Схема лабораторной установки - автоклава (модель АЭ03.00.000)
Риунок 1.6 - Схема автоклава в сборе:
1 – корпус; 2- рычажок «Вкл.» «Выкл.»; 3 - сигнальная лампа зелёного цеета; 4 – ручка; 5 - болт откидной; 6 - клапан предохратапелъный; 7 - стрелочный термометр; 8 – кассета; 9 - кольцо 305-320-85-2-4 ГОСТ 9833-73; 10 - штуцер-жиклер; 11 – кран; 12 – хомут; 13 - ишанг слива; 14 –крышка; 15 - трубчатый злектронагреватель (ТЭН); 16- заглушка с прокладкой (для исполнений -01, -02)
Рисунок 1.7 – Кассета: 1 – основание; 2 – крышка; 3 – гайка; 4 – шпилька; 5 – прокладка.
Таблица 1.5 - Технические характеристики автоклава (модель АЭ03.00.000)
| № | Наименование показателя | Значение |
| Максимальная температура в режиме стерилизации, 0С | ||
| Максимальное давление режиме стерилизации, МПа | 0,3 | |
| Емкость, дм3 (л) | ||
| Габаритные размеры, мм | ||
| - диаметр внутренний | ||
| - ширина по ручкам | ||
| - ширина максимальная | ||
| - высота | ||
| Потребляемая мощность, кВт | 2,0 | |
| Напряжение питания сети, В | ||
| Масса автоклава в сборе, кш |
Таблица 1.6 - Вместимость автоклава по банкам
| Вместимость банки, см3 | Слой | Максимальная вместимость (количество банок, устанавливаемых в кассету), шт. | |
| номинальная | полная | ||
| 560±15 | |||
| 700±15 | |||
| 2* | |||
| 865±15 | |||
| 1060±20 | |||
| 1550±20 | |||
| 2080±30 | |||
| 3200±50 |
* Во втором слое можно установить только банку вместимостью 500 см3
Задание:
1. Используя «Руководство по эксплуатации АЭ03.00.000», изучить конструкцию и принцип работы вертикального автоклава.
2. Из «Технологических инструкций производства консервов в автоклаве» или используя справочные данные [1] выбрать вид консервов.
3. Разработать технологическую схему производства выбранных консервов.
4. Подготовить сырье и материалы согласно технологической схеме и норме расхода.
5. Подготовить автоклав к работе.
6. Провести пробную стерилизацию консервов в вертикальном автоклаве (модель АЭ03.00.000).
7. Рассчитать давление в консервной банке при укупорке и при стерилизации и определить оптимальное давление в автоклаве при стерилизации консервов с противодавлением.
8. Определить емкость, часовую производительность, необходимое количество автоклавов, число циклов за смену, продолжительность интервала времени между загрузками очередных автоклавов и построить график работы автоклавного цеха (пример). Исходные данные взять у преподавателя.
Расчет автоклавов
Пример.Расчет автоклавов для консервов «Сок абрикосовый».
Рассчитать автоклав для стерилизации консервов «Сок абрикосовый» в банках I-82-1000. Производительность линии 8,6 банок в минуту. Режим стерилизации 
. Масса продукта в банке 1000 г. Наружный диаметр банки 0,105 м, высота 0,162 м. Температура воды в автоклаве при загрузке корзин с банками 60 0С, при выгрузке – 40 0С. Температура охлаждающей воды 15 0С. Масса автоклава 1132 кг, корзин – 50 кг, банки – 0,41 кг. Начальная температура (в 0С): продукта – 50; автоклава – 40. Удельная теплоемкость (в Дж/(кгК)): стекла 837,6; стали 481,5; продукта 3800; воды 4186,8. Энтальпия греющего пара 2679 Дж/кг, конденсата – 419 Дж/кг [23].
1 Количество банок, помещающихся в одной корзине (шт.):
nб = 0,785а 
,
где: dк – диаметр корзины, м; dб – диаметр банки.
Отношение высоты корзины к высоте банки:
а = 
= 4,3≈4
n 
= 0,785 ∙ 4 ∙ 
= 255
2 Время наполнения одной корзины (мин)
τ 
= 
τ = 
= 30.
3 Количество корзин в автоклаве (шт.)
m 
= 
m = 
=1,5≈ 2
4 Количество банок, единовременно загружаемых в автоклав (шт.)
n = n 
∙ m 
n = 255 ∙ 2 = 510.
5 Время полного цикла работы (в мин) автоклава
= τ 
+ τ 
+ τ 
+ τ 
+ τ 
= 5 + 20 + 90 + 30 + 5 = 150 мин.
6 Количество автоклавов (шт.)
n 
= 
n = 
= 2,5≈3.
7 Интервал загрузки автоклавов (в мин)
= 
= 
= 59,3≈60.
