Статья, анализирующая учебное пособие А.В. Луканина «Инженерная биотехнология: основы технологии микробиологических производств», посвящена изучению аппаратурного оформления биотехнологических процессов: спектр оборудования микробиологических производств весьма разнообразен и, хотя имеет немало общего с другими смежными отраслями, во многом специфичен, что связано с санитарно – гигиеническими вопросами и предотвращением контаминации.
биотехнология, ферментация, чистая культура, стерилизация, пеногашение, фильтрация, сушка, хроматография, обратный осмос
Учебное пособие «Инженерная биотехнология: Процессы и аппараты микробиологических производств» посвящено изучению аппаратурного оформления биотехнологических процессов [6]. Спектр оборудования микробиологических производств весьма разнообразен и, хотя имеет немало общего с другими смежными отраслями, во многом специфичен, что связано с санитарно – гигиеническими вопросами и предотвращением контаминации[1-5, 7-17].
В первой главе рассмотрены общие вопросы процессов и аппаратов, приведена классификация основных процессов: механических, гидромеханических, тепловых и массообменных.
Приведены принципы расчётов аппаратов и машин и определение их основных размеров. Описаны методы теории подобия и анализа размерностей.
Глава вторая посвящена гидромеханическим процессам и аппаратам. В учебнике рассмотрены общие вопросы прикладной гидромеханики, включающие критерии гидродинамического подобия, гидравлического сопротивления, движения жидкостей через пористые слои, псевдоожиженного слоя и др. Рассмотрены различные гидравлические машины: динамические и объёмные насосы, машины для сжатия и перемещения газов.
Вопросы разделения жидких и газовых гетерогенных систем чрезвычайно важны. В учебном пособии рассмотрены проблемы: приготовления и разделения различных суспензий и эмульсий; разделения в поле сил тяжести (отстаивание), давления (фильтрование), центробежных сил, под действием электрического поля, мокрой очистки и разделения флотацией. Применение перечисленных процессов выбираются и используются в каждом конкретном случае отдельно.
Автором даны рекомендации по выбору способов разделения и описаны различные конструкции машин и аппаратов.
В гл. 3 описаны тепловые процессы и аппараты. Даны основы теплопередачи, включающие тепловой баланс, тепловое подобие, механизм передачи теплоты.
Рассмотрены различные источники энергии, теплоносители, вопросы нагревания и охлаждения, конструкции теплообменной аппаратуры.
Выпаривание – один из способов концентрирования различных суспензий и растворов, широко применяется в микробиологической промышленности. В разделе рассмотрены свойства растворов и методы выпаривания – простое и многократное выпаривание. Приведены различные конструкции выпарных установок и режимы их работы.
Низкие температуры важны в некоторых технологиях, например производстве ферментов, аминокислот и др. на промежуточных стадиях их получения, при лиофильной сушке биопрепаратов и др.
Рассмотрены используемые хладоагенты и различные схемы холодильных машин – газокомпрессорные, парокомпрессорные, абсорбционные и др.
Массообменные процессы охватывают практически все стадии биотехнологических производств. В 4 гл. представлены основы массопередачи, включающие материальный баланс, вопросы диффузионного подобия, уравнения массопередачи.
Рассмотрены вопросы абсорбции и ректификации, включающие материальный и тепловой баланс и кинетику процесса, принципиальные схемы абсорбции, ректификации и дистилляции. Приведены различные конструкции абсорбционных и ректификационных аппаратов и методы их расчёта.
Экстракция очень важна на стадиях выделения продуктов метаболизма. Автором рассмотрены вопросы жидкостной экстракции, схемы, конструкции, характеристики и выбор экстракторов.
Описано экстрагирование в системе твёрдое тело – жидкость, равновесие и скорость выщелачивания и также близкие к экстрагированию вопросы адсорбции и десорбции. Рассмотрены различные конструкции адсорберов.
Сушка относится к финишным стадиям биотехнологического процесса и служит для концентрирования целевого продукта и обеспечивает ему длительное хранение. В этом разделе рассмотрены вопросы равновесия и кинетики сушки. Описана диаграмма i – x (Рамзина) и методы расчета сушки с её использованием.
Показаны принципиальные схемы конвективной и контактной сушки, рассмотрены специальные виды сушки. Приведены типовые конструкции сушилок.
Рассмотрены различные способы кристаллизации, материальный и тепловой баланс и устройство кристаллизаторов.
Мембранные процессы применяют для различных целей – стерилизация, разделение высокомолекулярных и низкомолекулярных веществ, отделение ионов и низкомолекулярных веществ от растворителя и др. Для этих целей используют микрофильтрацию, ультрафильтрацию, обратный осмос и др. Автором подробно рассмотрены различные способы мембранного разделения, сами мембраны и конструкции аппаратов, обеспечивающие процесс разделения.
