2182091 Oborový projekt 2013/2014 (návrh témat) 1. MATERIÁLY PRO STROJNÍ ZAŘÍZENÍ V BIOTECHNOLOGIÍCH A TECHNOLOGIÍCH ZPRACOVÁNÍ AGRESIVNÍCH LÁTEK Seznamte se s materiály používanými pro strojní zařízení v biotechnologiích a technologiích zpracování agresivních látek. 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. Zpracujte systematicky získané poznatky tak, aby byly využitelné pro rychlou orientaci a volbu vhodného materiálu pro konstrukci zařízení v těchto technologiích. 2. DISPERGACE V TECHNOLOGII VÝROBY ČÁSTICOVÝCH NANOKOMPOZITŮ Seznamte se s technologií výroby částicových nanokompozitů. Popište procesy a zařízení pro dispergaci nanočástic do matrice (míchadla stator rotor, ultrazvuk, koloidní mlýn, ). Popište možnosti stabilizace vzniklé disperze nanočástic v matrici. Na základě literární rešerše diskutujte vliv dispergace na užitné vlastnosti nanokompozitů. 3. ZAŘÍZENÍ V TECHNOLOGII VÝROBY A RECYKLACE POLYMERŮ 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. 4. DÁVKOVÁNÍ BIOMASY V TECHNOLOGIÍCH VÝROBY BIOPALIV Seznamte se s technologií výroby biopaliv se zaměřením na možnosti dávkování a čerpání rostlinné biomasy do bioreaktorů. Zpracujte literární, patentovou a průmyslovou rešerši na zařízení, která se používají k dopravě a čerpání biomasy. Seznamte se s jejich konstrukčním řešením, materiály a regulací. Na základě získaných poznatků navrhněte použití konkrétních jednotek pro konkrétní aplikace (např. v závislosti na obsahu pevné fáze, vlhkosti, výkonnosti zařízení, ).
5. ZPŮSOBY UTĚSŇOVÁNÍ STROJNÍCH SOUČÁSTÍ V BIOREAKTORECH Seznamte se s konstrukcí aerobních a anaerobních bioreaktorů. Zpracujte rešerši zaměřenou na způsoby utěsňování nepohyblivých a pohyblivých součástí a volbu vhodných těsnicích materiálů. Na základě získaných poznatků doporučte způsoby utěsnění spojů v bioreaktorech. 6. TECHNOLOGICKÉ MOŽNOSTI SEPARACE CHLORELLY Z VODNÍHO PROSTŘEDÍ 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. 7. VÝROBA ROPY Z ROSTLINNÉ BIOMASY. FIKCE NEBO SKUTEČNOST? Seznamte se s nejnovějším trendem v oblasti biotechnologií. Zpracujte rešerši zaměřenou na technologie a zařízení při výrobě bioropy. 8. EJEKTORY A JEJICH VYUŽITÍ V PRAXI Seznamte se s principem funkce ejektoru a jeho základních částí. Uveďte příklady průmyslového využití ejektorů s kapalným a plynným hnacím médiem. Popište základní návrhové metody těchto ejektorů včetně konstrukčních doporučení pro jednotlivé díly a zpracujte příklad návrhového výpočtu ejektoru pro zvolenou aplikaci. Vedoucí Oborového projektu: Ing. Jiří Moravec, Ph.D. 9. PROUDĚNÍ VE FOTOBIOREAKTORECH PRO KULTIVACI ŘAS Rešerše používaných typů fotobioreaktorů vhodných pro kultivaci řas. Popis různých režimů proudění v Coutte Taylorově fotobioreaktoru a možné přístupy k řešení metodami CFD. Srovnání různých režimů proudění z hlediska jejich vlivu na růst mikroorganismů. Vedoucí Oborového projektu: Ing. Karel Petera, Ph.D. 10. PŘESTUP TEPLA V MÍCHANÝCH REAKTORECH A BIOREAKTORECH Literární rešerše týkající se výpočtů přestupu tepla v míchaných nádobách. Rozbor rozdílů u vztahů pro výpočet součinitele přestupu tepla s ohledem na přestup tepla u stěny nádoby nebo u dna nádoby. Základní přístupy při modelování přestupu tepla v CFD výpočtech. Vedoucí Oborového projektu: Ing. Karel Petera, Ph.D., Ing. Martin Dostál, Ph.D.
