Hoofdstuk 2: Techniek
2.1 Cassettes en cd’s
Waarom is het cassettebandje verdrongen?
De verschillen tussen een cd en een cassettebandje.
Cassette
- Een magneet vernietigt de opgeslagen informatie
- Als het contact tussen bandje en afspeelknop slecht is, loopt de geluidskwaliteit terug
- De kwaliteit neemt af door kopiëren en gewoon bewaren
- Makkelijk te kopiëren
Cd - Heeft nauwelijks last heeft van ruis of slijtage - Moeilijk te kopiëren
Techniek van een cassettebandje/speler: Een cassettebandje is bedekt met materiaal waarop een magnetisch patroon is aangebracht. Bij het afspelen ze de recorder dat wisselende patroon om in geluid. Omdat een band van zichzelf al magnetisch is, zal een lege band ruis geven. Een goede cassettespeler kan deze achtergrondruis uit de muziek wegfilteren. De verhouding tussen geluidssignaal en ruis is een maatstaf voor hoe goed dat lukt. Het opnemen gaat zo in zijn werk: een microfoon zet geluid om in een elektrisch signaal. Een spoel in de opnameknop zet dat signaal op de band. Dat gebeurt in een magnetisch patroon, wisselend van sterkte en richting. Het afspelen gaat zo in zijn werk: er gebeurt precies het tegenovergestelde. Een spoeltje in de weergavekop zet dat patroon om in een elektrisch signaal de luidspreker maakt daar geluid van. Welke technieken maken de cd mogelijk? Digitaal opslaan van gegevens: informatie wordt opgeslagen in de vorm van een grote hoeveelheid nullen en enen. Bij een cd gebeurt dat in de vorm van wel of geen putjes in het schijfje. Het onderscheid tussen wel of geen putje is heel groot. Computers en chips in elektronische apparaten kunnen alleen overweg met discrete signalen. Die hebben uitsluitend een bepaalde waarde. Geluid: een trilling waarvan het signaal alle denkbare waarden kan hebben, dat is een continu of analoog signaal. Bij de opname van geluid op een cd wordt het continue signaal omgezet in een discreet signaal. Een groot aantal keren per seconde wordt het geluid gemeten, bemonstering. Hoe vaker dat gebeurt, hoe nauwkeuriger het discrete signaal overeenkomt met het continue signaal. Om de putjes af te lezen wordt gebruik gemaakt van een laser, waarbij geen direct contact nodig is tussen de laser en de putjes, omdat een laser heel krachtig en gefocust is. Alleen het licht dat in een putje valt, kaatst terug in een ontvanger. De ontvanger krijgt licht in hetzelfde patroon als de putjes op het schijfje staan. Dat teruggekaatste licht wordt uiteindelijk omgezet in geluid. Sony en Philips werkten samen om de cd te promoten met deze argumenten: een geluidsweergave zonder ruis en de geringe kwetsbaarheid. Verder is hun systeem over de hele wereld standaard, want de schijfjes zijn in alle cd-spelers te gebruiken. Er is geen slijtage omdat er geen direct contact is tussen de laser en de ontvanger, omdat er op de cd een beschermende laag ligt. Betekent digitalisering een betere kwaliteit? Te onderscheiden stappen bij het digitaliseren: 1. Het continue signaal lees je een flink aantal keren p/s af (bemonsteringsfrequentie) 2. De afgelezen waarden worden omgezet in getallen in het tweetallig stelsel: een serie nullen en enen. Het discrete signaal verloopt trapsgewijs. Het discrete signaal lijkt meer op het continue signaal naarmate de bemonsteringsfrequentie groter is. Door digitalisering krijg je niet automatisch hetzelfde geluid terug als wat er oorspronkelijk aangeboden werd. Wat kun je nog meer met cd´s? Je kunt op een cd ook andere informatie zetten dan alleen geluid; foto’s, tekeningen, beeld, tekst en film. Op een cd-rom kan heel veel opgeslagen worden. Je kunt ook cd´s kopiëren Dat is niet goed voor de platenmaatschappijen.
2.2 Toilet en riolering
Waarom eigenlijk het toilet?
Doordat mensen een hele slechte hygiëne hadden –het was in 1850-1900 de gewoon vuilnis en uitwerpselen op straat te laten liggen of in de gracht te gooien en het grachtwater gewoon als drinkwater werd gebruikt- stierven er veel mensen door alle bacteriën Het was een probleem hoe de menselijke uitwerpselen verwijdert moesten worden. Er kwam een oplossing: in de huizen werden de uitwerpselen in tonnen opgevangen en een keer in de week werd het opgehaald en als mest verkocht op het platteland. Daaraan was nl. een groot tekort. Na 1880 kwam er overal waterleiding en de waterleiding kon ook gebruikt worden om de uitwerpselen weg te spoelen.
Doorspoelen en dan…?
Onder de grond is een riolering van tienduizenden kilometers rioolbuis. Al het afvalwater uit toiletten, wasbakken en wasmachines stroomt er doorheen, maar ook regenwater. Het water wordt afgevoerd naar een zuiveringsinstallatie. Stappen die het water doormaakt daar:
1. Alle grote bestanddelen worden verwijderd d.m.v. een grofvuilrooster verwijdert.
2. Het water stroom langzaam door grote bakken. Kleine vaste bestanddelen zinken en worden verwijdert.
3. Het water wordt in beluchtingtanks gebracht. In deze tanks zitten veel bacteriën die de resterende organische afvalstoffen als voedsel opnemen en omzetten in nitraten en koolstofdioxide.
4. Het water wordt in een nabezinkbak gebracht. De bacteriën zakken naar de bodem en worden teruggebracht naar de beluchtingstanks. Het gezuiverde water is nu voor 99% schoon en kan op het oppervlaktewater worden geloosd.
