Автоклав — это основное оборудование для стерилизации пищевых продуктов. В этой статье мы расскажем об автоклавах, в том числе о том, что такое автоклав, почему автоклав важен в производстве пищевых продуктов, как работают автоклавы, основные типы автоклавов и несколько советов по их использованию.
Автоклав для упаковки пищевых продуктов полностью адаптирован к требованиям заказчика, и заказчики могут настроить свой собственный автоклав, выбрав различную емкость, способ стерилизации, конструкцию сосуда высокого давления и тип управления.
Что такое автоклав
В производстве пищевых продуктов автоклав — это машина, которая использует пар или горячую воду под давлением для уничтожения вредных бактерий, вирусов и спор на упаковках пищевых продуктов или внутри пищевых продуктов, помещенных в емкость высокого давления. Упаковки для пищевых продуктов нагреваются до требуемой температуры стерилизации в течение определенного периода времени. Температура и время стерилизации устанавливаются заранее и автоматически контролируются компьютером. Влага, содержащаяся в пару, эффективно передает тепло на упаковку с продуктами, разрушая белковую структуру бактерий и спор. Этот процесс стерилизации позволяет увеличить срок хранения пищевых продуктов до 8-16 месяцев.
Основные типы автоклавов
В зависимости от состояния продуктов, которые помещаются в автоклавы для стерилизации, автоклавы можно разделить на 2 основных типа:
Статический тип: Продукты помещаются на пластины из нержавеющей стали, затем помещаются в автоклавы и остаются неподвижными во время процесса стерилизации
Вращающийся и поворотный тип: Пищевые продукты и тарелки постоянно вращаются внутри автоклава. Автоклавы вращающегося типа позволяют эффективно увеличить скорость нагрева, сократить время стерилизации и улучшить вкусовые качества продуктов.
Автоклав со статическим паром
Основные моменты: Пищевые продукты остаются неподвижными во время процесса стерилизации, метод стерилизации — паровая.
Стерилизатор-реторта в паровом автоклаве является наиболее распространенным типом автоклава. Обычно он нагревается паром под давлением 0,2-0,3 МПа. Паровой автоклав имеет простую конструкцию и удобен в использовании. Однако при непосредственном нагреве паром из-за высокой температуры, высокого давления, длительного времени и сильного теплового удара термическое повреждение продуктов питания относительно велико, и некоторые продукты могут вызвать термическую денатурацию, а также появление запаха перегонки и горелого. При использовании парового автоклава для стерилизации пищевых продуктов в стеклянных бутылках следует соблюдать осторожность, чтобы разница температур внутри и снаружи стеклянной бутылки не была слишком большой.
Основными моментами при проектировании и использовании паровых автоклавов являются:
① При подаче пара пар должен полностью и эффективно удалять воздух из резервуара за короткое время (напротив входа пара должно быть достаточно большое выпускное отверстие).;
② Во время стерилизации с поддержанием давления водяной пар должен полностью циркулировать, чтобы в резервуаре не оставалось холодного места (напротив входа пара должно быть несколько отверстий для выпуска пара).;
③ Во время охлаждения сжатый воздух должен обеспечивать баланс давления продукта в упаковке во время охлаждения.
Кроме того, необходимо также гарантировать надежность и точность показаний термометров и манометров давления. Поэтому, чтобы обеспечить безопасность пищевых продуктов, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов разработало множество правил для консервированных продуктов, в том числе множество специальных правил, касающихся оборудования, рабочих процедур и управления термической стерилизацией и стерилизацией пищевых продуктов паром с низким содержанием кислот, включая термометры, точность и положение установки манометра, размер, расположение и конструкция впускного отверстия для пара, выпускного отверстия для выхлопных газов и отверстия для сжатого воздуха.
Статический тип – автоклав для погружения в воду
В автоклаве с погружением в воду горячая вода используется в качестве теплоносителя для нагрева и стерилизации упаковок с продуктами.
Преимущества автоклава с погружением в воду:
① Термический удар по упаковкам с продуктами в начале стерилизации и охлаждения невелик, что сводит к минимуму риск повреждения упаковки
② Экономия энергии. После завершения цикла стерилизации горячую воду можно использовать повторно для следующего использования
③ Температуру в реторте можно поддерживать равномерной, без образования холодных пятен, изменив конструкцию автоклава или направление потока воды.
Автоклав погружного типа можно разделить на автоклавы с нормальным давлением и автоклавы с высоким давлением.
