一.啤酒工厂设计
(重点为糖化,发酵车间)
基础数据: 生产规模: 50,000吨/年(或100,000吨/年)
产品规格: 12度(或10度)淡色啤酒
生产天数: 300天/年
原料配比: 麦芽:大米=70:30
原料利用率: 98%
麦芽水分: 6%; 大米水分: 12%
无水麦芽浸出率78%; 无水大米浸出率:90%
啤酒损失率(对热麦汁): 冷却损失:7%;
发酵损失:1.5%; 过滤损失:1.5%:
装瓶损失:2%; 总损失: 12%
糖化次数: 生产旺季(150天) 8次/天
生产淡季(150天) 4次/天
工艺指标: 由具体指导老师下达。
设计内容: 1.根据以上设计任务,查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料,工艺参数与数据,进行生产方法的选择,工艺流程与工艺条件的确定与论证。
2.工艺计算:全厂的物料衡算;糖化车间的热量衡算(即蒸汽耗量的计算);水用量的计算;发酵车间耗冷量计算。
3.糖化车间、发酵车间设备的选型计算:包括设备的 容量,数量,主要的外形尺寸。
4.选择其中某一重点设备进行单体设备的详细化工计算与设计。
设计要求: 1.根据以上设计内容,书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P.254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2.完成图纸两张(1号图纸):全厂工艺流程图(初步设计阶段),重点单体设备总装图。
二、酒精工厂设计
(重点为蒸煮糖化车间)
基础数据:生产规模: 20,000吨/年(50,000吨/年)
产品规格: 国标食用酒精
生产方法: 以薯干为原料,双酶糖化,连续蒸煮,间歇发酵;三塔蒸馏
副产品: 次级酒精(成品酒精的3%)杂醇油(成品酒精的O.6%)
原料: 薯干(含淀粉68%,水分12%)
酶用量: 高温一淀粉酶(20,000U/m1):10 U/g原料
糖化酶(100,000U/m1):150 U/g原料(糖化醪)
300 U/g原料(酒母醪)
硫酸铵用量: 7kg/吨酒精
硫酸用量: 5kg/吨酒精
蒸煮醪粉料加水比: 1:2.5
发酵成熟醪酒精含量:11%(V)
酒母醪接种量: 糖化醪的10%(V)
酒母醪的组成: 65%为液化蒸煮醪,35%为糖化剂与水
发酵罐酒精捕集器用水:发酵成熟醪5%
发酵罐洗罐用水:发酵成熟醪的2%
生产过程淀粉总损失率: 9%
蒸馏效率: 98%
全年生产天数: 320天
(其他工艺指标由具体指导老师下达。)
设计内容:1.根据设计任务,查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数,进行生产方法的选择与比较,工艺流程与工艺条件的确定和论证。
2.工艺计算:全厂的物料衡算;连续蒸煮及蒸馏蒸汽耗 量的计算;蒸馏车间水用量的衡算。
3.蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)的生产设备选型计算:包括设备的选型,容量,数量及主要的外形尺寸。
4.选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算
设计要求:1.根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2.完成二张图纸(1号图纸)蒸煮糖化车间(或蒸馏车间)工艺流程图;重点单体设备总装图。
发酵工厂设计 2002.10
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三、味精工厂设计
(重点为发酵车间)
基础数据:生产规模: 1万吨/年(或2万吨/年)
生产规格: 纯度为99%的味精
生产方法: 以工业淀粉为原料、双酶法糖化、流加糖发
酵,低温浓缩、等电提取
生产天数: 300天/年 倒罐率: O.5%
发酵周期:40-42小时 生产周期:48-50小时
种子发酵周期:8-10小时
种子生产周期:12-16小时
发酵醪初糖浓度: 15%(W/V)
流加糖浓度:45%(W/V)
发酵谷氨酸产率: 10% 糖酸转化率: 56%
