Вопросы для подготовки к государственному экзамену
Направление 19.03.01 профиль «Пищевая биотехнология»
Дисциплина «Биотехнологические производства пищевых продуктов»
(лектор Канарский А.В.)
Теоретические и дополнительные вопросы
1. Классификация способов получения белковых и БАВ. Органолептические и физико-химические показатели качества продукции.
2. Комплексная переработка биомассы бактерий на биопродукты.
3. Традиционный ассортимент и области применения биопродукции.
4. Получение ферментных препаратов из культур микроорганизмов.
5. Получение ферментных препаратов из растений.
6. Промышленное получение микробных полисахаридов и их использование.
7. Глубинный метод культивирования продуцентов ферментов.
8. Получение микробных липидов.
9. Поверхностный метод культивирования продуцентов ферментов.
10. Комплексная переработка дрожжей на биопродукты.
11. Влияние условий культивирования на биосинтез полисахаридов.
12. Получение L-лизина.
13. Одноступенчатый способ получения L-глутаминовой кислоты.
14. Синтез внеклеточных полисахаридов микроорганизмами.
15. Одноступенчатый способ получения L-триптофана и кормовых препаратов на их основе.
16. Производство кормовых препаратов на основе L-лизина.
17. Производство кристаллических высокоочищенных препаратов лизина.
18. Производство вирусных энтомопатогенных препаратов
19. Производство витамина B2
20. Производство лимонной кислоты глубинным способом культивирования.
21. Производство витаминов B12
22. Производство изолимонной кислоты
23. Производство уксусной кислоты
24. Получение нитрагина
25. Производство молочной кислоты
26. Производство итаконовой, фумаровой, яблочной, янтарной кислот микробиологическим синтезом из углеводородного сырья.
27. Получение фосфоробактерина
28. Двухступенчатый способ получения L-глутаминовой кислоты.
29. Производство витаминов D2
30. Двухступенчатый способ получения L-триптофана.
31. Технология получения препаратов гигромицина..
32. Технология получения препаратов фитобактериомицина..
33. Культивирование лимонной кислоты поверхностным способом.
34. Технология получения препаратов гризина.
35. Получение боверина методом глубинного культивирования.
36. Получение товарных форм ферментных препаратов.
37. Получение белковых изолятов из биомассы микроорганизмов
38. Получение ферментных препаратов из органов и тканей животных.
39. Получение белковых изолятов из биомассы растений
40. Производство белка на основе биомассы бактерий и дрожжей
Практическая часть
1. К наиболее важным для промышленного микробиологического производства технологическим факторам относятся следующие:????
2. Что такое пастеризация? И чем она отличается от стерилизации?
3. Перечислите фазы роста периодической культуры и отметьте, в какой фазе клетки культуры приспосабливаются к среде и окружающим условиям:
4. Наиболее важным для промышленного микробиологического производства являются следующие микробиологические факторы:
5. Чем автолиз отличается от гидролиза? Как осуществляется автолиз дрожжевой биомассы?
6. Что такое зимазная активность дрожжей и сколько минут она должна составлять для качественных дрожжей?
7. Основные этапы выращивания микроорганизмов следующие:
8. В каких фазах роста периодической культуры концентрация биомассы практически не изменяется?
9. Перечислите классы ферментов и отметьте, к какому классу принадлежат амилолитические ферменты?
10. Что такое накопительная культура микроорганизмов? Как осуществляют получение накопительной культуры картофельной палочки?
11. Как осуществляется количественный учет микроорганизмов в фиксированных мазках и какое он имеет преимущество?
12. Как осуществляется количественный учет микроорганизмов в камере Горяева-Тома и какое он имеет преимущество?
13. Значение Rf при хроматографии определяется тремя основными факторами:
· ….
· ……..
· ………..
