При высоком давлении и температуре - только автоклав. В случае, если стерилизация проводится при высокой температуре, но без давления, используют термин стерилизатор или сушильный шкаф. Был изобретён Дени Папеном в году. Автоклав - Реактор для гидротермального синтеза . Представляет собой цилиндрический горизонтальный сварной сосуд, герметически закрываемый сферическими крышками. Диаметр автоклава 2–3,6 м, длина 19–40 м.

Разновидности автоклавов

Автоклав

Автоклавы бывают: вращающиеся, качающиеся, горизонтальные, вертикальные и колонные. Автоклав представляет собой сосуд либо замкнутый, либо с открывающейся крышкой. При необходимости снабжаются внутренними, наружными или выносными теплообменниками, механическими, электромагнитными, либо пневматическими перемешивающими устройствами и контрольно-измерительными приборами для измерения и регулирования давления, температуры, уровня жидкости и т. п.

Конструкция автоклавов

Конструкция и основные параметры промышленного автоклава разнообразны, ёмкость от нескольких десятков см³ до сотен м³, предназначаются для работы под давлением до 150 МН/м² (1500 кгс/см²) при температуре до 500 °C. Для химических производств перспективны бессальниковые автоклавы с экранированным электродвигателем, не требующим уплотнения. Ротор этого электродвигателя насажен непосредственно на вал мешалки и накрыт герметичным тонкостенным экраном из немагнитного материала, не препятствующего проникновению магнитных силовых линий от статора электродвигателя к ротору. При производстве строительных материалов применяют туннельные или тупиковые автоклавы. Внешне они представляют из себя трубу 3-6 м в диаметре и 15-20 м в длину, закрываемую крышкой с байонетным затвором (тупиковые с одной стороны, туннельные с 2-х сторон). Вдоль по длине автоклава расположены рельсы для вагонеток с изделиями. Автоклавы оборудованы магистралями для впуска насыщенного пара, перепуска отработанного пара в другой автоклав, выпуска пара в атмосферу или в утилизатор и для конденсатоотвода.

В пищевой промышленности используются вертикальные и горизонтальные автоклавы широкого спектра разновидностей, размеров и принципов действия. Например, в горизонтальных автоклавах для пищевой промышленности может создаваться необходимое противодавление по отношению к каждой отдельно взятой упаковке с продуктом, что позволяет проводить стерилизацию продуктов не только в жесткой таре (стеклобанка, жестебанка), но и в мягкой и полужесткой упаковке.

Применение автоклавов

Автоклавы применяются в химической промышленности (производство гербицидов , органических полупродуктов и красителей , в процессах синтеза); в гидрометаллургии (выщелачивание с последующим восстановлением из растворов цветных и драгоценных металлов , редких элементов); в резиновой промышленности (вулканизация технических изделий); в пищевой промышленности (стерилизация, пастеризация продуктов [в том числе консервов] , приготовление пищи); в промышленности стройматериалов. Автоклавы широко используются в медицине . Также при создании изделий из карбонового волокна, для придания им твердых форм. Рубашка автоклава защитная - устройство, предохраняющее швы и основной материал корпуса реактора от воздействия теплоносителя. Массовое применение автоклавы получили именно в пищевой промышленности. Современные автоклавные кулинарные системы оснащены многоступенчатыми механизмами защиты, специальными замками и системами автоматического отключения. На сегодняшний день для этих целей во всем мире постоянно используется около 1,5 млн. автоклавов.

Принцип работы системы в пищевой промышленности

Автоклавный способ приготовления пищи это метод приготовления продуктов в герметичном сосуде или в автоклаве, не позволяющем воздуху или жидкости покидать емкость, находящуюся под высоким давлением. Поскольку, при увеличении давления точка кипения жидкости смещается вверх, температура жидкости внутри системы может быть повышена до 100 °C. При этом жидкость не достигает точки кипения. Большинство кулинарных систем высокого давления работают при рабочем давлении в 15 psi, согласно стандарту установленному в Соединенных Штатах еще в 1917 году. При таком давлении, жидкость закипает при температуре в 125 °C. Повышенная температура позволяет приготовить продукт несоизмеримо быстрее стандартного способа.
Например, порезанная свежая капуста готовится в течение одной минуты, сохраняя всю витаминную и вкусовою гамму продукта. Свежие зеленые бобы или небольшие картофелины готовятся около пяти минут, а целая курица до 3-х килограмм - около 20 минут. Другое преимущество автоклавного способа приготовления пищи - достижение эффекта тушения и медленного кипения продукта за очень короткий срок.
Прототип первого автоклава изобрел французский физик Дени Папен в 1679 году. Сегодня небольшие установки используют альпинисты, для того чтобы вскипятить воду на больших высотах. Высоко в горах вода выкипает, не достигая температуры 100 °C, что препятствует правильному приготовлению пищи и нормальной тепловой обработке продуктов, как писал Чарльз Дарвин в «Путешествии на Бигле».
Автоклавный способ приготовления пищи считался очень взрывоопасным. Современные автоклавные кулинарные системы оснащены многоступенчатыми механизмами защиты, специальными замками и системами автоматического отключения.

Принцип работы системы

При обычных условиях нагрев воды выше точки кипения невозможен. Как только температура достигает 100 °C, вода перестает нагреваться. Это происходит из-за интенсивного испарения воды в процессе ее нагрева. Если вода кипятится долго, то она полностью переходит в пар.
Когда вода или жидкость кипятится в автоклаве, повышается точка кипения. Как только температура супа или пюре достигает 90 °C, начинается интенсивное испарение. Водяной пар, являясь, по сути, газом, создает избыточное давление в сочетании с температурой, что приводит к остановке испарения. Чем выше температура, тем выше давление в системе. Тепло, генерируемое при повышении давления, называется латентным теплом и имеет большую проникающую силу в структуру микроорганизмов, разрушая их в даже дремлющем состоянии - в спорах. Подобный процесс легко достижим при приготовлении твердых непещеристых продуктов. В случае приготовления губкообразных, пещеристых продуктов, следует выбирать систему с глубоким вакуумированием танка. Остаточное содержание кислорода может способствовать защите бактерий от разрушения, создавая термоизоляцию для их оболочек. Современные автоклавы используют фракционное вакуумирование, которое удаляет кислород в несколько циклов, обеспечивая 100% проникновение пара в процессе стерилизации и гомогенизации продукта.
Приготовление пищи автоклавным методом позволяет готовить блюда в разы быстрее, с сохранением всех питательных свойств продукта.

