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДСТВА [c.282]

И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ [c.1]

МОДЕЛИРОВАНИЕ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ БИОХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ [c.2]

Важно отметить, что развиваемый в монографии подход к анализу биохимических производств, позволяет рассматривать и решать не только задачи оптимального функционирования системы при получении целевых продуктов с точки. зрения ее техникоэкономических показателей, но и устанавливать рациональные связи системы с внешней средой, т. е. оценивать экологическую эффективность производства. Эта, на первый взгляд, побочная задача становится в настоящее время решающей при разработке новых технологий и структурных схем, направленных на создание малоотходных и безотходных биохимических производств с максимальным использованием сырьевых и энергетических ресурсов внутри системы. [c.4]

Первая группа задач связана с анализом функционирования и оптимизацией действующих или спроектированных биохимических производств, созданием систем автоматизированного управления ими. Вторая группа задач наиболее актуальна на этапах предпроектной и проектной проработки новых биохимических производств и связана с разработкой систем автоматизированного проектирования. [c.5]

Для современного биохимического производства кормовых дрожжей из н-парафинов нефти мощностью 100 тыс. т биомассы в год общее количество выделяемого при биосинтезе тепла составит порядка 325.10 кДж/ч. Проблема использования этого тепла на сегодняшний день остается нерешенной. Сложность задачи заключается также в сравнительно низких рабочих температурах процесса биосинтеза (32—36°С),что приводит к значительным расходам охлаждающей воды в теплообменных устройствах. [c.31]

Системный анализ в настоящее время является основным методом научного изучения сложных систем, включающих совокупность процессов и явлений различной физической, химической и биохимической природы. С позиций системного анализа решаются задачи математического моделирования и оптимизации отдельных аппаратов и подсистем технологических схем, а также и системы в целом. При этом, методология системного подхода сохраняется при анализе иерархических уровней системы. При рассмотрении биохимического производства с позиций системного анализа в нем можно выделить ряд элементов, каждый из которых в свою очередь может рассматриваться как биотехнологическая система. [c.7]

Основной стадией биохимического производства является IV — ферментация, представленная несколькими (в зависимости от мощности производства) параллельно работающими биореакторами, в которых осуществляется непрерыв- [c.14]

Представление сложной биотехнологической системы в виде многоуровневой иерархической схемы позволяет осуществлять целенаправленный анализ функционирования отдельных элементов и подсистем БТС с последующим синтезом оптимальных систем на основе критерия эффективности. К основным подсистемам БТС можно отнести специфичные для биохимического производства стадии ферментации и биоочистки. Стадия ферментации представляет собой технологическую основу производства продуктов микробиологического синтеза, поскольку именно здесь осуществляется превращение исходных компонентов сырья в целевые продукты биосинтеза. Важнейшая роль в биохимическом н целом ряде других производств отводится стадии биоочистки, решающей задачу охраны окружающей среды и обеспечивающей возможность создания замкнутых биотехнологических систем с безотходной технологией. [c.175]

БИОХИМИЧЕСКОЕ ПРОИЗВОДСТВО КАК МНОГОУРОВНЕВАЯ [c.40]

Дан анализ биохимического производства, рассматриваемого с позиций системного подхода как сложная иерархическая система (БТС) с целым рядом взаимосвязанных подсистем и элементов, обеспечивающих преобразование материальных и энергетических потоков в процессе переработки исходного сырья в целевые продукты микробиологического синтеза. Рассмотрены вопросы выбора глобального и локальных критериев эффективности, а также применения принципов многоуровневой оптимизации при анализе БТС и ее подсистем. Приведены примеры построения математических моделей типовых технологических элементов, составляющих БТС, даны алгоритмы их расчета на ЭВМ и методы анализа надежности функционирования в системе. Детально исследованы условия функционирования основных подсистем БТС ферментации , разделения биосуспензий , биоочистки , рассмотрены принципы их структурного анализа и оптимизации. Рассмотрена иерархическая структура управления биохимическими системами и показана эффективность использования управления на основе ЭВМ в задачах оптимизации процессов биохимических производств. [c.2]

В технологических аппаратах — элементах БТС — протекают процессы переработки и превращения исходного сырья в целевые продукты биохимического производства. Разнообразие процессов в БТС обусловливает большой набор различных технологических аппаратов, в которых осуществляются гидромеханические, тепловые, диффузионные, химические и биохимические процессы. Применение принципов системного подхода к анализу БТС приводит к созданию комплекса математических моделей элементов, взаимосвязь между которыми определяется структурой БТС. Различная сложность технологических элементов, требования к точности [c.102]

