РОБОТА 1 ВЕРТИКАЛЬНИЙ АВТОКЛАВ «АВ-2»

Технологічне завдання:теплова обробка (стерилізація) консервів.

Мета роботи:Оцінити технічний рівень (стан) вертикального автоклава «АВ-2» та дати пропозиції щодо розвитку його конструкції для підвищення ефективності процесу стерилізації.

Завдання роботи:

1. Вивчити пристрій та принцип роботи вертикального автоклава "АВ-2".

2. Розглянути особливості процесу стерилізації.

3. Визначити теоретичну та експериментальну продуктивність, а також потужності нагрівачів вертикального автоклава «АВ-2» при різних режимах роботи та обробити результати випробувань.

4. Дати пропозиції щодо технічного обслуговування вертикального автоклава "АВ-2".

5. Засвоїти правила безпечної експлуатації та налагодження вертикального автоклава "АВ-2".

Обладнання, інструменти та інвентар:автоклав вертикальний АВ-2, годинник, технічна вага з різновагами.

Продукти:консерви у бляшаних банках загальним обсягом 6,0 л.

Вивчення пристрою та принципу роботи

Вертикальний автоклав АВ-2 (рис.5.9.1) призначений для стерилізації консервів за умов міні-виробництв.

Автоклав складається зі стерилізаційної 11 і 4 водопарової камер, що являють собою єдину конструкцію, зварену з двох ізольованих ємностей. Стерилізаційна камера зверху закрита кришкою 12, забезпеченої в центрі зовні притиском 14 і має прорізи по периферії для проходження притисків 14 (гвинтів з маховиками). До водопарової камери в її верхній і нижній частині штуцерами приєднана водовказівна колонка 7 з верхнім 8 і 3 нижнім кранами.

Рис.5.23. Автоклав вертикальний АВ-2:

1 – кожух; 2 – шланг; 3, 8 - нижній та верхній крани; 4, 11 - водопарова та стерилізаційна камери; 5 – дно; 6 – касета для консервів; 7 - водовказівна колонка; 9 - лійка; 10 - полиця; 12 – кришка; 13 – мановакууметр; 14 - притиск; 15 – електроконтактний манометр; 16, 22 - вентилі ежекції та фільтра; 17, 20, 23 - водяний, паровий, конденсатний вентилі; 18 - ежектор; 19 - запобіжний клапан; 21 - фільтр; 24 - болт кріплення електронагрівальних елементів; 25 – коробка; 26 - електронагрівальний елемент; 27 - електрощит; 28 - вимикач; 29 - сигнальна лампа

Над верхнім краном встановлена ​​воронка 9, на нижній знизу нагвинчений ніпель гумового шланга 2. Над дном 5 камери стерилізації розташовується нижній кран касети 6 зі стерилізаційними об'єктами.

До верхньої частини камери за допомогою штуцерів приєднані мановакууметр 13 і електроконтактний манометр 15, а також ежектор 18 з вентилями 16 і 17. Знизу вона забезпечена блоком з конденсатним вентилем 23, фільтром 21 і вентилем фільтра 1 12 до запобіжного клапана , яка через патрубок з паровим вентилем 20 з'єднується зі стерилізаційною камерою 11. Автоклав має захисний кожух 1, що спирається на три опори. На кожусі внизу розташована коробка 25, що закриває клеми електронагрівачів 26 і болти їх кріплення 24. Електронагрівачі розташовуються в нижній частині водопарової камери, під днищем камери стерилізації. Електрощит 27 з вимикачем 28 і сигнальною лампою 29 кріпиться до стіни поруч із автоклавом з боку, протилежного запобіжному клапану.

Робота автоклава здійснюється в такий спосіб.

Завантажте в стерилізаційну камеру касети 6 з консервами (перше завантаження рекомендується проводити у попередньо прогрітий автоклав). Закрийте кришку камери стерилізації 12, підніміть і щільно затягніть маховичками гвинтові притиски 14.

