Автоклавы, пастеризаторы и стерилизаторы

Для обеспечения длительного хранения продуктов в герметичной потребительской таре необходимо осуществить пастеризацию или стерилизацию, в результате чего прекращается жизнедеятельность микроорганизмов.

Тепловая обработка продукции при температуре до 100 °С называется пастеризацией и осуществляется при атмосферном давлении. Тепловая обработка при температуре свыше 100 °С называется стерилизацией. Для того чтобы не было разгерметизации банок под действием развивающегося внутреннего давления, этот процесс проводится при избыточном давлении, которое создается водой, паром или паровоздушной смесью.

Температуру и продолжительность тепловой обработки устанавливают в зависимости от вида микроорганизмов и их спор, кислотности продукта, химического состава консервов, условий проникновения тепла и размера банки.

Уровень стерилизации U (мин/с) в аппаратах периодического действия условно выражается формулой

U = (t₁ + t₂ + t₃)/ t,

где t₁ – продолжительность нагрева, мин; t₂ – продолжительность стерилизации, мин; t₃ – продолжительность охлаждения, мин; t – температура стерилизации, °С.

При прогреве консервов в течение времени А внутри банки увеличивается давление. Необходимое противодавление, которое следует создать, чтобы предупредить разрушающую деформацию, должно быть равно или больше давления в банке p ₂, уменьшенного на допустимую разницу давлений D р ₂. Для жестяных банок допустимая разница давлении установлена экспериментально и не должна превышать: для банок диаметром 72,8 мм – 0,14 МПа; 83,4 мм – 0,11 МПа; 99 мм – 0,09 МПа и 153,1 мм – 0,04 МПа.

Давление внутри банки р ₂ (кПа) определяется в виде

,

где p_n ¢ и p_n ² – парциальное давление водяного пара при температуре укупоривания и стерилизации, кПа; p ₁ и р ₂ – давление в банке во время ее укупоривания и во время стерилизации, кПа; V ₁ и V ₂ – объем пространства в банке, не заполненного продуктом (объем воздуха), до и во время стерилизации, м³; t ₁ и t ₂ – температура продукта и воздуха (паров) в банке во время укупоривания и стерилизации, °С.

Стерилизаторы периодического действия обычно называют автоклавами. Они бывают вертикальными и горизонтальными. Широкое применение на консервных заводах в нашей стране получили вертикальные автоклавы с неподвижной корзиной. Для интенсификации процесса прогрева и обеспечения равномерного проникновения теплоты к центру банки на отдельных заводах применяют горизонтальные автоклавы с вращающимися корзинами.

Автоклавы Б6-КАВ-2 и Б6-КАВ-4 (табл. 15.7) предназначены для стерилизации герметически укупоренных банок с продуктом при температуре свыше 100 °С.

Автоклав Б6-КАВ-2 (рис. 15.38) состоит из корпуса 3, крышки 4, корзин 10, штуцера 9 для подключения регулятора, арматуры для соединения с магистралями пара, воды, воздуха и для спуска конденсата.

Сварной корпус автоклава состоит из цилиндрических обечаек толщиной 6 мм и днища толщиной 8 мм. На корпусе установлены манометр 8, термометр 7 и датчики регулятора. Внизу корпуса расположены паровой барботер 11 и сливной патрубок со стаканом.

Фланцы крышки и корпуса прижимаются один к другому с помощью быстродействующего зажима 2, состоящего из пятнадцати секторных захватов, укрепленных на кольце из пружинной полосовой стали, и рычажной системы для стягивания и разведения поясного зажима. На крышке имеются штуцера для предохранительного клапана 5 и пробно-спускного крана 6.

Крышка имеет уравновешивающее устройство 1, облегчающее открывание и закрывание ее.

Рис. 15.38. Автоклав Б6-КАВ-2

Наполненные банками корзины устанавливаются в автоклаве одна на другую, после чего крышка закрывается. Сосуд заполняется водой, а через барботер подается пар. Воздушным компрессором создается и поддерживается в системе постоянное давление. По истечении времени, необходимого для стерилизации, пар и горячая вода постепенно вытесняются из аппарата поступающей холодной водой. После охлаждения корзины с банками выгружаются из аппарата.

В табл. 15.7 показана техническая характеристика автоклавов, предназначенных для стерилизации герметически упакованных банок с продуктом при температуре свыше 100 °С.

