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: d_к – диаметр корзины, м; d_б – 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.