Давление

Приготовление пищи на пару под высоким давлением - это наиболее диетический способ приготовления продуктов. Высокое давление способствует выходу естественных натуральных соков из продукта, позволяя готовить блюда при высоких температурах в собственном соку. Приготовление при высоком давлении позволяет «восстанавливать» поврежденные ткани продуктов, упакованных в вакууме или ранее замороженных.

Пар

Супернагретый пар, образованный при высоком давлении повышенными температурами, позволяет готовить от 3 до 10 раз быстрее. Обработка высокотемпературным паром позволяет готовить без соли, с минимальным количеством масла, сахара, ароматизаторов и улучшителей вкуса, с меньшим старением и высыханием при сохранении свежести вкуса.

Питательные вещества

Низкое содержание жиров

Приготовление пищи под давлением, это, по сути, процесс приготовления обезжиренной пищи. Горячий пар сцеживает жир из микроволокон продукта, выделяя его в окружающую жидкостную среду.

Обеззараживание продукта

Плесень - это грибок, который растет как шелковистые нити и появляется на продукте в виде пушка. Некоторые виды плесени выделяют микотоксины, которые опасны для здоровья. Плесень может появляться и размножаться в кислотах, которые защищают нас от бактерий. Плесень разлагает продукты на ферменты и делает их непригодными для употребления. Частично кислоты нейтрализует вредоносное действие плесени. Плесень и дрожжи разрушаются при температуре от 60-87 градусов.

Эксплуатация промышленных автоклавов

Для применения автоклавов владелец обязан обеспечить содержание сосудов в исправном состоянии и безопасные условия их работы.

В этих целях необходимо:

• назначить приказом из числа специалистов, прошедших в установленном порядке проверку знаний Правил, ответственного за исправное состояние и безопасное действие сосудов, а также ответственных за осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

• Количество ответственных лиц для осуществления производственного контроля должно определяться исходя из расчета времени, необходимого для своевременного и качественного выполнения обязанностей, возложенных на указанных лиц должностным положением. Приказом по организации могут быть назначены специалисты, ответственные за исправное состояние сосудов и ответственные за их безопасную эксплуатацию;
• назначить необходимое количество лиц обслуживающего персонала, обученного и имеющего удостоверения на право обслуживания сосудов, а также установить такой порядок, чтобы персонал, на который возложены обязанности по обслуживанию сосудов, вел тщательное наблюдение за порученным ему оборудованием путем его осмотра, проверки действия арматуры, КИП, предохранительных и блокировочных устройств и поддержания сосудов в исправном состоянии. Результаты осмотра и проверки должны записываться в сменный журнал;
• обеспечить проведение технических освидетельствований, диагностики сосудов в установленные сроки;
• обеспечить порядок и периодичность проверки знаний руководящими работниками и специалистами Правил;
• организовать периодическую проверку знаний персоналом инструкций по режиму работы и безопасному обслуживанию сосудов;
• обеспечить специалистов Правилами и руководящими указаниями по безопасной эксплуатации сосудов, а персонал - инструкциями;
• обеспечить выполнение специалистами Правил, а обслуживающим персоналом - инструкций.

В организации, эксплуатирующей автоклавы, должны быть разработаны и утверждены инструкции для ответственного за исправное состояние и безопасную эксплуатацию сосудов и ответственного за осуществление производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности при эксплуатации сосудов.

При эксплуатации автоклавов следует руководствоваться нормативными документами, ежегодно утверждаемого Госгортехнадзором России Перечня действующих нормативных документов Госгортехнадзора России.

Проектирование, производство, эксплуатация промышленных автоклавов

На территории Российской федерации устанавливают требования к проектированию, устройству, изготовлению, реконструкции, наладке, монтажу, ремонту, техническому диагностированию и эксплуатации автоклавов "ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА И БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ СОСУДОВ, РАБОТАЮЩИХ ПОД ДАВЛЕНИЕМ" ПБ 03-576-03

Ответственность за нарушение ПБ 03-576-03 Правила обязательны для исполнения всеми должностными лицами, специалистами, работниками, занятыми проектированием, изготовлением, реконструкцией, монтажом, наладкой, ремонтом, техническим диагностированием и эксплуатацией сосудов. Лица, допустившие нарушение настоящих Правил, несут ответственность в соответствии с действующим законодательством Российской Федерации.

И лат. clavis – запор, задвижка), герметичный аппарат, предназначенный для осуществления разнообразных процессов (обработки продукции, сырья, изделий и др.) при нагревании и под давлением, превышающим атмосферное. В зависимости от сферы применения и назначения автоклавы различаются по конструкции, оборудованию, ёмкости аппарата, созданию температурного режима. Производятся самые разнообразные модели автоклавов для различных отраслей промышленности, однако по основным принципам функционирования они мало чем отличаются друг от друга.

Принцип работы

В автоклаве для повышения температуры и создания давления используется водяная среда, которой заполняется межстенное пространство (водопаровая камера). После выбора технологического (рабочего) цикла в рабочей камере автоклава создаётся предварительный фракционированный с периодическим прогревом вакуум, т. е. происходит эффективное удаление воздуха и конденсата в рабочей камере. При нагревании водяной пар поступает в камеру, повышая в ней давление и температуру в соответствии с заданными параметрами, и начинается фаза стерилизации. Повышенное давление в автоклаве компенсирует температурное расширение продукта. Такие условия позволяют ускорить реакцию, а также увеличить выход продукта. По окончании стерилизационной выдержки в камере автоклава сбрасывается давление и начинается этап вакуумной пульсирующей сушки изделий, а оставшаяся влага мгновенно испаряется при высокой температуре и отрицательном давлении.