Als het heel hard regent, is de hoeveelheid rioolwater zo groot dat de waterzuiveringinstallatie de aanvoer niet kan verwerken en het overtollige water wordt dan ongezuiverd geloosd in het
milieu. De afvoer van afval- en regenwater door dezelfde buizen heeft nadelen. Niet alleen komt bij hevige regenval een deel van het vuile water in het milieu, maar het redelijk schone regenwater wordt vervuild doordat het in het riool bij het afvalwater terechtkomt. Gescheiden afvoer van afvalwater is dus beter voor het milieu. Hoe werkt het toilet? Bij het doortrekken van de wc gebeurt er een aantal dingen achter elkaar: -De afvoerpijp in de stortbak wordt geopend -De stortbak loopt leeg en de behoefte wordt met kracht weggespoeld -Als de stortbak leeg is, wordt de afvoerpijp weer afgesloten en gaat er een kraan open waardoor de stortbak weer volstroomt -Is de bak vol, dan gaat de kraan weer dicht -Na de spoeling staat het water in de stortbak weer op precies hetzelfde niveau als voor de spoeling 2.3 Techniek op menselijke maat Wat is gebruiksvriendelijkheid? Gebruiksvriendelijkheid stelt de gebruiker centraal, niet het apparaat. In een doelgroep bestaan verschillen en daarmee moet rekening worden gehouden. Het hangt er ook vanaf waarvoor een bepaald product gebruikt moet worden, bv een bureaustoel is anders dan een kantinestoel. Je moet rekening houden met lichaamsafmetingen en duidelijkheid van het apparaat. Computers zijn erg verbeterd door een muis. Stemgeluid is ook in opkomst. Wat is de menselijke maat? Er wordt veel onderzoek gedaan naar lichaamsmaten, kracht en waarnemingsvermogen van mensen. P95 – 95 % van alle Nederlanders heeft maten die kleiner zijn dan die in de derde kolom (zie blz. 72), heten deze getallen de P95-waarden. De getallen in de eerste kolom heten P5-waarden omdat 5% van alle Nederlanders kleiner is dan de waarden in die kolom. P – percentiel, een woord om aan te geven in welk honderdste deel van de gemeten waarden een maat ligt. P5- en P95-waarden worden vaak als uitgangspunt genomen door fabrikanten en ondernemers. Onderlinge verhoudingen van mensen zijn ook belangrijk. Hoe ontwerpers P-waarden gebruiken verschilt per product. Soms worden hoge en soms lage P-waarden gebruikt. Levensduur is ook belangrijk. Vijf strategieën worden onderscheiden die vaak door elkaar heen worden gebruikt: - Laag percentiel-strategie (bv. Brievenbussen die zo laag staan dat ook kleine mensen, kinderen en rolstoelgebruikers er een brief in kunnen posten) - Hoog percentiel-strategie (bv. Deuropeningen waar ook zeer lange mensen doorheen kunnen zonder te bukken) - Gemiddelde als maatstaf (bv. De hoogte van een wc-pot, geschikt voor zowel lange als kleine mensen) - Verstelbaarheid-strategie (bv. Een fietszadel, zodat gebruikers de zadelhoogte aan hun eigen lengte kunnen aanpassen) - Varianten-strategie (bv. Dezelfde auto is zowel met automatische als handmatige versnelling te koop) Hoe ergonomisch kan een ontwerp zijn? Goede ontwerpen moeten geschikt zijn voor zoveel mogelijk mensen, maar is dat wel goed voor de opbrengst? Wordt een ergonomisch ontwerp terugverdiend door extra omzet? De techniek heeft in deze eeuw massaproductie mogelijk gemaakt en kan ook gebruikt worden om producten zo goed mogelijk aan te passen aan individuele behoeften. Dankzij automatisering en computers wordt veel meer rekening gehouden met individuele wensen va consumenten. 2.4 Ontwerpen Wat is ontwerpen? De magneetnaald verandert van richting, als er een draad wordt bijgehouden waar elektrische stroom doorheengaat. Een magneet die in een spoel heen en weer bewogen wordt, veroorzaakt elektrische stroom: ontwikkeling van dynamo en magnetisme. Op grote schaal werd zo stroom opgewekt. Er kwam een revolutie in het ontwerpen van huishoudelijke producten. Elektrische aandrijving en verwarming werden voor ontwerpers een basistechniek die ze in de meest uiteenlopende producten konden toepassen. Transistor en elektronische schakelaar waren ook heel belangrijk. Het bleek mogelijk miljoenen van die elektronische schakelaars samen te brengen op een oppervlak van niet meer dan een kwart vierkante cm. Computers konden zo steeds kleiner en krachtiger worden. In veel apparaten zijn chips bruikbaar. Veel kon geprogrammeerd worden. apparaten konden door de elektromotor uit zichzelf bewegen. Plastic en andere kunststoffen maken het mogelijk dat apparaten in de meest uiteenlopende kleuren en vormen ontworpen kunnen worden. Waar moet een ontwerper rekening mee houden? Bedrijven proberen door marktonderzoek zo goed mogelijk inzicht te krijgen in behoeften en wensen van de consument. Hun producten laten ze daar zoveel mogelijk op aansluiten. De eisen zijn in vier groepen in te delen: 1. Functionele eisen: welke taken moet het apparaat kunnen uitvoeren? 2. Ergonomische en milieu-eisen: hoe gebruiksvriendelijk moet het apparaat zijn en met welke verschillen tussen mensen moet het rekening houden? Hoe zwaar mag het product het milieu belasten? 3. Vormgevingseisen (design): welke vorm en kleur moet het ontwerp krijgen? 