Рассмотрим в соответствии с топологической схемой БТС модели основных технологических элементов, применяемых в биохимическом производстве (рис. 3.4). На стадии подготовки питательной среды широко используются смесители для растворения минеральных солей и микроэлементов. Конструктивно — это аппараты с мешалками, работающие в периодическом или непрерывном режиме. Задачей технологического расчета смесителя является оценка концентраций растворяемых веществ в каждый мо- [c.111]

Рис. 3.4. Упрощенная схема биохимического производства

Реакторы. В биохимическом производстве широкое применение находят реакторы для проведения химических превращений. В большинстве своем химические реакторы используются для процессов подготовки сырья, питательной среды, химической обработки (обработка химическими реагентами — флоккулянтами культуральной жидкости), химической стерилизации среды. В настоящем разделе представляет интерес рассмотреть влияние условий гидродинамического смешения в реакторе на показатели процесса превращения вещества в связи с развиваемым системным подходом к анализу процессов на микро- и макроуровнях. Рассмотрим достаточно общий случай проведения реакции химического взаимодействия двух компонентов, раздельно поступающих в аппарат с мешалкой. Схема движения жидкостных потоков в реакторе изображена на рис. 3.6, а. [c.115]

Эффективность работы биохимического производства, характеризуемого многоуровневой иерархической схемой связей элементов и явлений различной природы, определяется не только успешным функционированием отдельных стадий и технологических аппаратов производства, но и слаженной, взаимосвязанной работой всех его подсистем и элементов. Применение методологии системного анализа позволяет систематизировать и подчинить единой цели все технологические процессы. При этом исследования биохимической системы в целом основываются на анализе процессов и явлений, протекающих на всех ее иерархических уровнях. Разделение системы на иерархические уровни, соответствующие блокам общей математической модели, позволяет, проведя детальный анализ нижних уровней, обобщить информацию при передаче ее на верхние уровни и выявить основные факторы, влияющие на глобальный критерий оптимальности системы. Рассмотренная в работе иерархическая схема БТС включает шесть основных уровней от процессов на микроуровне, связанных с внутрнклеточиыми превращениями и эффектами переноса энергии, массы в элементарном объеме технологического аппарата, до процессов функционирования отдельных агрегатов и подсистем. [c.5]

Эффективность работы БТС, включающей большое число разнообразных технологических элементов — аппаратов, определяется не только качеством их функционирования, но и надежностью. Данный вопрос стоит особенно остро для биохимических производств, где выход из строя основных или вспомогательных технологических элементов (при отсутствии резерва) может привести к продолжительной остановке всего производства. Многочисленные примеры данного положения следуют непосредственно из практики. Так, выход из строя только насоса подачи титрующего агента в биореактор приводит к следующей ситуации (без вмешательства операторов или подключения резервного насоса) в аппарате под воздействием биохимической активности микроорганизмов происходит отклонение рН-среды от оптимальных для жизнедеятельности клеток значений, рост и развитие микроорганизмов замедляется, происходит вымывание клеток из аппарата (так как О > ц), концентрация их резко уменьшается, а субстрата возрастает до исходной величины. Через определенный промежуток времени в биореакторе уже не обеспечивается получение целевого [c.165]

Подсистема биоочистка , входящая в многоуровневую систему биохимического производства, играет значительную роль как с точки зрения взаимодействия БТС с окружающей средой, так [c.218]

И С ТОЧКИ зрения эффективности функционирования основного производства. Первая функция подсистемы биоочистка определяется теми же задачами по защите окружающей среды и охране водоемов, которые стоят в настоящее время перед всеми отраслями производства. Согласно схеме на рис. 4.17 БТС обменивается с окружающей средой материальными потоками через подсистемы газоочистка , и биоочистка . Подсистема газоочистка в меньшей степени специфична для биохимических производств, и условия ее функционирования в основном аналогичны химическим производствам. [c.218]

Биологическая очистка сточных вод является преимущественным методом для биохимических производств и основана на способности микроорганизмов в процессе метаболизма трансформировать и утилизировать органические соединения, азот, фосфор и [c.218]

Рис. 5.1. Иерархическая схема управления биохимическим производством

Эта ситуация предопределяет иерархичность построения систем оптимального управления биохимическим производством (рис. 5.1). На верхнем уровне иерархии управление связано с решением задачи долгосрочного планирования выпуска продукции. Управление здесь связано с учетом ограничений по сырьевым ресурсам, возможным изменениям цен на сырьевые материалы и продукцию. На этом уровне составляется оптимальный план или график выпуска продукции. Планирование производится на период от одной педели до месяца или более долгосрочное. Взаимосвязь этого уровня иерархии с последующим осуществляется через контроль качества и количества выпускаемой продукции, а также через контроль материального и энергетического балансов. [c.249]

Применение ЭВМ в управлении биохимическими производствами [c.250]

