Материал: 69.24

Відомі два основних підходи до автоматизації її рішення:

·еврістичний - заснований на формалізації у вигляді машинних алгоритмів технологічних принципів, якими користуються в роботі проектувальники;

·застосовання САПР для вибору оптимальної технологічної схеми, що припускає використання математичних методів оптимізації та відмова від евристичних прийомів.

Уцьому випадку для побудови оптимальної технологічної схеми потрібно перебрати всі можливі типи апаратів для кожної стадії, способи їхнього з'єднання й визначити оптимальні режимні параметри для всіх стадій.

Як правило, у САПР використовують методи розрахунку, засновані на сполученні двох підходів. наприклад, запропонований дворівневий підхід, у якому вибір оптимальної технологічної схеми здійснюють за допомогою програми, аналогічній програмі для гри в шахи.

Після виборуоптимальної технологічної схеми виробництва та площадки для будівництва об'єкта в САПР вводять дані про цю схему і про будівельний майданчик (рельєф, ґрунт, транспортні шляхи й т.д.).

Після введення цих даних переходять до проектування наступнихпідсис-

тем:

·транспортної (технологічних трубопроводів, каналізації, вентиляції, водо- і енергопостачання, під'їзних колій);

·складський (сховищ, складів і ін.);

·вимірювально-керуючої (асув, асутп);

·прийняття архітектурно-планувальних рішень і проектування виробничих приміщень.

Принцип дії та структура кожноїпідсистеми визначаються технологією основного виробництва. процедури їхньої розробки стандартизовані, тому процес може бути повністю або в значній мірі автоматизований. для цього в пам’ять еом вводять набір нормативів і довідкових матеріалів, якими звичайно користуються проектувальники. це нормативи для вибору діаметрів і довжин трубопроводів, запірно-регулюючої арматури, насосів і т.п., для проектування систем енерго- і теплопостачання, рекомендації зі створення автотранспортного господарства та інше.

Для кожного об'єкта на підставі довідкових даних за допомогою програми формуються якісні та числові параметри, і після розрахунку ЕОМ видає проектну документацію.

26

Рис. 1.4. Основні етапи автоматизованого технологічного проектування біотехнологічних систем

[11] c. 487-517

Запитаня для самоперевірки

1.Дайте характеристику загальних принципів проектування.

2.Які існують організаційні форми та види проектування?

3.Креслярський метод проектування: переваги та недоліки.

4.Сутність програмно-цільового підходу до проектування.

5.Дайте характерстику програмно-цільової структури проектування: блок-схеми, етапи.

27

2. СТРУКТУРА ТА КЛАСИФІКАЦІЯ МІКРОБІОЛОГІЧНИХ ВИРОБНИЦТВ

Базою мікробіологічних виробництвє процеси мікробного біосинтезу , за допомогою яких одержують біологічно активні речовини (БАР), виробництво яких хімічним шляхом або неможливо, або економічно недоцільно.

Переваги мікробіологічних способів одержання БАР полягають у тому, що процеси проводять при невисокій температурі (20—40°с) і атмосферному тиску, з використанням недорогої й доступної сировини, у багатьох випадках відходів інших виробництв.

Мікробіологічні процеси мають наступні особливості:

·процес мікробного синтезу, як правило, є частиною багатостадійного виробництва, причому цільовий продукт стадії біосинтезу не є товарним, а підлягає подальшій переробці;

·при культивуванні мікроорганізмів звичайно необхідно підтримувати асептичні умови, що вимагає стерилізації устаткування, комунікацій, сировини й ін.;

·культивування мікроорганізмів здійснюють у гетерогенних багатофазних системах, реологічні й фізико-хімічні властивості яких у ході процесу можуть істотно змінюватися;

·технологічний процес характеризується високою варіабельністю через наявність у системі біологічного об'єкта, тобто популяції мікроорганізмів;

·складність біохімічних механізмів регуляції росту мікроорганізмів і біосинтезу продуктів метаболізму, ферментативний характер регуляції;

·складність і в більшості випадків невизначеність хімічного складу ферментаційних середовищ;

·автокаталітичний характер процесу, тобто вплив продуктів, що утворюються (у тому числі біомаси) на швидкість протікання процесу;

·відносно низькі концентрації субстратів, продуктів і швидкості реакцій;

·здатність процесу до саморегулювання;

·умови, оптимальні для росту мікроорганізмів і для біосинтезу цільових продуктів їхнього метаболізму, не завжди збігаються.

