Inżynieria bioprocesowa

Celem przedmiotu jest zapoznanie słuchaczy z podstawami klasycznej inżynierii procesowej z położeniem akcentu na zagadnienia procesowe obecne w browarnictwie.

W ramach zajęć poruszane są następujące zagadnienia:

1. Rodzaje płynów i ich podstawowe parametry fizykochemiczne. Zasady bilansowania procesów przepływowych, zastosowanie równań ciągłości strugi i Bernoulliego do opisu przepływu płynów. Rodzaje przepływów, liczba Reynoldsa.

2. Tarcie i rozpraszanie energii podczas ruchu płynów przewodami prostoliniowymi, równanie Darcy-Weisbacha. Współczynnik oporu przepływu i opory lokalne. Mieszanie płynów.

3. Sposoby kontaktowania faz: parametry charakteryzujące wypełnienie, powierzchnia kontaktu, straty ciśnienia podczas przepływu przez wypełnienie, przepływ gazu i cieczy przez wypełnienie. Fluidyzacja i barbotaż.

4. Przepływy gazów i cieczy przez złoża o dowolnej geometrii wypełnienia. Filtracja jednostopniowa i dwustopniowa, sposoby przemywania osadu.

5. Opadanie cząstek w płynach. Bilans sił w swobodnym opadaniu cząstek. Sposoby rozdzielania faz: zastosowanie komór odpylających, cyklonów, klasyfikatorów hydraulicznych, osadników sedymentacyjnych

6. Sposoby przekazywania energii: ciepło i praca. Sposoby przekazywania ciepła: przewodzenie, konwekcja i promieniowanie. Przewodniki i izolatory cieplne. Pojęcie oporu w ruchu ciepła. Wnikanie ciepła jako szczególny przypadek przewodzenia. Liczby kryterialne.

7. Przenikanie ciepła i wymienniki. Powierzchnia wymiany ciepła i siła napędowa ruchu ciepła. Wpływ organizacji przepływu medium ogrzewającego na efektywność wymiany ciepła.

8. Przekazywanie energii na sposób pracy (przemiany fazowe), ciepło parowania, zależność prężności pary od temperatury i stężenia substancji nielotnych. Podstawowe parametry pary grzejnej. Wstęp do procesów równoczesnej wymiany masy i ciepła. Wyparki i zatężanie roztworów.

9. Podstawy fizykochemiczne zjawisk w układzie gaz-ciecz i para-ciecz. Wykresy fazowe dla układów dwuskładnikowych dwufazowych. Pojęcie składnika bardziej lotnego. Prawo Raoulta i odstępstwa.

10. Destylacja: bilans materiałowy, składnika bardziej lotnego i cieplny. Destylacja równowagowa i kotłowa. Kondensacja i deflegmacja skroplin.

11. Podstawowe parametry powietrza wilgotnego: temperatura suchego i mokrego termometru, wilgotność względna i bezwzględna. Mieszanie powietrza o różnych parametrach. Wykresy suszarnicze. Nawilżanie i suszenie powietrza. Mieszanie powietrza z wodą lub parą wodną.

12. Podstawy fizykochemiczne ekstrakcji, trójkąt Gibbsa oraz wykresy w prostokątnym układzie współrzędnych. Pojęcie rozpuszczalnika pierwotnego i wtórnego. Ekstrakcja jednostopniowa i wielostopniowa. Podstawy ekstrakcji w warunkach nadkrytycznych. Podstawy procesów membranowych.

1. M. Serwiński, Zasady inżynierii chemicznej i procesowej, WNT, 1982

2. P. Lewicki, Inżynieria i aparatura przemysłu spożywczego, WNT, 1999

3. K.F.Pawłow, P. G. Romankow, A. A. Noskow, Przykłady i zadania z zakresu aparatury i inżynierii chemicznej, WNT, 1971, 1981, 1988

4. I. Hołowacz, Przykłady i zadania z podstaw inżynierii chemicznej i procesowej, Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2017

Wiedza:

Zna i rozumie podstawowe pojęcia i prawa determinujące zasady bilansowania masy, pędu i energii w procesach przepływowych.

Zna i rozumie podstawowe parametry fizykochemiczne materii, bezwymiarowe liczby kryterialne oraz cel ich stosowania do obliczeń bilansowych procesów z wykorzystaniem równań ruchu masy, pędu i ciepła.

Zna i rozumie procesy fizyczne towarzyszące produkcji żywności, a na ich podstawie zasady doboru urządzeń i aparatów do ich realizacji oraz znaczenie parametrów procesowych w projektowaniu procesów produkcji.

Umiejętności:

Potrafi stosować wiedzę matematyczną i statystyczną i/lub podstawowe technologie informatyczne do analizy wpływu podstawowych parametrów procesowych na przebieg badanego zjawiska.

Potrafi sporządzić sprawozdanie z zadania badawczego i/lub obliczeniowego, w tym wykonać poprawnie graficzną formę ilustracji wyników, oraz poprawnie wyciągnąć wnioski z uzyskanych rezultatów.

Zaliczenie ćwiczeń na podstawie:

- indywidualnych sprawozdań z prac laboratoryjnych (średnia z uzyskanych ocen) - udział w ocenie końcowej modułu 20%

- 4 kolokwia cząstkowe z zakresu ćwiczeń (ocena pozytywna dla min. 51% punktów) - udział w ocenie końcowej modułu 20%