Автокла́в - аппарат для проведения различных процессов при нагреве и под давлением выше атмосферного. В этих условиях достигается ускорение реакции и увеличение выхода продукта. При использовании в химии или для проведения химических реакций используют название химический реактор. При использовании в медицине для стерилизации при высоком давлении и температуре - только автоклав. В случае, если стерилизация проводится при высокой температуре, но без давления, используют термин стерилизатор или сушильный шкаф. Был изобретён Дени Папеном в 1679 году.

Разновидности автоклавов

Автоклавы бывают: вращающиеся, качающиеся, горизонтальные, вертикальные и колонные. Автоклав представляет собой сосуд либо замкнутый, либо с открывающейся крышкой. При необходимости снабжаются внутренними, наружными или выносными теплообменниками, механическими, электромагнитными, либо пневматическими перемешивающими устройствами и контрольно-измерительными приборами для измерения и регулирования давления, температуры, уровня жидкости и т. п.

Характеристики автоклавов

Конструкция и основные параметры промышленного автоклава разнообразны, ёмкость от нескольких десятков см³ до сотен м³, предназначаются для работы под давлением до 150 МПа (1500 кгс/см²) при температуре до 500 °C. Для химических производств перспективны бессальниковые автоклавы с экранированным электродвигателем, не требующим уплотнения.

Ротор этого электродвигателя насажен непосредственно на вал мешалки и накрыт герметичным тонкостенным экраном из немагнитного материала, не препятствующего проникновению магнитных силовых линий от статора электродвигателя к ротору.

При производстве строительных материалов применяют туннельные или тупиковые автоклавы. Внешне они представляют из себя трубу 3-6 м в диаметре и 15-20 м в длину, закрываемую крышкой с байонетным затвором (тупиковые с одной стороны, туннельные с двух сторон).

Вдоль по длине автоклава расположены рельсы для вагонеток с изделиями. Автоклавы оборудованы магистралями для впуска насыщенного пара, перепуска отработанного пара в другой автоклав, выпуска пара в атмосферу или в утилизатор и для конденсатоотвода.

В пищевой промышленности используются вертикальные и горизонтальные автоклавы широкого спектра разновидностей, размеров и принципов действия. Например, в горизонтальных автоклавах для пищевой промышленности может создаваться необходимое противодавление по отношению к каждой отдельно взятой упаковке с продуктом, что позволяет проводить стерилизацию продуктов не только в жесткой таре (стеклобанка, жестебанка), но и в мягкой и полужесткой упаковке.

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 [в том числе консервов], приготовление пищи); в промышленности стройматериалов. Автоклавы широко используются в медицине. Также при создании изделий из карбонового волокна, для придания им твердых 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.

Принцип работы системы

При обычных условиях нагрев воды выше точки кипения невозможен. Как только температура достигает 100 °C, вода перестает нагреваться. Это происходит из-за интенсивного испарения воды в процессе ее нагрева. Если вода кипятится долго, то она полностью переходит в пар.

Когда вода или жидкость кипятится в автоклаве, повышается точка кипения. Как только температура супа или пюре достигает 90 °C, начинается интенсивное испарение. Водяной пар, являясь, по сути, газом, создает избыточное давление в сочетании с температурой, что приводит к остановке испарения. Чем выше температура, тем выше давление в системе. Тепло, генерируемое при повышении давления, называется латентным теплом и имеет большую проникающую силу в структуру микроорганизмов, разрушая их в даже дремлющем состоянии - в спорах.

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

Современные автоклавы используют фракционное вакуумирование, которое удаляет кислород в несколько циклов, обеспечивая 100 % проникновение пара в процессе стерилизации и гомогенизации продукта.

Приготовление пищи автоклавным методом позволяет готовить блюда в разы быстрее, с сохранением всех питательных свойств продукта.

Давление

Приготовление пищи на пару под высоким давлением - это наиболее диетический способ приготовления продуктов. Высокое давление способствует выходу естественных натуральных соков из продукта, позволяя готовить блюда при высоких температурах в собственном соку. Приготовление при высоком давлении позволяет «восстанавливать» поврежденные ткани продуктов, упакованных в вакууме или ранее замороженных.

Пар

Супернагретый пар, образованный при высоком давлении повышенными температурами, позволяет готовить от 3 до 10 раз быстрее. Обработка высокотемпературным паром позволяет готовить без соли, с минимальным количеством масла, сахара, ароматизаторов и улучшителей вкуса, с меньшим старением и высыханием при сохранении свежести вкуса.

Питательные вещества

Приготовление под давлением позволяет сохранить все питательные элементы продуктов. Поскольку пища готовится в безвоздушной среде и очень быстро, минимальное количество витаминов, жидкости, минералов, солей вываривается в процессе кипячения.

При высоком давлении и температуре - только автоклав. В случае, если стерилизация проводится при высокой температуре, но без давления, используют термин стерилизатор или сушильный шкаф . Был изобретён Дени Папеном в 1679 году .