Стерилизатор с нормальным давлением подходит для консервирования фруктов и джемов с высокой кислотностью (продукты с высокой кислотностью стерилизуются из-за высокой кислотности). Бланшировочная машина для пастеризации является одной из основных машин для стерилизации под нормальным давлением.
Автоклав высокого давления предназначен для использования воды в кастрюле. В качестве среды вода нагревается паром, а сжатый воздух подается в стерилизационный бак для повышения давления, так что температура воды в стерилизационном баке достигает 118-121 ℃. Автоклав погружного типа — это типичная машина для стерилизации под высоким давлением, и его основная конструкция и принцип работы заключаются в следующем.
Автоклав погружного типа оснащен системой циркуляции воды, обеспечивающей равномерную температуру в реторте. Нагревательный пар поступает в парораспределительную трубу на дне емкости для нагрева горячей воды. Высокоточный циркуляционный насос для подачи горячей воды подается из нижней части емкости в верхнюю или боковую водораспределительную трубу через всасывающий патрубок, и вода в емкости должна циркулировать один раз в течение 5-7 минут. После завершения стерилизации горячая вода восстанавливается и охлаждается. На данный момент существует два метода:
① Способ замены: насос холодной воды подает холодную воду в стерилизационный бак, а холодная вода выталкивает горячую воду из стерилизационного бака обратно в резервуар для хранения горячей воды (емкость для хранения воды). Когда температура понизится, температура холодной воды повысится, и разница температур с продуктами не будет слишком большой, поэтому тепло будет теряться, но это необходимо для стеклянных бутылок;
② Метод прямого восстановления: перегретая вода из стерилизационного резервуара циркуляционным насосом подается непосредственно в резервуар для хранения воды. После восстановления насос холодной воды подает холодную воду в стерилизационный резервуар. В процессе переработки давление в реторте должно поддерживаться на уровне давления при стерилизации, а во время охлаждения также должно поддерживаться определенное давление, чтобы упаковка не лопнула.
Двухслойный автоклав для погружения в воду
1. Экономьте энергию. Горячая вода, используемая в процессе стерилизации, может быть переработана, что позволяет эффективно экономить энергию и снижать производственные затраты.
2. Сократите время стерилизации. Для стерилизации используется цикл подачи горячей воды с двумя резервуарами, при этом вода в резервуаре для горячей воды заранее нагревается до температуры, необходимой для стерилизации, что сокращает время стерилизации и повышает эффективность работы.
3. В стерилизационном баке используются методы циркуляции горячей воды и иммерсионной стерилизации. В процессе стерилизации циркулирующая вода в стерилизационном баке постоянно подается вверх и вниз, что обеспечивает распределение тепла в любой точке стерилизационного бака — от нагрева, сохранения тепла до охлаждения. Однородность, эффективно устраняющая явление мертвого угла в процессе стерилизации, делает срок годности продукта более стабильным и продолжительным.
4. Температура в стерилизационном резервуаре всегда стабильна на всех этапах процесса стерилизации, что обеспечивает требуемое значение температуры F.
5. Полностью автоматическая система управления. Весь процесс стерилизации контролируется компьютерным контроллером PLC, который может быть выполнен за один раз без ручного управления. С помощью графического планшета, используя экран для сенсорного управления, все периоды контролируются аналоговыми датчиками и автоматическими клапанами, которые можно переключать с одноступенчатой стерилизации на многоступенчатую. Давление и температура отображаются в цифровом виде, а различные режимы давления и температуры, подходящие для любого продукта, могут быть предварительно запрограммированы в компьютере.
6. Функция измерения значения F. Каждый автоклав может быть оснащен прибором для измерения значения F. Измерительный прибор имеет функцию измерения значения F. Программное обеспечение F-value вычисляет значение F каждые 3 секунды. Все данные о стерилизации, включая условия стерилизации, значение F, кривую зависимости времени от температуры, кривую зависимости времени от давления и т.д., могут быть сохранены или распечатаны после обработки программным обеспечением для обработки данных, что облегчает управление производством.
7. Имитируемая система контроля температуры позволяет настроить многоступенчатый нагрев. В зависимости от требований, предъявляемых к условиям стерилизации различных продуктов, в любое время могут быть установлены различные программы нагрева и охлаждения. Метод многоступенчатой стерилизации с подогревом может использоваться для ограничения температуры, которую могут выдерживать продукты. Цвет, аромат и вкус могут быть сохранены в мельчайших деталях, так что каждое блюдо может быть обработано и простерилизовано наилучшим образом. Температура стерилизации поддерживается с точностью до ±0,3 ℃, что позволяет избежать пережаривания или неполной стерилизации продуктов.