淀粉糖转化率: 98% 谷氨酸提取收率: 92%
味精对谷氨酸的精制收率:112%
原料淀粉含量:86% 发酵罐接种量: 10%
发酵罐填充系数: 75%
发酵培养基(W/V): 水解糖:15%,糖蜜:O.3%,玉米浆:O.2%,MgS04 0.04%,KCl.O.12%,Na2HP04:O.16%,尿素:4%,消泡剂:0.04%
种子培养基(W/V): 水解糖:2.5%,糖蜜:2%,玉米浆:l %,MgS04 0.04%,K2HP04:0.1%,尿素:0.35%,消泡剂:、0.03%
设计内容:1.根据设计任务查阅有关文献,收集必要的技术资料与工艺数据,进行生产方法的选择比较,生产工艺流程与工艺条件的确定与论证。
2.工艺计算:全厂的物料衡算;发酵车间的热量蘅算(蒸汽耗量的计算);无菌空气耗量的计算。
3.发酵车间(包括糖液连消)生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要外形尺寸)。
4.选择一重点设备进行单体设备的详细化工设计与计算。
设计要求:1.根据以上设计内容,书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P.254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2.完成图纸两张(一号图纸),发酵车间工艺流程图(包括糖液连消),重点单体设备总装图。
四、酶制剂工厂设计
(重点糖化酶车间)
基础数据:生产规模:1000M3/年(或3000 M3/年)
产品规格:食品级液体糖化酶(50,000U/m1)
生产天数:180天(其他时间生产其他酶)
罐发酵单位:25,000U/ml 提取总收率:82%
发酵罐装料系数:85% 生产周期:8天
发酵培养基: 玉米淀粉:22%; 豆饼粉:4%;
玉米浆: 1%;(NH4)2S04:O.4%;NaHP04:O:1%;接种量: 10%
种子培养基: (培养周期4-6天)
麦芽糊精: 4%;玉米浆:1%;(NH4)2S04:0.2% KHP04:O.2%
设计内容: 1.根据设计任务,查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料,工艺参数,进行生产方法的选择比较,工艺流程与工艺条件确定的论证。
2.工艺计算:全厂的物料衡算,发酵车间的热量衡算,无菌空气用量的计算。
3.糖化酶生产设备的选型计算(包括设备的容量、数量、主要的外形尺寸)。
4.选择一重点设备进行单体设备的详细的化工计算与设计。
设计要求: 1.根据以上设计内容书写设计说明书(以《发酵工厂工艺设计概论》P.254车间初步设计说明书的编写要求书写)。
2.完成图纸二张(1号图纸):全厂工艺流程图(初步设计阶段):重点单体设备总装图。
无水乙醇合成方法
【发酵法】
将富含淀粉的农产品如谷类、薯类等或野生植物果实经水洗、粉碎后,进行加压蒸煮,使淀粉糊化,再加入适量的水,冷却至60℃左右加入淀粉酶,使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖。然后加入酶母菌进行发酵制得乙醇。
【水合法】
以乙烯和水为原料,通过加成反应制取。水合法分为间接水合法和直接水合法两种。间接水合法也称硫酸酯法,反应分两步进行。先把95~98%的硫酸和50~60%的乙烯按2:1(重量比)在塔式反应器吸收反应,60~80℃、0.78~1.96MPa条件下生成硫酸酯。第二步是将硫酸酯在水解塔中,于80~100℃、0.2~0.29MPa压力下水解而得乙醇,同时生成副产物乙醚。烯直接与水反应生成乙醇。直接水合法即一步法。由乙烯和水在磷酸催化剂存在下高温加压水合制得。本法流程简单、腐蚀性小,不需特殊钢材,副产乙醚量少,但要求乙烯纯度高,耗电量大。无论用发酵法或乙烯水合法,制得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物,即浓度为95%的工业乙醇。
纯化方法
市售的无水乙醇一般只能达到99.5%纯度,在许多反应中需用纯度更高的无水乙醇,经常需自己制备。通常工业用的95.5%的乙醇不能直接用蒸馏法制取无水乙醇,因95.5%乙醇和4.5%的水形成恒沸点混合物。要把水除去,第一步是加入氧化钙(生石灰)煮沸回流,使乙醇中的水与生石灰作用生成氢氧化钙,然后再将无水乙醇蒸出。这样得到无水乙醇,纯度最高约99.5%。纯度更高的无水乙醇可用金属镁或金属钠进行处理。