Автоклав для вытопки свиного жира из мездры и жира из кости (рис. 15.39) имеет внутренний цилиндрический корпус 8 с эллиптическим днищем 13. К верхней кромке корпуса приварен плоский фланец. Корпус закрывается эллиптической крышкой 5, которая установлена на оси и уравновешена противовесом 2. Автоклав герметизируют резиновой прокладкой, уложенной в пазу фланца крышки, которая прижимается откидными болтами 7. Паровую рубашку образует наружный корпус 9 с эллиптическим днищем 14. Пар в рубашку подается через трубу, имеющую вентиль 16, предохранительный клапан 1 и манометр. Конденсат сливается через трубу 12.

Таблица 15.7. Техническая характеристика автоклавов

Показатель	Б6-КАВ-2	Б6-КАВ-4
Объем автоклава, л
Внутренний диаметр, мм
Рабочее избыточное давление в автоклаве, МПа	0,35	0,35
Число погружаемых корзин
Габариты, мм:
ширина
длина
высота:
с закрытой крышкой
с открытой крышкой
Масса, кг

Рис. 15.39. Автоклав для вытопки жира

Для отвода паров, образовавшихся при тепловой обработке продукта, а также для снятия давления внутри автоклава по окончании процесса служит патрубок с вентилем 4. Патрубок соединен с конденсатором смешения 3. Кость в котел загружают с помощью выемной корзины 6 вместимостью 0,4 м³. Жир сливается через шарнирно закрепленную трубу и патрубок 10, а шквара удаляется через центральную трубу 11 в днище.

Техническая характеристика автоклавов для вытопки жира показаны в табл. 15.8.

Пастеризаторы. Для пастеризации отдельных видов консервов используют ленточные или конвейерные аппараты, у которых транспортирующий механизм перемещает продукцию в банках или бутылках через тоннель, разделенный на три зоны: подогрева, пастеризации и охлаждения.

Пастеризация жидких продуктов (соков, пюре и т. п.) может осуществляться в специальных проточных пластинчатых или трубчатых установках, в которых продукт последовательно прокачивается через три секции: подогрева, пастеризации или стерилизации и охлаждения. Для пастеризации молока и молочных продуктов применяют емкостное оборудование периодического действия, установки на базе пластинчатых и трубчатых аппаратов и комбинированное оборудование. В емкостном оборудовании в качестве теплоносителя служат пар и горячая вода. В зависимости от конструкции оборудование бывает с электрическим нагревом теплоносителя и без него.

Пастеризационная установка А2-КПО (рис. 15.40) предназначена для непрерывной пастеризации и охлаждения с тепловым эксгаустированием томатного сока в трехлитровых банках в непрерывном потоке.

Таблица 15.8. Техническая характеристика автоклавов для вытопки жира

Показатель	К7-ФВ-2В	К7-ФА2-Ж
Производительность, кг/ч	300…400
Вместимость геометрическая, м3	2,5	0,75
Число корзин
Давление рабочее в аппарате, МПа	0,5	0,3
Расход, кг/ч:
воды
пара		40…50
Открывание (закрывание) крышки	Механическое
Габаритные размеры, мм:
котла	3260´2990´2785	–
автоклава	–	1803´1250´2255
Масса, кг:
котла		–
автоклава	–

Рис. 15.40. Пастеризационная установка А2-КПО

Установка состоит из наполнителя 1 для трехлитровых банок, эксгаустера 2 (АГ-КПО/3), закаточной машины 3, подающего конвейера 4 (А2-КПО/2), пастеризатора-охладителя 5 (А2-КПО/1), выгрузочного конвейера 6.

Эксгаустер 2 предназначен для теплового эксгаустирования (прогрев паровоздушной смеси в незаполненном пространстве банки) сока с целью снижения давления в банке и ликвидации брака от срывания крышек. Он представляет собой камеру нагрева с пластинчатым конвейером, с каждой стороны которого находится по шесть ламп инфракрасного излучения типа КГ 220-1000-6У4. Подающий конвейер передает банки с соком от закаточной машины на транспортерную сетку пастеризатора-охладителя. Над конвейером имеется толкатель, который перемещает ряд из 10 банок на транспортную ленту.

В камере пастеризации банки обдуваются снизу горячим воздухом.

Камера комбинированного охлаждения состоит из двух участков: охлаждение банок воздухом и охлаждение банок водой (душирование) при температуре 20…25 °С. Охлажденные банки переходят на выгрузочный транспортер, которым направляются на дальнейшую обработку.