Существует много различных автоклав-систем, используемых для обработки коммерчески стерильных продуктов, которые предварительно предварительно в герметично запечатанных контейнерах. Общие характеристики современных резиновых систем требуют давления на систему для достижения более высоких температур, чем кипящая вода и использование нагревательной среды, такой как насыщенный пара, паровые смеси и воду для переноса тепла в продукт (Black & Barach, 2015).
В дополнение к тому, чтобы пара было достигать более высоких температур, давление автоклавных систем обычно используется для предотвращения разрыва контейнера из -за внутреннего наращивания давления. Это также известно как избыточное давление и позволяет обрабатывать широкий спектр контейнеров, включая стекло, жесткие пластмассы и гибкие мешочки (Kumar & Sandeep, 2014). Фактически, можно обработать мешочки в насыщенном пар, без использования избыточного давления во время цикла нагрева и цикла удержания, также называемого стадией стерилизации, при условии, что есть хорошие элементы управления вариациями давления в автоклаве и контейнере, чтобы минимизировать Расширение воздуха в контейнерах. Тем не менее, избыточное давление обычно требуется во время цикла охлаждения, поскольку наиболее критическое давление дифференциального контейнера возникает в начале цикла охлаждения (Featherstone, 2015b).
С точки зрения безопасности пищевых продуктов было бы идеально для возврата, используя интенсивную термообработку, чтобы устранить риск любых выживших микроорганизмов. Тем не менее, большинство пищевых продуктов не могут быть подвержены такому интенсивному теплу без ухудшения их сенсорного качества или потери питательной ценности. Чтобы соответствовать обоим аспектам, необходимо создать оптимальный процесс, чтобы сохранить достаточно интенсивного стерилизации тепла, чтобы продукты соответствовали условию коммерческой бесплодии и максимально умеренным по причинам качества продукции (Safefood 360, 2014).
В дополнение к тепло, многочисленные публикации привели к тому, что превосходное качество продукта, которое можно получить с помощью сокращения времени процесса. Однако предлагаемые практики применяют более высокие температуры и, следовательно, более короткое время процесса, чтобы максимизировать удержание органолептических и питательных веществ в пищевом продукте (Rahman, 2007). Более короткое время процесса, за которым следует быстрое и быстрое охлаждение не только защищает качество пищевого продукта, но и сокращает общее время, необходимое для каждого цикла обработки, и приводит к эффективному использованию автоклава (Featherstone, 2015).
Ребетки могут работать в пакетном или непрерывном режиме. Пакетная реплика считается универсальной системой стерилизации из -за ее способности обрабатывать различные пищевые продукты и типы упаковки. В частности, пакетный автоклав можно различить на неподвижной (или статической) и волнующей (вращающейся или колебательной) реторты. До сих пор ретранты используют неагитационное сосуд давления для пищевой промышленности, в то время как вращающиеся и колебательные реплики обеспечивают перемещение продукта во время обработки, что способствует более быстрому нагреву. Кроме того, пакетные ретриты могут быть дополнительно классифицированы, как показано на рисунке 2.2 (Kumar & Sandeep, 2014; Stowe, 2015).
Для все еще ретиртов контейнеры могут быть загружены или выгружены из сосуда под давлением, используя стойки, ящики, автомобили, корзины или лотки. Все еще реплики, которые загружены ящиками рядом друг с другом, называются горизонтальными автоклавами, в то время как резита, которые загружаются ящиками, сложенными друг на друга, называются вертикальными автоклавами. Тем не менее, существуют некоторые модели все еще автоклавов, которые могут управляться без использования систем поддержки контейнеров, которые называются бесконечными автоклавами (Black & Barach, 2015).
Очевидно, что пакетный тепловой процесс не является энергоэффективным методом обработки из-за энергии, потраченной на нагревание и охлаждение автоклава для каждой партии пищевых продуктов. Непрерывная пищевая обработка является более предпочтительным методом, когда обрабатываются продукты с большим объемом (Featherstone, 2015). Непрерывные реплики, в дополнение к повышению энергоэффективности, помогают увеличить пропускную способность и более низкую стоимость рабочей силы. Непрерывные автоклавы могут быть классифицированы на гидростатические (или статические) или вращающиеся (или волшебные) автоклавы (Kumar & Sandeep, 2014).
Тепловая обработка в гидростатических автоклавах происходит в камере обработки, которая поддерживается при повышенной температуре и давлении. Поскольку нет дверей или клапанов, запечатывающих камеру обработки от атмосферы, давление поддерживается и уравновешивается весом воды в автоклаве и выбросах. Следовательно, максимальная температура процесса гидростатических автоклавов ограничена максимальной высотой ног воды (Black & Barach, 2015). На рисунке 2.3 представлена иллюстрация принципа эксплуатации гидростатической реторты.
В отличие от гидростатической реторты, где требуется широкое использование вертикального пространства, непрерывные вращающиеся автоклавы обеспечивают перемешивание продукта и обработку контейнеров с использованием спиральной дорожки на внутренней окружности по длине горизонтальной цилиндрической камеры автоклав. Несмотря на преимущества непрерывных вращающихся ретрит, эта система обычно требует цилиндрического контейнера с ограниченным изменением в диаметре и высоте для каждого применения. Это связано с отсутствием гибкости при обработке контейнеров с использованием спиральной дорожки (Sun, 2012).
