Конструкция вертикальных автоклав. Изучение устройства и принципа работы Описание к чертежу автоклава ав 2

РАБОТА 1 ВЕРТИКАЛЬНЫЙ АВТОКЛАВ «АВ-2»

Технологическая задача: тепловая обработка (стерилизация) консервов.

Цель работы: Оценить технический уровень (состояние) вертикального автоклава «АВ-2» и дать предложения по развитию его конструкции для повышения эффективности процесса стерилизации.

Задачи работы:

1. Изучить устройство и принцип работы вертикального автоклава "АВ-2".

2. Рассмотреть особенности процесса стерилизации.

3. Определить теоретическую и экспериментальную производительности, а также мощности нагревателей вертикального автоклава «АВ-2» при различных режимах работы и обработать результаты испытаний.

4. Дать предложения по техническому обслуживанию вертикального автоклава "АВ-2".

5. Усвоить правила безопасной эксплуатации и наладки вертикального автоклава "АВ-2".

Оборудование, инструменты и инвентарь: автоклав вертикальный АВ-2, часы, технические весы с разновесами.

Продукты: консервы в жестяных банках общим объемом 6,0 л.

Изучение устройства и принципа работы

Вертикальный автоклав АВ-2 (рис.5.9.1) предназначен для стерилизации консервов в условиях мини-производств.

Автоклав состоит из стерилизационной 11 и водопаровой 4 камер, представляющих собой единую конструкцию, сваренную из двух изолированных емкостей. Стерилизационная камера сверху закрыта крышкой 12, снабженной в центре снаружи прижимом 14 и имеющей по периферии прорези для прохождения прижимов 14 (винтов с маховиками). К водопаровой камере в ее верхней и нижней части штуцерами присоединена водоуказательная колонка 7 с верхним 8 и нижним 3 кранами.

Рис.5.23. Автоклав вертикальный АВ-2:

1 - кожух; 2 - шланг; 3, 8 - нижний и верхний краны; 4, 11 - водопаровая и стерилизационная камеры; 5 - дно; 6 - кассета для консервов; 7 - водоуказательная колонка; 9 - воронка; 10 - полка; 12 - крышка; 13 - мановакууметр; 14 - прижим; 15 - электроконтактный манометр; 16, 22 - вентили эжекции и фильтра; 17, 20, 23 - водяной, паровой, конденсатный вентили; 18 - эжектор; 19 - клапан предохранительный; 21 - фильтр; 24 - болт крепления электронагревательных элементов; 25 - коробка; 26 - элемент электронагревательный; 27 - электрощит; 28 - выключатель; 29 - сигнальная лампа

Над верхним краном установлена воронка 9, на нижний снизу навинчен ниппель резинового шланга 2. Над дном 5 стерилизационной камеры располагается нижний кран кассеты 6 со стерили зационными объектами.

К верхней части камеры с помощью штуцеров присоединены мановакууметр 13 и электроконтактный манометр 15, а также эжектор 18 с вентилями 16 и 17. Снизу она снабжена блоком с конденсатным вентилем 23, фильтром 21 и вентилем фильтра 22. Предохранительный клапан 19 подключен к верхней части пароводяной камеры, которая через патрубок с паровым вентилем 20 соединяется со стерилизационной камерой 11. Автоклав снабжен защитным кожухом 1, опирающимся на три опоры. На кожухе внизу расположена коробка 25, закрывающая клеммы электронагревателей 26 и болты их крепления 24. Электронагреватели располагаются в нижней части водопаровой камеры, под днищем стерилизационной камеры. Электрощит 27 с выключателем 28 и сигнальной лампой 29 крепится к стене рядом с автоклавом со стороны, противоположной предохранительному клапану.

Работа автоклава осуществляется следующим образом.

Загрузите в стерилизационную камеру кассеты 6 с консервами (первую загрузку рекомендуется проводить в предварительно прогретый автоклав). Закройте крышку стерилизационной камеры 12, поднимите и плотно затяните маховичками винтовые прижимы 14.