4. Financiele eisen: hoeveel mag het kosten? Bij niet ieder product weegt elke eis even hoog, maar het is altijd een mengeling van de vier eisen en de doelgroep heeft veel invloed. Hoe verantwoordelijk is een ontwerper? Hebben ontwerpers ook een ethische en maatschappelijke verantwoordelijkheid? Ontwerpers kunnen niet voortdurend denken aan alle mogelijke manieren waarop hun producten gebruikt en misbruikt worden. Technische apparaten en producten zijn medebepalend voor de manier waarop mensen zich gedragen en met elkaar omgaan. We leven in een technologische cultuur waarin techniek onze leefomgeving domineert. Ontwerpers moeten zich realiseren dan de invloed van technische apparaten en producten groter is dan vaak gedacht wordt. Techniek beïnvloedt onze manier van denken, handelen en waarnemen. De communicatie wordt anders en mensen worden roekelozer. Hoofdstuk 4 Productie 4.1 Jam maken Hoe maak je zelf jam? Functie suiker: zoetstof en conserveringsmiddel. Eis jam: het moet smeerbaar/stroperig zijn. Om dat te bereiken moet je pectine toevoegen = verdikkings/geleermiddel. Het kan worden verkregen uit appels, citroenen en rode bes. Geleisuiker – suiker waaraan pectine en citroensuiker zijn toegevoegd. Zie blz. 131 om jam te maken. Hoe kun je grote hoeveelheden jam maken? Opschalen – jam maken in grotere hoeveelheden. Veel problemen: verwarmen, mengen, roeren, afkoelen. Technici hebben oplossingen bedacht. Door schaalvergroting worden kosten bespaard: machines, goedkoper inkopen. Koken: in gesloten ketels onder vacuum -> er wordt korter en op lagere temperaturen gekookt, dat voorkomt dat fruit kapotkookt. Vacuum verpakken verlengt de houdbaarheid. Kenmerken van grootschalige productie zijn het gebruik van meet- en regelapparaturen en constante kwaliteit van het product. Wat mag een fabrikant wel, en wat niet? Fabrikant: kwaliteit moet constant zijn en in goede verhouding staan tot de prijs. Vaak nieuwe soorten en smaken op de markt brengen. Het product moet er aantrekkelijk uitzien. Grondstoffen: vruchten worden opgeslagen -> conserveringsmiddel toevoegen. Suiker is duur dus wordt ook gedroogde maïs gebruikt dat door een reactie suiker kan vervangen. Hulpstoffen: conserveermiddelen, kleurstoffen, antioxydantia, zuurteregelaars. Warenwet: Vruchtenproductenbesluit: samenstelling van jam en de hulpstoffen moet op het etiket staan. Er zijn voorschriften ten aanzien van het gehalte aan vruchten & hoeveelheid suiker. Er is een maximumgehalte van citroenzuur en pectine. Er wordt voortdurende kwaliteitscontrole gedaan. 4.2 Een miljoen colablikjes Hoe werkt een blikfabriek? Een blikje is van staal, het deksel is van aluminium. Drie delen staal: bodem en deksel zijn rondjes van staalplaat. Het middendeel is een rechthoek van staalplaat die rondgebogen wordt en in het midden vastgelast. Bodem en deksel worden om het middenstuk vastgeklemd. Het blikje wordt diepgetrokken. De wand wordt dunner dan de bodem (zie blz. 139). Op het staal wordt een laagje tin aangebracht, omdat staal roest als het met water in aanraking komt. Nog sneller dan water zuur is door koolstofdioxidegas. Tin is duur dus er komt maar heel weinig van op het blikje. Controle gebeurt door radioactieve straling. Vertinnen is toepassing van elektrolyse: staal wordt verbonden met de negatieve pool van een gelijkspanningsbron -> positieve geladen tinionen worden aangetrokken en ontladen. Hoe wordt de staalplaat voor blikjes gemaakt? Hoogwaardige grondstoffen en geautomatiseerde processen maken de productie van grote hoeveelheden halffabrikaten en eindproducten mogelijk. Staalblok gaat door meerdere walsen en wordt steeds dunner. Hoe dunner de staalplaat, hoe groter de snelheid tussen de verschillende walsen. Alles wordt steeds beter: in de afgelopen twintig jaar is het gewicht van een colablikje gehalveerd, terwijl de sterkte hetzelfde is gebleven. Ijzer is een verzamelnaam voor legeringen met een hoog ijzergehalte. IJzererts is een delfstof/gesteente met een hoog ijzergehalte. In de hoogoven reageert het ijzererts met cokes tot ruwijzer, wat niet sterk is. Het breekt snel door 3 a 4% koolstof. Door de meeste koolstof te verwijderen ontstaat het veel sterkere staal met 1,5% koolstof. Staal wordt gemaakt uit ruwijzer en schroot. Dit proces is een batchproces (batch betekent portie) en gaat zo in zijn werk: De reactor wordt gevuld met ruwijzer en schroot en behandeld met zuurstof totdat het proces voltooid is. Daarna wordt de reactor leeggemaakt. De samenstelling wordt intussen gecontroleerd. Tenslotte laat men het vloeibare staal uit de reactor in een transportbak stromen en die vult een reservoir, waarin het stolt tot staalplak wat weer naar de walserij gaat. Continuproces: er vindt voortdurend toevoer van grondstoffen plaats, waarna deze met elkaar reageren en als eindproducten steeds weer worden afgevoerd. Het maken van ijzer uit ijzererts: bij het hoogovenproces geschiedt de toevoer van de grondstoffen ijzererts en cokes aan de bovenkant van de oven, hulpstoffen worden toegevoegd. Deze stoffen gaan in de hoogoven langzaam naar beneden, waar ze reageren tot vloeibaar ruwijzer en een bijproduct dat slak genoemd wordt. Ze worden aan de onderkant van de oven afgetapt. Voortdurend controle is nodig omdat het om hoge temperaturen en grote hoeveelheden gaat. De buitenkant van de hoogoven is ijzer wat smelt bij ongeveer 1500°C dus het mag niet in contact komen met de inhoud (die is boven 2000°C). Alleen vuurvast steen is geschikt en om de temperatuur te kunnen regelen zijn er in de stenen binnenwand van de hoogoven leidingen voor koelwater aangebracht. Wel of geen blikjes? Blikjes vervuilen veel en hergebruik wordt geprobeerd maar is moeilijk omdat een blikje uit drie metalen bestaat: ijzer, tin en aluminium. Als het verbrandt wordt, verlies je aluminium en tin. Beter is om aluminium vooraf met magneten te verwijderen. Tin kan worden teruggewonnen m.b.v. elektrische stroom in een onttinningsblad.
