Témata bakalářských prací Studijní program: Teoretický základ strojního inženýrství Akademický rok: 2015/2016 Vedoucí práce Témata bakalářských prací prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D. Specifika konstrukce a provozu zařízení pro farmaceutický průmysl Reaktory a bioreaktory ve farmaceutickém průmyslu Zařízení pro dopravu vysokoviskózních látek a suspenzí Materiály pro strojní zařízení v technologiích zpracování agresivních látek a ve farmacii Dispergace v technologii výroby částicových nanokompozitů Zařízení v technologii výroby a recyklace polymerů Zařízení pro zpracování plastů a bioplastů doc. Ing. Radek Šulc, Ph.D. Sanitace v potravinářském průmyslu Membránové technologie v průmyslu Strojní odvodňování a zahušťování kalů Výroba a úprava stlačeného vzduchu Pokročilé technologie v destilaci Ing. Karel Petera, Ph.D. CFD metody pro popis proudění ve fotobioreaktorech pro kultivaci řas Přestup tepla v proudu tekutiny Proudění v nádržích pro chov ryb Ing. Martin Dostál, Ph.D. Odparky, krystalizátory a přestup tepla při varu a míchání TO, TOIRT teplotní oscilace slouží k měření Vlastnosti látek Výpočty výměníků tepla Ing. Jan Skočilas, Ph.D. Stanovení homogenity potravinářské látky Metody obrazové analýzy Měření velikosti vláken v materiálech Sušení potravinářských látek Měření teplot v mikrovlnném poli Ing. Jiří Moravec, Ph.D. Kapalinové ejektory a jejich využití v praxi Příkonové charakteristiky míchadel Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. Perspektivní technologie ekologicky šetrného zpracování odpadů Moderní bezemisní biorafinerie Efektivní technologie předúpravy při termochemickém zpracování odpadů Pyrolýza odpadů Technologie výroby bioetanolu z odpadních materiálů Moderní konstrukce aerobních a anerobních bioreaktorů Technologické možnosti separace chlorelly z vodního prostředí Efektivní technologie dezintegrace buněčných stěn vodních řas
Ing. Jaromír Štancl, Ph.D. Možnosti využití gastroodpadů z potravinářských a gastro provozů Moderní postupy výroby bezpečných potravin Elektrický ohřev potravin Měření elektrických vlastností potravinářských látek
Specifika konstrukce a provozu zařízení pro farmaceutický průmysl Vedoucí BP: Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D. Seznamte se s klíčovými technologiemi výroby léčiv a na základě literární rešerše se podrobně zaměřte specifika konstrukce a provozování zařízení v tomto průmyslovém odvětví. Definujte jednotlivá specifika (např. materiál, povrchové úpravy, spolehlivost, sanitace, ) a popište a kvantifikujte jednotlivé parametry jejich promítnutí do konstrukce zařízení. Podrobně se věnujte jednomu vybranému specifiku a navrhněte postup/metodiku jeho uplatnění při konstrukci těchto zařízení.
Reaktory a biorektory ve farmaceutickém průmyslu Vedoucí BP: Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D. Seznamte se s technologiemi výroby léčiv a na základě literární a patentové rešerše se podrobně zaměřte na konstrukci srdce těchto technologií rektory a biorektory. Proveďte rozbor konstrukce a provedení jednotlivých částí reaktoru (nádoba, míchání, temperace, dávkování, MaR ). Vyberte si jednu klíčovou část reaktoru a definujte její parametry nutné pro konstrukci a provoz zařízení.
Zařízení pro dopravu vysokoviskózních látek a suspenzí Vedoucí BP: Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D. Seznamte se s konstrukcí zařízení pro dopravu vysokoviskózních látek a suspenzí, které se často vyskytují v potravinářském, plastikářském a stavebním průmyslu. Proveďte rozbor konstrukce a provedení jednotlivých zařízení a zhodnoťte jejich rozsah použitelnosti a provozních omezení. Proveďte návrh typu a provozních parametrů zařízení pro dopravu Vámi vybrané konkrétní vysokoviskózní látky.