Включите электронагреватели, повернув ручку выключателя 28 в положение ВКЛЮЧЕНО (при этом должна загореться сигнальная лампа 29). После достижения в водопаровой камере требуемого давления откроите паровой вентиль 20, вытеснив через ранее открытый конденсатный вентиль 23 воздух вместе с частью пара. Через 2...3 мин закройте вентиль 23. Затем дождитесь достижения верхнего значения давления стерилизации на электроконтактном манометре 15, зафиксируйте время начала стерилизации. Во время стерилизации необходимо 2-3 раза на 10...15 с приоткрывать вентиль 23 для удаления конденсата из стерилизационной камеры, а также для лучшего омывания паром стерилизуемых объектов. По истечении заданного времени стерилизации закройте вентиль 20, откройте трехходовой краник мановакууметра и продуйте сифонную трубку, выпустите пар и конденсат из стерилизационной камеры, открыв вентиль 23, и осушите простерилизованные консервы. Для этого откройте вентиль 17 впуска воды в эжектор 18 и вентиль 16 отсоса пара из стерилизационной камеры. Эжекцию производите в течение 10 мин, при этом разрежение, измеряемое мановакууметром 13, должно достигнуть не менее 44 кПа. По окончании эжекции закройте вентиль 16, затем вентиль 17 и откройте вентиль 22 для соединения стерилизационной камеры с атмосферой, откройте крышку 12, закройте вентиль 22 и выгрузите консервы.

Вертикальные автоклавы изготовляют двух- и четырехсетчатыми, различающимися только высотой корпуса.
Двухсетчатый вертикальный автоклав марки АВ-2 Батумского машиностроительного завода (рисунок 1) имеет сварной цилиндрический корпус, изготовленный из углеродистой стали Ст. 3. Герметичность соединения крышки с корпусом обеспечивается прокладкой из промасленного асбеста. Внутри автоклава над днищем расположен барботер. На опорном кольце устанавливают стальные сетки с отверстиями на всей боковой поверхности. На крышке автоклава установлен кран для продувки. Под крышкой автоклава укреплен кольцевой душ. Труба для слива воды присоединена к днищу автоклава в центре. К цилиндрической части автоклава приварена коробка, на которой установлены термометр (до 150°С), манометр (до 0,6 МПа) и предохранительный клапан. Для циркуляции воды в коробке она соединена трубкой с нижней частью автоклава; благодаря этому обеспечивается правильное показание термометра.
Батумский машиностроительный завод выпускает автоклавы, у которых крышка прижимается к корпусу специальным зажимом (вместо нескольких барашковых гаек), что облегчает труд автоклавщиков и сокращает время на закрывание и открывание крышки автоклава.
На корпусе автоклава и на крышке укреплены кольца (фланцы) трапецеидального сечения, между которыми расположена

А-марки АВ-2: 1 - корпус автоклава; 2-крышка автоклава; 3 и 4 - кольца (фланцы); 5 - уплотнительная прокладка; 6 - поясной зажим; 7 - сегменты; 8- наружный пояс автоклава; 9 - противовес; 10 - сетки; 11- барботер для подвода пара; 12 - днище, б -марки АВ-4; 1- опора; 2 -бандаж; 3 - циркуляционная трубка; 4 - приборная коробка; 5 - воздушный краник.
Рисунок 1 -Вертикальные автоклавы

Уплотнитёльная прокладка. Быстродействующий поясной зажим имеет 15 секторных захватов (сегментов), укрепленных на кольце из пружинной полосовой стали, и рычажную систему для стягивания и разведения зажима. При повороте рычага поясной зажим стягивает сегменты. Сегменты, сходясь, входят своими внутренними вырезами в выступы колец и прижимают крышку к корпусу автоклава. Наружный пояс ограничивает перемещение сегментов и удерживает их в определенном положении при открытой крышке.
Схема коммуникации одного автоклава показана на рисунок 2. Как видно из схемы, автоклавы для стерилизации с противодавлением, кроме обычных трубопроводов, имеют еще трубопровод, под водящий сжатый воздух (обычно через барботер для пара), либо трубопровод для воды, подаваемой под давлением центробежным или паровым насосом. Кроме того, от верхней части корпуса автоклава отходит труба, связанная с канализацией.

