Стерилизационные аппараты

        Привод тяговых цепей с носителями включает в себя электродвигатель, муфту сцепления,  32-ступенчатый редуктор со сменными шестернями, цепную передачу, червячный редуктор и приводную роликовую цепь, огибающую приводные звёзды, насаженные на валы верхних поворотных звёзд секции охлаждения.

        Загруженные в носитель банки поступают в зону нагрева, где последовательно проходят через 6 камер. Камеры разделены перегородками пополам. В одной половине каждой камеры находится столб воды высотой 4 м, в другой – сжатый воздух, давление которого уравновешивается гидростатическим давлением водяного столба (0,04 МПа). Сжатый воздух первой камеры одновременно давит на водяной столб второй камеры, а их суммарное давление уравновешивается давлением сжатого воздуха второй камеры, равным 0,08 МПа. В каждой камере давление возрастает на 0,04 МПа, общее увеличение составляет 0,24 МПа. Предварительный нагрев продукта горячей водой осуществляется при  его перемещении в водяных столбах. Температура воды повышается от 60°С в первой камере до 110°С  – в последней. Нагрев воды в камерах производится острым паром.

        Зона стерилизации заполнена паровоздушной смесью. Пар, нагретый до необходимой температуры, поступает сюда через пять труб. Заданная температура стерилизации поддерживается автоматически.

        После зоны стерилизации банки поступают в зону охлаждения. Зона охлаждения устроена аналогично зоне нагрева. Через камеры навстречу банкам прокачивается холодная вода, которая отбирает теплоту у продукта, в результате чего продукт охлаждается. Уменьшение температуры в каждой секции по сравнению с предыдущей составляет 10°С.

  Таблица 1. Техническая характеристика стерилизатора OHS-1 "Хунистер"

        Производительность стерилизатора  зависит от времени пребывания  банок в стерилизаторе, которое  регулируется путём изменения скорости движения носителей. Время пребывания тары в стерилизаторе зависит от режима обработке, который выбирается исходя из вида консервов и типа используемой тары. Данные о производительности стерилизатора "Хунистер" представлены в таблице 2 (см. ниже).

  Таблица 2. Производительность стерилизатора OHS-1 "Хунистер"

 
 

2.2 ИНЖЕКЦИОННЫЙ СТЕРИЛИЗАТОР

   При асептическом консервировании продукт  подвергается кратковременной стерилизации при высоких температурах (135— 170°С); затем он быстро охлаждается и разливается в асептических условиях в стерильные банки.

   Процесс асептической стерилизации имеет достоинства по сравнению со стерилизацией в автоклаве: сам процесс асептической стерилизации жидких и полужидких продуктов протекает во много раз быстрее; расход пара, воды и электроэнергии на единицу продукции значительно меньший; кроме того, этот процесс можно полностью автоматизировать.

   Стерилизацию  продукта при высоких температурах и охлаждение его проводят в трубчатых или пластинчатых теплообменниках, подобных пластинчатому, пастеризатору, а также |в пароконтактных стерилизаторах; в последних продукт смешивают с инжектируемым острым паром высокого давления и затем его охлаждают в вакуум-камере. 

    

      Рис.9 . Схема инжекционного стерилизатора.

    Вследствие  больших гидравлических сопротивлений, большой металлоемкости и возможности образования нагара трубчатые теплообменники для асептической стерилизации применяют редко.

    Инжекционный  стерилизатор лишен указанных недостатков: образования нагара и пригорания продукта на поверхности нагрева в нем не наблюдаются.

    Кроме того, в этом стерилизаторе процесс нагревания протекает во много (десятки) раз быстрее, чем в поверхностных теплообменниках, а охлаждение самоис - парением под вакуумом происходит почти мгновенно.

  Рассмотрим  работу инжекционного стерилизатора (рис.9 ). Насосом 1 продукт нагнетается в инжекционную головку 2, в которой он смешивается с острым паром, проходящим через отверстия 3. Благодаря интенсивному перемешиванию мешалкой, установленной на валу 4, продукт равномерно нагревается до температуры, соответствующей давлению пара. При этой температуре продукт находится в трубе 5 необходимое для стерилизации время.

  После вторичного перемешивания винтовой мешалкой 6 продукт поступает в вакуум-камеру 7 через обратный клапан 8. Вследствие резкого уменьшения давления при переходе в вакуум-камеру влага продукта самоиспаряется; при этом продукт охлаждается до 35—37°С и в виде пара из него удаляется та часть воды, которая попала в продукт при конденсации пара в инжекционной головке.

                                                                                                                                           
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Образовавшиеся  в вакуум-камере 7 вторичные пары направляются по трубе 9 в конденсатор, соединенный с вакуум-насосом. Продукт по барометрической трубке 10 перемещается к продуктовому насосу 11; и нагнетается им в наполнитель.

  Уровень продукта в вакуум-камере автоматически поддерживается работой насоса, а температура стерилизации регулируется давлением и количеством дара, выпускаемого в головку инжектора. 

     2.3 СТЕРИЛИЗАЦИЯ ТОКАМИ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ (ВЧ)

   При стерилизации электрическим током  высокой частоты содержимое банки  прогревается одновременно и равномерно до заданной температуры за несколько десятков секунд вне зависимости от размера тары и теплопроводности продукта.