Процеси ферментації характеризуються рядом істотних відмінностей. По-перше, процеси мікробіологічного синтезу здійснюються за допомо-

гою різних продуцентів:

·- автотрофних, гетеротрофних, аеробних і анаеробних бактерій,

·- дріжджів,

·- актиноміцетів,

·- грибів,

·- клітин тваринних і вищих рослин.

По-друге, мікробіологічні процеси можуть протікати в строго асептичних

умовах, що виключають інфікування сторонньою мікрофлорою ферментаційного середовища (виробництво ферментів, антибіотиків, амінокислот).

28

По-третє, по агрегатному стану ферментаційного середовища мікробіологічні процеси поділяються на процеси :

·поверхневого й глибинного культивування.

Крім того, є відмінності, пов'язані з видом використовуваних субстратів:

·речовини, розчинні у воді;

·газоподібні (кисень, водень, метан);

·тверді (кукурудзяне й соєве борошно, целюлоза й ін.); слаборозчинні рідкі (вуглеводні нафти).

Ці відмінності визначають апаратурне оформлення процесів і впливають на технологію виробництва в цілому.

Розробкаоптимальної технології певного виду продукції або утилізації відходів, що утворюються,- складна науково-технічна проблема, для вирішення якої необхідно :

·вибрати або селекціонувати культуру мікроорганізмів, здатну з максимально можливою швидкістю синтезувати біомасу або необхідний продукт метаболізму (метаболіт);

вибрати сировину, що містить речовини, необхідні для росту використовуваної культури й біосинтезу цільового продукту;

·вибрати або сконструювати апарат (ферментер), оснащений відповідними комунікаціями й допоміжним устаткуванням, придатний для вирощування даної культури;

·розробити систему контролю й керування, що забезпечує оптимальні умови процесу;

·підібрати устаткування й розробити технологію виділення й очищення цільового продукту та пакування препарату.

Проектування виробництвабудь-якої продукції завжди починається з вибору технологічної схеми. В основі мікробіологічного одержання БАР лежать процеси росту й розвитку мікробних культур. При цьому необхідно вказати, що ту саму речовину можуть синтезувати різні види мікроорганізмів, крім того, продукти мікробного походження в основному лабільні і можуть бути різної чистоти.

Все це говорить про те, що розробка технології одержання різноманітних БАР процес дуже складний, потребуючий врахування специфіки конкретного виду мікроорганізму, властивостей самого продукту.

Враховуючи складність мікробіологічних процесів, їх технологічну реалізацію загальноприйнятої класифікації мікробіологічних виробництв нині відсутня.

Найбільш простий розподілпо готових препаратах, що випускаються:

·білкові препарати - кормові й хлібопекарські дріжджі, білково-вітамінні концентрати;

·біологічно активні речовини (амінокислоти, вітаміни, антибіотики різного призначення, ферменти, гормони);

29

·органічні кислоти (лимонна, оцтова, молочна й ін )

·засобу захисту рослин (ентобактерин, боверін і ін.)

Унайбільших обсягах випускається продукція, необхідна для розвитку сільського господарства. Вона становить близько 70 % загального обсягу.

мікробіологічного синтезу.

Застосування періодичного культивування дає більш широкі можливості переходу виробництва з випуску одного виду продукту на іншій. Така універсальність необхідна для багатьох підприємств мікробіологічної промисловості.

Для класифікації мікробіологічних виробництв істотними ознаками є:

·фізіологічні особливості мікроорганізмів-продуцентів;

·спосіб їхнього культивування;

·форма одержуваного біопрепарату.

Однак основним початком будь-якого мікробіологічного виробництва є вимога до його асептичності. За цим критерієм всі виробництва ділять на дві групи:

·умовно асептичні;

·строго асептичні.

30