1,2 и 4 - трубопроводы; 3 - центробежный насос; 5 - компрессор; 6 - ресивер со сжатым воздухом.
Рисунок 2 - Коммуникация автоклава

На трубопроводах, подающих в автоклав пар и воду, имеются обратные клапаны; они предотвращают движение воды из автоклава в сеть, если там уменьшается давление. На паропроводящей трубе устанавливают два запорных вентиля.
Перед работой проверяют состояние автоклава, исправность всех вентилей, контрольно-измерительной аппаратуры и прокладок.
Стерилизацию консервов в жестяной таре в среде пара ведут следующим образом. При помощи электротали загружают корзины с банками в автоклав, закрывают крышку и поясным зажимом прижимают крышку к автоклаву поворотом рычага. Затем открывают продувной кран и паровой вентиль; воздух при этом вытесняется паром из автоклава. При появлении струи пара из продувного крана его закрывают и продолжают подогрев до установленной температуры в автоклаве. Продолжительность нагрева устанавливается режимом стерилизации. Скорость повышения температуры регулируют путем подачи в автоклав пара. По достижении температуры стерилизации ее поддерживают в течение всего времени стерилизации, контролируя термометром и регулируя подачей свежего пара.
По истечении времени стерилизации паровой вентиль закрывают и постепенно снижают давление и температуру, выпуская пар через продувной кран за время, предусмотренное режимом стерилизации. Затем банки охлаждают. Для этого в автоклав подают под давлением холодную воду или выгружают сетки из автоклава и банки охлаждают под водяным душем или на воздухе. Банки охлаждают до температуры на их поверхности 40-45° С. Если их не охладить, то продолжается разваривание продукта в банке. При охлаждении до более низких температур банки не высыхают и могут покрыться ржавчиной.
Стерилизацию консервов в стеклянных банках в воде с водяным противодавлением осуществляют следующим образом. В автоклав» наполненный водой, температура которой отличается на 10-15° С от температуры банок, загружают наполненные корзины. Крышку герметически закрывают и заполняют автоклав водой, оставляя под крышкой небольшую воздушную прослойку. Прослойка является буфером, предотвращающим резкие колебания давления при выпуске части воды. Затем в автоклав подают пар, постепенно повышая температуру и давление в нем до установленных значений.
Давление в автоклаве увеличивается за счет образовавшегося конденсата из пара. Если давление в автоклаве станет больше допустимого, а температура еще не достигнет нужной величины, то давление снижают, осторожно выпуская часть воды через сливную трубу.
Установленную температуру непрерывно поддерживают в течение всего времени стерилизации, одновременно сохраняя постоянное давление в автоклаве. По окончании стерилизации банки охлаждают. Для этого сверху в автоклав впускают холодную воду и такое же количество воды выпускают через спускную трубу.
Исследования показали, что при охлаждении термостойкость свекла значительно ниже, чем при нагревании. Объясняется это тем, что при нагревании наружные слои стенки стеклянной банки испытывают сжимающие усилия, а при охлаждении в них возникают растягивающие усилия, в результате которых получаются трещины и банки разрушаются. Как показывает опыт, наиболее опасным является этап охлаждения банок от температуры стерилизации до 70° С. В этом интервале температур в материале банок возникают особенно высокие напряжения, приводящие иногда к их разрушению. Чтобы предотвратить бой банок при охлаждении, температура в автоклаве должна снижаться постепенно и равномерно. Для этого охлаждающую воду подают мелкими струями через барботер или душ, укрепленный под крышкой автоклава. Этот способ в заводских условиях показал хорошие результаты.
Когда температура в автоклаве приближается к конечной, давление постепенно уменьшают, продолжая охлаждение. По окончании охлаждения закрывают все вентили, открывают продувной кран или вентиль на сливной трубе и доводят давление в автоклаве до атмосферного. Затем выпускают часть воды и выгружают корзины с банками.
Устройства для загрузки автоклавных сеток банками и выгрузки их из сеток значительно облегчают труд работающих, повышают производительность труда и уменьшают бой банок. Наиболее простой способ загрузки жестяных банок в сетки - это загрузка с применением водяной подушки. При этом способе пустую сетку при помощи электротали погружают в сосуд с водой, уровень которой несколько выше кромки сетки. С транспортера банки подают в воду, которая предохраняет их от деформации или боя. Когда сетка.заполнится банками, ее выгружают из сосуда с водой и загружают в автоклав.
Для разгрузки сеток после стерилизации может быть использован такой же сосуд, но заполненный раствором, удельный вес которого больше удельного веса банок.
Для загрузки банок в сетки и выгрузки их из сеток применяют также установки с гидравлическим подъемником, а также с электромагнитной головкой.
Качество консервов и возможность их длительного хранения в значительной степени зависят от точности соблюдения режима стерилизации. Наиболее надежными являются автоматический контроль и автоматическое регулирование температуры в автоклаве и продолжительности собственно стерилизации. В автоклавах периодического действия для регулирования и контроля повышения давления и температуры, продолжительности и температуры собственно стерилизации, автоматической продувки автоклава от воздуха, противодавления, продолжительности снижения давления и охлаждения "водой применяют различные автоматические схемы.
Для автоматического контроля и регулирования используют пневматические и электрические программные терморегуляторы с применением реле времени, звуковой и световой сигнализации, с автоматической записью во времени температуры и давления в автоклаве.
При стерилизации консервов в жестяной и стеклянной таре паром в периодически действующем автоклаве, работающем с противодавлением, применяют программные регуляторы температуры и давления системы ПРП-2 и ПРП-2У. Эти регуляторы обеспечивают устойчивый процесс стерилизации согласно заданному режиму с отклонением температуры от заданной ±1,5° С.
Горизонтальный автоклав. Корпус автоклава (рисунок 3) установлен в горизонтальном положении на лапах.

