В Новосибирске начали обучать физико-химическим процессам прямо на предприятиях

В Новосибирском государственном университете впервые в Сибири запущен новый курс, состоящий из экскурсий на промышленные предприятия, по направлению «Физическая химия».

На кафедре физической химии Факультета естественных наук Новосибирского государственного университета завершился первый семестр нового курса «Физико-химические процессы в промышленных технологиях». С начала учебного года 17 студентов и два аспиранта посетили десять предприятий Новосибирской области, в том числе ООО «Электроконнект», ООО «Тайра», СКТБ «Катализатор», ВПК-Ойл, Кирпичный завод «Ликолор», «СТМ-Косметикс», завод «Сибиар», Бердский завод «Сиббиофарм», ПФК «Обновление» (Реневал). Накануне новогодних праздников 17 студентов и два аспиранта успешно сдали зачет, который заключался в описании не менее одного физико-химического процесса на каждом из предприятий. В следующем семестре студенты намерены посетить еще до 20 предприятий. Преподаватели курса — специалист центра НГУ по взаимодействию с органами власти и индустриальными партнерами (ВОВиИП НГУ) Александр Кулаев и и.о. зав. кафедрой физической химии ФЕН НГУ Екатерина Пархомчук.

— Новый курс «Физико-химические основы промышленных процессов», который наши студенты называют просто «Заводы», — это фактически экскурсии на промышленные предприятия Новосибирска и Новосибирской области. Там они знакомятся с историей возникновения предприятия, а также производственными, технологическими, кадровыми, экономическими и другими проблемами промышленного производства. При этом акцент делается на физико-химические направления деятельности предприятия. Ценность курса состоит прежде всего в том, что мы даем студентам и аспирантам возможность увидеть своими глазами, что стоит за словами «индустриальное производство», и понять, как связана физическая химия с заводами различного профиля, фармацевтическим производством, энергетическим сектором и даже биотехнологиями. Продолжительность курса составляет один год. Надо отметить и поблагодарить сотрудников заводов, которые гостеприимно нас встречают, показывают технологические цепочки и даже устраивают перекус — иногда дорога к ним занимает много времени. В дальнейшем студенты могут продолжить обучение и работу в данном направлении, осуществляя поиск и решение проблем, требующих научного подхода, в рамках выполнения курсовых, дипломных или диссертационных работ на базе предприятий, институтов СО РАН или практикумов НГУ, — рассказала Екатерина Пархомчук.

Программа курса предусматривает визиты на различные предприятия Новосибирска и области — от химзавода до высокотехнологичных фармкомпаний и исследовательских центров. Эти уникальные экскурсии — прекрасная возможность увидеть, где в условиях промышленных предприятий реально требуются научные знания и молодые грамотные специалисты. Во время таких выездных занятий студенты и аспиранты знакомятся с технологическими процессами с точки зрения физико-химических процессов. Экскурсии на предприятия проводились каждые две недели или раз в неделю.

Студенты нового курса посетили единственный в Новосибирской области нефтеперерабатывающий завод «ВПК-Ойл», где опытные технологи рассказали об основных узлах завода и ответили на вопросы. Ребята узнали, что завод состоит из трех крупных комплексов: первичная перегонка нефти, включающая обессоливание, атмосферную и вакуумную ректификацию, с производительностью до 800 тысяч тонн в год по сырью; производство дорожного и кровельного битума окислительной обработкой гудрона воздухом в противотоке при температуре до 300 °С; гидроочистка дизельной фракции нефти при давлении водорода до 40 бар и температуре 300-360 °С для получения летнего, межсезонного и зимнего дизельного топлива класса Евро-5. Также на этом заводе реализованы вспомогательные реакторы: по получению водорода, используемого в процессах гидроочистки, по технологии паровой конверсии природного газа и по химической и биологической очистке сточных вод.

На кирпичном заводе полного цикла «Ликолор» молодые специалисты провели для студентов курса содержательную экскурсию и подробно рассказали о каждом этапе производства. Они узнали, что производство кирпича — это сложный физико-химический процесс, где термодинамика, кинетика и материаловедение встречаются с современными технологиями. Ребята узнали, как выглядит современное производство с точки зрения физической химии и увидели современное оборудование, задействованное на каждом этапе, например, гигантских размеров смесители, градиентный сушильный шкаф и 150-метровую муфельную печь, выдерживающую температуру до 1130 °C. Это уже не просто печь, а огромный реактор, где происходят фазовые переходы, дегидратация минералов и формирование кристаллической структуры керамики. Но особый интерес у студентов вызвало применение машинного обучения для автоматического контроля качества и проверки рисунка на готовой продукции.