В зависимости от характера работы автоклавы снабжаются внутренними, наружными или выносными теплообменниками, механическими, электромагнитными либо пневматическими перемешивающими устройствами, различными приборами для контроля режима температуры, давления, уровня жидкости и регулирования параметров. В промышленности используют автоклавы с водяным (вода в системе циркулирует при помощи насоса) и воздушным (остужение происходит при помощи струи холодного потока воздуха) охлаждением.

Управление циклом стерилизации, а также отображение параметров цикла осуществляется с помощью интерактивного электронного сенсорного экрана, расположенного на лицевой панели автоклава. С помощью расположенных на панели элементов управления (кнопки, плавные регуляторы и т. п.) оператор осуществляет выбор цикла, настройку параметров, а также имеет возможность переводить автоклав в режим ожидания.

Конструкция автоклава

Современные промышленные автоклавы являются сложными высокотехнологичными аппаратами, обладающими большой производительностью. По конструкции автоклавы бывают вертикальные, горизонтальные, вращающиеся, качающиеся и колонные. Автоклав имеет вид сосуда (камеры, цилиндра), который на время работы закрывается специально подогнанными сферичными крышками, обеспечивающими его полную герметичность, т. к. в нём происходит нагрев продукта под давлением до высоких температур.

В вертикальных автоклавах (характеризуются компактной конструкцией) водяная среда нагревается в основном при помощи специальных трубчатых электрических нагревателей (тэнов), расположенных внутри нижней части камеры автоклава. Такие автоклавы получили широкое распространение для использования в лабораторных условиях. В горизонтальных автоклавах (рис.) чаще используется газовый обогрев, который характеризуется минимальным временем нагрева и большей гибкостью эксплуатации. Такие автоклавы применяются, как правило, в промышленности для обработки композитных материалов. Это лучший вариант классического автоклава, так как имеет простой монтаж, занимает небольшую площадь и не требует системы диатермического обогрева. Кроме этого, расходы на процесс термической обработки изделия у такого автоклава значительно ниже, чем при использовании электрического автоклава. Существуют модели горизонтального автоклава и со спиральным теплообменником, которые являются примером энергосберегающих технологий. Спиральный теплообменник позволяет работать с любым изделием, однако его стоимость значительно выше газового, кроме этого, он имеет и длительный срок окупаемости. Вращающиеся автоклавы применяют для работы с суспендированными (суспензированными, взвешенными) твёрдыми или кашицеобразными веществами (для выщелачивания минеральных концентратов разнообразных металлов и руд). Автоклав имеет вид герметичного сосуда со съёмной крышкой, которая прикреплена к корпусу при помощи уплотнительной прокладки и шпилек. Снаружи крышки монтируется запорный кран с многослойным фильтром. Качающиеся автоклавы позволяют выполнять перемешивание веществ в таких упаковках, для которых стерилизация в обычных автоклавах считается неприемлемой. Колонные автоклавы обычно используются для создания глинозёма из бокситов (позволяют снизить трудовые и временны́е затраты в процессе их получения).

Автоклавы изготовляют из высококачественных сталей, алюминия и других металлов, которые нередко покрывают химически стойкими материалами (эмалью, фторопластами). Корпус конструируют методом сваривания или склёпывания звеньев с выпуклыми днищами. В корпусе делают специальные отверстия (крышки), через которые удобно загружать материалы. Пар подаётся к перфорированной трубе через штуцер, а конденсат удаляется через спускной клапан. В электрических автоклавах система подачи нагретого пара отделена от рабочей камеры. Пар подаётся в камеру через патрубок от котелка, снабжённого электронагревательным элементом с регулятором степени нагрева. Чтобы избежать больших тепловых потерь, внешние поверхности автоклава покрыты тепловой изоляцией, что способствует интенсификации технологического процесса.

Конструкция и основные параметры промышленного автоклава разнообразны: ёмкость от нескольких десятков кубических сантиметров до кубометров; предназначаются для работы под давлением до 150 МПа (1500 кгс/см²) при температуре до 500 °C. Как правило, современные промышленные автоклавы в диаметре составляют от 1,2 м до 7,6 м, в длину – от 1,9 м до 40 м. При проведении в автоклаве физико-химических процессов используются давления до 300 МПа и температуры до нескольких тысяч градусов.

Применение автоклавов

Автоклавы применяют для научных исследований (лабораторные автоклавы), в медицине, биологии, металлургии, химической, резиновой, пищевой промышленности, при производстве стройматериалов.

Основная часть автоклавов, используемых в медицине и биологи и, – герметически закрывающийся резервуар с двойными стенками, выдерживающими высокое давление. Если процесс стерилизации осуществляется без воздействия высокого давления, то используют термин стерилизатор либо сушильный шка ф. Медицинские автоклавы применяют для стерилизации хирургического перевязочного материала и инструментов, посуды и некоторых приборов для выращивания микроорганизмов, обеззараживания инфицированного материала, уничтожения культур болезнетворных микроорганизмов, при создании изделий из карбонового волокна, для придания им твёрдых форм и т. п. В межстенное пространство (водопаровая камера) заливается дистиллированная вода. При нагревании водяной пар поступает в стерилизационную камеру, повышая в ней давление и температуру (выше 100 °С).

В металлургии (гидрометаллургии, см. также Автоклавное выщелачивание ) с помощью автоклавов выполняется очистка растворов металлов от примесей и процесс восстановления драгоценных и редкоземельных металлов после выщелачивания из подготовленных растворов. Объём аппарата может изменяться от десятков кубических миллиметров (лабораторные импульсные автоклавы) до нескольких сотен кубометров (горизонтальные автоклавы для окисления Ni-концентратов). Для агрессивных жидкостей используют автоклавы из нержавеющей стали, а также аппараты, футерованные коррозионно- и термостойкими покрытиями или плитками. Используют цилиндрические или сферические автоклавы, работающие при 260 °С и давлении 6 МПа, и автоклавные установки типа «труба в трубе» (во внешнюю трубу подают теплоноситель, во внутреннюю – нагреваемую смесь), работающие при температуре менее 300 °С.