Энциклопедичный YouTube

1 / 3

✪ Автоклавное оборудование от компании ООО "Оригинал Трейд"

✪ СТЕРИЛИЗАЦИЯ ТАТУ ОБОРУДОВАНИЯ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ // Забитые Руки

✪ Открытие бора. Красивые опыты.

Субтитры

Разновидности автоклавов

Автоклавы бывают: вращающиеся, качающиеся, горизонтальные, вертикальные и колонные. Автоклав представляет собой сосуд либо замкнутый, либо с открывающейся крышкой. При необходимости снабжаются внутренними, наружными или выносными теплообменниками, механическими, электромагнитными, либо пневматическими перемешивающими устройствами и контрольно-измерительными приборами для измерения и регулирования давления, температуры, уровня жидкости и т. п.

Конструкция автоклавов

Конструкция и основные параметры промышленного автоклава разнообразны, ёмкость от нескольких десятков см³ до сотен м³, предназначаются для работы под давлением до 150 МПа (1500 кгс/см²) при температуре до 500 °C. Для химических производств, в случае необходимости перемешивания продукта, как вариант, перспективны автоклавы с бессальниковыми мешалками и экранированным электродвигателем, не требующим уплотнения. Ротор этого электродвигателя насажен непосредственно на вал мешалки и накрыт герметичным тонкостенным экраном из немагнитного материала, не препятствующего проникновению магнитных силовых линий от статора электродвигателя к ротору.

При производстве строительных материалов применяют туннельные или тупиковые автоклавы. Внешне они представляют собой трубу 3-6 м в диаметре и 15-20 м в длину, закрываемую крышкой с байонетным затвором (тупиковые с одной стороны, туннельные с двух сторон).

Вдоль по длине автоклава расположены рельсы для вагонеток с изделиями. Автоклавы оборудованы магистралями для впуска насыщенного пара, перепуска отработанного пара в другой автоклав, выпуска пара в атмосферу или в утилизатор и для конденсатоотвода.

В пищевой промышленности используются вертикальные и горизонтальные автоклавы широкого спектра разновидностей, размеров и принципов действия. Например, в горизонтальных автоклавах для пищевой промышленности может создаваться необходимое противодавление по отношению к каждой отдельно взятой упаковке с продуктом, что позволяет проводить стерилизацию продуктов не только в жёсткой таре (стеклобанка, жестебанка), но и в мягкой и полужёсткой упаковке.

Применение автоклавов

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 в 15 psi , согласно стандарту установленному в США в 1917 году. При таком давлении жидкость закипает при температуре в 125 °C. Повышенная температура позволяет приготовить продукт несоизмеримо быстрее стандартного способа.

Например, порезанная свежая капуста готовится в течение одной минуты, сохраняя всю витаминную и вкусовою гамму продукта. 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 оснащены многоступенчатыми механизмами защиты, специальными замками и системами автоматического отключения.

Принцип работы системы

При обычных условиях нагрев воды выше точки кипения невозможен. Как только температура достигает 100 °C, вода перестаёт нагреваться. Это происходит из-за интенсивного испарения воды в процессе её нагрева. Если вода кипятится долго, то она полностью переходит в пар.

Когда вода или жидкость кипятится в автоклаве, повышается точка кипения. Как только температура супа или пюре достигает 90 °C, начинается интенсивное испарение. Водяной пар, являясь, по сути, газом, создаёт избыточное давление в сочетании с температурой, что приводит к остановке испарения. Чем выше температура, тем выше давление в системе. Тепло, генерируемое при повышении давления, называется латентным теплом и имеет большую проникающую силу в структуру микроорганизмов, разрушая их даже в дремлющем состоянии - в спорах.

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

Современные автоклавы используют фракционное вакуумирование, которое удаляет кислород в несколько циклов, обеспечивая 100 % проникновение пара в процессе стерилизации и гомогенизации продукта.

Приготовление пищи автоклавным методом позволяет готовить блюда в разы быстрее, с сохранением всех питательных свойств продукта.

Питательные вещества

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 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

АВТОКЛАВЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬНОЙ ИНДУСТРИИ

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ГОСТ 10037-83

ИПК ИЗДАТЕЛЬСТВО СТАНДАРТОВ

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.85

Настоящий стандарт распространяется на автоклавы, предназначенные для термовлажностной обработки силикатного кирпича и силикатных изделий из ячеистого бетона.

Требования настоящего стандарта являются обязательными.

1. ТИПЫ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ

1.1. Автоклавы изготовляют двух типов:

AT - тупиковые;

АП - проходные.

Работающие при температуре до 200 ° С - из стали марки 15К или 20К третьей категории по ГОСТ 5520 ;

Работающие при температуре выше 200 ° С - из стали марки 15К или 20К четвертой категории по ГОСТ 5520 с проверкой механических свойств и ударной вязкости после механического старения каждого листа.

Применение стали марки 15К не допускается во вновь проектируемых и модернизируемых автоклавах.