Materiály pro strojní zařízení v technologiích zpracování agresivních látek a ve farmacii Vedoucí BP: Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D. Seznamte se s materiály používanými pro strojní zařízení v technologiích zpracování agresivních látek (železné i neželezné kovy, polymery, povlaky, ). Na základě rešerše proveďte popis složení a vlastností vybraných materiálů s ohledem na korozní odolnost v agresivním prostředí s vysokými teplotami a tlaky, navíc v možné kombinaci se zvýšeným abrazivním zatížením a zvýšenými nároky na sanitaci zařízení. Zpracujte systematicky získané poznatky tak, aby byly využitelné pro rychlou orientaci a volbu vhodného materiálu pro konstrukci zařízení v těchto technologiích.
Dispergace v technologii výroby částicových nanokompozitů Vedoucí BP: Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D. Seznamte se s technologií výroby částicových nanokompozitů. Popište procesy a zařízení pro dispergaci nanočástic do matrice (rychloběžní míchadla, systémy statorrotor, ultrazvuk, koloidní mlýn, ). Popište možnosti stabilizace vzniklé disperze nanočástic v matrici. Na základě literární rešerše diskutujte vliv dispergace na užitné vlastnosti nanokompozitů.
Zařízení v technologii výroby a recyklace polymerů Vedoucí BP: Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D. Seznamte se s technologií výroby vybraného typu polymerního materiálu (PVC, PP, PS, PA, PUR,..). Popište procesy a zařízení v této technologii. Na základě rešerše popište možnosti a technologie recyklace vybraného typu polymerního materiálu.
Zařízení pro zpracování plastů a bioplastů Vedoucí BP: Prof. Ing. Tomáš Jirout, Ph.D. Seznamte se s technologiemi a zařízeními pro zpracování plastů a bioplastů (lisování, vstřikování, vytlačování, vyfukování, válcování, ). Vyberte si jednu technologii a proveďte rešerši konstrukčního provedení zařízení, která jsou v této technologii užívána. Pro jeden konkrétní typ zařízení podrobně rozeberte jeho konstrukci, identifikujte podstatné funkční části a popište, jak byste postupovali při jejich návrhu a dimenzování.
Sanitace v potravinářském průmyslu Vedoucí BP: doc. Ing. Radek Šulc, Ph.D. Jedním z opatření, které se dosahuje zdravotní nezávadnost a kvalita potravin, je sanitace. Pojem sanitace zahrnuje úklid, čištění, dezinfekci, dezinsekci a deratizaci. Obsah práce: Výklad pojmů. Sanitace výrobních linek. CIP a SIP stanice (clearing in point, sanitizing in place) a její komponenty. Ukázkový výpočet. zdroj: www.fischer-ag.com
Membránové technologie v průmyslu Vedoucí BP: doc. Ing. Radek Šulc, Ph.D. Využití: Dělení roztoku na základě rozdílné propustnosti (průchodnosti) složek membránou. K dělení dochází v důsledku různé velikosti a tvaru částic a pórů membrány. Obsah práce: Princip a rozdělení membránových procesů (mikrofiltrace, nanofiltrace, reverzní osmóza, dialýza). Typy membrán. Využití v průmyslu (potravinářském, chemickém, při čištění odpadních vod). Ukázkový výpočet.
Strojní odvodňování a zahušťování kalu Vedoucí BP: doc. Ing. Radek Šulc, Ph.D. Obsah práce: Seznámit se s technologiemi odvodňování a zahušťování kalů z čistíren odpadních vod se zaměřením na procesy a zařízení. Zpracovat literární rešerši pro vybranou technologii a zařízení. zdroj: AMCON Europe s.r.o.
Výroba a úprava stlačeného vzduchu Vedoucí BP: doc. Ing. Radek Šulc, Ph.D. Možnosti výroby a úpravy stlačeného vzduchu. Používané komponenty (odlučovače kondenzátu, odlučovače oleje, filtry, sušičky vzduchu). Použití stlačeného vzduchu. Sestava kompresorové stanice. Ukázkový výpočet.