Увімкніть електронагрівачі, повернувши ручку вимикача 28 у положення Увімкнено (при цьому повинна загорітися сигнальна лампа 29). Після досягнення у водопаровій камері необхідного тиску відкрийте паровий вентиль 20, витіснивши через раніше відкритий конденсатний вентиль 23 повітря разом з частиною пари. Через 2...3 хв закрийте вентиль 23. Потім дочекайтеся досягнення верхнього значення стерилізації тиску на електроконтактному манометрі 15, зафіксуйте час початку стерилізації. Під час стерилізації необхідно 2-3 рази на 10...15 з відкрити вентиль 23 для видалення конденсату зі стерилізаційної камери, а також для кращого обмивання парою об'єктів, що стерилізуються. Після закінчення заданого часу стерилізації закрийте вентиль 20, відкрийте триходовий краник мановакууметра і продуйте сифонну трубку, випустіть пару та конденсат зі стерилізаційної камери, відкривши вентиль 23, і осушіть простерилізовані консерви. Для цього відкрийте вентиль 17 впуску води в ежектор 18 і вентиль 16 відсмоктування пари зі стерилізаційної камери. Ежекцію проводите протягом 10 хв, при цьому розрідження, що вимірюється мановакууметром 13, має досягти не менше 44 кПа. Після закінчення ежекції закрийте вентиль 16, потім вентиль 17 та відкрийте вентиль 22 для з'єднання стерилізаційної камери з атмосферою, відкрийте кришку 12, закрийте вентиль 22 та вивантажте консерви.

Вертикальні автоклави виготовляють дво- і чотирисітчастими, що розрізняються лише заввишки корпусу.
Двосетчастий вертикальний автоклав марки АВ-2 Батумського машинобудівного заводу (малюнок 1) має зварний циліндричний корпус, виготовлений із вуглецевої сталі Ст. 3. Герметичність з'єднання кришки з корпусом забезпечується прокладкою з промасленого азбесту. Усередині автоклава над днищем розташований барботер. На опорному кільці встановлюють сталеві сітки з отворами по всій бічній поверхні. На кришці автоклава встановлено кран для продування. Під кришкою автоклава укріплений кільцевий душ. Труба зливу води приєднана до днища автоклава в центрі. До циліндричної частини автоклава приварена коробка, на якій встановлено термометр (до 150°С), манометр (до 0,6 МПа) та запобіжний клапан. Для циркуляції води у коробці вона з'єднана трубкою з нижньою частиною автоклаву; завдяки цьому забезпечується правильне показання термометра.
Батумський машинобудівний завод випускає автоклави, у яких кришка притискається до корпусу спеціальним затискачем (замість кількох барашкових гайок), що полегшує працю автоклавників та скорочує час на закривання та відкривання кришки автоклаву.
На корпусі автоклаву та на кришці укріплені кільця (фланці) трапецеїдального перерізу, між якими розташована

А-марки АВ-2: 1 – корпус автоклаву; 2-кришка автоклава; 3 та 4 - кільця (фланці); 5 - ущільнювальне прокладання; 6 - поясний затискач; 7 – сегменти; 8-зовнішній пояс автоклава; 9 - противагу; 10 – сітки; 11 барботер для підведення пари; 12 - днище, б-марки АВ-4; 1- опора; 2-бандаж; 3 – циркуляційна трубка; 4 – приладова коробка; 5 – повітряний краник.
Малюнок 1 - Вертикальні автоклави

Ущільнювальне прокладання. Швидкодіючий поясний затискач має 15 секторних захватів (сегментів), укріплених на кільці із пружинної смугової сталі, та важільну систему для стягування та розведення затиску. При повороті важеля поясний затискач стягує сегменти. Сегменти, сходячись, входять своїми внутрішніми вирізами у виступи кілець і притискають кришку до корпусу автоклава. Зовнішній пояс обмежує переміщення сегментів та утримує їх у певному положенні при відкритій кришці.
Схема комунікації одного автоклава показана на малюнок 2. Як видно зі схеми, автоклави для стерилізації з протитиском, крім звичайних трубопроводів, мають ще трубопровід, що під водить стиснене повітря (зазвичай через барботер для пари), або трубопровід для води, що подається під відцентровим тиском або паровим насосом. Крім того, від верхньої частини корпусу автоклава відходить труба, пов'язана з каналізацією.

1,2 та 4 - трубопроводи; 3 – відцентровий насос; 5 – компресор; 6 – ресивер зі стисненим повітрям.
Малюнок 2 - Комунікація автоклаву