   В процессе стерилизации токами ВЧ не наблюдается заметного изменения химического состава продукта, запаха, вкуса, цвета и содержания витамина С по сравнению с этими показателями продукта до стерилизации. 

  Мощность  Р, или интенсивность нагревания, можно увеличить только за счет увеличения круговой частоты переменного тока ω, так как напряжение Е, подводимое к материалу, слишком увеличивать нельзя во избежание пробоя. Емкость конденсатора С обусловлена размером банки или бутылки; коэффициент поглощения электрической энергии tgδ зависит от свойств материала, подвергаемого нагреванию. 

  

    
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис. 10 . Схема установки для стерилизации токами высокой частоты. 

Исследования  Центральной лаборатории электромагнитных волн показали, что при стерилизации консервов наиболее рациональным оказался диапазон ультравысоких частот порядка 3∙10^7÷3∙10⁷ гц.

  При применении тока ультравысокой частоты температура в банке компота повышается до 100°С за 30 — 60 сек одновременно по всему объему. Микроорганизмы, находящиеся в поле тока высокой частоты, быстро погибают; поэтому консервы не требуется долго выдерживать при высоких температурах.

  Токи  ВЧ можно применять для стерилизации компотов и соков в стеклянной таре при температуре 100°С, если не требуется противодавления, предотвращающего срыв крышек с банок. Исследования показали, что токами ВЧ можно стерилизовать мясо и рыбное филе в стеклянной банке при температуре 145°С в течение 3 мин. Однако для осуществления этого процесса требуется сложная аппаратура, обеспечивающая противодавление как во время стерилизации, так и при охлаждении.

  Схема установки для стерилизации токами ультравысокой частоты показана на (рис.10) . На пульте управления 1 смонтированы все контрольно-измерительные приборы: рубильники и предохранители; выпрямитель 2; генератор 3 вторичного колебательного контура с конденсатором 4, между электродами 5 которого помещаются банки с консервами, подлежащие стерилизации. Выпрямитель 2 преобразовывает переменный ток сети в постоянный ток высокого напряжения; генератор 3 превращает постоянный ток, поступающий из выпрямителя, в переменный ток высокой частоты.

  Во Всесоюзном научно-исследовательском институте консервной и овощесушильной промышленности сконструирован и построен высокочастотный стерилизатор-автомат; при помощи этого аппарата можно обрабатывать токами высокой частоты плодоягодные консервы, укупоренные в стандартной стеклянной таре. Стерилизатор (рис. 11 а) представляет собой машину роторного типа; ротор стерилизатора вращается вокруг горизонтальной оси. На роторе укреплены 24 пары вращающихся патронов-электродов, механизмы для захвата банок и индикаторы готовности банок, высокочастотные разъединители и подвижные части токо- съемных устройств.

  От  генератора к стерилизатору энергия подается через щетки, скользящие по кольцу ротора. Ротор приводится во вращение электродвигателем мощностью 0,6 кВт; редуктор и вариатор скоростей обеспечивают возможность создания трех режимов работы стерилизатора при скорости вращения ротора 0,04; 0,055 и 0,08 рад/сек (0,4; 0,55 и 0,8 об/мин).

  

    С загрузочного транспортера банки подаются на патроны — электроды. Банка, попавшая в рабочее гнездо ротора, зажимается вращающимися вокруг своей оси электродами, на которые затем подается напряжение высокой частоты. На роторе под напряжением находится до 20 банок. К концу оборота ротора электроды разжимаются, и банка выталкивается на транспортер.

    Вследствие  различной толщины банок и  неодинаковой плотности укладки  плодов различной зрелости, а также из-за неодинакового соотношения жидкости и плодов в банке время, необходимое на нагревание до температуры стерилизации, как показали исследования ВНИИКОПа, изменяется в пределах до ±15%. Учитывая это, машина снабжена устройством, отключающим банку при перегреве, а также устройством для отсортировки банок, недогретых до температуры стерилизации.

    Производительность  стерилизатора регулируется числом оборотов ротора и составляет 0,13; 0,18 и 0,27 банок в секунду (480, 660 и 960 банок в час). Габариты стерилизатора в мм: длина 1500, ширина 1000, высота 1800.

    Расход  электроэнергии, необходимой для проведения стерилизации, может быть рассчита по формуле:

      
 

  
 

где Q₁ — расход тепла на нагрев продукта до температуры стерилизации в кДж/сек (ккал/ч);

Q₂ — расход тепла на нагрев банок и крышек в кДж/сек (ккал/ч);

Q₃ — потери тепла в окружающую среду стенками банок в кДж/сек (ккал/ч);

 η — к. п. д. установки; η = 0,25÷0,40.

    По  опытным данным, расход электроэнергии на однокилограммовую банку консервов  составляет 1080—1800 кДж (0,3— 0,5 кВтч).

    Как показали опыты, электрическим пробоям подвергаются банки в количестве 4,3% от общего количества пропущенных банок; главным образом они, наблюдаются в месте соприкосновения электрода со стеклянным дном банки. В этом месте из-за воздушных прослоек происходит ионизация и электрический пробой воздуха, переходящий в тепловой пробой стекла. Прокладки из проводящей резины полностью не предотвращают пробои; воздушный зазор хотя и предотвращает пробой стекла, но для его создания требуется значительно увеличить напряжение на электродах.