Что такое Автоклав

Разновидности автоклавов

Конструктивно автоклавы разделяются по форме и расположению основной емкости на: вертикальные, колонные, горизонтальные, вращающиеся и качающиеся.

Различия обусловлены технологическим способом заполнения и механического воздействия на обрабатываемые материалы. Теплообменники могут быть как внутренние, так и внешние или выносные.

В зависимости от требований могут снабжаться приборами измерения и регулировки давления, температуры, уровня рабочей жидкости и вращения. В некоторых случаях снабжаются перемешивающими устройствами.

Конструкция Автоклавов

Автоклавы сходны по принципу действия — Это герметичные емкости, в которых имеется возможность изменять температуру и давление.

В зависимости от требований объем основной камеры может варьироваться от нескольких литров и до нескольких сот кубических метров. Давление часто определяется требованиями технологического процесса и применяется в диапазонах от 0 до 160 Мпа.

Конструкция камер для производства строительных материалов или в металлургии представляет собой внешне трубу большого диаметра (3-6 м) с длинной порядка 20 м.

Загрузка материалов для обработки может выполняться с одной стороны (тупиковые автоклавы) или с двух сторон (туннельный автоклав). Если используется привод, то чаще всего применяются безсальниковые варианты с экранированием электродвигателя, что устраняет необходимость наличия уплотнителей, что в свою очередь обеспечивает лучшее поддержание давления.

В качестве теплоносителя чаще всего выступает водяной пар.

Автоклавы оборудуются системами подачи пара и отвода отработанных газов с конденсацией или фильтрацией на выходе. Часто используется вариант цикличного использования воды.

В пищевой промышленности используются автоклавы самых разнообразных компоновок и конструкций, в которых водяной пар подается под регулируемым давлением в зависимости от обрабатываемой продукции.

Как вариант, давление выверяется так, чтобы сбалансировать его с давлением внутри мягкой или полужесткой упаковки.

Применение автоклавов

Автоклавы применяются в химической промышленности для создания условий давления и температуры, при которых производятся необходимые продукты.

В металлургии с помощью автоклавов выполняется очистка растворов металлов от примесей и процесс восстановления драгоценных и редкоземельных металлов после выщелачивания из подготовленных растворов.

С помощью автоклавов выполняется вулканизация или отверждение многих резиновых или пластиковых изделий.

Для пищевой промышленности автоклавы ценны в качестве стерилизаторов и камер тепловой обработки готовой продукции.

В медицине используются для стерилизации инструментов и лекарственных препаратов, а также при проведении анализов и лабораторного исследования биологических образцов.

В строительстве часто используется наоборот пониженное давление и вакуумирование, при котором из застывающих растворов выводится лишний воздух или образовавшиеся газы, что придает готовому изделию большую прочность.

Наибольшее количество автоклавов используется именно в пищевой промышленности и медицине. Во всем мире насчитывается порядка 1,5 млн. автоклавов, задействованных во всех отраслях промышленности.

Принцип работы

Основная задача автоклава – это предоставить возможность обработки материалов водой и ее парами при температурах свыше 100°С.

Как известно при атмосферном давлении вода при температуре 100°С начинает активно испаряться, кипеть, за счет чего температура не поднимается выше.

При повышении давления точку кипения можно поднять до более высоких температур. То же самое касается и для других жидкостей, отличаются лишь начальные температуры кипения и целевые уровни.

В автоклаве вода при достижении 90°С активно испаряется и пар заполняет все свободное пространство в камере.

Специальная система отвода газов убирает из камеры воздух оставляя только пар. Со временем давление внутри камеры поднимается, и точка кипения воды соответственно становиться выше.

В результате вода так и не закипает, а погруженный в камеру материал обрабатывается паром при высокой температуре, свыше 100 °С. Избыточное тепло, полученное паром под давлением, называется латентным.

Уже давно отмечено, что при повышении латентного тепла пар значительно лучше проникает в структуру материалов и оказывает более полное воздействие. В случае стерилизации пар под давлением и высокой температурой легко проникает в клетки микроорганизмов и разрушает их, даже если это более устойчивые споры.

Часто для повышения обработки паром губчатых и пористых продуктов используется вакуумирование в несколько этапов, которое выводит остатки кислорода способного уберечь микроорганизмы от влияния пара.

Также пониженное давление используется в строительстве. Жидкости из растворов предназначенных для затвердения под низким давлением быстрее испаряются, что ускоряет застывание и устраняет пористость в готовом материале.

Давление

Приготовленная на пару и под давлением пища является наиболее диетической. В созданных условиях под действием давления пара продукты активнее отдают свои соки и готовятся в них без чрезмерного разбавления водой.

Полезные элементы и соединения не разрушаются и не претерпевают негативных изменений. Значительно мягче происходит приготовление замороженных или вакуумированных ранее продуктов, без нарушения структуры тканей.

Пар

Перегретый пар ускоряет процесс приготовления пищи в десятки раз без ухудшения качества и даже лучше, нежели традиционные методы.

Приготовление на пару не требует добавления большого количества масел или соли, так что готовый продукт значительно полезнее и не теряет своего естественного вкуса.

Питательные вещества

В процессе готовки воздух из камеры заменяется полностью водяным паром. Это предотвращает разрушение полезных веществ и соединений, которые легче усвоятся организмом человека.

Отсутствие процесса варки и наличия воды в жидком состоянии уберегает витамины и вещества от вымывания. Они остаются в полном составе в готовом блюде.

Низкое содержание жиров

В процессе тепловой обработки паром из продуктов выходит практически весь жир без связывания с тканями продукта. В результате можно либо полностью избавить приготовленное блюдо от лишних жиров, либо проконтролировать их включение.

Обеззараживание

Грибковая плесень легко и надежно уничтожается при тепловой обработке. Под действием пара и давления этот процесс проходит на порядок быстрее и качественнее.

Проникающий всюду пар значительно эффективнее справляется с обеззараживанием без необходимости значительного по времени воздействия на продукты.