Реализация иерархической системы управления биохимическим производством практически невозможна без применения современной вычислительной техники, так как для решения задач управления необходимо создание таких систем, которые, решая оптимальные задачи на каждом уровне, выступали бы как интегрированные системы с возможностью экономически обоснованной организации производства. [c.250]

Выбор вычислительной техники для управления производством зависит от ряда факторов, определяемых задачами управления на каждом уровне, числом управляемых параметров и взаимодействующих элементов, подготовленностью математического обеспечения и др. В настоящее время существует тенденция использования распределенных систем, когда на одном уровне управления применяются микро-ЭВМ для отдельных групп процессов и аппаратов, а на более высоком уровне — более мощные машины. Такое построение системы стало возможным, безусловно, в связи с невысокой стоимостью микро-ЭВМ и относительно большими их возможностями. На рис. 5.2 показано построение иерархической машинной системы управления биохимическим производством. На нижнем уровне иерархии этой системы находятся локальные системы управления непосредственно на отдельных аппаратах — типовые промышленные регуляторы с контрольно-измерительными [c.250]

Надежность, технологическая безопасность и эффективность химических, нефтеперерабатывающих, нефтехими 1еских и биохимических производств [c.5]

Вторая ступень иерархии биохимического производства представлена технологическими агрегатами, узлами, включающими взаимосвязанную совокупность нескольких технологических процессов и аппаратов, реализуемых на практике в виде отдельных цехов, комплексов. К особенностям второй ступени иерархии относится сочетание энергетических и материальных потоков в одну систему, обеспечивающую их наиболее эффективное использование с учетом технико-экономических и энергетических показателей. На данной ступени закладываются технологические основы создания безотходного производства с замкнутыми технологическими и энергетическими потоками. При этом возникают задачи создания агрегатов большой единичной мощности с высокими энерготехнологическими показателями и кибернетически организованной структурой связей, обеспечивающей передачу функций управления самому агрегату. Прн управлении подсистемами на данной ступени иерархии решаются задачи оптимального функционирования аппаратов в схеме, распределения нагрузок между аппаратами, достижения надежности их функционирования. В этом случае используются методы многоуровневой оптимизации, топологический анализ на основе теории графов, методы декомпозиции и эвристического моделирования систем, что требует применения ЭВМ. [c.42]

Синтез микробиологических технологических систем. Основными задачами, решаемыми на этом этапе, являются выбор структуры технологических связей между элементами системы (технологическими аппаратами) и реализация планов функционирования систем в обстановке возникновения ситуаций, не предусмотренных при проектировании. Таким образом, решение этих задач связано непосредственно с созданием системы АСУТП. Синтез технологической схемы практически невозможен без использования вычислительной техники и специальных методов синтеза, позволяющих упростить задачу, а также без просмотра большого числа возможных вариантов синтеза, учитывающих вопросы утилизации промежуточных, побочных продуктов, очистки сточных вод и газовых выбросов и создания безотходных биохимических производств. [c.45]

Минимальные затраты необходимы для подготовки таких субстратов как углеводороды, спирты, метан, а биохимическое производство с их использованием может шиеть наибольшую мощность. [c.47]

Термостерилизаторы. Известны различные способы стерилизации жидкостных потоков и биологических сред биохимических производств — радиационный, ультразвуковой, тепловой и химический. В основе тепловой стерилизации лежит неспособность микроорганизмов выдерживать высокие температуры. Время выдержки и температура стерилизации являются основными факторами, определяющими технологическое и аппаратурное оформление процесса термостерилизации. Кинетика гибели микроорганизмов под действием температуры описывается уравнением [11]. [c.130]

Теплообменно-регенеративные установки. Задача рационального использования тепла, снижения энергетических затрат и уменьшения в конечном счете потерь эксергии в биохимическом производстве решается синтезом оптимальной теплообменно-реге-неративной системы. При этом определение наиболее эффективной структуры взаимосвязей между технологическими и тепловыми потоками реализуется с учетом распределения тепловой нагрузки по элементам установки. Число теоретических ступеней теплопередачи или единиц переноса для горячего Nr п холодного Пх потоков в теплообменнике составляет [c.134]

Флотационное концентрирование биосуспензий, несмотря на известные положительные стороны (простота оборудования, низкие энергозатраты), ограниченно используется в связи с невысокой степенью извлечения микробных клеток в отдельном флотационном аппарате. Дополнительных технологических приемов при использовании в биохимическом производстве требует также способ фильтрационного разделения для мембранных фильтров. Это связано с подбором размеров пор и структуры мембраны, для барабанных фильтров с выбором фильтрующего материала, применением реагентов — фильтровальных добавок и т. д. [c.237]