INŻYNIERIA CHEMICZNA i BIOPROCESOWA

Transkrypt

1 INŻYNIERIA CHEMICZNA i BIOPROCESOWA (W istocie - Inżynieria Bioprocesowa, tzn., podstawy inżynierii bioprocesowej z elementami inżynierii chemicznej procesowej WPROWADZENIE Katedra Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Wydział Chemiczny Politechniki Gdaoskiej prof. Marian Kamioski Gdaosk, 2016

2 WPROWADZENIE Pojęcia: technologia / proces / inżynieria procesowa chemiczna / bio-procesowa ; Operacje jednostkowe, jako składowe każdego procesu, w tym, bio-procesu (bez / z wymianą ciepła / masy / masy i ciepła / reakcją chemiczną / enzymatyczną, ) Narzędzia inżynierii procesowej (bio-procesowej) - matematyczny opis operacji / procesu z wykorzystaniem zasad fizyki, fizykochemii, chemii, biochemii teoretycznej / technicznej, modelowania molekularnego, modelowania operacji / procesów, analizy wymiarowej tworzenia i wykorzystania bezwymiarowych liczb kryterialnych dla opisu operacji i procesów j.w., np. Eu, Re, Pe, Sc, Nu, Sh, Zakres przedmiotu i związek z pojęciami i regułami j/w - Opis operacji jednostkowych stosowanych w biotechnologii - -- wykład : -- dwiczenia rachunkowe / projektowe : -- laboratorium : Zasady realizacji przedmiotu, wymagania do zaliczenia - pozytywnej oceny koocowej : ZROZUMIENIE!!!

3 Produkty biotechnologii przemysłowej : - z fermentacji (jasnej, ciemnej, drożdżowej, bakteryjnej,..) - z nadprodukcji (najczęściej z wykorzystaniem bakterii modyfikowanych genetycznie, np. ludzka insulina, ) - biopaliwa (ciekłe bioetanol, bio-butanol; gazowe : biometan, biowodór) - produkty bio-rafinacji - enzymy, - BIOTECHOLOGIA, niezależnie od skali stosowania - procesowej, ½ / ¼ - technicznej, wielkolaboratoryjnej, laboratoryjnej - wykorzystuje procesy, składające się z operacji jednostkowych

4 Prezentowany poniżej schemat technologiczny procesu otrzymywania bioetanolu z ziarna kukurydzy, z metanizacją ciekłej frakcji brzeczki pofermentacyjnej oraz z wykorzystaniem młóta ( muta ) stałej pozostałości po odwirowaniu ciekłej frakcji brzeczki pofermentacyjnej, jako paliwa stałego do kogeneracji energii elektrycznej. Schemat ilustruje wzajemne powiązanie wielu różnych operacji jednostkowych (z których wiele będzie przedmiotem ) Inżynierii Chemicznej i Bio-procesowej

5 Proces otrzymywania bioetanolu z ziarna kukurydzy, z metanizacją brzeczki oraz wykorzystaniem młóta ( muta ), jako paliwa - schemat ideowy - cz. I-sza

6 Proces otrzymywania bioetanolu z ziarna kukurydzy, z metanizacją brzeczki pofermentacyjnej, wykorzystaniem młóta ( muta ), jako paliwa - schemat ideowy - cz. II-ga Operacje transportu magazynowania, przetwarzania materiałów stałych, płynów, ruchu i wymiany ciepła / masy / ciepła i masy, a także, rozdzielania - są istotnymi składowymi procesu przepływy, wymiana ciepła w warunkach konwekcji, kondensacji pary wodnej, rektyfikacja ciągła, wirowanie, filtracja, ultrafiltracja, suszenie,