14. Задача: Для выделения инвертазы была взята навеска дрожжей массой 2г (с влажностью 50 %). После проведения автолиза и промывки было получено 20 мл дрожжевого экстракта с содержанием белка 0,5%. Активность инвертазы составила 1,0 ед/мг белка. Определите активность инвертазы приходящаяся на 1 грамм АСБ дрожжей.
Ответ:
15. Задача: При определении белка в дрожжевой биомассе была взята навеска дрожжей 1г (влажность дрожжей 50%). Навеску помещали в колбу с обратным холодильником, туда же наливали 10 мл 0,5 н раствора NaOH и проводили гидролиз дрожжевой биомассы на кипящей водяной бане в течение 30 минут. Полученные гидролизаты охлаждали, фильтровали через складчатый бумажный фильтр, промывали 5 мл воды и нейтрализовали. Нейтрализованные гидролизаты доводили водой до 30 мл и определяли в них содержание белка с использованием биуретового метода. Содержание белка в гидролизатах составило 8 мг/мл. Определите, какое содержание белка (в г/100г АСБ дрожжей) содержат исследуемые дрожжи?
Ответ:
16. Задача: Для определения содержания рибофлавина в дрожжах на гидролиз была взята навеска дрожжей в количестве 1,5 г АСБ. Общий объем гидролизата составил 18 мл. К 10 мл гидролизата добавляли 0,5 мл уксусной кислоты и 1,2 мл раствора КМnО4, перемешивали 2 мин и добавляли раствор Н2О2 в количестве 0,8 мл. Установлено, что в полученном таким образом очищенном гидролизате содержание рибофлавина составило 0,004 мг/мл. Определите, какое количество рибофлавина (в мкг) содержит 1 г АСБ дрожжей?
Ответ:
17. Задача: Для приготовления питательной среды использовалась овсяная мука (условная крахмалистость сырья составляет 36 %). Концентрация крахмала в среде должна составлять 15 г/л. Какое количество муки необходимо взять для приготовления 25 мл питательной среды?
Ответ:
18. Задача: Для приготовления питательной среды в качестве источника азота использовался сульфат аммония. Концентрация сульфата аммония должна составлять 0,5 моль/л. Какое количество сульфата аммония (в граммах) необходимо для приготовления 50 мл питательной среды?
19. Задача: Какое количество спирта (теоретический выход) в граммах было получено, если при брожении выделилось 3М СО2?
Ответ:
20. Задача: Для определения количества КОЕ молочнокислых бактерий отбирали 1 мл продукта и вносили, соблюдая все правила стерильности в колбу, содержащую 99 мл стерильного физ. раствора. Из первого разведения продукта стерильной пипеткой отбирали 0,1 мл и стерильно переносили в пробирку, содержащую 9,0 мл физ. раствора, раствор перемешивается осторожно, набирая и выдувая из пипетки 5-10 раз. Получили второе разведение продукта. Из второго разведения 0,1 мл вносили в пробирку с расплавленной и остуженной до 45 ºС средой (сусло агар с мелом), тщательно перемешивали и, соблюдая правила стерильности, выливали содержимое пробирки в чашку Петри. После инкубирования произвели расчет количества выросших колоний. Количество колоний составило 55 шт. Какое количество молочнокислых бактерий содержал 1 мл продукта?
Дисциплина «Проектирование биотехнологических производств пищевых продуктов»
(лектор Хабибрахманова В.Р.)
Теоретическая часть
1. Понятие о проектировании промышленного предприятия. Организация и методы проектирования предприятий биотехнологических производств.
2. Предпроектная подготовка – обоснование инвестиций в строительство промышленного предприятия. Структура задания на проектирование.
3. Общие принципы и основные требования к компоновке технологического оборудования при проектировании биотехнологических предприятий.
4. Выбор метода (технологии) производства, разработка и оптимизация технологической схемы производства при проектировании.
5. Стадии и этапы проектирования. Основные разделы проекта, их содержание и назначение.
6. Общие принципы и основные требования при расчетах площади помещений основного и вспомогательного назначения при проектировании биотехнологических производств.