Pokročilé technologie v destilaci reaktivní destilace, katalytická destilace, extrakční destilace Vedoucí BP: doc. Ing. Radek Šulc, Ph.D. Využití: Příklad integrovaného inženýrství. Místo klasické kombinace dvou zařízení - reaktor a destilační kolona, je proces integrován do jednoho zařízení. Obsah práce: Seznámit se s technologií reaktivní/katalytické /extrakční destilace (dle výběru) se zaměřením na procesy a zařízení. Zpracovat literární, patentovou a průmyslovou rešerši na vybraný proces a zařízení. Popsat vybrané průmyslové aplikace. zdroj: www.sciencedirect.com
CFD metody pro popis proudění ve fotobioreaktorech pro kultivaci řas Vedoucí BP: Ing. Karel Petera, Ph.D. Stručná rešerše používaných typů fotobioreaktorů vhodných pro kultivaci řas. Popis různých režimů proudění v Coutte-Taylorově fotobioreaktoru. Srovnání metod CFD použitelných pro simulaci proudění v takovémto typu zařízení a vyhodnocení vhodnosti pro popis různých režimů proudění.
Přestup tepla v proudu tekutiny Vedoucí BP: Ing. Karel Petera, Ph.D. Literární rešerše týkající přestupu tepla u proudu tekutiny dopadajícího na rovinnou desku. Případný vliv tangenciální složky na přestup tepla. Základní přístupy při modelování přestupu tepla v CFD výpočtech.
Proudění v nádržích pro chov ryb Vedoucí BP: Ing. Karel Petera, Ph.D. Literární rešerše. Identifikace a zhodnocení významu základních faktorů ovlivňujících proudění, distribuci krmiva a chování ryb - umístění vtoku, odtoku, usazování, rychlost proudění atp. Možné přístupy při modelování pomocí CFD nástrojů.
Odparky, krystalizátory a přestup tepla při varu a míchání Vedoucí BP: Ing. Martin Dostál, Ph.D. Aparáty na zvyšování koncentrace roztoků odpařováním. Účel a konstrukce. Součinitel přestupu tepla při varu míchané vsádky homogenních látek, suspenzí. Zaměření (rešerše, výpočty, měření, stavba zařízení) práce bude upraveno na základě výběru studenta.
TO, TOIRT teplotní oscilace slouží k měření Vedoucí BP: Ing. Martin Dostál, Ph.D. Co všechno je možné zjistit o zařízení působením neustáleného tepelného toku? Měření vlastností látek, intenzity přestupu tepla s pomocí tepelných oscilací. Zaměření (rešerše, výpočty, měření, stavba zařízení) práce bude upraveno na základě výběru studenta.
Vlastnosti látek Vedoucí BP: Ing. Martin Dostál, Ph.D. Jaké vlastnosti jsou potřeba pro návrh procesních zařízení? Jak je možné je zjistit? Principy měření vlastností látek (transportní, tepelné) potřebných pro návrhy procesních zařízení a konstrukce měřicích zařízení pro malou laboratoř. Zaměření (rešerše, výpočty, měření, stavba zařízení) práce bude upraveno na základě výběru studenta.
Výpočty výměníků tepla Vedoucí BP: Ing. Martin Dostál, Ph.D. Jak se navrhují výměníky tepla? Jaké existují komerční a nekomerční alternativy programů pro výpočty výměníků tepla? Přehled, popis a příklady použití. Zaměření (rešerše, výpočty, měření, stavba zařízení) práce bude upraveno na základě výběru studenta.
Stanovení homogenity potravinářské látky Vedoucí BP: Ing. Jan Skočilas, Ph.D. Technologie výroby pasty a těsta. Zpracujte literární rešerši zaměřenou na metody měření a vyhodnocení homogenity stanovených fyzikálních a chemických vlastností látky. Dle rešerše navrhněte vhodnou metodu pro měření homogenity materiálu pro specifickou výrobu potraviny.
Metody obrazové analýzy Vedoucí BP: Ing. Jan Skočilas, Ph.D. Měření barev a barevného spektra objektu. Zpracujte literární rešerši zaměřenou na metody měření a vyhodnocení spektrálních vlastností objektů. Zkoumané objekty v této práci jsou především výrobky potravinářského průmyslu. Dle provedené rešerše navrhněte metodu stanovení homogenity materiálu na základě měření barevného spektra objektu.