无色澄清液体。有灼烧味。易流动。极易从空气中吸收水分,能与水和氯仿、乙醚等多种有机溶剂以任意比例互溶。能与水形成共沸混合物(含水4.43%),共沸点78.15℃。相对密度(d204)0.789。熔点-114.1℃。沸点78.5℃。折光率(n20D)1.361。闭杯时闪点(在规定结构的容器中加热挥发出可燃气体与液面附近的空气混合,达到一定浓度时可被火星点燃时的温度)13℃。易燃。蒸气与空气能形成爆炸性混合物,爆炸极限3.5%~18.0%(体积)
药学专业毕业论文
药学是连接健康科学和化学科学的医疗保健行业,它承担着确保药品的安全和有效使用的职责。下面是我整理的药学专业毕业论文范文,与大家分享了解。
摘要:
有机化学实验是培养药学人才的一门重要课程。本文主要从教学内容、教学方法和网络虚拟教学等方面阐述实验教学改革,以提高学生学习有机化学的积极性,培养出高素质的应用型药学人才。
关键词:
药学;有机化学;实验教学
目前,重点高等医药院校药学人才培养目标主要是围绕研究型和创新型开展。一个国家民族医药企业的强大除了依靠研究型人才外,还需要大量的技术应用型人才。地方性本科院校现已成为我国高等教育的中坚力量,是本科人才培养的重要基地,其定位于培养为地方服务的大批应用型专门人才。我院于2014年10月被河南省教育厅确定为第二批向技术应用型本科院校转型的试点学校,我院药学专业初步确定为转型示范专业。我院于2013年开设本科药学专业,其办学定位是为医药企业培养高层次的应用型人才。有机化学是药学类专业一门重要的必修课程,有机化学实验[1]的应用性已充分渗透到药学的各领域。近年来,我院把高素质技术应用型人才培养作为教学改革的方向,加大实验教学投入,整合教学资源,把实验室建设和实验教学改革作为培养应用型人才的重要途径[2]。现将我院有机化学实验教学改革总结如下。
1转变观念,充分认识实验教学的重要性
传统观念认为有机化学的理论教学占主导地位,实验教学为理论教学服务,处于从属地位。学生也普遍认为理论知识重于实验,因此做实验时,只是按照实验大纲要求和步骤进行,对实验可能出现的结果无预知和分析,难以实现理论与实践教学相结合的教学目标[3]。因此,转变观念,改革实验教学,加强实验教学成为培养应用型药学人才的重要举措。
2改革实验教学模式
2.1实验教学内容改革
[4]验证性、综合性和探究性是实验教学的主要特点。传统实验教学多以验证性实验为主,综合性和探究性实验较少,学生只是机械地重复操作过程,制约了学生的主动性和探究性。为此,我院删减了一部分验证性实验,保留一些基本化学实验操作,同时加强操作技能训练,适当增加一些设计性和创新性实验。在实验教学过程中,不断优化实验内容,使其更科学、更具适用性。蒸馏(包括常压和减压)、重结晶及萃取分离是有机化学实验最常用和最基本的操作,在实验教学中,尽可能多安排与这些操作技能相关的实验。在操作训练中,让学生知道并理解实验操作中的注意事项;熔点、沸点、折光率和旋光度等物理常数的测定在理论教学中着重讲解其原理,实验中则着重训练学生的操作技能。实验课程体系以典型合成实验为主,精选具有综合性和设计性的实验项目。例如,环己烯和1-溴丁烷的制备,将性质验证贯穿于合成实验中,使学生能加深对书本上理论知识的理解。将熔点测定和色谱技术分析融入阿司匹林的合成中,构成一个综合性实验。通过整合实验内容,不但强化学生的基本操作技能,还培养学生运用理论知识综合分析和解决问题能力。引导学生探究实验中出现的一系列问题,激发其探索精神,让学生对理论知识有更进一步的理解。开展设计性实验主要是满足药学专业学生毕业后工作和继续深造的需求,同时也有利于应用型人才的培养。例如,环己酮有多种合成路线,实验课前,让学生发挥主观能动性,设计出可能合理的合成路线及操作步骤。课堂上教师给出文献报道的合成路线,让学生对比一下自己设计的路线与文献中的有何不同,然后教师再引导学生分析讨论得到最佳的合成路线,即用次氯酸钠氧化环己醇得到环己酮,此法可避免重金属污染环境的问题。设计性实验教学可有效激发学生的实验兴趣,且实验后的成就感更能激发他们对有机化学的学习兴趣。