7 Przedmiot zainteresowania inżynierii procesowej Inżynieria procesowa / bioprocesowa, to dziedzina wiedzy teoretycznej i praktycznej, a także określony obszar umiejętności praktycznych, dotyczący opisu projektowania, a także optymalnego stosowania różnego rodzaju operacji jednostkowych w procesach technologicznych / biotechnologicznych - w technologii chemicznej i pokrewnych, w tym, w biotechnologii Inżynieria posługuje się : - opisem matematycznym, w tym, teoretyczną optymalizacją - modelowaniem (teoretycznym, a także doświadczalnym) operacji jednostkowych i procesów, - powiększaniem skali operacji jednostkowych / procesów ze skali laboratoryjnej, poprzez wielkolaboratoryjną, ¼ techniczną, półtechniczną, zwanymi skalą pilotową, do skali technicznej (procesowej) - wieloma innymi narzędziami Poszukuje się zawsze minimum funkcji Ef = f(kł), tzn., Efektywnośd operacji / procesu - vs. koszty łączne (koszty inwestycyjne + operacyjne + inne).

8 Wymagania do zaliczenia Zaliczenie dwiczeo projektowych wg wymagao NA prowadzącego Zaliczenie egzaminu pisemnego - Minimum 60%, z tym, że widoczny (oczywisty) brak zrozumienia określonej ważnej problematyki przedmiotu uniemożliwia otrzymanie oceny pozytywnej! Bardzo proszę o zwrócenie szczególnej uwagi na wykazanie zrozumienia zasad podstawowych, a także, ich prezentację w pierwszej kolejności podczas kolokwium / egzaminu! -- Uszczegółowianie w miarę czasu i wiedzy --

9 LABORATORIUM -- w semestrze letnim -- X Dwiczeo laboratoryjnych - w kilkoosobowych podgrupach, poprzedzonych krótką wejściówką pisemną, sprawdzającą przygotowanie Studenta indywidualnie; Dwiczenia zaliczane na podstawie wyników kartkówek oraz poprawności przygotowanego przez podgrupę sprawozdania : cel i zasady, częśd doświadczalna, wyniki i wnioski Warunek przystąpienia do egzaminu : obecnośd na wykładach, zaliczenie dwiczeo, laboratorium.

10 Inżynieria chemiczna i bioprocesowa - operacje jednostkowe -- LITERATURA -- Literatura podstawowa 1. M. Serwiński: Zasady inżynierii chemicznej. Operacje jednostkowe, WNT 1982, lub inne wydanie 2. J. Ciborowski: Podstawy inżynierii chemicznej. WNT 1965, lub inne wydanie 3. A. Selecki, L. Gradoń: Podstawowe procesy przemysłu chemicznego. WNT P. Lewicki: Inżynieria procesowa i aparatura przemysłu spożywczego. WNT R. Zarzycki: Wymiana ciepła i ruch masy w inżynierii środowiska. WNT 2010 Literatura uzupełniająca 1. Z. Orzechowski, J. Prywer, R. Zarzycki: Mechanika płynów w inżynierii i ochronie środowiska. WNT Z. Orzechowski: Przepływy dwufazowe. PWN R. Koch, A. Noworyta: Procesy mechaniczne w inżynierii chemicznej. WNT T. Hobler: Ruch ciepła i wymienniki. WNT 1986.

11 PROCESY a OPERACJE JEDNOSTKOWE Operacja jednostkowa zjawisko, działanie, oddziaływanie / wzajemne powiązanie zjawisk o charakterze fizycznym / fizykochemicznym, gdy ma miejsce transport (ruch, przepływ), wymiana masy / energii / masy i energii; Będziemy zajmowad się opisem operacji, gdy nie ma miejsca reakcja chemiczna; Operacje jednostkowe z reakcją chemiczną / biochemiczną / katalityczną / enzymatyczną są także przedmiotem zainteresowania inżynierii, jednak nie mamy dosyd czasu by nimi się zająd Proces sekwencja operacji jednostkowych i procesów chemicznych. Procesy ( w tym, procesy technologiczne / biotechnologiczne), to wzajemnie powiązane i pozostające pod kontrolą, operacje jednostkowe, gdy ma miejsce przekształcenie określonych parametrów, lub właściwości - wejściowych, w inne, pożądane parametry, lub właściwości - wyjściowe. Poszczególne, wzajemnie w sposób prosty lub złożony, powiązane operacje jednostkowe tworzą proces Przy czym, w przypadku szczegółowego badania (opisu), każdą operację jednostkową można rozpatrywad jako proces.