1 - корпус; 2 - крышка; 3- зажимной штурвал; 4-Сгрботер.
Рисунок 3 - Горизонтальный автоклав

Торцевые стороны корпуса с одной или с двух сторон закрываются герметически крышками на петлях. Внутри автоклава установлены барботер для подачи пара и рельсы, по которым перемещаются тележки с банками. Горизонтальные автоклавы строятся в расчете на одну, четыре и шесть тележек; различаются они между собой только длиной корпуса. Эти автоклавы снабжены такими же контрольно-измерительными приборами и коммуникацией, как и вертикальные автоклавы.
Для горизонтальных автоклавов (в отличие от вертикальных; не требуется каналов (шахт) при их установке, а также монорельсов с электроталью или кранов для загрузки банок. Наличие крышек позволяет загружать автоклав с одной стороны и разгружать его с другой стороны; это обеспечивает некоторую поточность движения банок, в особенности, если загрузку автоклава производить в стерилизационном цехе, а разгрузку - у склада готовой продукции. Однако горизонтальные автоклавы занимают большую площадь и в них трудно проводить стерилизацию консервов в воде, кроме того, степень использования их объема меньше. Исследования показали, что при меньшем времени стерилизации качество консервов более высокое.

Вертикальные автоклавы АВ-2 АВ-4

Длительная сохранность консервов без порчи достигается путем подавления жизнедеятельности находящихся в них микроорганизмов, что может осуществляться различными методами, из которых наиболее распространен метод тепловой обработки (в ряде случаев она является одновременно и кулинарной тепловой обработкой сырья).

Стерилизаторы бывают периодического и непрерывного действия Они бывают вертикальными и горизонтальными. В одних конструкциях автоклавов банки в процессе стерилизации неподвижны, в других (например, в горизонтальных роторных) перемещаются для повышения скорости теплообмена.

Процесс подавления микрофлоры в продукте при температуре до 100°С называется пастеризацией, при 100°С и выше — стерилизацией. Оборудование, применяемое для проведения этих процессов, называется соответственно пастеризаторами и стерилизаторами. Стерилизаторы бывают периодического и непрерывного действия. Стерилизаторы периодического действия обычно называются автоклавами. Они бывают вертикальными и горизонтальными. В одних конструкциях автоклавов банки в процессе стерилизации неподвижны, в других (например, в горизонтальных роторных) перемещаются для повышения скорости теплообмена.

На заводах СССР, а после и России, наиболее были распространены вертикальные автоклавы АВ-2 и АВ-4.

Стерилизаторы непрерывного действия подразделяются на гидростатические, роторные и конвейерные. Из гидростатических стерилизаторов непрерывного действия на консервных заводах страны чаще других применялись аппараты марки OHS-1 «Хунистер» (Венгрия) и А9-ФСА. Для пастеризации отдельных видов консервов использовались ленточные, или конвейерные (А2-КПО, А9-КСЖ), и пластинчатые пастеризаторы.

Конструкция вертикальных автоклав.

Вертикальные автоклавы АВ-2 и АВ-4 служат как для стерилизации, так и пастеризации консервов в герметичной таре. В комплекте с ними обязательна установка в автоклавном программных регуляторов стерилизации, позволяющих автоматизировать процесс.

Вертикальный автоклав АВ-2 (рис. 1) состоит из корпуса 4, крышки 1 с противовесом 12, быстродействующего поясного зажима 2. Корпус автоклава сварен из листовой стали толщиной 6 мм
на обечайке и 8 мм — на днище. На опорные балки или стойки он опирается лапами 5. Внутри корпуса, в нижней части, приварены опоры для установки автоклавной корзины. Еще ниже -в полости днища — расположен барботер 6. Пар поступает в него по трубе 7. Слив воды из автоклава осуществляется по трубе 8. Очень часто отверстие в центре днища над трубой 8 закрывают на заводах металлической сеткой для предотвращения попадания в арматуру на сливной магистрали мелкого битого стекла.

