Принцип работы автоклава

Автоклавы в пищевой промышленности

Автоклавный способ приготовления пищи — это метод приготовления продуктов в герметичном сосуде или в автоклаве, не позволяющем воздуху или жидкости покидать ёмкость, 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 1.5 — 1.9 атмосферы. При таком давлении температура кипения воды поднимается до 125 °C. Повышенная температура позволяет приготовить продукт несоизмеримо быстрее стандартного способа.

Например, порезанная свежая капуста готовится в течение одной минуты. Свежие зелёные бобы или небольшие картофелины готовятся около пяти минут, а целая курица до 3 кг — около 20 минут. Другое преимущество автоклавного способа приготовления пищи — достижение эффекта тушения и медленного кипения продукта за очень короткий срок.

В настоящее время 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 оснащаются различными механизмами защиты — специальными замками, клапанами, системами автоматического отключения и т. п.

Принцип работы системы

При обычных условиях нагрев жидкости выше точки кипения невозможен. Как только температура воды достигает 100 °C, вода становится паром и уходит из зоны нагрева. Интенсивное образование пара в ёмкости с жидкостью и называется кипением. Если вода кипятится долго, то она переходит в пар полностью.

Когда вода кипятится в автоклаве, повышается температура кипения. Это происходит так: по мере того, как температура воды приближается к 100 °C, испарение воды усиливается. Водяной пар, являясь, по сути, газом, создаёт в автоклаве избыточное давление, что приводит к уменьшению дальнейшего испарения, и в итоге давление поднимается настолько, что кипение останавливается, и нагретая выше 100 °C вода продолжает оставаться жидкой. Чем выше температура, тем выше давление в системе. Более высокое тепло, да ещё и при повышенном давлении, оказывает более мощный эффект как на приготовление продуктов, так и на разрушение микроорганизмов.

Подобный процесс легко достижим при приготовлении твёрдых непещеристых продуктов. В случае приготовления губкообразных, пещеристых продуктов, следует выбирать систему с глубоким вакуумированием ёмкости. Остаточное содержание газов может способствовать защите бактерий от разрушения, создавая термоизоляцию для их оболочек.

Существуют автоклавы, которые используют фракционное вакуумирование, которое удаляет газы в несколько циклов, обеспечивая 100 % проникновение тепла в процессе стерилизации и гомогенизации продукта.

Питательные вещества

Поскольку пища готовится без интенсивного испарения и быстрее обычного, в автоклаве из продуктов вываривается существено меньше жидкости, витаминов, минералов, солей и прочих веществ.

Эксплуатация промышленных автоклавов

При применении автоклавов их владелец обязан обеспечить должное состояние сосудов и условия их работы. В этих целях назначается прошедший обучение ответственный за исправное состояние и безопасную эксплуатацию сосудов, работающих под давлением.

Персонал, на который возложены обязанности по обслуживанию сосудов, должен вести тщательное наблюдение за порученным ему оборудованием путём 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.

В России нормативные документы по эксплуатации автоклавов издаются и утверждаются Ростехнадзором.

Автоклав – незаменимый помощник при консервировании продуктов

Тот или иной вид консервов – мясных, рыбных или овощных – в своей жизни хоть раз ел практически каждый человек. Ценность таких продуктов обусловлена внушительным сроком годности – консервы могут стоять на полке по нескольку лет и при этом не терять своего вкуса, структуры и других свойств.

Немногие знают, что для фабричных консервов, как и для домашних заготовок, требуется стерилизация, а также пастеризация.

Разница в том, что при промышленных масштабах производства для этих процессов используется специальное оборудование – паровой промышленный автоклав.

главной задачей является создание во внутренней камере высокого давления и последующего нагрева помещенной внутрь продукции.

Это обеспечивает повышенную устойчивость консервированной пищи к внешним воздействиям, она дольше остается пригодной для использования и одновременно сохраняет вкусовые качества.