12 Operacje jednostkowe Schemat ideowy procesu, to powiązane w określony sposób operacje jednostkowe opisujące technologię, proces wytwórczy, a także, różnorodne procedury postępowania, w tym także, dla procesów sterowania, kontroli, usług, Na schematach technologicznych poszczególne operacje jednostkowe, albo określona seria operacji jednostkowych jest przedstawiana w postaci określonych symboli ( ikon), albo w postaci figur geometrycznych i nazw operacji. Można m.in. wyróżnid następujące grupy oraz przykłady operacji jednostkowych w Biochemii Technicznej, Biotechnologii, Technologii Chemicznej i pokrewnych : -- mechaniczne, np. rozdrabnianie, np., za pomocą łamaczy, mielenie, przesiewanie, transport materiałów granulowanych, plastycznych, past, -- hydrodynamiczne, np. pompowanie, przepływ płynów, zawiesin przez przewody rurowe, kanały, warstwy porowate, transport pneumatyczny, hydrauliczny, filtracja klasyczna, mikrofiltracja ultrafiltracja, mieszanie, wirowanie, -- transportu i wymiany ciepła - w celu ogrzewania, chłodzenia w wymiennikach ciepła, a także odbioru lub dostarczenia ciepła reakcji biochemicznej / chemicznej, odbioru ciepła od kondensującej pary wodnej, dostarczenia ciepła dla wrzenia, - na drodze: przewodzenia, konwekcji swobodnej, lub wymuszonej, kondensacji pary wodnej, emisji / absorpcji promieniowania podczerwonego,. -- transportu i wymiany masy - bez, a często - z jednoczesną wymianą ciepła, w tym, ciepła reakcji biochemiczne, chemicznej - gdy taka ma miejsce, np., adsorpcja desorpcja, wymiana jonowa, absorpcja desorpcja, odparowywanie, destylacja, rektyfikacja, ekstrakcja, nawilżanie i suszenie powietrza, suszenie materiałów, krystalizacja, odwrócona osmoza, ultra-filtracja, dializa,

13 Operacja jednostkowa zjawisko o charakterze fizycznym lub fizykochemicznym, w którym nie występuje reakcja chemiczna. Proces produkcyjny w przemyśle chemicznym sekwencja operacji jednostkowych i procesów chemicznych. Klasyfikacja operacji jednostkowych 1. Operacje dynamiczne zachodzące na skutek działania sił mechanicznych - przepływ płynów - opadanie cząstek ciał stałych w płynach - filtracja - mieszanie 2. Operacje cieplne związane z ruchem ciepła - ruch ciepła przez przewodzenie, wnikanie i promieniowanie - przenikanie ciepła - zatężanie roztworów w aparatach wyparnych 3. Operacje dyfuzyjne dyfuzyjny ruch masy - destylacja i rektyfikacja - absorpcja - ekstrakcja i ługowanie - nawilżanie i suszenie powietrza, suszenie materiałów stałych - krystalizacja

14 Opis operacji jednostkowych 1. Zasada zachowania masy w rozważanym układzie zamkniętym suma mas poszczególnych składników przed procesem i po jego zakończeniu jest wielkością stałą sporządzanie bilansów masowych 2. Zasada zachowania energii w rozważanym układzie zamkniętym suma wszystkich rodzajów energii jest stałą sporządzanie bilansów energrtycznych Zamiana jednej postaci energii na inną nie zmienia stałości sumy energii całego układu. 3. Równowaga układu mechaniczna, termiczna, fizykochemiczna w stanie równowagi właściwości całego układu są niezmienne w czasie 4. Kinetyka przebiegu danej operacji w układzie określa szybkość, z jaką układ dąży do stanu równowagi. Szybkość przebiegu operacji zależy od wartości siły napędowej (np. różnica ciśnień, temperatur, stężeń) oraz od wartości siły oporu, wystepującej w przebiegu operacji (np. siła tarcia, opór termiczny, opór dyfuzyjny).