На современном предприятии «СТМ-Косметикс» студенты курса прошли весь путь создания косметики — от склада сырья до упаковки готового продукта. Они узнали, что один и тот же набор компонентов можно превратить и в нежный гель, и в легкую эмульсию: им показали, как устойчивый гель мгновенно превращается в суспензию от добавления соли.

Как создаются аэрозоли, студенты узнали на заводе «Сибиар». Они со специалистами предприятия прошли по всем цехам и увидели все этапы полного цикла производственного процесса: от подготовки жести и производства баллонов до смешения компонентов аэрозоля и наполнения баллонов под давлением. Ребята узнали, что все компоненты производятся на месте без использования полуфабрикатов, а готовая продукция проходит строжайший контроль прочности — баллоны проверяются давлением 15 атмосфер при том, что рабочее давление внутри — всего 4. Впечатлила мощность производства — 200 млн штук продукции в год, а также широта ассортимента: от газовых баллончиков и освежителей воздуха до лаков, пенок для волос и бритья.

Уникальную экскурсию провели для студентов технологи и микробиологи Бердского завода «Сиббиофарм» — преемника Бердского химического завода и Бердского завода биопрепаратов, основанного в конце 50-х годов. Они рассказали, что с момента основания и по сей день завод работает на 10 реакторах объемом 65 м³, в которых выращивают микробиологическую продукцию. Здесь производят средства защиты растений и кормовые препараты для животных. Первым продуктом завода еще в советское время был антибиотик Биовит-40, выпускаемый вплоть до наших дней.

Студенты увидели полный цикл производства и обсудили ключевые физико-химические аспекты. В частности, культивирование: от «банки клеток» до процессов up-stream и down-stream обработки. Или стратегию подачи газа — они узнали о важности растворимости газов при ферментации. Например, для эффективного растворения кислорода его подают при круговом перемешивании, чтобы путь пузырьков шел снизу вверх по спирали. Также обратили внимание на инженерно-термодинамические вызовы — обсудили, как с помощью давления подавляют пенообразование в ферментерах и как решают сложную задачу отвода больших количеств теплоты. Кроме того, им показали гигантскую лиофильную сушилку для бережной сушки клеток и ферментированных продуктов.

На фармацевтическом производстве АО «ПФК Обновление» (Renewal) их ожидала многочасовая экскурсия, на которой рассказывалось обо всех этапах современного фармпроизводства. Студенты побывали в лаборатории фармацевтических разработок, оснащенной множеством хроматографов, спектрофотометрами, рН-метрами, анализаторами растворимости лекарств. Именно здесь вырабатывают методики контроля качества и готовят материалы для регистрации в Минздраве. Также им продемонстрировали, как на предприятии осуществляется строжайший микробиологический контроль. Ребят провели через «чистые» и «заразные» зоны, поясняя, что серьезнейшей проверке в них подлежит все: лекарства, вода, упаковка, воздух и даже персонал. Им рассказали, как проводится тестирование по 12 штаммам аэробных и анаэробных микроорганизмов (Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa и др.) и проверка на пирогены для инъекций с использованием уникального реактива из крови мечехвоста, который коагулирует при контакте с токсинами.

— Образование, которое дает наш университет, — фундаментальное и многогранное, но во всяком образовании важно понимание студентами тех реальных процессов, которые происходят в производстве, будь то промышленность или сельское хозяйство. К сожалению, в рамках аудиторного образования дать такую информацию достаточно сложно, либо для этого нужно прикладывать большие усилия для создания соответствующих информационных контентов. Более эффективно и с практической стороны, и с точки зрения закрепления материала показывать те процессы, которые теоретически изучают студенты, в жизни. Экскурсии на промышленные предприятия нужны, чтобы показать ребятам, как в реальных условиях происходит использование тех физических и химических процессов, которые они изучают в теории. По отзывам ребят, проходящих наш новый курс, эта цель была достигнута. На предприятиях, где мы побывали, высказывалась заинтересованность в наших студентах. С руководителями некоторых предприятий мы напрямую обсуждали возможность проведения стажировки наших студентов с последующим трудоустройством, — сказал Александр Кулаев.