Меры предосторожности

Техника безопасности при работе с автоклавом:

Убедись, что инструмент, который ты загружаешь в автоклав, способен выдержать высокую температуру. К примеру, пластиковый пушер, который расплавиться в процессе обработки, нанесет существенный вред устройству и поставит под сомнение возможность его использования;
При изъятии инструментов после стерилизации пользуйся термостойкими перчатками или специальным пинцетом;
По окончании цикла открывай дверцу или крышку медленно, чтобы горячий пар выходил из камеры постепенно;
При обнаружении неполадок, например, нехарактерного шума, не включай автоклав, чтобы избежать его окончательной поломки;
Не открывай дверцу при запущенном цикле. Внутри камеры в процессе обработки высокое давление и вмешательство в процедуру стерилизации нанесет вред не только устройству, но и здоровью человека.

На что обратить внимание при покупке

Автоклав – дорогостоящий стерилизатор, поэтому при его покупке нужно уделить внимание всем деталям. Выбирая устройство, обрати внимание на:

Объем камеры

Это особенно важно для крупных салонов, где одновременно требуется стерилизация сразу большого количества инструментов;

Внешний вид. Актуально для мастеров, не имеющих отдельного помещения для обработки, где даже стерилизационное оборудование должно выглядеть эстетично;

Гарантия

Важно, чтобы автоклав имел гарантию, хотя бы 12 месяцев. Это обезопасит тебя в случае заводских недоработок, брака или несоответствия аппарата заявленным характеристикам;

Ремонт и обслуживание. Убедись, что производитель или его представитель предлагают гарантийное и пост гарантийное обслуживание или располагают актуальными контактами ремонтников. В случае поломки найти мастера будет непросто;

Простота управления. Благодаря огромному выбору, мастера приобретают автоклавы с интуитивно понятным управлением, что позволяет не штудировать каждый раз инструкцию в попытках разобраться с очередной надписью на дисплее. Выбирай простой в использовании автоклав;

Сопроводительные документы. По требованиям СанПин 2.1.2.2631-10, автоклав должен иметь инструкцию на русском языке и документ подтверждающий безопасность его использования. Кроме того, устройство сопровождается сертификатом соответствия.

Паровой автоклав: принцип работы

В общем виде автоклав – это специальный резервуар, в котором происходит обработка пищевой продукции. Современные модели исполняются в 2 вариантах: замкнутые либо оснащенные крышкой. Размеры и объем рабочей камеры автоклава могут быть различными. Для использования в домашних условиях предлагаются компактные модели объемом до 18 л, чего более чем достаточно для производства консервов для личного потребления.

Как именно функционирует промышленный автоклав, используемый для производства консервов? В основе рабочего принципа устройств этого типа лежит возможность разогрева воды при определенных условиях до температур свыше 100ºC. В стандартных условиях это невозможно – при достижении 100ºC она из жидкого состояния начинает переходить в газообразное – проще говоря, она начинает активно испаряться.

При использовании же пищевых автоклавов промышленного либо бытового назначения благодаря особым условиям удается разогреть воду до большего значения:

При достижении в камере аппарата температуры 90ºC влага начинает интенсивно испаряться.
В результате перехода воды из жидкого состояния в газообразное внутри создается избыточное давление.
Резервуар перед запуском герметично закрывается, поэтому пар не выходит наружу, и при достижении определенной его концентрации испарение останавливается.
По мере увеличения внутреннего давления нарастает и температура внутри рабочей камеры.
Формируется т. н. латентное тепло, которое способно проникать глубоко в структуру продуктов и уничтожать даже споры патогенных организмов.

При этом современные модели предоставляют возможность точной настройки рабочих параметров. Оператор перед приведением оборудования в действие может создать в автоклаве требуемые значения температуры стерилизации и давления, какие соответствуют параметрам и особенностям обрабатываемых в агрегате продуктов.

необходимо полностью удалить воздух из всех полостей и пор, другими словами, нужно создать абсолютный вакуум в банке – следовательно для стерилизации таких продуктов в автоклаве требуется большее время. Иначе воздух выступит в роли теплоизоляционной защиты для микроорганизмов, и они при стерилизации не погибнут. Соответственно, такие консервы будут представлять для человека определенную опасность.