7. Подбор и расчет технологического оборудования при проектировании предприятий отрасли. Особенности расчета нестандартного оборудования.
8. Технико-экономическое обоснование строительства и реконструкции предприятий биотехнологических производств.
9. Общие принципы анализа, расчета и выбора технологического оборудования при проектировании новых биотехнологических производств.
10. Проектирование энергетических систем снабжения предприятий биотехнологических производств: пароснабжение, электроснабжение, холодоснабжение.
11. Подбор и расчет оборудования при реконструкции биотехнологических производств.
12. Продуктовый расчет при проектировании производства: назначение и основные принципы составления.
13. График организации технологического процесса: назначение и общие принципы составления.
14. График работы технологического оборудования: назначение и общие принципы составления
15. Охрана окружающей среды от промышленных загрязнений при проектировании биотехнологических производств.
16. Основные требования и общие принципы проектирования системы водоснабжения и канализации при проектировании биотехнологических производств.
Практическая часть
1. Провести анализ генерального плана предприятия по производству кисломолочных продуктов, расшифровать условные обозначения, принятые на плане. Учитывая масштаб плана, составить экспликацию зданий и сооружений (таблица 1). Построить розу ветров, используя данные о господствующих ветрах (таблица 2). Вычислить технико-экономические показатели генерального плана (таблица 3), рассчитать коэффициент плотности застройки и использования площади предприятия, сопоставить с нормативными данными и сделать вывод о рациональности плана.
Таблица 1 – Экспликация зданий и сооружений
| Наименование | Площадь застройки, м2 | Примечание |
| 1. Производственный корпус | ||
| 2. Склад инвентаря | ||
| …… |
Таблица 2 – Данные метеорологической службы о направлении ветров за 50 лет
| Год | Количество дней, в течение которых преобладают ветры румбов | |||||||
| …. | С | СЗ | СВ | В | ЮВ | Ю | ЮЗ | З |
| Итого | 78,4 | 67,5 | 21,7 | 24,5 | 57,2 | 53,3 |
Таблица 3 – Технико-экономические показатели
| Наименование | Единицы измерения | Количество |
| 1. Площадь территории | м2 | |
| 2. Площадь застройки | м2 | |
| …… | м2 |
2. Определить балансовым методом суточную мощность проектируемого хлебозавода для города с населением 707,8 тыс. человек, если проектирование производится c учетом перспективы на 10 лет. Принять коэффициент использования мощности проектируемого предприятия 0,7, ежегодный естественный прирост населения 0,6 %, среднегодовую норму потребления хлебобулочных изделий на душу населения 90 кг. Суммарный ввоз хлебобулочных изделий из других населенных пунктов 0,15 т/сутки. Планируемый вывоз хлебобулочных изделий 1,8 т/сутки. По результатам расчета оценить перспективу увеличения производственной мощности проектируемого хлебозавода.
3. Провести анализ компоновочного плана цеха по производству кисломолочных продуктов:
1) Выявить все подразделения, цехи, участки и отделения, входящие в компоновку;
2) Составить таблицу и схему функциональных связей для компоновки;
3) Составить принципиальную схему компоновки;
4) Выявить недостатки компоновки и предложить возможности их устранения.
4. Проектируется молокоперерабатывающий завод мощностью 100 т молока в смену. Ассортимент продукции проектируемого предприятия: молоко пастеризованное, кефир, сметана, творог. Составьте эскизную технологическую схему производства их производства.
5. Определите сменную, суточную и годовую проектную мощность хлебопекарного предприятия по выпуску пшеничного хлеба. Ведущим оборудованием является хлебопекарная конвейерная печь с ленточным подом ФТЛ-2. На проектируемом предприятии предусматривается трехсменный режим работы, продолжительность одной смены 8 часов, количество рабочих дней – 330. По результатам расчета определить годовую потребность в сырье.