В дополнение к проектированию метода обработки и перемешивания продуктов, другая система классификации процесса автоклава включает тип используемой нагревательной среды. Пар является наиболее распространенной нагревательной средой для тепловой обработки. Даже когда вода используется в качестве нагревательной среды, пара обычно используется для нагрева воды (Black & Barach, 2015). Существует четыре процесса на основе паровых, обычно используемые в стерилизации пищевых продуктов: насыщенный пара, погружение в воду, спрей для воды (включая каскадную воду) и процесс парового воздуха. Поскольку не существует процесса автоклава, который подходит для всех приложений, необходимо выбрать оптимальный процесс автоклава для конкретного продукта и контейнера (Williams, 2018).
Насыщенные пары автоклава используют чистый насыщенный пара, чтобы напрямую нагреть контейнеры. Чистый насыщенный пара не имеет пары от воздуха, других неработающих газов и сгущаемых летучих материалов, отличных от пар, избыточного конденсата или растворенных веществ (Featherstone, 2015).
Насыщенные пары автоклава используют чистый насыщенный пара, чтобы напрямую нагреть контейнеры. Чистый насыщенный пара не имеет пары от воздуха, других неработающих газов и сгущаемых летучих материалов, отличных от пар, избыточного конденсата или растворенных веществ (Featherstone, 2015).
Хотя насыщенные резита пара не являются энергоэффективными, они имеют возможность обрабатывать большинство консервированных продуктов. Кроме того, этот процесс требует низких капитальных инвестиций, поскольку не требуется избыточное давление, если не обрабатываются контейнеры, отличные от банок. Если избыточное давление используется в насыщенных паровых — автоклавах, его можно использовать только на этапе охлаждения, поскольку воздух не разрешается войти в сосуд в любое время на этапе стерилизации (Williams, 2018). Когда стадия стерилизации завершена, контейнеры охлаждаются водой, что вызывает быстрое снижение температуры автоклава. На этом этапе еда охлаждается медленнее, чем внутренняя часть автоклава, и давление внутри контейнеров остается высоким. Затем требуется избыточное давление, если обрабатываются хрупкие контейнеры, такие как стекло, жесткие пластмассы и гибкие мешочки, чтобы предотвратить внутреннее давление разрывать контейнеры (Kumar & Sandeep, 2014; Rahman, 2007).
Реторта погружения воды аналогична насыщенной паровой резите в том, что продукт полностью изолирован от любого влияния охлаждающего воздуха, поскольку продукт в погружении в воду полностью погружена в воду. В отличие от насыщенных парамот, где воздух не может быть введен в сосуд во время стерилизации, процесс погружения воды использует избыточное давление в верхней части воды для давления нагрузки процесса, что позволяет автоклав иметь возможность обрабатывать большинство хрупких контейнеров (Williams, 2018). Тем не менее, скорость теплопередачи от воды в продукт значительно медленнее, чем от пара к продукту, что приводит к более длительному общему времени, необходимому для каждого цикла обработки (Featherstone, 2015).
Резита с брызги с водным спреем — это автоклав, которая использует горячую воду под давлением в качестве нагревательной среды. Чтобы нагреть продукт, контролируемое количество воды распределяется через распылительные форсунки, расположенные вдоль верхней части и по бокам реплики на продукт (Featherstone, 2015). Резита с брызги воды также является системой избыточного давления, которую можно использовать для обработки широкого спектра типов контейнеров, таких как резита с водным погружением, но контейнеры непосредственно подвергаются воздействию воздуха избыточного давления. Этот процесс стал одним из самых популярных типов автоклавов из -за его высокой гибкости и низкой стоимости оборудования по сравнению с другими типами ретрит избыточного давления. Кроме того, ретора с брызги воды является энергоэффективной системой, когда она настроена с помощью резервуара для хранения, поскольку стерилизация и охлаждающая вода можно использовать без химической обработки для следующего процесса (Williams, 2018)
Каскадная репорта воды аналогична автоклаву спрея для воды, в которой контролируемое количество процесса воды вытягивается с нижней части автоклава насосом с высокой пропускной способностью и распределяется по продукту. Тем не менее, каскадная резита воды распределяет обрабатывающую воду через многообразие или перфорированную пластину в верхней части автоклава вместо использования сопел для распылителей (Featherstone, 2015). Процесс Steam-Air использует Steam в качестве единственной нагревательной среды. Тем не менее, воздух вводится вместе с Steam для генерации избыточного давления в реторт -сосуде, чтобы улучшить его способность обрабатывать большинство типов контейнеров. Большой вентилятор используется в качестве движущей силы для смешивания пар с воздухом, чтобы предотвратить холодные пятна в реплике. Этот вентилятор также помогает увеличить скорость теплопередачи, создав принудительную конвекцию, которая приводит к более высокой энергоэффективности процесса (Williams, 2018).