4.3 Kleurstof voor spijkerbroeken
Hoe kom je aan kleurstoffen uit de natuur?
Veel planten bevatten natuurlijke kleurstoffen, die echter niet voor kleding gebruikt kunnen worden, omdat ze bv oplosbaar zijn in water. Je kunt met deze kleurstoffen alleen maar levensmiddelen, zoals toetjes, kleuren.
Indigo is de meest toegepaste kleur voor kleding. Indigo wordt verkregen uit de bladeren van bepaalde planten, in Europa de wede. Indigoplanten zijn groen. Na de oogst worden de bladeren gekneusd en een tijd lang in water geweekt tot ze gaan rotten. Er ontstaat een geelkleurige oplossing van de stof indigowit. Als je daar textiel in dompelt, hecht dit wit aan de vezels. Buiten het verfbad verandert de geelwitte kleur via groen in indigoblauw, door de reactie met zuurstof uit de lucht. Door te roeren wordt het proces van wit naar blauw versnelt. Na zeven en drogen kan de vaste stof bewaard en verhandeld worden. Door toevoeging van bepaalde stoffen treedt gisting op. Tegenwoordig worden er chemische stoffen voor het proces van blauw naar wit gebruikt. De kleurstof was en is duur door de vele reacties en arbeidskracht.
Welke kennis is er nodig om indigo na te maken?
Wetenschappers deden vanaf 1850 onderzoek naar de samenhang tussen de moleculaire structuur en de eigenschappen van een stof. Als je indigo in een fabriek zou kunnen maken, zou dat goedkoper zijn. Alfred von Bayer begon in 1865 met het onderzoek naar de fabrieksmatige bereiding van indigo.
William Perkin ontdekte de eerste synthetische kleurstof voor textiel. Hij probeerde uit koolteer een natuurlijke stof na te maken, kinine. Het resultaat wat een paarsblauwe prut en hij liet het testen als verfstof, bleek goed te hechten. Perkin noemde zijn ontdekking mauveine en ging deze op grote schaal produceren.
Om indigo te kunnen namaken moet je weten hoe de moleculen zijn opgebouwd. Zuivere indigo is uit een plant nodig. Door ontledingsreacties kan men nagaan welke atoomsoorten in het molecuul voorkomen: koolstof, waterstof, stikstof en zuurstof. Hoe zitten deze 30 atomen aan elkaar vast? Door proeven te doen kun je erachter komen.
1865-1878: Von Bayer helderde de structuurformule van indigo op.
Daarna: onderzoek naar methode om indigo uit chemische grondstoffen te maken.
1896: eerste synthetische bereidingswijze. Er waren veel andere bedrijven die manieren probeerden te vinden om indigo te maken en van de winst te profiteren, er zijn nu 30 manieren bekend. Verschil tussen gebruikte grondstoffen en de reacties daartussen.
Hoe maakt een fabriek indigo?
Een concurrent kan dezelfde stof op eenzelfde manier proberen te maken, terwijl het onderzoek daarnaar heel veel geld gekost kan hebben. Om uitvindingen te beschermen, kan een bedrijf zijn onderzoek en de gevolgde productiewijze z.s.m. beschermen door octrooien, zodat een ander bedrijf het product niet zomaar kan namaken, tenzij deze er geld voor betaalt en zo een licentie voor krijgt.
Stoffen met ingewikkelde moleculen als die van indigo kunnen nooit in een reactie ontstaan, er zijn dus meer reacties nodig. Voor iedere stap worden de beste omstandigheden onderzocht. De meeste reacties leveren niet 100% van de gewenste stof op, er ontstaan vaak bijproducten, die soms nog gebruikt kunnen worden. Technici testen de mogelijkheid het proces continu te laten verlopen.
Wanneer in het laboratorium de beste bereidingswijze is gevonden, hoeft dat op grote schaal niet het beste te zijn omdat de processen vaak veranderen als de hoeveelheden toenemen. Er wordt vaak een proeffabriek gebouwd.
Als een stof een bepaalde werking heeft, probeert men ook stoffen te maken waarvan de moleculen een beetje anders zijn opgebouwd. De chemische industrie is een bedrijfstak die erg conjunctuurgevoelig is en waarin de risico’s groot zijn.
4.4 De productie van penicilline
Hoe is penicilline ontwikkeld?