В 5 гл. автор рассмотрел механические процессы и аппараты. К ним относятся измельчение твёрдых материалов, их классификация, дозирование и смешение, а также транспортирование. В учебнике рассмотрены эти вопросы. Даны определения закономерностей дробления от крупного до сверхтонкого измельчения. Описаны конструкции соответствующего оборудования.
Достаточно освещены вопросы классификации, дозирования и смешения сыпучих материалов с иллюстрацией типового оборудования. Также рассмотрены вопросы перемещения твёрдых материалов. Описаны устройства непрерывного транспорта для горизонтального, вертикального и смешанного перемещения, включая пневмотранспорт.
Данный учебник представляет интерес не только для бакалавров и магистров, обучающихся по профилю прикладной инженерной биотехнологии, но и для специалистов, занятых в производстве лекарственных препаратов, витаминов, аминокислот, пищевых и кормовых добавок, а также в области охраны окружающей среды.
1. Патент на изобретение RUS 2290831 30.11.2004. Способ получения кормовой белково-витаминной добавки. [Текст] / Вышелесский А.Б., Кривой Б.А., Луканин А.В., Систер В.Г.
2. Патент на изобретение RUS 2295869 30.11.2004. Способ получения кормовой добавки. [Текст] / Вышелесский А.Б., Кривой Б.А., Луканин А.В., Систер В.Г.
3. Клюшенкова М.И., Луканин А.В.Защита окружающей среды от промышленных газовых выбросов. [Текст]: учебное пособие / М.И. Клюшенкова, А.В. Луканин. – М.: Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования Московский гос. ун-т инженерной экологии. Москва, 2012.
4. Патент на изобретение RUS 2460575 18.03.2011.Способ разделения биогаза и очистки его составляющих. [Текст] / Кривой Б.А., Луканин А.В., Тахтарова Т.В.
5. Патент на изобретение RUS 2414282 26.06.2009. Способ утилизации биогаза метантенков.[Текст] / Лаврушина Ю.Т., Луканин А.В., Мартьянов А.А., Сахарова А.И.,Тарасова Е.В.
6. Луканин А.В. Процессы и аппараты биотехнологической очистки сточных вод [Электронный ресурс]: учебное пособие / Луканин А.В. – М.:НИЦ ИНФРА-М, 2017. – URL:http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=610262.
7. Луканин А.В. Инженерная биотехнология: основы технологии микробиологических производств [Электронный ресурс]: учебное пособие / А.В. Луканин. – М.: НИЦ ИНФРА-М, 2016. – URL: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=768026
8. Луканин А.В.Получение компостовиз коммунальных отходов[Текст] / А.В. Луканин //Прикладная токсикология. 2013. Т. 4. № 2 (10). С. 17–25.
9. Луканин А.В.Переработка биогаза станций аэрации [Текст] / А.В. Луканин // Экология и промышленность России. 2012. № 9. С. 4–8.
10. Луканин А.В.Компостирование тбо городского хозяйства[Текст] / А.В. Луканин //Экология и промышленность России. 2012. № 1. С. 8–11.
11. Патент на изобретение RUS 2414444 19.05.2009. Способ совместного компостирования отходов городского хозяйства (варианты). [Текст] / Луканин А.В., Мартьянов А.А., Тарасова Е.В., Лаврушина Ю.Т., Сахарова А.И.
12. Луканин А.В. Новый высокоэффективный промышленный ферментёр большой единичной мощности для производства белковой кормовой добавки [Текст] / А.В. Луканин //Наука и промышленность России, №2 – 3, (70 – 71), 2003, с. 61 – 66.
13. Луканин А.В. Модернизация промышленного ферментёра АДР – 900 – 76 для производства белковой кормовой добавки из растительного сырья [Текст] / А.В. Луканин // Биотехнология, №6, 2003, с. 84 – 88.
14. Патент на изобретение RUS 2060273. Установка для очистки и дезодорации газовоздушных выбросов ферментеров. [Текст] / Луканин А.В., Тарасова Т.А.
15. Патент РФ №2078807 от 10.05.97. Аппарат для выращивания микроорганизмов. [Текст] / Луканин А.В., Тарасова Т.А., Захарычев А.П.
16. Луканин А.В.Разработка массообменных аппаратов для систем производства микроводорослей, их гидравлические и массообменные характеристики [Текст]: дис. канд. техн. / А.В. Луканин. – М., 1984.
17. LukaninA.V., SolomakhaG.Flowhydrodynanicsandvasstransferinabubblingliquidlayer [Text]/A.V.Lukanin // Теоретические основы химической технологии. 1988. Т. 22. № 4. С. 435.