Особенно важным аспектом качество стерилизации является для мясных консервов. Животные продукты, богатые жирами и белком, при нарушении режима переработки или хранения создают оптимальные условия для развития бактерий. Чтобы не допустить этого, для промышленного производства тушёнки предназначены специальные виды автоклавов – такое оборудование работает по принципу фракционного вакуумирования.

Чтобы заготовить консервы или соленья с помощью бытового автоклава, необходимо подготовить емкости (банки) и заполнить их продуктами на основе выбранного рецепта. После этого, банки необходимо герметично закрыть крышками. Далее порядок действия будет зависеть от того, каким видом автоклава вы пользуетесь.

Автоклавы можно разделить на два вида: с предварительной накачкой давления и без предварительной накачки давления.

Закрытые банки осторожно опускаются на специальную решетку, которая размещается на дне агрегата. Банки загружаются слоями, после чего, аппарат закрывается крышкой

Перед началом работы банки необходимо залить холодной водой, которая должна покрыть их на 2-3 сантиметра.Далее, в автоклав необходимо закачать воздух до уровня давления в 1 атмосферу.

Примером такого аппарата является белорусский бытовой автоклав.

Закрытые банки ставятся в специальные кассеты, которые фиксируют крышки на банках. Кассеты с банками загружаются в автоклав и заливаются водой. Далее закрываете крышку и точно так же прогреваете аппарат до 100-120 градусов и удерживаете температуру нужное время. Затем даете агрегату остыть.Так как никаких предварительных накачек воздуха не требуется, то работать с таким устройством намного удобнее.

Примером такого аппарата является автоклав Hanhi.

Технология приготовления консервов

В вымытую стеклянную тару наливается вода на уровень 1—2 см от дна.
Начальный пищевой продукт смешивается со специями и прочими ингредиентами согласно рецепту, после чего раскладывается по банкам и сразу закатывается крышками.
Баночки устанавливаются на поддон внутрь емкости в несколько рядов (прямо одна на другую). Затем бак наполняется водой до уровня 60—80 мм ниже горловины. При этом крышки последнего ряда посуды должны погрузиться на 1—2 см.
Люк автоклава закрывается и привинчивается, затем накачивается насосом через вентиль. Величина избыточного давления внутри камеры должна составлять 1—1.5 Бар (0.1—0.15 МПа).
Аппарат подогревается на газовой плите либо другим способом до тех пор, пока давление не возрастет до 3.5—4 Бар. Этот показатель поддерживается в течение определенного времени, нужного для готовности консервы (рыбным шпротам достаточно 20 мин, курице – полчаса, а говяжьей тушенке потребуется не менее 40 мин).
Нагрев отключается и емкость остывает до комнатной температуры вместе с банками, после чего воздух стравливается через вентиль и агрегат разгружается.

Заводской стерилизатор на фото работает без предварительной накачки воздухом

Работа автоклава для домашнего консервирования основана на принципе повышения температуры кипения воды за счет увеличения давления в сосуде. Находясь в обычных условиях, она закипает при 98—100 °С. Если же создать в закрытом резервуаре избыток величиной 1 Бар, то эта граница сдвинется до 120 °С, а при 1.5 Бар – почти до 127 градусов. Таким образом, происходит ускоренная варка овощей (мяса) с попутным уничтожением всех видов бактерий и вирусов, выживающих при обычном кипении.

Инструкция по использованию

Перед началом работы следуйте таким правилам:

промойте банки перед наполнением, но не стерилизуйте;
наполняя тару продуктами, оставляйте 2-3 см запаса, чтобы продукция могла увеличиваться в объёме в процессе нагрева;
банки сначала ставят в кассету (если есть в комплектации устройства), а затем кассету опускают в автоклав;
допускается ставить тару в несколько рядов, но строго одну ёмкость на другую;
заливая воду, контролируйте её уровень: он должен быть выше верхнего ряда тары на 3-4 см, но не доходить до края камеры автоклава на 5-6 см;
плотно закрывайте крышку.

Сделайте коптильню горячего копчения и щепу для копчения своими руками.

Как нагревать

Банки ставят только в воду, нагретую (до 60°С) воду. Если в таре у нас уже горячие овощи, фрукты по рецепту, то температура воды в автоклаве должна быть не менее 70…90 °С. После установки банок и закрытия крышки, начинают нагрев до нужной температуры.