Рис. 1. Автоклав АВ-2

К обечайке корпуса снаружи приварена манометрическая коробка 10, соединенная циркуляционной трубой 9 с нижней частью автоклава. В манометрическую коробку вварена гильза для установки
в ней термометра 11, закрытого защитным кожухом. Кроме того, в коробке имеются штуцера для подсоединения манометра 16 и подключения к программному регулятору стерилизации.

В верхней части корпуса находятся патрубки, через которые происходят заполнение автоклава водой и слив ее при избытке.

На откидной сферической крышке 1 расположены предохранительный клапан 13 и пробно-спускной кран 15. Под крышкой помещен кольцевой барботер, служащий для равномерного охлаждения банок с продуктом после стерилизации. Вода в кольцевой барботер поступает из магистрали через гибкий шланг, закрепленный на патрубке 14. Соединенный с крышкой противовес с грузом служит для облегчения ее открывания и закрывания. Фланцы крышки и корпуса плотно прижимаются один к другому пятнадцатью секторными захватами, укрепленными на кольце из пружинной полосовой стали. Концы поясного зажима 2 стягиваются вручную с помощью рычажной системы.

Для исключения возможности открывания крышки автоклава при давлении в нем предусмотрено предохранительное устройство 3, состоящее из корпуса, поршня, стакана, штока, прокладки и спускного крана. Корпус предохранительного устройства соединен с автоклавом патрубком на фланцах. Спускной кран ввернут в корпус снизу, стакан - сверху.

Внутри стакана находится поршень, связанный со штоком. При повышении давления в автоклаве до 0,005 МПа поршень со штоком поднимается и шток запирает рукоятку зажимного устройства. В связи с ненадежностью работы предохранительного устройства на заводах изготавливаются и устанавливаются на автоклавах механические запорные устройства (например, типа подпружиненного винтовочного затвора).

Внутрь автоклава с помощью электротельфера загружаются металлические корзины, представляющие собой перфорированные цилиндрические обечайки с приваренными или съемными днищами.

К верхней части корзины крепится коромысло из прутковой стали, за которое корзина захватывается крюком. Выступы, расположенные на верхней кромке обечайки, обеспечивают зазор между днищем верхней корзины и банками в нижней корзине.

Технические данные автоклавов АВ-2 и АВ-4 приведены в таблице ниже:

Показатели	АВ-2	АВ-4
Вместимость автоклава, м3	1,57	2,75
Внутрениий диаметр, м
Предельное рабочее давление, Мпа	0,35	0,35
Число загружаемых корзин
Габариты, мм
ширина	1350	1350
длина с закрытой крышкой	2200	2200
длина с открытой крышкой	1870	1870
высота с закрытой крышкой	2410	4000
высота с открытой крышкой	3290	4790
Масса автоклава, кг
без корзин		1317
с корзинами	1150	1750

Для предотвращения срыва крышек со стеклянных банок и деформации жестяной тары большой вместимости или изготовленной из тонкой жести в автоклавах создается необходимое давление рабочей среды, в связи с чем в автоклавном отделении следует смонтировать насосы с электроприводом и аварийный паровой насос (на случай отключения электроэнергии).

В соответствии с ОСТ 18-344 - 79 автоклавные корзины оснащаются пружинами для фиксации коромысла под углом 60°. Пружины подбираются так, чтобы у подвешенной корзины коромысло находилось в вертикальной плоскости, а при установке корзины на корзину (в автоклаве) прилегало под тяжестью верхней корзины.

Ртутный стеклянный термометр на автоклаве должен иметь шкалу до 200°С, манометр - до 0,6 МПа (6 кг/см2). Автоклавы устанавливают строго вертикально в приямках глубиной 2.2 м для АВ-2 и 3 м для АВ-4. Расстояние между центрами автоклавов в одном ряду должно быть не менее 2 м, между рядами - не менее 3,5 м.

При двухрядном расположении автоклавов рекомендуется монтировать их фронтальной частью к проходу (В проход не должны выходить противовесы). Обечайка корпуса выступает над полом на 0,8 м. Приямок оборудуется приточно-вытяжной вентиляцией. Вода сливается из автоклава с обязательным разрывом струи.