Měření velikosti vláken v materiálech Vedoucí BP: Ing. Jan Skočilas, Ph.D. Heterogenní látky a kompozity. Vlákna a matrice. Zpracujte literární rešerši zaměřenou na měření délky vlákna a průměru vlákna v řádech mikrometrů. Zkoumané objekty v této práci jsou především výrobky potravinářského průmyslu a biologické látky.
Sušení potravinářských látek Vedoucí BP: Ing. Jan Skočilas, Ph.D. Práce je zaměřena na sušení ovoce a zeleniny v konvektivní sušárně. Zpracujte literární rešerši zaměřenou na způsoby sušení tří druhů ovoce nebo zeleniny. Zpracujte literární rešerši charakteristik sušícího procesu těchto potravinářských látek.
Měření teplot v mikrovlnném poli Vedoucí BP: Ing. Jan Skočilas, Ph.D. Zpracujte literární rešerši standardních způsobů měření teploty a proveďte kritické zhodnocení těchto metod. Zpracujte literární rešerši zaměřenou na moderní způsoby měření teploty vzorku v mikrovlnném poli.
Kapalinové ejektory a jejich využití v praxi Vedoucí BP: Ing. Jiří Moravec, Ph.D. Seznamte se s principem funkce ejektoru a jeho základních částí. Uveďte příklady průmyslového využití ejektorů s kapalným hnacím médiem. Zpracujte rešerši, na jejímž základě popíšete základní návrhové metody těchto ejektorů včetně konstrukčních doporučení pro jednotlivé díly a zpracujte příklad návrhového výpočtu ejektoru pro zvolenou aplikaci.
Příkonové charakteristiky míchadel Vedoucí BP: Ing. Jiří Moravec, Ph.D. Vypracujte rešerši na téma mechanické míchání v nádobách bez narážek. Popište zejména příkonové charakteristiky mícha-del s ohledem na vliv různých parametrů míchacího systému nádoba míchadlo. Rešerši zaměřte také na míchání suspenzí a popis koncentračních profilů v nádobách bez narážek.
Perspektivní technologie ekologicky šetrného zpracování odpadů Vedoucí BP: Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. Seznamte se s aktuálními trendy v oblasti termochemického a biochemického zpracování odpadů. Na základě studia tuzemské a zahraniční odborné literatury vyhodnoťte možnosti využití konkrétních odpadů k výrobě biopaliv a jiných cenných chemických komodit ve vztahu k výrobním nákladům v současné době, i výhledově. Vypracujte tabulku, ze které bude přímo možné určit perspektivní způsob zužitkování konkrétního typu odpadu.
Moderní bezemisní biorafinerie Vedoucí BP: Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. Seznamte se s konceptem moderní biorafinerie, ve které dochází k maximálnímu využití odpadů k získání alternativních zdrojů energií a cenných chemických komodit bez emise jakýchkoliv odpadních plynů a s minimální generací odpadů. Navrhněte možné technologické upořádání moderní biorafinerie s biochemickou konverzí odpadu na biopalivo a diskutujte možnosti využití plynných emisí v technologii.
Efektivní technologie předúpravy při termochemickém zpracování odpadů Vedoucí BP: Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. Seznamte se technologiemi termochemického zpracování odpadů (zplyňování, pyrolýza). Navrhněte vhodné metody předúprav pro intenzifikaci procesů a diskutujte jejich parametry zpracování, případně informace o energetické náročnosti procesu.
Pyrolýza odpadů Vedoucí BP: Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. Seznamte s technologií pyrolýzního zpracování různých druhů odpadů. Zpracujte přehled technologických uspořádání pyrolýzních metod zpracování a reaktorů včetně uvedení informací o typických procesních parametrech, množství a kvalitě produktů z vybraných druhů surovin. Navrhněte blokové technologické schéma uspořádání poloprovozní jednotky pro pyrolýzní zpracování komunálního odpadu.