Справочные данные:
- количество люлек в печи – 24, число изделий на люльке – 21;
- масса пшеничного хлеба – 1 кг, время выпечки – 60 минут;
- коэффициент для пересчета в условный сорт хлеба и хлебобулочных изделий – 1,2;
- плановый выход пшеничного хлеба – 136 %.
6. Провести расчет площадей производственного цеха, склада и экспедиции используя исходные данные:
| Параметр | Значение |
| Суммарная площадь, занимаемая оборудованием f, м2 | |
| Тип производства | 3* |
| Среднесуточное постуаление груза Pср, кг | |
| Остаток груза а, % | |
| Средняя продолжительность хранения груза tхр, сут. | |
| Норма укладки груза q, кг/м3 | |
| Среднесуточное поступление груза в экспедицию Рсэ, кг | |
| Норма укладки 1 т груза в экспедиции qг, кг/м3 |
* аппаратные цеха молокоперерабатывающих предприятий.
7. Определите потребный объем емкости и число бункеров для хранения на хлебозаводе пшеничной муки. Хлебозавод должен выработать 25 т пшеничного хлеба в сутки. Плановый выход хлеба 136 %. Срок хранения муки до отправки ее в основное производство 7 дней. Вместимость одного буккера (данной системы) для хранения муки 35 т, плотность муки 550 кг/м3.
8. Замена базовой технологии производства продукции на прогрессивную технологию потребовала 1,6 млрд р. капитальных вложений. В результате использования прогрессивной технологии выход готовой продукции повысился с 69 до 87 %. Безвозвратные потери составляют 2%, выход отходов сократился с 29 до 11 %. Цена продукции 5 000 р./т, цена возвратных отходов 1 000 р./т, годовой выпуск продукции 600 тыс. т.
Определите экономию сырья по калькуляционной статье «Сырье и основные материалы за вычетом возвратных отходов», годовой экономический эффект от внедрения прогрессивной технологии и срок окупаемости капитальных вложений при Ен, равном 0,2.
9. Рассчитать оборудование дрожжевого отделения для приготовления хлеба формового из пшеничной муки II сорта. В состав дрожжевого отделения входят заварочная работа (V=200 л) с автомукомером и дозатором воды, чаны для заквашивания закваски (V=1000 л), чаны для приготовления питательной смеси, чаны для выведения дрожжей (V=600 л), насосы и система трубопроводов. Производительность 794 кг/ч. На 100 кг муки расходуется 25 кг жидких дрожжей. Дрожжи готовят из ржаной обдирной муки.
Справочные данные:
- выход хлеба 143,0 %;
- количество муки для приготовления жидких дрожжей – 5 кг;
- количество воды для приготовленяи жидких дрожжей – 20 кг;
- плотность массы на стадии заварки, закисания заварки и выведения дрожжей – 1,1 кг/л;
- время занятости заварочных машин, чанов для закисания закваски, дрожжевых чанов – 1-1,5 часа, 12-14 часов и 8-10 часов соответственно;
- коэффициенты, учитывающие формы массы при работе лопастей заварочных машин, чанов для закисания закваски и дрожжевых чанов – 1,5, 1,3 и 1,5 соответственно.
10. Рассчитать расход электроэнергии при производстве консервов «Вишневый компот». Материальный баланс и перечень машин и оборудования при производстве консервов приведены в таблице 1 и 2 соответственно.