8. В ПЛК можно сохранить 100 рецептов стерилизации для выбора и использования.
Автоклав с двумя резервуарами и параллельным подключением воды для погружения в воду
1. Повышение эффективности стерилизации: В автоклавном стерилизаторе-реторте этого типа для стерилизации используется система циркуляции горячей воды в двух резервуарах. После стерилизации продуктов в одном резервуаре высокотемпературная вода подается непосредственно в другой резервуар. Эти 2 резервуара работают поочередно как резервуар для воды и стерилизационный резервуар для повышения эффективности стерилизации.
2. Экономьте энергию: горячая вода, используемая в процессе стерилизации, может быть повторно использована в двух резервуарах, что экономит энергию и время нагрева. Во время стерилизации два резервуара поочередно используются в качестве стерилизационных емкостей, что одновременно увеличивает производительность.
3. Полностью автоматическая система управления; весь процесс стерилизации контролируется компьютерным ПЛК, который может быть завершен за один раз без ручного управления. Экран используется для сенсорного управления, а все периоды контролируются аналоговыми датчиками и автоматическими клапанами, которые могут переключаться с одноступенчатой стерилизации на многоступенчатую. Цифровое отображение диапазона давления и температуры, различных режимов давления и температуры, подходящих для любого продукта, может быть предварительно запрограммировано и введено в компьютер. В компьютере можно сохранить 100 рецептов стерилизации для выбора и использования.
4. Имитируемая система контроля температуры может устанавливать механизм многоступенчатого нагрева; в соответствии с требованиями различных продуктов к условиям стерилизации в любое время могут быть установлены различные процедуры нагрева и охлаждения, а метод многоступенчатой стерилизации с подогревом может использоваться для того, чтобы продукты выдерживали температуру, ограниченную минимум, чтобы максимально точно сохранить цвет, аромат и вкус, чтобы каждое блюдо можно было обработать и простерилизовать в наилучшем состоянии. Температура стерилизации поддерживается с точностью до ±0,3 °C, что позволяет избежать возникновения эффекта варки продукта в кастрюле или неполной стерилизации.
5. Функция измерения значения F; каждый стерилизатор может быть оснащен прибором для измерения значения F, и этот измерительный прибор выполняет функцию измерения значения. Программное обеспечение F value вычисляет значение F каждые 3 секунды. Все данные о стерилизации, включая условия стерилизации, значение F, кривую зависимости температуры от времени, кривую зависимости давления от времени и т.д., могут быть сохранены или распечатаны после обработки программным обеспечением для обработки данных, что упрощает управление производством.
Автоклав с тремя емкостями-погружение в воду
Автоклав с тройным баком оснащен 1 верхним резервуаром для хранения горячей воды и 2 стерилизационными емкостями, которые работают поочередно для достижения наилучшей производительности.
Автоклав статического типа с водяным распылением
В зависимости от различных методов нагрева автоклав с водяным распылением можно разделить на автоклав с прямым нагревом и автоклав с непрямым нагревом. Прямой нагрев заключается в непосредственном использовании пара для подачи на дно автоклава для нагрева, а непрямой нагрев — это передача тепла через теплообменник. Ниже представлены основные характеристики и принципы работы автоклава для распыления воды с непрямым нагревом теплообменника: конструкция проста, а обслуживание несложно. Единственными передающими элементами всего оборудования являются циркуляционный водяной насос и несколько пневматических клапанов.
В автоклаве с водяным распылением в качестве теплоносителя используется определенное количество воды (около 400 ~ 500 л) в резервуаре, а циркуляционный насос с большим расходом подает воду в теплообменник, а пар или охлаждающая вода проходит через теплообменник. Нагрев или охлаждение, поскольку пар и охлаждающая вода могут быть полностью переработаны, что позволяет экономить энергию и затраты и избежать проблемы вторичного загрязнения продукта в процессе охлаждения, тем самым эффективно обеспечивая эффект стерилизации продукта.
Теплопередача стабильна, а распределение температуры равномерное. Из-за использования большого количества циркуляционной воды, подача воды через специально разработанный спрей структура формирует пучок быстрых подачи воды сверху вниз, образуя единую проточную воду пленку на поверхности продукта , для достижения эффекта быстрой передачи тепла и равномерное распределение температуры в каждой точке.