В химической промышленности автоклавы применяются при производстве гербицидов, органических полупродуктов и красителей, в процессах синтеза. Для проведения разнообразных химических реакций данный аппарат называют химическим реакторо м. В случае необходимости перемешивания продукта используются автоклавы с бессальниковыми мешалками и экранированным электродвигателем, не требующим уплотнения.

В резиновой промышленности автоклавы используются для вулканизации или отверждения многих резиновых или пластиковых изделий.

В пищевой промышленности автоклавы применяются для стерилизации, пастеризации продуктов (в т. ч. консервов), приготовления пищи и др. Используются вертикальные и горизонтальные автоклавы широкого спектра разновидностей, размеров и принципов действия. Например, в горизонтальных автоклавах для пищевой промышленности может создаваться необходимое противодавление по отношению к каждой отдельно взятой упаковке с продуктом, что позволяет проводить стерилизацию продуктов не только в жёсткой таре (стеклянная, железная), но и в мягкой и полужёсткой упаковке.

Производство строительных материало в, в частности силикатных, базируется на гидротермальном синтезе гидросиликатов кальция, который осуществляется в реакторе-автоклаве в среде насыщенного водяного пара с давлением 0,8–3 МПа и температурой 175–200 °С. В данном производстве большой объём работ составляет процесс получения извести для сырьевой смеси. В технологический процесс производства извести входят следующие операции: добыча известкового камня в карьерах, дробление и сортировка его по фракциям, обжиг в шахтных вращающихся и других печах, дробление или помол комовой извести (получение негашёной извести). Получение сырьевой смеси осуществляется двумя способами: барабанным и силосным, которые отличаются друг от друга приготовлением известково-песчаной смеси.

В наши дни почти все элементы зданий и сооружений (панели, плиты перекрытий, элементы лестниц и др.) могут быть изготовлены из армированного силикатного бетона, который по своим свойствам почти не уступает железобетонным, а благодаря применению местных сырьевых материалов и промышленных отходов обходится на 15–20% дешевле, чем аналогичные железобетонные элементы на портландцементе. На современных автоклавных установках изготавливают газобетон и пенобетон. Их широко применяют в строительстве коммерческих и жилых зданий разного назначения и этажности. Газобетон и пенобетон могут быть применены как для несущей конструкции, так и для межкомнатных перегородок и в качестве перемычек. Автоклавный метод изготовления газобетона и пенобетона является основным, так как в автоклаве создаются оптимальные условия для твердения смеси, а использование управляемого автоклавного процесса позволяет получить газобетон и пенобетон с заданными техническими характеристиками.

Так же изготавливают ячеистый бетон, силикатные блоки и панели, облицовочные, теплоизоляционные материалы и другие изделия. Автоклавы используются для изготовления плёночного триплекса. При использовании автоклавной технологии обеспечиваются улучшенные оптические характеристики стекла, повышается его влагостойкость и т. п. При производстве триплекса применяют туннельные или тупиковые автоклавы. Внешне они представляют собой трубу 3–6 м в диаметре и 15–20 м в длину, закрываемую крышкой с байонетными затворами (тупиковыми с одной стороны, туннельными с двух сторон). Вдоль по длине автоклава расположены рельсы для вагонеток с изделиями. Автоклавы оборудованы магистралями для впуска насыщенного пара, перепуска отработанного пара в другой автоклав, выпуска пара в атмосферу или в утилизатор и для конденсатоотвода.

Историческая справка

Прообразом современного автоклава был созданный Д. Папеном в 1680 медицинский аппарат для стерилизации (она проводилась при высокой температуре, но без давления выше атмосферного), т. н. стерилизатор или сушильный шкаф. В 1795 французский кондитер Ф. Аппер изобрёл способ сохранять съестные припасы. Он упаковывал продукты в специальную ёмкость и подвергал их кипению в обычной воде; таким образом получился первый автоклав для домашнего (бытового) применения. В 1879 француз Ш. Шамберлен создал уже настоящий автоклав, в котором создавалось нужное давление при повышении температурного режима. Изобретение получило распространение исключительно среди учёных-химиков и медиков, перед которыми остро стоял вопрос о стерилизации инструментов.

Прототипом современного автоклава, применяемого в химической технологии, является аппарат, созданный В. Н. Ипатьевым в 1904. В строительстве способ изготовления силикатного (известково-песчаного) кирпича в автоклаве изобретён в Германии в 1880 учёным В. Михаэлисом. В России автоклавные устройства для производства известково-песочных блоков, фибролита, облицовочных плит появились в 1930-х гг. До 1950-х гг. единственным видом силикатных автоклавных изделий были силикатный кирпич и небольшие камни из ячеистого силикатного бетона. Однако благодаря работам российских учёных впервые в мире было создано производство крупноразмерных силикатобетонных автоклавных изделий для сборного строительства. Возможность образования в автоклаве камневидного изделия была установлена в конце 19 в., но массовое производство силикатных изделий, деталей и конструкций, особенно типа бетонов, было впервые организовано в нашей стране. Технология их изготовления механизирована и в значительной мере автоматизирована, что обеспечивает получение более дешёвой продукции по сравнению с цементными материалами и изделиями. Эффективные исследования в этом направлении выполнили П. И. Боженов, А. В. Волженский, П. П. Будников, Ю. М. Бутт и др. Было показано, что при автоклавной обработке образуются наиболее устойчивые низкооснóвные гидросиликаты.

В 1953 компания «Lagarde» разработала автоклав для применения в текстильной промышленности (с его помощью красили ткани). В 1988 появился автоклав для домашнего консервирования, который работал при помощи подключения в домашнюю электрическую сеть.