Таблица 1 – Материальный баланс производства консервов «Вишневый компот»
| № п/п | Движение сырья и полуфабрикатов | Потери и отходы | Поступление на операцию, кг/см | |
| % | кг/см | |||
| Прием | - | - | 19623,5 | |
| Хранение | 2,0 | 392,5 | 19623,5 | |
| Инспекция и сортировка | 2,0 | 384,6 | 19231,0 | |
| Калибровка | 1,0 | 192,4 | 18846,4 | |
| Мойка | 1,0 | 192,4 | 18654,6 | |
| Удаление | 3,0 | 576,9 | 18461,6 | |
| Удаление плодоножки | 2,0 | 384,6 | 17884,7 | |
| Фасование | 0,5 | 96,2 | 17500,1 | |
| Укупорка | 0,3 | 57,6 | 17403,9 | |
| Стерилизация | 0,2 | 38,5 | 17346,3 | |
| Складские операции | - | - | 17307,8 | |
| Итого |
Таблица 2 – Перечень машин и технологического оборудования для производства консервов «Вишневый компот»
11. На выработку пастеризованного молока в цех после реконструкции направляют 30000 кг молока в смену. График работы оборудования и машин реконструируемого цеха представлен на рисунке. Провести проверочный расчет машин и технологического оборудования реконструируемого цеха и сделать вывод о необходимости его замены или увеличения количества, чтобы обеспечить проектную мощность цеха. На основании расчетов построить новый график работы оборудования и машин
Рисунок – График работы машин и технологического оборудования
12. Произвести суточный расчет материальных и тепловых балансов при производстве этанола из крахмалсодержащего сырья.
Исходные данные для расчета:
1) мощность производства по этанолу – 1500 дал/сут;
2) сырье – пшеница крахмалистостью 52 %;
3) осахаривающий материал – ферментный препарат амиломезентерин ГХ-467 и глюкаваморин ГХ-466;
4) выход этанола из 1 т крахмала – 66,3 дал.
13. Определить массу кисломолочного напитка «Варенец» с массовой долей жира 3,2 %, производимого резервуарным способом. На переработку направлено 10000 кг молока с массовой долей жира 3,6 %. Рецептура на 1000 кг продукта приведена в таблице:
Таблица – Рецептура на 1000 кг продукта
| Сырье | До топления, кг | После топления, кг |
| Молоко с массовой долей жира, %: - 3,25 - 3,40 | - | - |
| Закваска на обезжиренном молоке | - | |
| Итого | - |
По результатам расчета построить график технологического процесса производства кисломолочного напитка.
14. На основании графика технологического процесса переработки молока на заводе мощностью 100 т молока в смену подобрать технологическое оборудование и составить график его работы при приемке молока и производстве пастеризованного молока и кефира.
Справочный материал: каталоги технологического оборудования.
Рисунок – График технологического производства пастеризованного молока и кефира
15. Определить площадь (в м2 и строительных квадратах) аппаратного цеха молочного комбината (строительно-монтажная схема) мощность 100 т перерабатываемого молока в смену. Перечень машин и оборудования, расположенных в цехе представлен в спецификации.
Справочный материал: коэффициент запаса площади – 5,0.
16. Рассчитайте расход воды на городском молокоперерабатывающем предприятии с мощностью 100 т молока в смену.
Дополнительные вопросы
1. Перечислите основные критерии при выборе площадки строительства при проектировании биотехнологических производств.
2. Какие методы используют для определения мощности проектируемого производства?
3. Какие варианты компоновки применяют при проектировании промышленных объектов?
4. Что является основой при составления принципиальной технологической схемы?
5. Какой нормативно-правовой документ определяет состав проекта?
6. По каким признакам осуществляется зонирование территории проектируемого предприятия?
7. Какими критериями следует руководствоваться при выборе или разработке оборудования?
8. Перечислите основные технико-экономические показатели, рассчитываемые при технико-экономическом обосновании проекта.
9. Какими показателями оценивается экономичность технологического оборудования?
10. Из каких данных складывается суммарная активная мощность потребления электроэнергии?
11. Перечислите основные критерии эффективности при проектном выборе технологического оборудования.
12. Какие факторы влияют на выбор технологии производства?
13. Какие параметры, являются определяющими при построении графика технологического процесса?
14. Какая норма эффективного времени работы технологического оборудования в смену?
15. Охарактеризуйте общие принципы биологической очистки стоков при проектировании биотехнологических производств.
16. Какая норма запаса воды установлена на молокоперерабатывающих предприятиях?