Micro-organismen is een verzamelnaam voor organismen die je met het blote oog niet kunt zien, zoals bacteriën gisten en sommige schimmels. Voor onderzoek worden micro-organismen gekweekt in petrischalen (platte glazen schaaltjes met een glazen deksel). Op de bodem van de petrischaal is een laagje voedsel aangebracht, de voedingsbodem, die bestaat uit een gelei. Met een uitgegloeide naald wordt een bepaald micro-organisme op de voedingsbodem afgezet, het enten. De micro-organismen eten het voedsel en groeien uit tot zichtbare kolonies. Steriel werken is vereist.
1928: Alexander Fleming was bezig met onderzoek naar infectieziekten en hij kweekte ziekteverwekkende bacteriën De kweek was mislukt want er was een schimmel op de voedingsbodem belandt. Rond deze schimmel groeiden geen bacteriën De schimmel moest dus een stof produceren die giftig was voor de bacteriën Hij noemde de stof penicilline, naar de schimmel. De schimmel produceert maar een heel klein beetje penicilline. Voor medicinaal gebruik zijn veel grotere hoeveelheden nodig. Bij pogingen om penicilline als zuivere stof te winnen was er een moment waarop de bacteriedodende werking verloren gingen.
1938: Florey en Chain geloofden de hypothese van Fleming en bouwden een groots laboratorium voor de penicillinevloeistof. Ze hadden in 1940 100 mg bruin poeder verzameld, onzuivere penicilline. Bij onderzoek op muizen overleefden ze het. Een mens heeft 3000 x zoveel penicilline nodig dus dat werd een nog groter onderzoek. In de oorlog zijn er veel mensen mee gered.
Hoe wordt penicilline in grote hoeveelheden gemaakt?
Biotechnologie is het gebruik van (micro)-organismen om producten te maken, bv. wijn en bier. Meer kennis van biologische processen biedt de mogelijkheid steeds meer producten door organismen te laten maken.
Bij penicilline maken gaat het om het kweken van zoveel mogelijk schimmels die penicilline maken. Drie stappen waarbij de kwantiteit steeds toeneemt:
- Een kleine hoeveelheid schimmel in een voorkweektank waar de schimmel zich vermenigvuldigt.
- De kweek wordt in een grotere reactor voortgezet.
- Tenslotte wordt een zeer grote reactor – de bioreactor – gevuld met voedingsvloeistof en alle tot dusver gekweekte schimmel.
Twee factoren zijn erg belangrijk in het kweken van penicilline op grote schaal:
1. De temperatuur en beluchting
2. Het gebruik van schimmelsoorten die veel penicilline produceren. Deze soorten kunnen soms gevormd worden door bestraling of door de schimmel in contact te brengen met chemicaliën. De tweede fase in de productie is penicilline in zuivere vorm verkrijgen, wat in aparte fabrieksinstallaties gebeurt. Zuiverings- en filtreringsmethoden worden schimmel en vloeistof gescheiden. De vloeistof ondergaat een aantal technieken: extractie, kristallisatie, filtratie, wassing en vriesdroging. Het proces moet heel steriel gebeuren, omdat het anders fout gaat. Is penicilline een wondermedicijn? Door penicilline zijn veel ziekten niet meer dodelijk en sommige helemaal uitgeroeid. Penicilline verhindert de opbouw van de celwanden van bacterien. Sommige ziekten kunnen weer ontstaan omdat ze resistent zijn voor penicilline. Nadelen antibiotica: 1. Antibiotica hebben een werkingsspectrum. Een smal-spectrum antibioticum bestrijdt maar een tot vijf bacteriesoorten. Een breed-spectrum antibioticum kan tot vijftig soorten bacterien doden, waaronder ook onschadelijke of nuttige. 2. En niet iedereen kan penicilline verdragen. 3. Omdat niet elk antibioticum tegen zuur kan is oraal gebruik vaak niet mogelijk. Het zuur van je maag maakt de tabletten of pillen onwerkzaam. 4. Bij een antibioticum is niet goed na te gaan of alle ziekteverwekkers dood zijn. Daarom moet je een kuur altijd afmaken. 5. Er zijn ook ziekteverwekkende bacterien waartegen penicilline niet werkt, die beschikken een enzym, penicillinase, dat penicilline afbreekt. 6. Er blijven ziekteverwekkende bacterien over die resistent zijn voor penicilline. Bij een volgende infectie moet je dan een ander medicijn gebruiken. Hierop zijn oplossingen bedacht: er worden andere soorten antibiotica gemaakt door met penicilline een reactie uit te voeren waardoor een iets gewijzigd penicillinemolecuul ontstaat dat ook iets andere eigenschappen heeft, of door aan de kweekvloeistof stoffen toe te voegen die een beetje anders zijn dan de normale, zodat de schimmel een iets gewijzigde penicillinesoort vormt. Het probleem van resistentie is dus kleiner geworden.