На трубопроводах, що подають в автоклав пару та воду, є зворотні клапани; вони запобігають руху води з автоклава до мережі, якщо там зменшується тиск. На паропровідній трубі встановлюють два запірні вентилі.
Перед роботою перевіряють стан автоклава, справність всіх вентилів, контрольно-вимірювальної апаратури та прокладок.
Стерилізацію консервів у бляшаній тарі серед пари ведуть в такий спосіб. За допомогою електроталі завантажують кошики з банками в автоклав, закривають кришку і затискачем поясним притискають кришку до автоклава поворотом важеля. Потім відкривають продувний кран та паровий вентиль; повітря при цьому витісняється парою з автоклаву. З появою струменя пари з продувного крана його закривають і продовжують підігрів до встановленої температури в автоклаві. Тривалість нагріву встановлюється режимом стерилізації. Швидкість підвищення температури регулюють шляхом подачі до автоклаву пари. Після досягнення температури стерилізації її підтримують протягом усього часу стерилізації, контролюючи термометром і регулюючи подачею свіжої пари.
Після закінчення часу стерилізації паровий вентиль закривають і поступово знижують тиск і температуру, випускаючи пару через продувний кран за час, передбачений режимом стерилізації. Потім банки охолоджують. Для цього до автоклаву подають під тиском холодну воду або вивантажують сітки з автоклаву і банки охолоджують під водяним душем або на повітрі. Банки охолоджують до температури їх поверхні 40-45° З. Якщо їх охолодити, то триває розварювання продукту банку. При охолодженні до нижчих температур банки не висихають і можуть покритися іржею.
Стерилізацію консервів у скляних банках у воді з водяним протитиском здійснюють наступним чином. В автоклав наповнений водою, температура якої відрізняється на 10-15 ° С від температури банок, завантажують наповнені кошики. Кришку герметично закривають і заповнюють автоклав водою, залишаючи під кришкою невеликий повітряний прошарок. Прошарок є буфером, що запобігає різким коливанням тиску при випуску частини води. Потім автоклав подають пару, поступово підвищуючи температуру і тиск у ньому до встановлених значень.
Тиск в автоклаві збільшується за рахунок конденсату, що утворився з пари. Якщо тиск в автоклаві стане більшим за допустимий, а температура ще не досягне потрібної величини, то тиск знижують, обережно випускаючи частину води через зливну трубу.
Встановлену температуру постійно підтримують протягом усього часу стерилізації, одночасно зберігаючи постійний тиск в автоклаві. Після закінчення стерилізації банки охолоджують. Для цього зверху в автоклав впускають холодну воду і таку кількість води випускають через спускну трубу.
Дослідження показали, що при охолодженні термостійкість буряків значно нижча, ніж при нагріванні. Пояснюється це тим, що при нагріванні зовнішні шари стінки скляної банки зазнають стискуючих зусиль, а при охолодженні в них виникають зусилля, що розтягують, в результаті яких виходять тріщини і банки руйнуються. Як показує досвід, найбільш небезпечним є етап охолодження банок від температури стерилізації до 70 ° С. У цьому інтервалі температур у матеріалі банок виникають особливо високі напруги, що іноді призводять до їх руйнування. Щоб запобігти бійу банок при охолодженні, температура в автоклаві повинна знижуватися поступово і рівномірно. Для цього воду, що охолоджує, подають дрібними струменями через барботер або душ, укріплений під кришкою автоклава. Цей спосіб у заводських умовах показав добрі результати.
Коли температура автоклаві наближається до кінцевої, тиск поступово зменшують, продовжуючи охолодження. Після закінчення охолодження закривають усі вентилі, відкривають продувний кран або вентиль на зливальній трубі та доводять тиск в автоклаві до атмосферного. Потім випускають частину води та вивантажують кошики з банками.
Пристрої для завантаження автоклавних сіток банками та вивантаження їх із сіток значно полегшують працю працюючих, підвищують продуктивність праці та зменшують бій банок. Найбільш простий спосіб завантаження бляшаних банок у сітки - це завантаження із застосуванням водяної подушки. При цьому способі порожню сітку за допомогою електроталі занурюють у посудину з водою, рівень якої трохи вищий за кромку сітки. З транспортера банки подають у воду, яка оберігає їхню відмінність від деформації чи бою. Коли сітка заповниться банками, її вивантажують із посудини з водою і завантажують в автоклав.
Для розвантаження сіток після стерилізації може бути використана така ж посудина, але заповнена розчином, питома вага якого більша за питому вагу банок.
Для завантаження банок у сітки та вивантаження їх із сіток застосовують також установки з гідравлічним підйомником, а також з електромагнітною головкою.
Якість консервів та можливість їх тривалого зберігання значною мірою залежать від точності дотримання режиму стерилізації. Найбільш надійними є автоматичний контроль та автоматичне регулювання температури в автоклаві та тривалості власне стерилізації. В автоклавах періодичної дії для регулювання та контролю підвищення тиску та температури, тривалості та температури власне стерилізації, автоматичного продування автоклава від повітря, протитиску, тривалості зниження тиску та охолодження “водою застосовують різні автоматичні схеми.
Для автоматичного контролю та регулювання використовують пневматичні та електричні програмні терморегулятори із застосуванням реле часу, звукової та світлової сигналізації, з автоматичним записом у часі температури та тиску в автоклаві.
При стерилізації консервів у бляшаній та скляній тарі пором у періодично діючому автоклаві, що працює з протитиском, застосовують програмні регулятори температури та тиску системи ПРП-2 та ПРП-2У. Ці регулятори забезпечують стійкий процес стерилізації згідно з заданим режимом з відхиленням температури від заданої ±1,5° С.
Горизонтальний автоклав. Корпус автоклава (рисунок 3) встановлений горизонтально на лапах.

