Оборудование для промышленной стерилизации

Оборудование для промышленной стерилизации подразделяется на три категории: периодическая, непрерывная и асептическая. Периодическая и непрерывная стерилизация имеют дело с термической обработкой продукта, расфасованного в тару. При асептической стерилизации термическая обработка выполняется перед расфасовкой продукта в тару.

Оборудование для периодической стерилизации

К данной категории оборудования относятся автоклавы, которые могут быть вертикального и горизонтального типа (рис. 2.14, 2.15). Автоклав представляет собой цилиндрический сосуд, где продукт нагревается до температуры выше температуры кипения воды. Сосуд должен выдерживать давление до 475 кПа или давление, необходимое для поддержания температуры пара 135-150 ⁰С. Система контроля спроектирована таким образом, чтобы позволить внешним факторам (давление и температура) увеличиваться до требуемого уровня в течение определенного времени, выдерживаться при данных условиях в течение определенного промежутка времени и снижаться до атмосферного давления и температуры окружающей среды.

Рисунок 2.14 – Горизонтальный автоклав [4].

Рисунок 2.15 – Вертикальный автоклав: 1 – предохранительный вентиль; 2 – вентиль для выпуска пара из автоклава во время стерилизации; 3 – манометр; 4 – термометр; 5 – чувствительный элемент для контроллера; 6 – коробка для термометра; 7 – парораспределитель; 8 – вентиль для впуска воздуха для охлаждения [1].

В типичном процессе стерилизации корзины с консервными банками помещаются в автоклав, который герметически закрывается. Затем в автоклав под высоким давлением подается поток воды и пара до достижения требуемых уровней давления и температуры. Этот промежуток времени называется периодом начала стерилизации. Затем банки с продуктом выдерживаются при данном режиме в течение определенного периода времени. За это время достигается необходимая термическая обработка для промышленной стерилизации продукта. Период выдержки называется собственно процессом стерилизации. Затем следует период конца стерилизации, когда давление и температура внутри автоклава снижаются.

Иногда вертикальный автоклав используется для открытой стерилизации консервов, т.е. без закрывания крышки. Стерилизация происходит при атмосферном давлении, в качестве нагревающей среды используется вода. Таким способом стерилизуют консервы в жестяной таре при температуре, не превышающей 100 ⁰С, консервы, фасованные в узкогорлые стеклянные бутылки, укупоренные корончатыми колпачками [5].

Оборудование для непрерывной стерилизации

Непрерывный процесс стерилизации консервов осуществляется в системе гидростатической стерилизации, схема которой изображена на рис. 2.16. Система состоит из башни и двух колонн воды для поддержания паровой среды с высоким давлением для продвижения банок. Высота водяных колонн достаточна для поддержания необходимого уровня давления и температуры пара. Продуктовый конвейер непрерывно транспортирует банки через систему. Банки с продуктом поступают в систему через колонну горячей воды и начинаются нагреваться. Нагрев продукта завершается, когда продукт проходит через паровую среду. Финальная стадия процесса наступает, когда банки проходят через колонну с холодной водой. Время пребывания продукта в системе гидростатической стерилизации является функцией скорости конвейера. Термическая обработка продукта является функцией температуры пара и времени, необходимом для перемещения продукта через систему.

Рисунок 2.16 – Схематическая диаграмма гидростатической стерилизации консервов [4].

Оборудование для асептической обработки

Уникальностью асептического оборудования является то, что продукт стерилизуется перед расфасовкой в банки (рисунок 2.17).

Рисунок 2.17 – Система асептического консервирования: 1 – питательный резервуар с насосом; 2 – нагреватели; 3 – сосуд с паром под давлением для горячей выдержки (автоклав) и асептический насос; 4 - панель управления процессом; 5 – асептический поверхностный охладитель; 6 – уравнительное устройство, находящееся под давлением азота; 7 – асептический наполнитель барабанов под низким давлением; 8 – конвейер для подачи пустых барабанов; 9 - устройство для наклона; 10 – накопитель пустых барабанов, уложенных в штабель; 11 – ручная машина для разборки барабанов с поддонов; 12 – полуавтоматическая машина штабелеформирующая машина; 13 – выпуск штабелизированных наполненных барабанов [4].

Система асептического консервирования требует отдельной стерилизации тары и расфасовки продукта в тару в асептических условиях. Она может использоваться только для жидких, высоковязких продуктов, а также жидкостей, содержащих твердые частицы. Используя пар высокого давления в качестве нагревающей среды, можно нагреть продукт до температур, превышающих 100 ⁰С. После нагревания продукт перекачивается насосом через трубопровод для выдержки в течение определенного времени для достижения требуемого уровня термической обработки. Затем продукт охлаждается в теплообменнике, где в качестве охлаждающей среды выступает холодная вода.