15 Pojęcia podstawowe Płyn - substancja, która może płynąć, a zatem zmieniać swoje rozmiary i kształt: ciecze, gazy, płyny nadkrytyczne / podkrytyczne, zawiesiny, emulsje, pasty, Płyn doskonały nielepki pozbawiony tarcia wewnętrznego, nieściśliwy - nie zmieniający swojej objętości pod wpływem zmian ciśnienia i temperatury Ciśnienie P [Pa] siła działająca na jednostkę powierzchni prostopadłej do siły powierzchniowej. Dla płynów w stanie statycznym ciśnienie jest wielkością skalarną, zawsze prostopadłą do powierzchni płynu Przepływ ustalony ruch płynu jest ustalony, kiedy prędkość płynu w danym punkcie jest stała i niezmienna w czasie. Prędkość jest funkcją położenia. Przepływ nieustalony prędkość płynu w danym punkcie jest funkcją położenia i czasu Ogólnie Stan ustalony : podstawowe wielkości - wartością stałą w funkcji położenia i czasu - Stan nieustalony : podstawowe wielkości ulegają zmianie w funkcji położenia i czasu

16 Klasyfikacja operacji jednostkowych 1. Operacje dynamiczne zachodzące na skutek działania sił mechanicznych / ciśnienia, związane z przenoszeniem pędu - przepływ płynów - opadanie cząstek ciał stałych w płynach - filtracja - mieszanie 2. Operacje cieplne związane z ruchem ciepła - ruch ciepła przez przewodzenie, wnikanie i promieniowanie - przenikanie ciepła - zatężanie roztworów w aparatach wyparnych / wyparkach próżniowych 3. Operacje dyfuzyjne dyfuzyjny ruch masy - destylacja i rektyfikacja - absorpcja p desorpcja - adsorpcja / desorpcja - wykluczanie steryczne - wymiana jonowa / wykluczanie jonowe - ekstrakcja / ługowanie - nawilżanie i suszenie powietrza, suszenie materiałów / liofilizacja - krystalizacja / rekrystalizacja

17 Opis operacji jednostkowych uwzględnia : 1. Zasadę zachowania masy w rozważanym układzie zamkniętym suma mas / strumieni masy poszczególnych składników przed procesem i po jego zakooczeniu jest wielkością stałą sporządzanie bilansów masowych 2. Zasada zachowania energii w rozważanym układzie zamkniętym suma wszystkich rodzajów energii jest wartością stałą sporządzanie bilansów energetycznych Zamiana jednej postaci energii na inną nie zmienia stałości sumy energii całego układu. 3. Równowaga układu mechaniczna, termodynamiczna, fizykochemiczna w stanie równowagi właściwości / parametry układu są niezmienne w czasie; Jednocześnie ma miejsce stan ustalony; Okres dochodzenia do stanu ustalonego, to okres stanu nieustalonego 4. Kinetyka przebiegu operacji w określonym układzie określa szybkośd, z jaką układ dąży do stanu równowagi. Szybkośd przebiegu operacji zależy od wartości siły napędowej (np. różnica ciśnieo, temperatur, stężeo) oraz od wartości siły oporu, występującej podczas przebiegu operacji (np. siły tarcia, opór termiczny, opór dyfuzyjny).

18 OPTYMALIZACJA -- tak, na etapie projektowania, jak i użytkowania -- Praktyczna realizacja każdego procesu wytwórczego wymaga najpierw opracowania (m.in., zaprojektowania), kolejno, zastosowania (wdrożenia), a następnie użytkowania, optymalnej - nowoczesnej (korzystnie innowacyjnej), efektywnej i możliwie mało kosztownej technologii, która składa się z wzajemnie powiązanych operacji jednostkowych, zaprojektowanych w sposób optymalny, pod względem minimalizacji łącznych kosztów procesu, na które składają się koszty inwestycyjne, eksploatacyjne poszczególnych operacji jednostkowych, łącznie i inne koszty, w tym, okresowych remontów, usuwania ewentualnych awarii, dodatkowych opłat środowiskowych itp. Prawie zawsze można wybrad mniej lub bardziej efektywną, tzn., optymalną, lub mniej korzystną opcję (najbardziej korzystne, albo mniej korzystne operacje jednostkowe) oraz optymalne, albo mniej korzystne warunki realizacji wybranych operacji jednostkowych. Problem polega na tym, by wybrad najbardziej korzystne (optymalne) rozwiązanie Np., dla wzbogacania ( zatężania ), zamiast wyparki (nawet wielodziałowej), wymagającej dużych nakładów energii cieplnej, można często zastosowad jedną z nowoczesnych technik membranowych. Jednak będzie to korzystne tylko wtedy, gdy w rezultacie poprawnie przeprowadzonego procesu projektowego, zostanie stwierdzona celowośd takiej decyzji, a w praktyce nie okaże się, że korzyści z oszczędności energii nie zostają skonsumowane przez koszty inne, np. awarii, postojów i wymiany membran.