1 – корпус; 2 – кришка; 3-затискний штурвал; 4-Сгрботер.
Рисунок 3 – Горизонтальний автоклав

Торцеві сторони корпусу з одного або двох боків закриваються герметично кришками на петлях. Усередині автоклава встановлені барботер для подачі пари та рейки, якими переміщуються візки з банками. Горизонтальні автоклави будуються для однієї, чотири і шість візків; розрізняються вони між собою лише довжиною корпусу. Ці автоклави мають такі ж контрольно-вимірювальні прилади та комунікацію, як і вертикальні автоклави.
Для горизонтальних автоклавів (на відміну від вертикальних; не потрібно каналів (шахт) при їх установці, а також монорейок з електроталлю або кранів для завантаження банок. Наявність кришок дозволяє завантажувати автоклав з одного боку та розвантажувати його з іншого боку; це забезпечує деяку поточність руху банок, особливо, якщо завантаження автоклава проводити в стерилізаційному цеху, а розвантаження - біля складу готової продукції, проте горизонтальні автоклави займають велику площу і в них важко проводити стерилізацію консервів у воді, крім того, ступінь використання їх обсягу менший. при меншому часі стерилізації якість консервів вища.

Автоклави вертикальні АВ-2 АВ-4

Тривала збереження консервів без псування досягається шляхом придушення життєдіяльності мікроорганізмів, що знаходяться в них, що може здійснюватися різними методами, з яких найбільш поширений метод теплової обробки (у ряді випадків вона є одночасно і кулінарною тепловою обробкою сировини).

Процес пригнічення мікрофлори в продукті при температурі до 100 ° С називається пастеризацією, при 100 ° С і вище стерилізацією. Устаткування, застосовуване щодо цих процесів, називається відповідно пастеризаторами і стерилізаторами.

Стерилізатори бувають періодичної та безперервної діїВони бувають вертикальними та горизонтальними. В одних конструкціях автоклавів банки в процесі стерилізації нерухомі, в інших (наприклад, горизонтальних роторних) переміщуються для підвищення швидкості теплообміну.

Процес пригнічення мікрофлори в продукті при температурі до 100 ° С називається пастеризацією, при 100 ° С і вище стерилізацією. Устаткування, застосовуване щодо цих процесів, називається відповідно пастеризаторами і стерилізаторами. Стерилізатори бувають періодичної та безперервної дії. Стерилізатори періодичної дії зазвичай називають автоклавами. Вони бувають вертикальними та горизонтальними. В одних конструкціях автоклавів банки в процесі стерилізації нерухомі, в інших (наприклад, горизонтальних роторних) переміщуються для підвищення швидкості теплообміну.

На заводах СРСР, а потім і Росії, найбільш поширені були вертикальні автоклави АВ-2 і АВ-4.

Стерилізатори безперервної дії поділяються на гідростатичні, роторні та конвеєрні.З гідростатичних стерилізаторів безперервної дії на консервних заводах країни найчастіше застосовувалися апарати марки OHS-1 «Хуністер» (Угорщина) та А9-ФСА. Для пастеризації окремих видів консервів використовувалися стрічкові, або конвеєрні (А2-КПО, А9-КСЖ) та пластинчасті пастеризатори.

Конструкція вертикальних автоклавів.

Вертикальні автоклави АВ-2 та АВ-4 служать як для стерилізації, так і пастеризації консервів у герметичній тарі. У комплекті з ними обов'язкове встановлення в автоклавних програмних регуляторах стерилізації, що дозволяють автоматизувати процес.

Вертикальний автоклав АВ-2 (рис. 1) складається з корпусу 4, кришки 1 з противагою 12, швидкодіючого поясного затиску 2. Корпус автоклаву зварений з листової сталі товщиною 6 мм
на обичайці та 8 мм - на днище. На опорні балки чи стійки він спирається лапами 5. Усередині корпусу, в нижній частині, приварені опори для встановлення автоклавного кошика. Ще нижче -в порожнині днища - розташований барботер 6. Пар надходить в нього по трубі 7. Злив води з автоклава здійснюється по трубі 8. Дуже часто отвір у центрі днища над трубою 8 закривають на заводах металевою сіткою для запобігання попаданню в арматуру на зливній магістралі дрібного битого скла.