Cd - Heeft nauwelijks last heeft van ruis of slijtage - Moeilijk te kopiëren
Techniek van een cassettebandje/speler: Een cassettebandje is bedekt met materiaal waarop een magnetisch patroon is aangebracht. Bij het afspelen ze de recorder dat wisselende patroon om in geluid. Omdat een band van zichzelf al magnetisch is, zal een lege band ruis geven. Een goede cassettespeler kan deze achtergrondruis uit de muziek wegfilteren. De verhouding tussen geluidssignaal en ruis is een maatstaf voor hoe goed dat lukt. Het opnemen gaat zo in zijn werk: een microfoon zet geluid om in een elektrisch signaal. Een spoel in de opnameknop zet dat signaal op de band. Dat gebeurt in een magnetisch patroon, wisselend van sterkte en richting. Het afspelen gaat zo in zijn werk: er gebeurt precies het tegenovergestelde. Een spoeltje in de weergavekop zet dat patroon om in een elektrisch signaal de luidspreker maakt daar geluid van. Welke technieken maken de cd mogelijk? Digitaal opslaan van gegevens: informatie wordt opgeslagen in de vorm van een grote hoeveelheid nullen en enen. Bij een cd gebeurt dat in de vorm van wel of geen putjes in het schijfje. Het onderscheid tussen wel of geen putje is heel groot. Computers en chips in elektronische apparaten kunnen alleen overweg met discrete signalen. Die hebben uitsluitend een bepaalde waarde. Geluid: een trilling waarvan het signaal alle denkbare waarden kan hebben, dat is een continu of analoog signaal. Bij de opname van geluid op een cd wordt het continue signaal omgezet in een discreet signaal. Een groot aantal keren per seconde wordt het geluid gemeten, bemonstering. Hoe vaker dat gebeurt, hoe nauwkeuriger het discrete signaal overeenkomt met het continue signaal. Om de putjes af te lezen wordt gebruik gemaakt van een laser, waarbij geen direct contact nodig is tussen de laser en de putjes, omdat een laser heel krachtig en gefocust is. Alleen het licht dat in een putje valt, kaatst terug in een ontvanger. De ontvanger krijgt licht in hetzelfde patroon als de putjes op het schijfje staan. Dat teruggekaatste licht wordt uiteindelijk omgezet in geluid. Sony en Philips werkten samen om de cd te promoten met deze argumenten: een geluidsweergave zonder ruis en de geringe kwetsbaarheid. Verder is hun systeem over de hele wereld standaard, want de schijfjes zijn in alle cd-spelers te gebruiken. Er is geen slijtage omdat er geen direct contact is tussen de laser en de ontvanger, omdat er op de cd een beschermende laag ligt. Betekent digitalisering een betere kwaliteit? Te onderscheiden stappen bij het digitaliseren: 1. Het continue signaal lees je een flink aantal keren p/s af (bemonsteringsfrequentie) 2. De afgelezen waarden worden omgezet in getallen in het tweetallig stelsel: een serie nullen en enen. Het discrete signaal verloopt trapsgewijs. Het discrete signaal lijkt meer op het continue signaal naarmate de bemonsteringsfrequentie groter is. Door digitalisering krijg je niet automatisch hetzelfde geluid terug als wat er oorspronkelijk aangeboden werd. Wat kun je nog meer met cd´s? Je kunt op een cd ook andere informatie zetten dan alleen geluid; foto’s, tekeningen, beeld, tekst en film. Op een cd-rom kan heel veel opgeslagen worden. Je kunt ook cd´s kopiëren Dat is niet goed voor de platenmaatschappijen.
milieu. De afvoer van afval- en regenwater door dezelfde buizen heeft nadelen. Niet alleen komt bij hevige regenval een deel van het vuile water in het milieu, maar het redelijk schone regenwater wordt vervuild doordat het in het riool bij het afvalwater terechtkomt. Gescheiden afvoer van afvalwater is dus beter voor het milieu. Hoe werkt het toilet? Bij het doortrekken van de wc gebeurt er een aantal dingen achter elkaar: -De afvoerpijp in de stortbak wordt geopend -De stortbak loopt leeg en de behoefte wordt met kracht weggespoeld -Als de stortbak leeg is, wordt de afvoerpijp weer afgesloten en gaat er een kraan open waardoor de stortbak weer volstroomt -Is de bak vol, dan gaat de kraan weer dicht -Na de spoeling staat het water in de stortbak weer op precies hetzelfde niveau als voor de spoeling 2.3 Techniek op menselijke maat Wat is gebruiksvriendelijkheid? Gebruiksvriendelijkheid stelt de gebruiker centraal, niet het apparaat. In een doelgroep bestaan verschillen en daarmee moet rekening worden gehouden. Het hangt er ook vanaf waarvoor een bepaald product gebruikt moet worden, bv een bureaustoel is anders dan een kantinestoel. Je moet rekening houden met lichaamsafmetingen en duidelijkheid van het apparaat. Computers zijn erg verbeterd door een muis. Stemgeluid is ook in opkomst. Wat is de menselijke maat? Er wordt veel onderzoek gedaan naar lichaamsmaten, kracht en waarnemingsvermogen van mensen. P95 – 95 % van alle Nederlanders heeft maten die kleiner zijn dan die in de derde kolom (zie blz. 72), heten deze getallen de P95-waarden. De getallen in de eerste kolom heten P5-waarden omdat 5% van alle Nederlanders kleiner is dan de waarden in die kolom. P – percentiel, een woord om aan te geven in welk honderdste deel van de gemeten waarden een maat ligt. P5- en P95-waarden worden vaak als uitgangspunt genomen door fabrikanten en ondernemers. Onderlinge verhoudingen van mensen zijn ook belangrijk. Hoe ontwerpers P-waarden gebruiken verschilt per product. Soms worden hoge en soms lage P-waarden gebruikt. Levensduur is ook belangrijk. Vijf strategieën worden onderscheiden die vaak door elkaar heen