Важно! Градус и время стерилизации зависят от продукта и объёма тары.

В инструкции к каждому автоклаву идут свои показатели, однако средние температуры для некоторых категорий консервов можно узнать в таблице:

Наименование консервов	Объём банки, л	Температура стерилизации, °С	Продолжительность стерилизации, мин.
Мясные консервы	0,35	120	30
0,50	120	40
1,00	120	60
Консервы из мяса птицы	0,35	120	20
0,50	120	30
1,00	120	50
Консервы из рыбы	0,35	115	20
0,50	115	25
1,00	115	30
Овощные консервы	0,35	100	10
0,50	100	15
1,00	100	20
Грибы маринованные	0,35	110	20
0,50	110	30
1,00	110	40

Меры безопасности при работе с автоклавом

Автоклав работает с высокими температурами, поэтому важно знать, как правильно организовать его работу с точки зрения безопасности:

всегда соблюдайте тот термический уровень, что указан в рецепте. Превысить его допустимо лишь на 2 °С, не больше;
время стерилизации (непосредственно готовки продукта) считается с момента достижения в автоклаве температуры, необходимой для готовки, а не с момента включения аппарата или установки в нем тары;
рыбные и мясные консервы желательно готовить в банках объёмом до 2 л;
если стерилизуете немолодую баранину или говядину, продлите процесс на 15-20 минут;
речную рыбу готовят тоже на 15-20 минут дольше, чем указано в рецептах для морской рыбы;
придерживайтесь необходимой температуры и длительности готовки;
по окончании процесса отключите нагрев и начните охлаждение установки. У газовых устройств для этого нужно слить воду через кран, а у электрических — дождаться звукового сигнала;
также в целях безопасности сбросьте давление контрольным клапаном.
вытягивайте закатку в кассете. Когда она остынет до комнатной температуры, тогда можно освобождать тару от неё.

Знаете ли вы? У древних римлян первым законсервированным продуктом стало вино. Сенатор Марк Порций Катон Старший в одном из своих трудов описал способ консервирования напитка на целый год.

Домашнее задание

Устройства различаются по различным критериям, которые обязательно следует учитывать перед тем, как совершить покупку.

Черный металл. Самый дешевый из всех вариантов, но и самый недолговечный. Он подвержен коррозии, неустойчив к механическому воздействию. После окончания работы его нужно не только вымыть, но и тщательно просушить. Хранить его тоже придется в сухом и проветриваемом месте, любая излишняя влажность может привести к коррозии.
Высокоуглеродистая сталь с порошковым покрытием. Она более надежна и долговечна. Минус в том, что в местах повреждения покрытия могут начаться необратимые процессы коррозии. Поэтому такие приборы требуют аккуратного и бережного обращения. Зато их цена разумная и даже демократичная.
Нержавеющая сталь. Самые дорогие, но и самые надежные аппараты. Их срок использования – до 50 лет. Такой прибор еще и вашим детям послужит.

Автоклав из черного металла – самый недорогой вариант

Если вы делаете первые шаги в домашнем консервировании, то можно взять недорогой автоклав из стали. Но вы будете жалеть, что не отважились на прибор из нержавейки. Домашнее консервирование с автоклавом становится настолько легким, приятным и творческим делом, что, попробовав один раз, вы будете возвращаться к нему снова и снова. И вот тут вам очень пригодится автоклав из нержавеющей стали.

Способ нагрева

Газовые автоклавы. В эту группу входят приборы с внешним нагревом от газовой плиты. Их плюсы – быстрота нагрева и общая скорость приготовления. Из минусов стоит отметить существенный вес, который нужно поставить на плиту. Не всегда легко поднять даже пустой автоклав, особенно женщине или пожилому человеку.
Электрические автоклавы. Они работают от встроенных нагревателей – ТЭНов. Устройства подключаются к сети и могут быть установлены в любом месте, даже на полу. Удобство таких приборов очевидно – их не нужно поднимать на плиту. Есть и минус: скорость их нагрева уступает газовым аппаратам. Отдельной группой можно выделить приборы с электронным блоком управления (ЭБУ). Он еще больше упрощает процесс использования. Вы просто выставляете на приборах учета требуемые по рецепту параметры. Все остальное аппарат сделает сам. Схема напоминает работу с мультиваркой – выбрал нужный режим и занимаешься своими делами, пока процесс не закончится.