2.2运用新的教学方法
[5]在传统“灌输式”教学过程中,学生只是一味地接受教师传授的知识,未能激发其主动性,教学结果就是学生对知识理解不深且不能灵活运用。因此,改革传统的教学模式势在必行。我院根据开设实验项目的特点,采用不同的教学方法,如启发式、示范式、讨论式等。实验前学生必须做好预习,对本次实验的目的、原理和步骤做到心中有数,并对实验注意事项和实验思考题多加思考。上课时,教师通过提问[6]来检验学生的预习效果,并根据提问情况,对教学内容有所选择地讲授,避免无重点的重复,提高教学效率。对实验操作,请2~3名学生课堂上示范演习,让其他同学找出其正确和错误的地方,然后教师再讲解示范。这种纠错式教学可使学生普遍存在的操作问题得到有效纠正。乙酰苯胺的合成有两种实验方法:(1)冰醋酸法。(2)醋酸酐法。实验前,学生查阅资料比较两种方法的优缺点。用冰醋酸法分馏时温度为什么要控制在100~110度之间,过高可以吗?用醋酸酐法加入盐酸和碳酸钠的目的是什么?等一系列问题,让学生带着问题去思考。做实验时,相邻的两组分别做冰醋酸法和醋酸酐法,这样学生可以相互对比实验效果。在做肉桂酸合成实验时,教师引导学生设计不同投料比、不同催化剂和不同温度的正交试验。对比实验结果得到肉桂酸的最佳合成条件。正交试验法有利于培养学生的探索精神和科研思路。
2.3利用网络虚拟实验辅助教学
[7]随着网络信息技术的飞速发展,其在现代教育中的应用越来越广泛。传统授课方法无法将有些实验操作描述的很清晰,学生也不容易接受。我们教研室采用动态PPT实验操作图或教学视频来讲授实验操作,学生普遍反映良好。这种教学方式能将抽象的内容转变成生动、鲜活的知识,学生的实验操作不规范和失误率大大减少。此外,某些实验因仪器特殊、药品控制较严等原因而无法开展,我们采用网络虚拟实验教学法,学生看过讲义后,在电脑上进行虚拟实验操作并观察实验现象。在进行每步操作时,如果正确,可继续进行;若错误,电脑会提醒学生该如何进行,保证实验顺利进行。网络虚拟可模拟某些特殊实验,弥补了现实无法进行的不足,有助于提高教学质量。
2.4倡导绿色化学理念
[8]现在环境污染越来越严重,已影响到人们的生活,而有机化学实验中的试剂和原料等都会对环境造成污染,如果处理得不恰当,危害更严重。在实验教学中要有意识地引用“绿色”理念,合理设计实验课程体系,联系相关实验,将上一实验产物作为后面实验原料。为尽量减少化学实验对环境的危害,在不改变实验的前提下,尽量采用小规格的容器,如采用50ml的圆底烧瓶做反应装置,大大减少原料和试剂的使用量。选用毒性小的溶剂代替毒性大的'溶剂,如乙醇代替甲醇,甲苯代替苯等。乙醇、乙酸乙酯是化学实验中使用比较多的溶剂,且可回收再利用。将回收的乙醇废液经蒸馏得到大约95%乙醇,可作为清洗剂,也可用于咖啡x因的提取。对实验产生的废弃物让学生加以分类、集中收集,倒入指定地方,最后由教师统一处理,避免有害溶剂腐蚀管道和污染地下水。
3完善实验教学考核体系,综合客观评定学生成绩
[9]以往实验成绩主要是根据学生上交的实验报告来评定,从报告上无法了解学生对知识和操作技能的掌握情况,因此有必要建立一套能全面客观综合评价学生成绩的实验考核体系。综合评价法可有效评定学生的实验成绩,主要从4方面对学生进行考核:
(1)预习(占10%),主要考查学生预习情况,包括目的、原理等内容;
(2)实际操作能力(占30%),教师考查每组学生的装置安装和操作规范与否等;
(3)考勤及纪律(占10%);
(4)操作考核(占50%),主要以抽题形式进行,考查学生基本操作掌握情况。
通过这一年的改革实践证明:综合考核方式更能引起学生对实验的重视,更能客观评价每一位学生。地方性院校本科药学专业有机化学实验教学改革的目的就是提高学生学习有机化学的积极性,培养出具有技术应用型潜力的优秀人才。虽然实验教学改革取得了一些成绩,但是时代在发展,技术在进步,教学改革也应与时俱进,要积极吸取其他院校教改的成功经验,不断探索,不断完善有机化学实验教学体系。
参考文献:
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[2]柯方,周孙英.有机化学实验对药学专业学生素质培养的探讨[J].基础医学教育,2013,15(4):394-396.