worden gebruikt: - Laag percentiel-strategie (bv. Brievenbussen die zo laag staan dat ook kleine mensen, kinderen en rolstoelgebruikers er een brief in kunnen posten) - Hoog percentiel-strategie (bv. Deuropeningen waar ook zeer lange mensen doorheen kunnen zonder te bukken) - Gemiddelde als maatstaf (bv. De hoogte van een wc-pot, geschikt voor zowel lange als kleine mensen) - Verstelbaarheid-strategie (bv. Een fietszadel, zodat gebruikers de zadelhoogte aan hun eigen lengte kunnen aanpassen) - Varianten-strategie (bv. Dezelfde auto is zowel met automatische als handmatige versnelling te koop) Hoe ergonomisch kan een ontwerp zijn? Goede ontwerpen moeten geschikt zijn voor zoveel mogelijk mensen, maar is dat wel goed voor de opbrengst? Wordt een ergonomisch ontwerp terugverdiend door extra omzet? De techniek heeft in deze eeuw massaproductie mogelijk gemaakt en kan ook gebruikt worden om producten zo goed mogelijk aan te passen aan individuele behoeften. Dankzij automatisering en computers wordt veel meer rekening gehouden met individuele wensen va consumenten. 2.4 Ontwerpen Wat is ontwerpen? De magneetnaald verandert van richting, als er een draad wordt bijgehouden waar elektrische stroom doorheengaat. Een magneet die in een spoel heen en weer bewogen wordt, veroorzaakt elektrische stroom: ontwikkeling van dynamo en magnetisme. Op grote schaal werd zo stroom opgewekt. Er kwam een revolutie in het ontwerpen van huishoudelijke producten. Elektrische aandrijving en verwarming werden voor ontwerpers een basistechniek die ze in de meest uiteenlopende producten konden toepassen. Transistor en elektronische schakelaar waren ook heel belangrijk. Het bleek mogelijk miljoenen van die elektronische schakelaars samen te brengen op een oppervlak van niet meer dan een kwart vierkante cm. Computers konden zo steeds kleiner en krachtiger worden. In veel apparaten zijn chips bruikbaar. Veel kon geprogrammeerd worden. apparaten konden door de elektromotor uit zichzelf bewegen. Plastic en andere kunststoffen maken het mogelijk dat apparaten in de meest uiteenlopende kleuren en vormen ontworpen kunnen worden. Waar moet een ontwerper rekening mee houden? Bedrijven proberen door marktonderzoek zo goed mogelijk inzicht te krijgen in behoeften en wensen van de consument. Hun producten laten ze daar zoveel mogelijk op aansluiten. De eisen zijn in vier groepen in te delen: 1. Functionele eisen: welke taken moet het apparaat kunnen uitvoeren? 2. Ergonomische en milieu-eisen: hoe gebruiksvriendelijk moet het apparaat zijn en met welke verschillen tussen mensen moet het rekening houden? Hoe zwaar mag het product het milieu belasten? 3. Vormgevingseisen (design): welke vorm en kleur moet het ontwerp krijgen? 4. Financiele eisen: hoeveel mag het kosten? Bij niet ieder product weegt elke eis even hoog, maar het is altijd een mengeling van de vier eisen en de doelgroep heeft veel invloed. Hoe verantwoordelijk is een ontwerper? Hebben ontwerpers ook een ethische en maatschappelijke verantwoordelijkheid? Ontwerpers kunnen niet voortdurend denken aan alle mogelijke manieren waarop hun producten gebruikt en misbruikt worden. Technische apparaten en producten zijn medebepalend voor de manier waarop mensen zich gedragen en met elkaar omgaan. We leven in een technologische cultuur waarin techniek onze leefomgeving domineert. Ontwerpers moeten zich realiseren dan de invloed van technische apparaten en producten groter is dan vaak gedacht wordt. Techniek beïnvloedt onze manier van denken, handelen en waarnemen. De communicatie wordt anders en mensen worden roekelozer. Hoofdstuk 4 Productie 4.1 Jam maken Hoe maak je zelf jam? Functie suiker: zoetstof en conserveringsmiddel. Eis jam: het moet smeerbaar/stroperig zijn. Om dat te bereiken moet je pectine toevoegen = verdikkings/geleermiddel. Het kan worden verkregen uit appels, citroenen en rode bes. Geleisuiker – suiker waaraan pectine en citroensuiker zijn toegevoegd. Zie blz. 131 om jam te maken. Hoe kun je grote hoeveelheden jam maken? Opschalen – jam maken in grotere hoeveelheden. Veel problemen: verwarmen, mengen, roeren, afkoelen. Technici hebben oplossingen bedacht. Door schaalvergroting worden kosten bespaard: machines, goedkoper inkopen. Koken: in gesloten ketels onder vacuum -> er wordt korter en op lagere temperaturen gekookt, dat voorkomt dat fruit kapotkookt. Vacuum verpakken verlengt de houdbaarheid. Kenmerken van grootschalige productie zijn het gebruik van meet- en regelapparaturen en constante kwaliteit van het product. Wat mag een fabrikant wel, en wat niet? Fabrikant: kwaliteit moet constant zijn en in goede verhouding staan tot de prijs. Vaak nieuwe soorten en smaken op de markt brengen. Het product moet er aantrekkelijk uitzien. Grondstoffen: vruchten worden opgeslagen -> conserveringsmiddel toevoegen. Suiker is duur dus wordt ook gedroogde maïs gebruikt dat door een reactie suiker kan vervangen. Hulpstoffen: conserveermiddelen, kleurstoffen, antioxydantia, zuurteregelaars. Warenwet: Vruchtenproductenbesluit: samenstelling van jam en de hulpstoffen moet op het etiket staan. Er zijn voorschriften ten aanzien van het gehalte aan vruchten & hoeveelheid suiker. Er is een maximumgehalte van citroenzuur en pectine. Er wordt voortdurende kwaliteitscontrole gedaan. 