8 График работы автоклавного отделения
Таблица 19
| Процесс | Время начала (окончания) операции на автоклавах | ||
| №1 | №2 | №3 | |
| Загрузка (начало) | 8-00 | 9-00 | 10-00 |
| Пуск пара | 8-05 | 9-05 | 10-05 |
| Собственно стерилизация | 8-25 | 9-25 | 10-25 |
| Охлаждение (начало) | 9-55 | 10-55 | 11-55 |
| Разгрузка (начало) | 10-25 | 11-25 | 12-25 |
| Разгрузка (конец) | 10-30 | 11-30 | 12-30 |
9 Расход тепла отдельно па каждую из следующих фаз:
1) повышение температуры в автоклаве;
2) собственно стерилизация.
В 1-ой фазе тепло (в Дж) расходуется на:
- нагрев аппарата
Q 
= 
Q = 
= 9084,3
где: М 
- масса автоклава, кг; с – удельная теплоемкость стали, кДж/(кг∙К);
Т – температура стерилизации, ºС; t - начальная температура автоклава, ºС.
- нагрев автоклавных корзин
Q 
= 
Q = 
= 802,5
где: М - масса одной корзины, кг; m - количество корзин, шт; t - начальная температура корзин, ºС.
- нагрев банок
Q = 
Q = 
= 2432,53
где: n 
- количество банок, единовременно загружаемых в автоклав, шт; m - масса единицы тары, кг; с 
- удельная теплоемкость стекла, кДж/(кг∙К); t 
- начальная температура тары, ºС.
- нагрев продукта
Q 
= 
Q = 
= 26916,7
где: m 
- масса продукта в таре, кг; с - удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг∙К); t - начальная температура продукта, ºС.
- нагрев воды
Q 
= 
Q = 
= 46444
где: V - масса воды, кг; с - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг∙К); t - начальная температура воды, ºС.
- компенсацию тепловых потерь
Q 
= F 
∙ τ`∙ 
∙(t - t )
где: F - площадь наружной поверхности автоклава, м 
; τ` - продолжительность нагрева, ч; 
- суммарный коэффициент теплоотдачи в период нагрева, кВт/(м ∙К)
F = 
∙D∙H + 2∙ 
F = 3,14∙1,2∙1,6 + 2∙ 
= 8,3 м 
где: D и H – наружный диаметр и высота корпуса автоклава, м.
τ` = 20/60 = 0,33 ч
α 
= 9,74 + 0,07∙(35 - 25) = 10,44 Вт/ (м ∙ К)
Следовательно,
Q = 8,3∙0,33∙10,44∙(35 - 25) = 410,8
Суммарный расход тепла в 1-ой фазе
= 9084,3 +802,5+2432,53+26916,7+46444+410,8 = 62906,83 Дж.
Во 2-ой фазе тепло расходуется только на компенсацию тепловых потерь
= F ∙ τ``∙α` ∙(t - t )
α` = 9,74 + 0,07∙(40 - 25) = 10,79 Вт/(м ∙ К)
τ`` = 90 / 60 = 1,5
= 8,2∙10,79∙1,5∙(40 - 25) = 1990,755 Дж
10 Расход пара (в кг) отдельно для каждой фазы D 
и D
D = 
D = 
= 100,2
где: i и i - энтальпии пара и конденсата, кДж/кг.
D 
= 
D = 
= 3,17
11. Интенсивность расхода пара (в кг/час) в каждой фазе D 
и D 
D 
= 
= 300,6
D = 
= 2,11
12. По максимальной интенсивности расхода пара определяют диаметр паропровода (в м)
d = 
d = 
= 0,049
13 Суммарное количество тепла 
` (в Дж), отдаваемое при охлаждении: а) аппаратом и корзинами; б) банками; в) продуктом; г) водой.
а) Q 
= 
Q = 
= 9886,8
б) Q = 
Q = 
= 2919,04
в) Q 
= 
Q = 
= 32300
г) Q 
= 
Q = 
= 34890
= 9886,8+2919,04+32300+34890 = 79995,84 Дж
14 Средняя температура воды (в ºС), уходящей из автоклава при охлаждении
t 
= 
t = 
= 49,2
15 Расход воды на охлаждение (в м 
)
W = 
W = 
= 2,34
16 Диаметр трубы, подающей воду (в м)
d 
= 
d = 
= 0,020 м.
Вопросы для самопроверки
1. В чем заключается сущность процесса стерилизации? Объясните формулу стерилизации.
2. Объясните ход выполнения процесса стерилизации на лабораторном автоклаве.
3. Дайте классификацию существующим стерилизационным аппаратам и объясните их преимущества и достоинства. На конкретном примере стерилизуемого продукта выберите и обоснуйте тип стерилизационного аппарата.
Литература
1. Справочник по производству консервов // под ред. Рогачева В.И. том 3,4 – М.: Пищевая промышленность, 1974г.
2. Флауменбаум Б.Л., Танчев С.С., Гришин М.А. Основы консервирования пищевых продуктов. – М.: Агропромиздат, 1986. – 494 с.
3. R. Paul Singh, Dennis R. Heldman. Introduction to Food Engineering // Elsevier, Fourth Edition, 2009, 841 p.
4. P.G. Smith. Introduction to Food Process Engineering / Second Edition©/Springer Science+Business Media, LLC 2011 – 510 p.