Первоначальный аналог автоклава появился в далеком 1795 году во Франции. Была даже объявлена премия тому, кто изобретет надежное средство для консервации продуктов. Связано с тем, что в те времена вопрос пропитания и выживания человека стоял на первом месте. Победил один кондитер под именем Аппер Франсуа. Он укладывал продукты в специальную емкость и подвергал их кипению в обычной воде. Таким образом, получился первый автоклав для домашнего (бытового) применения.

В 1880 году другой француз Шарль Шамберленд создаст уже настоящий автоклав, в котором создавалось нужное давление при повышении температурного режима. Использование данного изобретения было ограничено, и получило распространение исключительно среди ученых-химиков и медиков, перед которыми остро стоял вопрос о стерилизации инструментов.

В 1953 году (только через двести лет) автоклав получил дальнейшее развитие. Компания Lagarde разработала уникальный автоклав для применения в текстильной промышленности - с помощью устройства красили ткани. А в 1978 году Lagarde выпустили первый профессиональный автоклав для стерилизации продуктов питания.

СССР сделал немалый вклад в развитие автоклавов - в институте нефтехимического синтеза разработали устройство высокого давления. Это дало толчок к появлению смолы, полимерных материалов и синтетических масел.

В это время наблюдается разделение автоклавов на несколько веток - появились промышленные устройства, бытовые (домашние) и медицинские.

Спустя несколько лет, буквально в 1988 году, появился автоклав для домашнего консервирования, который работал при помощи электрической энергии. То есть, абсолютно любой человек мог подключить автоклав в электросети и приготовить пищу соответствующим образом прямо у себя на дому.

Современный автоклав является аппаратом, который выполнен в виде герметичной камеры, и используется для обработки материала под давлением выше атмосферного. В таких условиях наблюдается ускорение реакции и выход более качественного продукта.

1. При использовании в медицине для стерилизации инструментов задействуют автоклавы с высоким давлением. Если же прибор работает без нагнетания давления, то он называется сушильным шкафом или стерилизатором.
2. Для проведения химических реакций используют специальные приборы, которые называются химическими реакторами. Но по своей сути и принципу действия это все тот же автоклав.
3. Автоклав широко применяется и в домашних условиях - с его помощью представляется возможным, как приготовить консервы, так и стерилизовать продукты питания. А монтировав дистиллятор, вы получите очищенную воду для охлаждающих систем транспортных средств и заряда аккумуляторов.

Конструктивные особенности

В настоящее время автоклавы производят из особо прочных легированных сталей различных марок: и 20К, 06ХН28, 16ГС, 12Х18Н9Т, 09Г2С. Корпус конструируют методом сваривания или склепывания звеньев с выпуклыми днищами. В корпусе делаются специальные отверстия (крышки), через которые удобно загружать материалы. Пар подается через штуцер к трубе, а удаляется конденсат при помощи спускного клапана.

Современный промышленный автоклав оборудован самыми разнообразными приборами: выносными, наружными и внутренними теплообменниками, электрическими тенами, другими всевозможными нагревательными компонентами, перемешивающими устройствами (пневматическими, электромагнитными или механическими), различными устройствами регулирования и измерения давления и температуры, прочими контрольными и измерительными датчиками.

Основные характеристики

В диаметре данное устройство, как правило, варьируется от 1,2 метра до 8 метров. В длину может достигать больших размеров - от 2 до 40 метров! Устанавливается на специальные опоры, которые позволяют металлу удлиняться (расширяться) при нагреве. Во избежание теплопотерь обшивка выполнена из специальной тепловой изоляции. Внутри автоклава имеются рельсы с вагонетками - именно таким способом подаются изделия для стерилизации.

Изменение температурного режима и давления происходит при помощи медных или платиновых термических преобразователей сопротивления.

В общем, промышленный автоклав высокого давления представляет собой сложное технологическое устройство.

Конструктивные отличия

Основные параметры у промышленных автоклавов могут быть различными: емкость варьируется от нескольких сантиметров до сотен метров, возможна работа под давлением до 150 МН/м2 и температурой до 500 градусов по Цельсию. Отличия связаны с тем, что подобные устройства применяются в самых разнообразных сферах промышленности:

• строительная - изготовление и выпуск строительных материалов;
• пищевая - стерилизация и приготовление продуктов питания;
• химическая - выпуск всевозможных красителей, гербицидов;
• резиновая - вулканизация изделий;
• металлургия - восстановление драгоценных и цветных металлов.

Для каждого отдельного процесса используют отличительные автоклавы. К примеру, в строительстве задействуют туннельные и тупиковые агрегаты. Представляют собой трубу длиной в три-шесть метров и диаметром - пятнадцать-двадцать метров. Туннельные системы закрываются крышкой с двух сторон, а тупиковые - только с одной.

В области химии - бессальниковые установки, которые не требуют дополнительного уплотнения. Такие устройства оборудованы уникальным экранированным электродвигателем. Ротор защищен экраном из специального немагнитного материала.

А в пищевой промышленности встречаются самые разнообразные модели по размерам, принципу работы, как горизонтальной, так и вертикальной установки. В горизонтальных установках можно осуществлять стерилизацию продуктов не только в жесткой таре, но и полужесткой или даже мягкой. Это связано с тем, что внутри агрегата создается противодавление по отношению к каждой конкретной упаковке продукта.

Последние разработки оснащаются многоуровневыми системами защиты, системами автоматического отключения и замками. Применяется специальная «защитная рубашка», которая надежно защищает швы и материалы корпуса от влияния теплоносителя.

Дополнительное оснащение

Автоклавы производятся в любых габаритах и комплектации, как в обычном, так и во взрывобезопасном исполнении. Параметры подбираются под пожелания и требования заказчика. Бывает и нестандартное оборудование для химической и нефтяной промышленности.