4.2 Een miljoen colablikjes Hoe werkt een blikfabriek? Een blikje is van staal, het deksel is van aluminium. Drie delen staal: bodem en deksel zijn rondjes van staalplaat. Het middendeel is een rechthoek van staalplaat die rondgebogen wordt en in het midden vastgelast. Bodem en deksel worden om het middenstuk vastgeklemd. Het blikje wordt diepgetrokken. De wand wordt dunner dan de bodem (zie blz. 139). Op het staal wordt een laagje tin aangebracht, omdat staal roest als het met water in aanraking komt. Nog sneller dan water zuur is door koolstofdioxidegas. Tin is duur dus er komt maar heel weinig van op het blikje. Controle gebeurt door radioactieve straling. Vertinnen is toepassing van elektrolyse: staal wordt verbonden met de negatieve pool van een gelijkspanningsbron -> positieve geladen tinionen worden aangetrokken en ontladen. Hoe wordt de staalplaat voor blikjes gemaakt? Hoogwaardige grondstoffen en geautomatiseerde processen maken de productie van grote hoeveelheden halffabrikaten en eindproducten mogelijk. Staalblok gaat door meerdere walsen en wordt steeds dunner. Hoe dunner de staalplaat, hoe groter de snelheid tussen de verschillende walsen. Alles wordt steeds beter: in de afgelopen twintig jaar is het gewicht van een colablikje gehalveerd, terwijl de sterkte hetzelfde is gebleven. Ijzer is een verzamelnaam voor legeringen met een hoog ijzergehalte. IJzererts is een delfstof/gesteente met een hoog ijzergehalte. In de hoogoven reageert het ijzererts met cokes tot ruwijzer, wat niet sterk is. Het breekt snel door 3 a 4% koolstof. Door de meeste koolstof te verwijderen ontstaat het veel sterkere staal met 1,5% koolstof. Staal wordt gemaakt uit ruwijzer en schroot. Dit proces is een batchproces (batch betekent portie) en gaat zo in zijn werk: De reactor wordt gevuld met ruwijzer en schroot en behandeld met zuurstof totdat het proces voltooid is. Daarna wordt de reactor leeggemaakt. De samenstelling wordt intussen gecontroleerd. Tenslotte laat men het vloeibare staal uit de reactor in een transportbak stromen en die vult een reservoir, waarin het stolt tot staalplak wat weer naar de walserij gaat. Continuproces: er vindt voortdurend toevoer van grondstoffen plaats, waarna deze met elkaar reageren en als eindproducten steeds weer worden afgevoerd. Het maken van ijzer uit ijzererts: bij het hoogovenproces geschiedt de toevoer van de grondstoffen ijzererts en cokes aan de bovenkant van de oven, hulpstoffen worden toegevoegd. Deze stoffen gaan in de hoogoven langzaam naar beneden, waar ze reageren tot vloeibaar ruwijzer en een bijproduct dat slak genoemd wordt. Ze worden aan de onderkant van de oven afgetapt. Voortdurend controle is nodig omdat het om hoge temperaturen en grote hoeveelheden gaat. De buitenkant van de hoogoven is ijzer wat smelt bij ongeveer 1500°C dus het mag niet in contact komen met de inhoud (die is boven 2000°C). Alleen vuurvast steen is geschikt en om de temperatuur te kunnen regelen zijn er in de stenen binnenwand van de hoogoven leidingen voor koelwater aangebracht. Wel of geen blikjes? Blikjes vervuilen veel en hergebruik wordt geprobeerd maar is moeilijk omdat een blikje uit drie metalen bestaat: ijzer, tin en aluminium. Als het verbrandt wordt, verlies je aluminium en tin. Beter is om aluminium vooraf met magneten te verwijderen. Tin kan worden teruggewonnen m.b.v. elektrische stroom in een onttinningsblad.
2. Het gebruik van schimmelsoorten die veel penicilline produceren. Deze soorten kunnen soms gevormd worden door bestraling of door de schimmel in contact te brengen met chemicaliën. De tweede fase in de productie is penicilline in zuivere vorm verkrijgen, wat in aparte fabrieksinstallaties gebeurt. Zuiverings- en filtreringsmethoden worden schimmel en vloeistof gescheiden. De vloeistof ondergaat een aantal technieken: extractie, kristallisatie, filtratie, wassing en vriesdroging. Het proces moet heel steriel gebeuren, omdat het anders fout gaat. Is penicilline een wondermedicijn? Door penicilline zijn veel ziekten niet meer dodelijk en sommige helemaal uitgeroeid. Penicilline verhindert de opbouw van de celwanden van bacterien. Sommige ziekten kunnen weer ontstaan omdat ze resistent zijn voor penicilline. Nadelen antibiotica: 1. Antibiotica hebben een werkingsspectrum. Een smal-spectrum antibioticum bestrijdt maar een tot vijf bacteriesoorten. Een breed-spectrum antibioticum kan tot vijftig soorten bacterien doden, waaronder ook onschadelijke of nuttige. 2. En niet iedereen kan penicilline verdragen. 3. Omdat niet elk antibioticum tegen zuur kan is oraal gebruik vaak niet mogelijk. Het zuur van je maag maakt de tabletten of pillen onwerkzaam. 4. Bij een antibioticum is niet goed na te gaan of alle ziekteverwekkers dood zijn. Daarom moet je een kuur altijd afmaken. 5. Er zijn ook ziekteverwekkende bacterien waartegen penicilline niet werkt, die beschikken een enzym, penicillinase, dat penicilline afbreekt. 6. Er blijven ziekteverwekkende bacterien over die resistent zijn voor penicilline. Bij een volgende infectie moet je dan een ander medicijn gebruiken. Hierop zijn oplossingen bedacht: er worden andere soorten antibiotica gemaakt door met penicilline een reactie uit te voeren waardoor een iets gewijzigd penicillinemolecuul ontstaat dat ook iets andere eigenschappen heeft, of door aan de kweekvloeistof stoffen toe te voegen die een beetje anders zijn dan de normale, zodat de schimmel een iets gewijzigde penicillinesoort vormt. Het probleem van resistentie is dus kleiner geworden.
REACTIES
:name
:name
:comment
1 seconde geleden