[3]唐振林,高吉仁,李惠民,等.高职药学专业有机化学实验教学的改革探索[J].卫生职业教育,2014,32(15):92-93.
[4]付蕾,范卓文,张立剑,等.改革药学专业有机化学实验培养学生创新能力[J].实验室科学,2012,15(6):146-148.
[5]宋尔群,宋杨.药学本科有机化学课程和实验教学探讨[J].药学实践杂志,2013,31(5):398-400.
[6]刘春萍,刘X,孙林,等.基于问题教学法的有机化学实验教学案例[J].实验科学与技术,2011,9(5):142.
[7]熊万明,陈金珠,陈清,等.网络课程辅助下有机化学实验的教学改革研究与实践[J].化工高等教育,2014(6):57-59.
[8]赵丽娜,陆国志.高校化学实验中绿色化学的研究[J].实验技术与管理,2013,30(2):179-181.
[9]姚建文,王虎,孙海军.药学专业有机化学实验教学模式改革的探索[J].中国科教创新导刊,2011(1):26.
一、实验目的:
⑴了解蒸馏提纯液体有机物的原理、用途。
⑵掌握蒸馏提纯液体有机物的操作步骤。
⑶了解沸点测定的方法和意义。
二、实验原理(参照本章)2.2.1.1
三、仪器与药品
⑴仪器
100ml圆底烧瓶 100ml锥形瓶 蒸馏头 接液管 30cm直型冷凝管 150℃温度计200ml量筒 乳胶管 沸石 热源等
⑵药品
乙醇水溶液(乙醇:水=60:40) 95%的乙醇[1]
四、实验步骤:
⑴仪器的安装
安装的顺序从热源开始,按自下而上、自左至右的方法。高度以热源为准。各固定的铁夹位置应以蒸馏头与冷凝管连接成一直线为宜。冷凝管的进水口应在靠近接收管的一端,完整的仪器装置图见2-5。
安装过程中要特别注意:各仪器接口要用凡士林密封;铁夹以夹住仪器又能轻微转动为宜。不可让铁夹的铁柄接触到玻璃仪器,以防损坏仪器;整个装置安装好后要做到端正,使之从正面和侧面观察,全套仪器的各部分都在同一平面。
⑵蒸馏操作
①加料
将60%乙醇水溶液60ml通过长颈漏斗倒入圆底烧瓶中,再加入2-3粒沸石,按图2-5安好装置,接通冷凝水[2]。
若蒸馏液体很粘稠或含有很多固体物质,加热时易发生局部过热和暴沸,此时沸石失效。可选用油浴加热。
②加热
开始加热时可大火加热,温度上升较快,开始沸腾后,蒸汽缓慢上升,温度计读数增加。当蒸汽包围水银球时,温度计读数急速上升,记录第一滴馏出液进入接收器时的温度[3]。此时调节热源,使水银球上始终有液滴,并与周围蒸汽达到平衡,此时的温度即为沸点。
③收集馏出液
在液体达到沸点时,控制加热,使流出液滴的速度为每秒钟1-2滴。当温度计读数稳定时,另换接收器收集记录下各馏分的温度范围和体积。95%乙醇馏分最多应为77-79℃。在保持加热程度的情况下,不再有馏分且温度突然下降时,应立即停止加热。记下最后一滴液体进入接收器时的温度。关冷凝水,计算产率。
要求:a.测定所给乙醇的浓度。
b.收集前馏分和77℃~ 79℃的馏分。
c.记录乙醇的沸程。
d.测定收集的乙醇浓度和残留液的浓度。