Установки комплектуются таким оборудованием:

• вентиляционной системой;
• блоками нагрева;
• насосами вакуумными;
• прочими системами для регулирования и контроля разряжения, давления, температуры и времени.

Продажа промышленных автоклавов сегодня осуществляется в широком ассортименте выбора - будут удовлетворены потребности абсолютно любого заказчика.

Принцип работы устройства

После выбора стерилизационного цикла внутри камеры создается вакуум с периодическим прогревом. Таким образом, полностью удаляется воздух из рабочей камеры вместе с конденсатом. В соответствии с заданными параметрами оператором создаются нужные показатели температуры и давления. Это, так называемая, фаза стерилизации.

В обычных условиях при достижении температуры воды в 100 градусов Цельсия она дальше прекращает нагреваться. Если вода кипит долго, то влага трансформируется в пар. Начинается процесс интенсивного испарения. Пар - это тот же газ, создающий избыточное давление в камере. В таком случае тепло обладает повышенной проникающей силой, а потому полностью проникает в структуру микроорганизмов, разрушая их.

Современные промышленные автоклавы применяют функцию вакуумирования, что подразумевает удаление кислорода за несколько циклов. Благодаря данной методике, процесс стерилизации проходит в разы быстрее с сохранением всех полезных свойств вещества.

Затем сбрасывается давление и начинается фаза сушки. А остатки влаги моментально испаряются при высоких температурах. Стерилизационный цикл полностью автоматизирован машиной, поэтому допущение ошибки со стороны человека исключено.

Но управлять циклом стерилизации можно при помощи электронного сенсорного экрана. На нем также отображаются параметры текущей программы. С помощью дисплея представляется возможным не только выбирать цикл автоклава, но и переводить агрегат в режим «ожидания».

Достижения научного прогресса позволяют изготавливать промышленные автоклавы самых разнообразных моделей, но принцип работы одних от других мало чем отличается. В промышленности используются автоклавы, как с водяным охлаждением, так и воздушным.

1. Воздушное охлаждение подразумевает остужение при помощи струи холодного потока воздуха.
2. Водяное охлаждение заключается в действии воды, которая в системе циркулирует при помощи насоса.

Эксплуатация автоклавов

Камеры повышенного давления и температуры активно используются в гидрометаллургии, химической, резиновой, легкой, строительной промышленности, в медицине. Особенно при создании изделий из карбонового волокна.

Но активное распространение автоклавы получили в пищевой сфере. Такие устройства оснащены надежной многоуровневой защитой и специальной «рубашкой», защищающей основной (внешний) материал от воздействия теплового носителя.

Во всем мире постоянно в рабочем режиме находится порядка 1,5-2 миллионов промышленных автоклавов.

Преимущества агрегата:

• автоматизация и модернизация производственных процессов;
• обеспечение идеальной стерильности - микроорганизмы и инфекции полностью уничтожаются;
• экономия электрической энергии;
• возможность эксплуатации в различных сферах и с самыми разнообразными материалами;
• высокое качество и надежность стерилизации;
• автономность и безопасность процесса.

Именно по этим причинам автоклавы получили такое массовое распространение.

Разнообразие автоклавов

Автоклав - это либо полностью замкнутый сосуд, либо с крышкой, предназначенный для осуществления технических процессов, которые необходимы для обработки материалов давлением и высокой температурой. Дополнительно может оснащаться пневматическими, электромагнитными или механическими перемешивающими устройствами. При необходимости снабжается выносными, наружными или внутренними теплообменниками и другими приборами для измерения уровня жидкости, давления, температуры и так далее.

Промышленные автоклавы классифицируют по конструктивным особенностям, типу нагрева, назначению, объему, величине давления, конструкции крышек.

По конструкционному типу

Все автоклавы можно разделить на два больших блока - вертикальные агрегаты, горизонтальные, вращающиеся, качающиеся и колонные. Каждый из указанных видов имеет, как свои очевидные преимущества, так и некоторые недостатки.

1. Вертикальный . Водяная среда нагревается при помощи специальных ТЭНов. Нагревательные элементы располагаются внутри камеры в нижней части устройства. Характеризуется компактным строением. Получил широкое распространение в лабораторных условиях.
2. Горизонтальный . Чаще всего используется газовый обогрев, который характеризуется минимальным временем нагрева и большей гибкостью эксплуатации. Данный агрегат, как правило, применяется в промышленности для обработки композитных материалов. Из преимуществ газового горизонтального автоклава следует выделить легкость установки, небольшие габариты, нет потребности в оснащении системой диатермического обогрева. Расходы у электрического автоклава несколько выше. Однако технологии не стоят на месте - уже существуют горизонтальные системы со спиральным энергосберегающим теплообменником. По цене спиральный теплообменник обойдется в разы дороже своего газового аналога. Сроки окупаемости существенно выше.
3. Вращающийся . Подходит для работы с суспендированными твердыми веществами или кашицеобразными, а именно для выщелачивания минеральных концентратов разнообразных металлов и руд. Имеет вид герметичного сосуда со съемной крышкой. Последняя прикреплена к корпусу при помощи уплотнительной прокладки и шпилек. Снаружи крышки монтируется запорный клапан с многослойным фильтром.
4. Качающийся . Данные устройства позволяют выполнять перемешивание веществ в таких упаковках, для которых стерилизация в обычных автоклавах считается неприемлемой.
5. Колонный . Обычно используется для создания глинозема из бокситов. Данный агрегат позволяет упростить трудовые и временные затраты в подобном процессе.

По рабочему объему

Бывают строительные и химические агрегаты, обладающие емкостью в сотни кубических метров. К примеру, подобные системы высокого давления применяют для получения кирпича. Также бывают пищевые (емкость - 5-100 литров) и лабораторные автоклавы (0,25-5 литров).

По величине давления

Выпускаются устройства высокого и низкого давления. К первым относятся промышленные автоклавы, а ко вторым - медицинские и пищевые устройства.