19 POWIĘKSZANIE / PRZENOSZENIE SKALI Procesy technologiczne są w praktyce realizowane w tzw. skali technicznej (procesowej). Najczęściej - im większa skala ich realizacji oraz im wyższy poziom automatyzacji (w przyszłości robotyzacji ), tym niższe jednostkowe koszty produkcji. Jednakże, badania optymalnych warunków realizacji operacji jednostkowych / procesów ze względów oczywistych nie mogą byd wykonywane w skali procesowej (za bardzo kosztowne (!!!)). Wykonuje się je w mniejszej skali, najkorzystniej, w skali laboratoryjnej, czy wielkolaboratoryjnej. Należy mied świadomośd, że w wielu konkretnych przypadkach powiększanie skali operacji jednostkowych oraz procesów może się wiązad z poważnym ryzykiem niepowodzenia (?!) Dotyczy to szczególnie wszystkich tych operacji jednostkowych, gdzie ma miejsce wymiana dużych strumieni cieplnych, gdy profile przepływów w skali procesowej mogą byd różne od tych, jakie miały miejsce w mniejszej skali realizacji operacji / procesu, tzn., w skali laboratoryjnej / modelowej, operacji i procesów gdy ma miejsce jednoczesna wymiana masy i ciepła, szczególnie, operacji i procesów z jednoczesną reakcją chemiczną a także operacji mieszania. W tych przypadkach bezpiecznie jest zastosowanie etapowego przenoszenia skali, kolejno laboratoryjna (modelowa) wielkolaboratoryjna, ¼ lub/i ½ - techniczna (procesowa) W przypadku już istniejącej instalacji przygotowanie i wykonanie tzw. ruchu testowego.

20 POTENCJALNY OBSZAR ZAINTERESOWANIA INŻYNIERIĄ PROCESOWĄ / BIOPROCESOWĄ STUDENTA / ABSOLWENTA BIOTECHNOLOGII WCh PG Operacje jednostkowe i procesy w biotechnologii w skali przemysłowej wymagają obowiązkowo, a jest to też niezwykle korzystne w przypadku każdej skali stosowania - poznania, a przede wszystkim, zrozumienia zasad inżynierii procesowej chemicznej i bio-procesowej, korzystnie, w całym zakresie. Konieczne jest, więc, poznanie oraz zrozumienie istoty, oraz zasad optymalizacji warunków realizacji wszystkich operacji jednostkowych stosowanych w BT, w różnej skali. Dokładna analiza potencjalnego zapotrzebowania pod tym względem studentów i absolwentów BT, prowadzi do wniosku, że zakres informacyjny przedmiotu powinien byd w części zbieżny z zakresem jak dla innych dziadzin Technologii Chemicznej. Jednak, w istotnej części - inny

21 Pojęcia podstawowe i prawa Fizyki Prawo ciążenia Newtona Q=mg [N] Prawo Pascala P=const [N/m 2 ] = [Pa] Prawo Torricellego P=hρg [Pa] masa, objętośd, gęstośd, objętośd właściwa ρ = m/v ; m = ρv ; ρ = 1/v ; v = 1/ρ [kg/m 3 ] energia potencjalna E = mgh = ρvgh, kinetyczna E=mv 2 /2, wewnętrzna U - [J], praca L [J] moc N=L/τ - [J/s] = [W]