Продукт обладает широким спектром применения. Поскольку в стерилизаторе с распылением воды в качестве теплоносителя используется вода, она нагревается или охлаждается с помощью теплообменника, и на этапе нагрева стерилизатор и банки постепенно нагреваются вместе, что позволяет избежать перегрева, присущего другим прямым методам. Ударопрочный, широко используемый в банках, пластиковых бутылках, стеклянных бутылках, пакетах для приготовления пищи и т.д.
На этапе нагрева в емкости нагревается лишь небольшое количество холодной воды; на этапе охлаждения в емкости находится лишь небольшое количество горячей воды, поэтому скорость нагрева и охлаждения емкости для стерилизации высокая, что сокращает время всего процесса стерилизации.
Принцип работы прямого парового отопления аналогичен этому, то есть теплообменник исключается. При нагревании пар непосредственно используется для нагрева горячей воды со дна кастрюли, и горячая вода разбрызгивается по внешней поверхности продукта сверху вниз с помощью циркуляционного насоса; при охлаждении она попадает непосредственно на верхнюю часть кастрюли. При опрыскивании холодной водой, конечно, соотношение между скоростью потока и временем должно зависеть от различных продуктов.
Также предусмотрен боковой тип распыления, поскольку при распылении горячей воды сверху вниз на мягкие банки, упакованные в композитную пленку, поток воды из следующих слоев может быть направлен в одну линию, за исключением первого слоя. Форма неоднородна, поэтому появляется боковой тип распыления. Как следует из названия, система бокового распыления предусматривает установку большого количества форсунок с обеих сторон стерилизатора для волнообразного распыления горячей воды на стерилизуемый объект, что обеспечивает очень равномерную температуру стерилизации.
Автоклав ротационного типа
Главной особенностью автоклава ротационного типа является то, что в процессе стерилизации (нагрев, стерилизация и охлаждение) упаковки с пищевыми продуктами и стерилизационные тарелки вращаются или покачиваются вокруг оси стерилизатора. Поскольку упаковки с пищевыми продуктами укладываются вертикально в корзину для стерилизации, при вращении корзины для стерилизации жидкий материал в емкости находится в состоянии постоянного перемешивания из-за изменения положения, что значительно улучшает скорость передачи тепла снаружи к центру емкости, что способствует сокращению срока хранения. увеличивает время стерилизации и улучшает вкус консервов, особенно для вязких продуктов и пищевых продуктов, чувствительных к нагреванию. Ротационные автоклавы также подразделяются на погружные в воду и разбрызгиваемые водой в зависимости от их конструкции.
В автоклавах ротационного типа метод стерилизации такой же, как и в автоклавах стационарного типа, включая погружение в воду, паровую стерилизацию и распыление воды. Разница в том, что автоклавы ротационного типа оснащены вращающимся механизмом.
Как выбрать автоклавы для стерилизации упаковок с продуктами
1. Основные правила при выборе автоклавов в основном основаны на точности контроля температуры и равномерности распределения тепла. Если для продукта требуется очень строгий температурный режим, то лучшим выбором должны быть полностью автоматические автоклавы, управляемые ПЛК. Вы также можете воспользоваться автоклавами с полуавтоматическим управлением, в которых процесс обработки практически такой же, как и в полностью автоматических автоклавах, а цена намного ниже. Автоклав с ручным управлением сложен в использовании, поскольку все операции по регулированию температуры и давления выполняются вручную.
2. Если продукт упакован с использованием газа (MAP modified atmosphere packaging) или важно сохранить внешний вид упаковки, вам следует выбрать полностью автоматический или полуавтоматический автоклав.
3. Если продукт представляет собой стеклянную бутылку или упаковку из жестяных банок, поскольку необходимо точно контролировать скорость нагрева и охлаждения, старайтесь не выбирать двухслойный автоклав.
4. Если вы хотите сэкономить энергию, вы можете выбрать двухслойный автоклав, который отличается тем, что верхний резервуар является резервуаром для горячей воды, нижний резервуар — резервуаром для обработки, а горячая вода в верхнем резервуаре используется повторно, что позволяет экономить много пара и подходит для для предприятий по производству продуктов питания суточная производительность составляет более 10 тонн.
5. Если производительность небольшая или бойлера нет, вы можете воспользоваться автоклавом с электропаровым нагревом. Принцип заключается в том, что пар вырабатывается за счет электрического нагрева в верхнем резервуаре, а нижний резервуар предназначен для стерилизации.
6. Если продукт обладает высокой вязкостью и в процессе стерилизации его необходимо вращать, вам следует выбрать автоклав ротационного типа.