По устройству крышек

Загрузка материалов осуществляется через специальные люки, которые закрываются крышками. В туннельных автоклавах используется две крышки, а в тупиковых - одна. Последний вариант пользуется более широким распространением из-за конструктивной простоты.

По назначению

По своему назначению промышленные автоклавы можно разделить на следующие типы:

1. Пищевые - используются для обработки продуктов питания и консервирования.
2. Химические - работают обычно с номинальным давлением под 15-25 атмосфер, но встречаются модификации и под 100 атмосфер. Делятся на лабораторные и классические промышленные.
3. Строительные - применяются для производства того же кирпича или более сложных конструкций по типу триплекса, карбона, кевлара.
4. Медицинские - используются для стерилизации инструментария и материалов.

По европейскому стандарту EN 13060

Автоклавы подразделяются на следующие три класса:

• «В» - предназначены для стерилизации любых объектов, в том числе тканей, как пористых и полых, так и массивных. Наиболее функциональные устройства.
• «S» - задействуются в медицинской сфере. Более экономичные системы, в отличие от класса «В». Считаются максимально востребованными, благодаря обеспечению приемлемого уровня стерилизации.
• «N» - в плане применения наиболее ограниченный класс: используется для обработки неупакованных предметов, не содержащих щелей и пустот.

Современные промышленные газовые и электрические автоклавы являются сложными установками, обладающими высокими показателями производительности.

НИПКИ ПТО "Консервпрод" прелагает изготовление автоклавов промышленного назначения , качество которых доказано ни одним производством РФ и других стран.

Автоклав - это герметически закрывающийся прибор, который служит для термической обработки домашних консервов. Автоклавы позволяют готовить мясо, рыбу, курицу, фрукты, ягоды в жестяных или стеклянных сосудах под повышенным атмосферным давлением (4,5-5,5 атм) и температурой 120-125°С.

Закрутки, приготовленные в домашнем автоклаве, получаются вкуснейшими! Именно вкус консервов и стимулирует на покупку этого аппарата. могут храниться существенно дольше, чем обычные, так как при обработке высокой температурой гибнут вредоносные бактерии в продуктах.

Бытовой автоклав предназначен домохозяйкам, рыбакам, охотникам, дачникам и для всех, кто любит действительно вкусную и здоровую пищу.

Какие бывают автоклавы?

Автоклавы бывают самыми разными: пищевыми, медицинскими, стоматологическими, маникюрными. Всех их объединяет один принцип действия, а именно – стерилизация при температуре свыше 100 градусов и давлении выше атмосферного.

Как Вы уже, наверное, догадались, предметом стерилизации в одном случае выступают пищевые продукты, в другом – всякого рода инструменты. Также, автоклавы отличаются материалом, из которого они изготовлены, объемом и используемым источником нагрева. Говоря о домашних автоклавах, выделяют аппараты, изготовленные из пищевой нержавеющей стали и из углеродистой стали.

Автоклавы из нержавеющей стали

Автоклавы из нержавейки, помимо приготовления консервов, позволяют проводить паровую обработку продукта и использоваться в качестве самогонного аппарата. К недостаткам автоклавов из нержавеющей стали, можно, пожалуй, отнести только их стоимость (по сравнению с аналогом из углеродистой стали, они дороже в среднем в 4-5 раз), и позволить себе покупку такого агрегата может далеко не каждый.

Автоклавы из углеродистой стали

Автоклавы из углеродистой стали (черный металл, прокатная сталь), которые предоставлены Вашему вниманию в существенно дешевле автоклавов из нержавеющей стали, при этом ничуть не уступающие им по качеству выполнения своих задач. Основное предназначение наших автоклавов – это приготовление мясных, рыбных и овощных консервов (а так-же паштетов, соусов, варенья и многого-чего другого) в стеклянных банках, с закатывающимися крышками. Автоклавы из углеродистой стали требуют ухода, а именно, после каждой готовки необходимо насухо протирать внутренние стенки автоклава (или подогреть его до испарение оставшейся жидкости) и смазать их подсолнечным маслом. Таким образом вы предотвратите процесс ржавления, и агрегат прослужит много лет.

Основные характеристики

По объему загружаемых банок автоклавы бывают:

• Маленькие(7-14 пол-литровых банок);
• Средние (14-20 пол-литровых банок);
• Большие (от 20-ти и выше).

Промышленные автоклавы, с вместительностью более тысячи банок, имеют весьма внушительные габариты. Именно они используются для приготовления привычных для нас магазинных консервов.

По типу нагрева, можно условно поделить на два вида:

• Классические (или газовые), работающие от внешнего нагревателя (становятся на газовую плитку, костер, примус и т.д);
• Универсальные – где нагревательным элементом является вмонтированный электрический тэн из нержавеющей стали (при этом, электрические автоклавы можно, также, нагревать от газовой плиты).

В нашем интернет магазине представлены оба этих вида в двух версиях:

• Маленькие - на 7 литровых или 14 пол-литровых банок;
• Средние - на 14 литровых или 20 пол-литровых банок.

В маленьких моделях пол-литровые банки становятся в два яруса, литровые - в один. В больших моделях: пол-литровые в три яруса, литровые в два.

Электрические модели немного выше газовых, так как внутри них, в 6-ти сантиметрах от дна, расположен тэн. Над тэном приварены три металлических прута, на которых раскладывается металлическая площадка для размещения банок.

Читайте еще статьи

Кирилл Сысоев

Мозолистые руки не знают скуки!

Содержание

В жаркое время года хозяйственные люди начинают делать закатки на зиму. Ручной процесс очень трудоемкий – надо приготовить еду, которую вы собираетесь консервировать, простерилизовать банки, крышки. Пот льется ручьем, силы на исходе, а в итоге получается всего несколько баночек. Другое дело газовый или электрический автоклав для домашнего консервирования – его применение позволяет ускорить процесс и увеличить выход продукта без существенного повышения температуры на кухне. От вас потребуется минимум физических усилий.