22 Pojęcia i wielkości podstawowe - ich pod-wielokrotności (decy 1/10, centy 1/100, mili 1/1000, mikro 1/10 6, nano 1/10 9, piko 1/10 12, femto 1/10 14 ) oraz wielokrotności (deka - 10, hekto - 100, kilo , mega , giga ) - masa (m) [kg], masa molowa (M)[kg/kmol], [g/mol], - objętośd (V) [m 3 ], - ciśnienie (P) [Pa=N/m 2 ], [bar] 1bar = 10 5 Pa = 0.1 MPa, (ciśnienie absolutne, nadciśnienie, podciśnienie) - gęstośd (ρ) [kg/m 3 + / objętośd właściwa (v = 1/ρ) [m 3 /kg], - stężenie wagowe (masowe) *% m/m+, objętościowe *% v/v], molowe [% mol/mol], (masowo-objętościowe) *kg/m 3 ] - ułamek masowy (wagowy), objętościowy, molowy, - lepkośd dynamiczna (η)[pa sek] ([N sek / m 2 +, lepkośd kinematyczna (ν) [m 2 /sek] (Stokes [cm 2 /sek]) ν = η/ρ - współczynnik dyfuzji (D) [m 2 /sek] - porowatośd (ε) [1] (międzyziarnowa, wewnątrzziarnowa, całkowita)

23 Natężenie przepływu / strumieo / liniowa prędkośd przepływu średnia / chwilowa w V V dv m d s 3 dm kg 3 dv m Sd m s u 2 m s M W m W m d s m w w N W A dm kg Ad m s m m 2 dn d mol s dn mol n WA 2 Ad m s Znaczenie pozostałych symboli : S, A powierzchnia przekroju strumienia (wyznaczona prostopadle do wektora średniej prędkości przepływu), N liczba moli, W masa, τ - czas

24 Zalecam samodzielne uzupełniające studia z Paostwa strony. Celowe jest też korzystanie z konsultacji, niekoniecznie tylko w czasie do tego przewidzianym, jednak na inny termin konsultacji, niż zaplanowany, należy się wcześniej umówid (można telefonicznie)

25 Operacje jednostkowe - zakres merytoryczny przedmiotu - mechaniczne : rozdrabnianie, mielenie, przesiewanie, pompowanie past i zawiesin, materiałów plastycznych, ale także, techniki granulometrii, jako metodyk kontroli efektywności operacji rozdrabniania, separacji pod względem uziarnienia; hydrodynamiczne : pompowanie płynów, tzn., cieczy, gazów, cieczy nadkrytycznych, płynnych zawiesin, przepływ płynów, w tym, zawiesin - przez przewody rurowe, kanały, przepływ płynów przez warstwy porowate, odpylanie w cyklonach, hydrocyklonach, elektrofiltrach, komorach osadczych, fluidyzacja, transport pneumatyczny, hydrauliczny materiałów stałych granulowanych, filtracja klasyczna, mikrofiltracja ultrafiltracja, mieszanie, wirowanie, ultrawirowanie, transportu i wymiany ciepła w wymiennikach ciepła, reaktorach chemicznych, w operacjach destylacji, rektyfikacji, -w celu ogrzewania, chłodzenia, a także odbioru lub dostarczenia ciepła od/do medium ogrzewającego / ogrzewanego, ciepła reakcji chemicznej, dostarczenia ciepła dla wrzenia, odbioru ciepła od kondensującej pary wodnej Wymiana ciepła na drodze - przewodzenia, konwekcji swobodnej, lub wymuszonej, kondensacji pary wodnej, emisji/absorpcji promieniowania podczerwonego,. transportu i wymiany masy / masy i ciepła w kolumnach destylacji, rektyfikacji, wyparkach, skraplaczach (kondenserach), bio-reaktorach - praktycznie bez, a często - z jednoczesną wymianą ciepła, w tym, ciepła reakcji chemicznej, gdy taka ma miejsce, np., adsorpcja desorpcja, absorpcja desorpcja, odparowywanie, destylacja, rektyfikacja, ekstrakcja, nawilżanie i suszenie powietrza, suszenie materiałów, krystalizacja, odwrócona osmoza, dializa,

