The article analyzes the textbook of A.V. Lukanin "Engineering Biotechnology: Fundamentals of technology of microbiological productions", is dedicated to the study of hardware design biotechnological processes: the range of equipment microbiological production is very diverse and, although it has much in common with other related industries, in many ways specific, due to the sanitary - hygienic issues and the prevention of contamination.
biotechnology, fermentation, pure culture, sterilization, defoaming, filtration, drying, chromatography, reverse osmosis
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. Patent na izobretenie RUS 2290831 30.11.2004. Sposob polucheniya kormovoy belkovo-vitaminnoy dobavki. [Tekst] / Vyshelesskiy A.B., Krivoy B.A., Lukanin A.V., Sister V.G.
2. Patent na izobretenie RUS 2295869 30.11.2004. Sposob polucheniya kormovoy dobavki. [Tekst] / Vyshelesskiy A.B., Krivoy B.A., Lukanin A.V., Sister V.G.
3. Klyushenkova M.I., Lukanin A.V.Zashchita okruzhayushchey sredy ot promyshlennykh gazovykh vybrosov. [Tekst]: uchebnoe posobie / M.I. Klyushenkova, A.V. Lukanin. - M.: Federal´noe gos. byudzhetnoe obrazovatel´noe uchrezhdenie vyssh. prof. obrazovaniya Moskovskiy gos. un-t inzhenernoy ekologii. Moskva, 2012.
4. Patent na izobretenie RUS 2460575 18.03.2011.Sposob razdeleniya biogaza i ochistki ego sostavlyayushchikh. [Tekst] / Krivoy B.A., Lukanin A.V., Takhtarova T.V.
5. Patent na izobretenie RUS 2414282 26.06.2009. Sposob utilizatsii biogaza metantenkov.[Tekst] / Lavrushina Yu.T., Lukanin A.V., Mart´yanov A.A., Sakharova A.I.,Tarasova E.V.
6. Lukanin A.V. Protsessy i apparaty biotekhnologicheskoy ochistki stochnykh vod [Elektronnyy resurs]: uchebnoe posobie / Lukanin A.V. - M.:NITs INFRA-M, 2017. - URL:http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=610262.
7. Lukanin A.V. Inzhenernaya biotekhnologiya: osnovy tekhnologii mikrobiologicheskikh proizvodstv [Elektronnyy resurs]: uchebnoe posobie / A.V. Lukanin. - M.: NITs INFRA-M, 2016. - URL: http://znanium.com/catalog.php?bookinfo=768026
8. Lukanin A.V.Poluchenie kompostoviz kommunal´nykh otkhodov[Tekst] / A.V. Lukanin //Prikladnaya toksikologiya. 2013. T. 4. № 2 (10). S. 17-25.
9. Lukanin A.V.Pererabotka biogaza stantsiy aeratsii [Tekst] / A.V. Lukanin. Ekologiya i promyshlennost´ Rossii. 2012. № 9. S. 4-8.
10. Lukanin A.V.Kompostirovanie tbo gorodskogo khozyaystva[Tekst] / A.V. Lukanin //Ekologiya i promyshlennost´ Rossii. 2012. № 1. S. 8-11.
11. Patent na izobretenie RUS 2414444 19.05.2009. Sposob sovmestnogo kompostirovaniya otkhodov gorodskogo khozyaystva (varianty). [Tekst] / Lukanin A.V., Mart´yanov A.A., Tarasova E.V., Lavrushina Yu.T., Sakharova A.I.
12. Lukanin A.V. Novyy vysokoeffektivnyy promyshlennyy fermenter bol´shoy edinichnoy moshchnosti dlya proizvodstva belkovoy kormovoy dobavki [Tekst] / A.V. Lukanin //Nauka i promyshlennost´ Rossii, №2 - 3, (70 - 71), 2003, s. 61 - 66.
13. Lukanin A.V. Modernizatsiya promyshlennogo fermentera ADR - 900 - 76 dlya proizvodstva belkovoy kormovoy dobavki iz rastitel´nogo syr´ya [Tekst] / A.V. Lukanin. Biotekhnologiya, №6, 2003, s. 84 - 88.
14. Patent na izobretenie RUS 2060273. Ustanovka dlya ochistki i dezodoratsii gazovozdushnykh vybrosov fermenterov. [Tekst] / Lukanin A.V., Tarasova T.A.
15. Patent RF №2078807 ot 10.05.97. Apparat dlya vyrashchivaniya mikroorganizmov. [Tekst] / Lukanin A.V., Tarasova T.A., Zakharychev A.P.
16. Lukanin A.V.Razrabotka massoobmennykh apparatov dlya sistem proizvodstva mikrovodorosley, ikh gidravlicheskie i massoobmennye kharakteristiki [Tekst]: dis. kand. tekhn. / A.V. Lukanin. - M., 1984.
17. LukaninA.V., SolomakhaG.Flowhydrodynanicsandvasstransferinabubblingliquidlayer [Text]/A.V.Lukanin. Teoreticheskie osnovy khimicheskoy tekhnologii. 1988. T. 22. № 4. S. 435.