Technologie výroby bioetanolu z odpadních materiálů Vedoucí BP: Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. Seznamte se s technologií alkoholového kvašení. Zhodnoťte možnosti využití různých odpadů k výrobě bietanolu, biobutanolu a jiných vyšších alkoholů. Zaměřte se na možnosti využití biologicky rozložitelného komunálního odpadu jako suroviny pro výrobu bioetanolu. Navrhněte blokové technologické schéma výroby včetně nezbytných prvotních kroků před vlastním biochemickým zpracování komunálního odpadu v bioreaktoru.
Moderní konstrukce aerobních a anaerobních reaktorů Vedoucí BP: Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. Seznamte se s možnostmi konstrukce klíčových částí aerobních a anaerobních bioreaktorů. Na základě literární, patentové a průmyslové rešerše navrhněte možnosti modernizace těchto zařízení s důrazem na intenzifikaci procesů, energetickou nenáročnost, spolehlivost provozu a ekonomickou přívětivost zařízení.
Technologické možnosti separace chlorelly z vodního prostředí Vedoucí BP: Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. Seznamte se s moderními trendy v oblasti separace látek (elektroflotace, flokulace, membrány, sedimentace). Zpracujte rešerši zaměřenou na technologie a zařízení, které lze použít k separaci řasy chlorelly z vodního prostředí.
Efektivní technologie dezintegrace buněčných stěn vodních řas Vedoucí BP: Ing. Lukáš Krátký, Ph.D. Zpracujte rešerši se zaměřením na možnosti rozpojení buněčných stěn vodních řas, např. typu chlorella. Jednotlivé technologie porovnejte z hlediska účinnosti procesu, energetické náročnosti a ekonomičnosti provozu.
Možnosti využití odpadů z potravinářských a gastro provozů Vedoucí BP: Ing. Jaromír Štancl, Ph.D. Seznamte se s možnostmi využití a zpracování odpadů z potravinářského průmyslu a jídelen (gastro odpady). Zpracujte literární, patentovou případně průmyslovou rešerši na zařízení pro možné využití či zpracování potravinářských a gastro odpadů, zaměřte se na moderní přístupy. Na základě získaných poznatků navrhněte aplikaci pro využití těchto odpadů (např. v bioplynových stanicích, kompostárnách apod).
Moderní postupy výroby bezpečných potravin Vedoucí BP: Ing. Jaromír Štancl, Ph.D. Seznamte se s technologiemi zaměřenými na ošetření potravin (sterilace, pasterace). Zpracujte literární, patentovou případně průmyslovou rešerši na postupy ošetření potravin. Zaměřte se zejména na moderní postupy, kterými se dosáhne co nejnižšího ovlivnění nutričních vlastností potraviny, ale zajistí se jejich mikrobiální bezpečnost. Na základě získaných poznatků navrhněte aplikaci pro využití moderních přístupů při zpracování konkrétní potraviny (mléko, ovocné či zeleninové šťávy, jiné trvanlivé potraviny )
Elektrický ohřev potravin Vedoucí BP: Ing. Jaromír Štancl, Ph.D. Seznamte se s technologiemi zaměřenými na ošetření potravin (sterilizace, pasterizace) s využitím elektrického ohřevu. Zpracujte literární, patentovou případně průmyslovou rešerši na technologie ošetření potravin s využitím elektrického ohřevu (ohmický ohřev, infračervený ohřev, RF ohřev, mikrovlnný ohřev). Zaměřte se především na výhody a nevýhody jednotlivých technologií a vliv na potravinu. Na základě získaných poznatků navrhněte aplikaci pro využití elektrického ohřevu při zpracování vybrané potraviny.
Měření elektrických vlastností potravinářských látek Vedoucí BP: Ing. Jaromír Štancl, Ph.D. Seznamte se s problematikou měření elektrických vlastností různých látek (tekutiny, tuhé látky) elektrický vodivost, dielektrické vlastnosti Zpracujte rešerši zaměřenou na způsoby realizace experimentální aparatury pro měření elektrické vodivosti a dielektrických vlastností tuhých a tekutých potravin Na základě získaných poznatků doporučte vhodné uspořádání měření pro případ kolagenu a pastovitých potravin.