Что такое автоклав

Аппарат представляет собой герметичную конструкцию, предназначенную для нагрева под давлением выше атмосферного. В этих условиях смещается точка кипения в сторону увеличения температуры, продукты готовятся быстрее. Домашний автоклав для консервирования имеет такие преимущества:

• делает вкусные заготовки с сохранением всех полезных веществ, естественного цвета, целостной формы;
• убивает болезнетворные бактерии, уничтожает споры;
• вмещает в себя большое количество банок;
• существенно сокращает время приготовления мяса, солений, фасоли, кукурузы, горошка, овощных заготовок, соков, грибов.

Устройство

Autoclave – герметичная емкость, которая состоит из загрузочной камеры, крышки с запорными механизмами для герметизации, штуцера для прикрепления насоса. На корпусе установлены контрольно-измерительные приборы – манометр (показывает давление газа и жидкостей в замкнутом пространстве), градусник, клапан аварийного сброса. Популярные модели приборов для домашней консервации изготовлены из нержавеющей стали.

Стандартные размеры аппарата: 22 литра (вмещается 14 банок по 0,5 л), 46 л (22 банки по 0,5 л), 125 л (48 банок по 0,5 л). Еще одна важная характеристика – источник подогрева. Некоторые модели нагреваются на газовой плите, бензиновой горелке, другие подходят только для электрических плит. Автономные автоклавные установки, предназначенные для домашнего консервирования, работают от электросети – в них встроены ТЭНы.

Принцип работы

Покупка прибора – дорогое удовольствие, но сколько от него пользы с минимумом человеческих усилий! Как работает автоклав от современного производителя? Схема простая. При стандартных показателях вода испаряется при 100°С, выше температура не может подняться. Чтобы ситуация изменилась, в герметичной емкости создаются условия повышенного давления. Это приводит к тому, что сдвигается точка кипения.

Когда давление в автоклаве повышено, жидкость начинает кипеть при 120-125°С. Что это значит? Что при повышенной температуре процесс приготовления идет полным ходом, но вода не выкипает, значит, все витамины, полезные элементы остаются в неизменном виде. Внешний вид продуктов в автоклаве не теряет своей целостности, становится аппетитным, а закатка приобретает замечательный вкус.

Как пользоваться автоклавом в домашних условиях

Технология приготовления закаток в приборе несложная. Помойте бытовой автоклав, затем расфасуйте продукты по банкам, закатайте консервными крышками. Установите банки в прибор для консервирования. Дальнейшие действия будут отличаться в зависимости от вида аппарата:

• Автоклав с накачкой давления. Банки залейте холодной водой на 2-3 см, затем накачайте воздух до уровня давления 1 атм. Прогрейте прибор до температуры 100-120°С и удерживайте этот показатель 60-70 минут (зависит от рецепта). После приготовления дайте аппарату остыть, затем спустите воздух с помощью предохранительного клапана.
• Автоклав без накачки давления. Домашнее консервирование в таком приборе еще проще. Закатанные банки загрузите в специальные кассеты, защищающие от срыва крышек. Залейте автоклав водой, не доливая до верхнего края бака 2 см. Закройте крышку прибора, поставьте аппарат на плиту и следите за соотношением температуры-давления. Когда домашняя консервация приготовится, отключите нагрев и подождите, пока автоклав остынет до комнатной температуры.

Соотношение температуры и давления

Для каждого автоклава разное соотношение этих показателей, более подробно с параметрами можно ознакомиться в инструкции по эксплуатации. Числа зависят от объема прибора, интенсивности нагрева, особенностей конструкции. Конкретные значения вы узнаете опытным путем по ходу работы. Небольшой электрический автоклав, работающий от электросети, через 5 часов работы показывает на термометре 120°С при давлении 4,7 атм. Приборы, нагревающиеся на плите, быстрее достигают рабочих параметров. Большинство домашней консервации готовится при температуре не выше 120°С и 4,5 атм.

Как выбрать автоклав

Сегодня купить прибор в Москве или Санкт-Петербурге не представляет сложности, в хозяйственных магазинах всегда есть несколько моделей на выбор, которые можно пощупать, детально расспросить продавца о характеристиках и гарантии. Если хотите приобрести аппарат для домашнего консервирования сравнительно дешево, ищите выгодные предложения в интернет магазинах. Они часто устраивают хорошие акции и делают скидки до 20%.

Есть два материала корпуса – черный металл и нержавеющая сталь. Плюс первого – дешевизна. Однако материал имеет несколько минусов: он не стойкий к коррозии, недолговечный (служит около 5 лет), требует тщательного ухода. Нержавейка служит до 50 лет, не боится коррозии, но стоит дорого. Емкость автоклава выбирается в зависимости от потребностей. Самое ходовое соотношение диаметра и высоты прибора – вмещающее 24 банки на 0,5 л.

Газовый

Этот вид аппарата для домашнего консервирования греется на газовой плите. Если хозяйка решила выбрать его, то при заказе она должна оценить вес прибора – поднять автоклав с банками и водой на высоту бывает очень непросто. Оптимальный вес аппарата – 8 кг. Днище должно быть ровным и иметь толщину не меньше 3 мм. Лучше покупать товар у проверенных производителей, которые создают автоклавы много лет.

Электрический

Такой прибор более удобен для хозяек, поскольку его можно поместить на небольшой высоте возле розетки. Еще один плюс электрического автоклава – работа в автономном режиме. Терморегулятор поддерживает нужные показатели в течение отведенного времени. Мощность у аппаратов разная. Маленькие приборы объемом 22 л потребляют 2 кВт, средние автоклавы на 46 л – 3,2 кВт. Напряжение в сети должно составлять 200 В.

Цена на автоклав для домашнего консервирования

Прикидывая стоимость прибора, не забудьте приплюсовать доставку по почте. Товар габаритный, поэтому автокомпании могут взимать дополнительные деньги за большой вес. Хорошо, если производитель осуществляет не только продажу, но и бесплатную доставку автоклавов. Средняя стоимость приборов.