本实验约需要4小时
五、附 注
[1]蒸馏法只能提纯到95%的乙醇,因为乙醇和水形成恒沸化合物(沸点78.1℃),若要制得无水乙醇,需用生石灰、金属钠或镁条法等化学方法。
[2]接通冷凝水应从下口入水,上口出水,方可达到最好的冷凝效果。
[3]加热记录温度时,热源温度不能太高或太低。太高会在圆底烧瓶中出现过热现象,使温度计读数偏高;太低,温度及水银球周围蒸汽短时中断,使温度计读数偏低或不规则。
酒精蒸馏的历史可追溯到几千年前。 古时候人们因饥饿会将落地很久的野果也拿来充饥,他们发现落地较久的野果会有一种浓香甜美的别样味道,从中得到启示,学会了酿酒。可是直接酿造的酒不易保存,时间一久会完全变味。
后来,人类通过加热延长保存时间,但是加热会影响口感。一次偶然的机会,有人发现酒在加热的过程中,锅盖上的凝结的液体具有同样的浓香甜美的口味。
于是人类学会了用蒸煮的办法收集蒸汽再用水冷却,得到清澈透明的冷凝液,也就是酒 ,这样既可以保存时间久,又能保证其原有风味。从此酒精蒸馏开始应用并不断获得发展。
蒸馏的原理其实很简单,简而言之一句话:通过各种物质沸点的不同进行物质分离。酒精,学名乙醇,容易挥发,沸点78℃,在加热的过程中很容易气化跑出醪液而与醪渣分离开来。
在蒸馏过程中低沸点的物质先蒸出,高沸点的物质后蒸出。 利用加热容器对酒进行蒸煮,将酒气冷凝,这样一个过程称为 简单蒸馏 ,只经过一次简单蒸馏所得到的酒依然是浑浊呈白色的,口味浓烈辛辣,有“浊酒”,“白酒”之称。后来人类又采用多次重蒸的方法,使酒变得越来越清澈,酒度也在不断的提高,产生了“烈酒”。
进入工业时代,科技快速发展,人们发现多次简单蒸馏虽然能达到预期的目标,但是步骤极为繁琐,制造成本也较高。此时精馏理论出现, 精馏是一种利用回流使液体混合物得到高纯度分离的蒸馏方法。
精馏理论较为复杂,可简单理解为将多次简单蒸馏叠加在一起形成了精馏。 一次简单的蒸馏就是在一个加热器盛放混合液,底部进行加热,然后低沸点物质以气体形式大量从顶部排出。
而精馏就是将多次简单蒸馏,从下到上叠加在一起,将简单蒸馏中的重要工具——“锅”,一个叠一个,就变成了精馏中的重要工具—— “精馏塔”。
精馏塔的工作原理也可这样简单理解。 最下面那个锅(暂时称为1号锅,其实就是精馏塔中的第一块塔板)直接或者间接通入蒸汽进行加热,低沸点物质和部分高沸点物质以气体形式逃离1号锅,然后气体被上面那个锅(2号锅)的液体冷凝。从1号锅蒸发出来的气态高沸点物质会优先被冷凝,并且冷凝后会产生热(类似水蒸气冷凝后会大量放热),这些热又会将2号锅里的低沸点物质优先气化,这样2号锅里更多的低沸点物质和少部分高沸点物质再向3号锅扩散。
这样循环往复经过多个锅之后我们就能 从最顶部的那个锅得到浓度很高的低沸点物质,从最底部的那个锅得到浓度很高的高沸点物质。
精馏广泛应用于石油化工,轻工食品,冶金等行业。化工厂里到处树立的高高瘦瘦的铁器便是精馏塔。无论是酒精还是乙脂,最后都是由精馏塔完成提浓工作,得到合格产品。