Задали нужный режим и можно отдыхать – ЭБУ проконтролирует процесс

По объему

Небольшие и компактные автоклавы на 17–22 литра. В них за 1 раз можно обработать 7 банок по 0,5 литра или 5 банок по 1 литру. Впрочем, даже эти небольшие устройства обеспечат семью из 4 человек на всю зиму полным ассортиментом консервированной продукции.
Средние автоклавы, объемом от 30 до 50 литров. Они подходят для большой семьи или маленького хозяйства. В автоклаве объемом 46 литров можно за один раз закрыть 9 литровых или 24 банки на 0,5 литра.
Большие автоклавы объемом на 100 литров и более подходят для консервации плодов собственного хозяйства. Устройство на 125 литров позволяет одновременно закатывать 16 литровых банок или 48 банок на 0,5 литра.

Не просто автоклав

Некоторые модели автоклавов модернизируются – к ним можно подключить дистиллятор для получения самогона, при этом емкость автоклава будет выступать в роли перегонного куба. Такие автоклавы выполнены только из нержавейки и у них есть специальный штуцер для подключения.

Эти модели автоклавов могут быть использованы как перегонные кубы при изготовлении самогона

Процесс превращения автоклава в перегонный куб происходит с помощью присоединения дистиллятора через специальный штуцер

А вы что готовите с помощью автоклава?

Сегодня мы изучили различные виды домашних автоклавов, узнали об их особенностях, различиях, а также о том, чем может оказаться полезен этот аппарат любителям крафта.

Звенит звонок – урок окончен, все спасибо за внимание!

Добавляйте хештеги к своим домашним работам #школа_крафта #cosmogon

Автоклавы в пищевой промышленности

См. также: Скороварка

Принцип работы системы

Питательные вещества

Эксплуатация промышленных автоклавов

В России нормативные документы по эксплуатации автоклавов издаются и утверждаются Ростехнадзором.

Принцип работы и строение устройства

Устройство автоклава довольно просто, в его основе лежат всем известные законы физики. В соответствии с ними, у каждой жидкости есть своя точка кипения, по достижении которой дальнейший нагрев невозможен. Для воды в обычных условиях эта точка — 100 °С. Достигнув этой отметки, вода становится паром и в такой форме покидает зону нагрева. Активное образование пара и называется кипением. Появляться пар начинает уже при температуре в 90 °С, и чем ближе к 100 °С, тем больше пара. Если кипятить воду долго, она вся испарится. Однако если в зоне нагрева повысить давление, то точка кипения тоже возрастет и при достижении 100 °С вода ещё будет превращаться в пар, но всё же большая её часть сохранит вид жидкости.

Именно по этому принципу работают автоклавы:

Вода в них нагревается до состояния образования пара.
Из-за закрытой формы ёмкости пар не может покинуть пределы автоклава и повышает давление в нём.
При повышении давления вода медленнее закипает, дольше сохраняет жидкое состояние, однако температура в ёмкости при этом повышается.

Как результат, в устройстве температура свыше 100°С, что губительно для различных вредоносных бактерий и микроорганизмов. А консервы при этом готовятся под воздействием парового тепла, что значительно ускоряет процесс и улучшает их вкусовые качества.

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 , приготовление пищи); в промышленности стройматериалов. Автоклавы широко используются в медицине. Также при создании изделий из карбонового волокна, для придания им твёрдых 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.

Применение автоклавов не ограничивается промышленными масштабами. Автоклавы малых размеров и малой производительности используются в бытовых целях, для приготовления домашних мясных, рыбных и овощных консервов. Бытовые автоклавы могут быть как промышленного изготовления, так и самодельными, изготовленными из газового баллона или ресивера. Бытовые автоклавы, аналогично промышленным автоклавам, оснащаются устройствами контроля температуры, давления и предохранительными клапанами.