Рис. 1. Автоклав АВ-2

До обидві корпусу зовні приварена манометрична коробка 10, з'єднана циркуляційною трубою 9 з нижньою частиною автоклава. У манометричну коробку вварена гільза для встановлення
у ній термометра 11, закритого захисним кожухом. Крім того, коробка має штуцера для приєднання манометра 16 і підключення до програмного регулятора стерилізації.

У верхній частині корпусу знаходяться патрубки, через які відбуваються заповнення автоклава водою та зливання її при надлишку.

На сферичній відкидній кришці 1 розташовані запобіжний клапан 13 і пробно-спускний кран 15. Під кришкою поміщений кільцевий барботер, службовець для рівномірного охолодження банок з продуктом після стерилізації. Вода в кільцевій барботер надходить із магістралі через гнучкий шланг, закріплений на патрубку 14. З'єднаний з кришкою противагу з вантажем служить для полегшення її відкривання та закривання. Фланці кришки та корпусу щільно притискаються один до одного п'ятнадцятьма секторними захватами, укріпленими на кільці з пружинної смугової сталі. Кінці поясного затиску 2 стягуються вручну за допомогою важеля.

Для унеможливлення відкривання кришки автоклава при тиску в ньому передбачено запобіжний пристрій 3, що складається з корпусу, поршня, склянки, штока, прокладки та спускного крана. Корпус запобіжного пристрою з'єднаний із автоклавом патрубком на фланцях. Спускний кран ввернуть у корпус знизу, склянку зверху.

Усередині склянки знаходиться поршень, пов'язаний із штоком. При підвищенні тиску автоклаві до 0,005 МПа поршень зі штоком піднімається і шток замикає рукоятку затискного пристрою. У зв'язку з ненадійністю роботи запобіжного пристрою на заводах виготовляються та встановлюються на автоклавах механічні запірні пристрої (наприклад, типу пружного гвинтівкового затвора).

Всередину автоклава за допомогою електротельфера завантажуються металеві кошики, що являють собою перфоровані циліндричні обичайки з привареними або днищами, що знімаються.

До верхньої частини кошика кріпиться коромисло із пруткової сталі, за яке кошик захоплюється гаком. Виступи, розташовані на верхній кромці обічайки, забезпечують зазор між днищем верхнього кошика та банками у нижньому кошику.

Технічні дані автоклавів АВ-2 та АВ-4 наведені в таблиці нижче:

Показники	АВ-2	АВ-4
Місткість автоклава, м3	1,57	2,75
Внутрішній діаметр, м
Граничний робочий тиск, Мпа	0,35	0,35
Число завантажуваних кошиків
Габарити, мм
ширина	1350	1350
довжина із закритою кришкою	2200	2200
довжина з відкритою кришкою	1870	1870
висота із закритою кришкою	2410	4000
висота з відкритою кришкою	3290	4790
Маса автоклаву, кг
без кошиків		1317
з кошиками	1150	1750

Для запобігання зриву кришок зі скляних банок та деформації жерстяної тари великої місткості або виготовленої з тонкої жерсті в автоклавах створюється необхідний тиск робочого середовища, у зв'язку з чим в автоклавному відділенні слід змонтувати насоси з електроприводом та аварійний паровий насос (на випадок відключення електроенергії).

Відповідно до ОСТ 18-344- 79 автоклавні кошики оснащуються пружинами для фіксації коромисла під кутом 60°. Пружини підбираються так, щоб у підвішеного кошика коромисло знаходилося у вертикальній площині, а привстановлення кошика на кошик (в автоклаві) прилягало під вагою верхньоїкошики.

Ртутний скляний термометр на автоклаві повинен мати шкалу до 200°С,манометр – до 0,6 МПа (6 кг/см2).Автоклави встановлюють вертикально в приямках глибиною 2.2 м.для АВ-2 та 3 м для АВ-4. Відстань між центрами автоклавів в одному ряду має бути не менше ніж 2 м, між рядами - не менше ніж 3,5 м.

При дворядному розташування автоклавів рекомендується монтувати їх передньою частиною допроходу (У прохід не повинні виходити противаги). Обичайка корпусу виступає над підлогою на 0,8 м. Приямок обладнується припливно-витяжною вентиляцією.Вода зливається з автоклава із обов'язковим розривом струменя.