11. VÝROBA BIOPLASTŮ Pojem bioplast, jak je definován, jaké materiály zahrnuje? Jaké suroviny a moderní technologie se používají pro produkci bioplastů? Popište výrobu nejčastěji používané suroviny kyseliny polymléčné (PLA). 12. KRYOGENNÍ VÝMĚNÍK TEPLA Přehled současných trendů (rovnic a postupů) pro tepelný výpočet kotlového výměníku tepla v oblasti provozních podmínek za nízkých teplot. Porovnání nalezených rovnic při výpočtu součinitele přestupu tepla a doporučení pro jejich použití v praxi. 13. INTELIGENTNÍ OBALY Přehled současných možností a typů inteligentních obalů z hlediska ochrany produktu (potraviny) a spotřebitele. Přehled technologií výroby inteligentních obalů (nanovlákna). 14. MODERNÍ POSTUPY VÝROBY BEZPEČNÝCH POTRAVIN Seznamte se s technologiemi zaměřenými na ošetření potravin (sterilizace, pasterizace). 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. Na základě získaných poznatků navrhněte aplikaci pro využití moderních přístupů při zpracování konkrétní potraviny (mléko, ovocné či zeleninové šťávy ). 15. ELEKTRICKÝ OHŘEV POTRAVIN 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). Na základě získaných poznatků navrhněte aplikaci pro využití elektrického ohřevu při zpracování vybrané potraviny.
16. NÁVRH MODELOVÉ VARNY MIKROPIVOVARU Seznamte se s technologií výroby piva se zaměřením na procesy a zařízení varny pivovaru. Zpracujte literární, případně průmyslovou rešerši na zařízení varny, zaměřte se na malé pivovary a mikropivovary. Na základě získaných poznatků proveďte koncepční návrh mikrovarny modelového pivovaru pro laboratoř Ústavu procesní a zpracovatelské techniky (12 118). 17. STROJE A ZAŘÍZENÍ V TECHNOLOGII VÝROBY MEŘO (BIONAFTY) Seznámit se s technologií výroby methylesteru řepkového oleje (bio složky bionafty) se zaměřením na procesy a zařízení. Zpracovat literární, patentovou a průmyslovou rešerši technologie výroby MEŘO a použitých strojů a zařízení. Popsat vybrané typy strojů a zařízení. 18. CARBON CAPTURE STORAGE (CCS) SYSTÉM PRO ZACHYCOVÁNÍ A UKLÁDÁNÍ UHLÍKU Seznámit se s technologiemi zachycování a ukládání CO2. Zpracovat literární, patentovou a průmyslovou rešerši pro vybrané technologie CCS. Popsat vybraná zařízení technologie CCS. 19. ZAŘÍZENÍ PRO ČIŠTĚNÍ ODPADNÍCH VOD Seznámit se s technologiemi čištění odpadních vod se zaměřením na procesy a zařízení. Zpracovat literární rešerši pro vybranou technologii a zařízení. Experimentální stanovení oxygenační kapacity aeračního elementu v modelovém zařízení. 20. MEMBRÁNOVÉ TECHNOLOGIE V POTRAVINÁŘSKÉM PRŮMYSLU Princip a rozdělení membránových procesů (mikrofiltrace, nanofiltrace, reverzní osmóza, dialýza). Typy membrán. Využití v potravinářském průmyslu. Ukázkový výpočet.
21. SUŠENÍ A ZAŘÍZENÍ PRO SUŠÁRNY Seznámit se s technologií sušení se zaměřením na používaná zařízení. Zpracovat literární rešerši se zaměřením na jednotlivé typy sušáren a jejich použití. Experimentální měření na modelové sušárně. 22. MOŽNOSTI APLIKACE DEM (DISCRETE ELEMENT METHOD) PRO MODELOVÁNÍ MLECÍCH PROCESŮ A APARÁTŮ Pro popis procesu mletí (dezintegrace částic, např. obilek, v kladívkových, kuličkových, nebo válcových mlýnech) a pro popis separace frakcí drcených částic se v poslední době začínají využívat numerické simulace pohybu i deformací jednotlivých částic (metoda diskrétních elementů). Cílem projektu je provést literární rešerši aplikací DEM na procesy mletí a vybrat optimální software pro modelování kladívkových, kuličkových a válcových mlýnů (viz. Rovněž http://users.fs.cvut.cz/rudolf.zitny/nap12.ppt) V případě možností (a zájmu, a dostupnosti volného software) provést ukázkový výpočet. Vedoucí Oborového projektu: Prof. Ing. Rudolf Žitný, CSc.