26 ZASADY OPISU OPERACJI / PROCESÓW Bilans masy Bilans ciepła Opis kinetyki wymiany ciepła / masy Opis dynamiki wymiany ciepła / masy Opis oporów wnikania / przenikania ciepła / masy Opis dyspersji / czasu przebywania w kolumnie / reaktorze Opis podobieostwa geometrycznego / fizycznego operacji, za pomocą, odpowiednio: wskaźników podobieostwa, tzn., wskaźników podobieostwa geometrycznego oraz fizycznego - liczb podobieostwa, np. Eu, Re, Sh, Pr,

27 APARATURA i URZĄDZENIA Każda operacja jednostkowa jest realizowana w skali procesowej, a także niższej, w określonym aparacie, urządzeniu, instalacji, często o skomplikowanej budowie; Opisy spotykane w podręcznikach dotyczą najczęściej bardzo prostej wersji realizacji określonej operacji / procesu z zastosowaniem względnie prostej aparatury / urządzeo. W praktyce nowoczesna aparatura procesowa jest często dośd skomplikowana. Wówczas opis teoretyczny też jest względnie skomplikowany. Opisując procesy / operacje jednostkowe często należy uwzględnid charakterystykę wykorzystywanej aparatury / urządzeo.

28 INŻYNIERIA CHEMICZNA i BIOPROCESOWA -- operacje jednostkowe w biotechnologii przedmiot wykładu / dwiczeo / laboratorium - OPERACJE DYNAMICZNE Strumienie; Prawo ciągłości strugi; Prawa hydrostatyki i hydrodynamiki; Prawo Bernouliego; Lepkośd; Ciecze newtonowskie / nienewtonowskie; Profile przepływu; Liczby kryterialne zasady oraz opisu oporów przepływu; Opory przepływu przez przewody rurowe / opory miejscowe; Pompowanie; Wypływ cieczy ze zbiorników; Spływ cieczy po ściance; Opory przepływu przez warstwy porowate; Ciąg naturalny; Pomiar prędkości przepływu; - Opadanie cząstek w płynach niezakłócone / zakłócone; separacja / klasyfikacja hydrauliczna; Odpylanie; Sedymentacja zawiesin; Fluidyzacja; - Filtracja; Wirowanie; Cyklony; Hydrocyklony; Mieszanie; Homogenizacja; Emulgowanie; - OPERACJE CIEPLNE Pojęcia i prawa Przewodzenie; Konwekcja; Wrzenie; Kondensacja Pary wodnej; Promieniowanie cieplne w wymianie ciepła, Wnikanie / Przenikanie ciepła ; Użyteczne różnice temperatury; Wymienniki Ciepła - OPERACJE DYFYZYJNE Wnikanie / Przenikanie Masy / Masy i ciepła pojęcia i prawa Ekstrakcja ciecz ciecz, okresowa / ciągła Destylacja / rektyfikacja okresowa / ciągła Absorpcja / desorpcja Adsorpcja desorpcja / chromatografia / wymiana jonowa okresowa / pół-ciągła / ciągła Techniki membranowe - membrany stałe / ciekłe Suszenie materiałów / powietrza / liofilizacja / prażenie Krystalizacja / rekrystalizacja Realizacja operacji jednostkowych i procesów w skali od laboratoryjnej do procesowej w tym, zasady powiększania (przenoszenia) skali realizacji operacji jednostkowych.

29 Przykłady wybranych procesów, operacji jednostkowych, aparatura do ich realizacji, zjawiska opisujące zasadę działania

30

31 HOMOGENIZACJA fazy stałej / emulsji HOMOGENIZATOR pracuje w warunkach silnego ścinania, korzystnie, z regulacją temperatury

32

33

34

35

36

37

38 PROCES SUSZENIA operacje jednostkowe z jednoczesną wymianą masy i ciepła / fizykochemia suszenia po stronie materiału suszonego

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48 G. Boczkaj, K. Rogawski, B.Zabiegała, M.Kamioski