Свищи и пористость наружной поверхности шва;

Подрезы глубиной более 0,5 мм и протяженностью более 10 % длины шва;

Наплывы, прожоги и незаплавленные кратеры;

Смещение и совместный увод кромок свариваемых элементов свыше норм, предусмотренных настоящим стандартом;

Несоответствие формы и размеров требованиям стандартов, технических условий или рабочих чертежей;

Для соединений, подлежащих ультразвуковой и магнитопорошковой дефектоскопии, чешуйчатость поверхности и западание между валиками шва, превышающие по глубине 0,2 мм и по протяженности 0,2 S , где S - номинальная толщина свариваемого элемента в миллиметрах.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

2.5.20. В сварных соединениях не допускаются следующие внутренние дефекты:

Трещины всех видов и направлений;

Свищи;

Непровары (несплавления), расположенные в сечении сварного соединения.

2.5.21. В сварных стыковых соединениях, при контроле радиографическим методом, не допускаются:

Внутренние единичные поры, шлаковые и другие включения шириной (диаметром) более 0,1S и длиной более 0,2S ;

- скопления внутренних пор, шлаковых и других включений длиной более 0,3S.

Суммарная длина пор, шлаковых и других включений для любого участка радиограммы длиной 10S не должна превышать 1,0S. Для меньшей длины радиограмм допустимая суммарная длина пор и других включений (для любого участка радиограмм длиной 10 S ) уменьшается пропорционально длине радиограмм. При этом минимальная длина радиограмм не может быть менее 2S.

Примечания :

1. При различной толщине свариваемых элементов максимальный допустимый размер дефектов выбирается по меньшей толщине.

2. За размеры пор и других включений следует принимать следующие размеры их изображений на радиограммах:

Диаметр - для сферических пор и включений;

Ширина и длина - для удлиненных пор и включений.

3. Скоплением называется три или более расположенных беспорядочно пор и других включений с расстоянием между любыми двумя близлежащими краями изображений пор или включений более одной, но не более трех их максимальных ширин или диаметров.

4. За размер скопления пор и других включений принимается его длина, измеренная по наиболее удаленным друг от друга краям изображений пор или включений в скоплении.

5. Поры или включения с расстоянием между ними не более их максимальной ширины или диаметра, независимо от их числа и взаимного расположения, рассматриваются как одна пора или одно включение.

Примечания:

1. Максимально допустимое количество одиночных дефектов на любые 100 мм протяженности шва сварного соединения - 3.

2. Протяженные дефекты, обнаруженные на чувствительности фиксации, не допускаются.

2.5.20 - 2.5.23. (Введены дополнительно, Изм. № 2).

2.6. Контроль качества сварных соединений

Внешний осмотр и измерения швов;

Механические испытания;

Просвечивание (гаммаграфирование);

Гидравлическое испытание;

Капиллярную или магнитопорошковую дефектоскопии.

2.6.2. Внешний осмотр и измерение сварных швов необходимо проводить после очистки сварных швов и прилегающих к ним поверхностей основного металла по обе стороны шва от шлака, брызг и других загрязнений.

Внешнему осмотру подлежат все сварные соединения с целью выявления в них дефектов, указанных в пп. - , и .

2.6.1, 2.6.2. (Измененная редакция, Изм. № 2).

2.9. Требования к надежности

12000 (14700 с 01.01.95) рабочих циклов для автоклавов внутренним диаметром 2000 мм, кроме длинномерных автоклавов длиной 41000 мм;

11000 (12000 с 01.01.95) рабочих циклов - для автоклавов внутренним диаметром 2600 и 3600 мм.

По истечении назначенного ресурса или обнаружения повреждения автоклавы должны быть подвергнуты специальному техническому обследованию для определения возможности дальнейшей эксплуатации.

Каждый автоклав должен подвергаться техническому обследованию по специальному положению по обследованию и ремонту автоклавов, согласованному с Госгортехнадзором СССР, после чего принимают решение о возможности и сроке его дальнейшей эксплуатации.

2.9.2. Показатели ремонтопригодности автоклавов:

Удельная суммарная оперативная трудоемкость текущих ремонтов - не более 0,2 (0,19 с 01.01.95) чел.-ч/цикл;

Удельная суммарная оперативная продолжительность технических обслуживании - не более 0,33 (0,31 с 01.01.95) чел.-ч/цикл.

2.9.1, 2.9.2. (Измененная редакция, Изм. № 1, 2).

3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

3.12. Выходное отверстие контрольного вентиля должно быть направлено в безопасное место.

Эксплуатационная документация по ГОСТ 2.601 ;

Паспорт сосуда (автоклава), работающего под давлением;

Комплект чертежей.

4.3. Ответные фланцы должны быть прикреплены к автоклавам с рабочими прокладками и крепежными деталями.

4.4. Быстроизнашивающиеся детали - в количестве, обеспечивающем эксплуатацию автоклавов в течение гарантийного срока.

5. ПРАВИЛА ПРИЕМКИ

5.1. Для проверки соответствия автоклавов требованиям настоящего стандарта предприятие-изготовитель должно проводить приемо-сдаточные, периодические и эксплуатационные испытания.

5.2. Приемо-сдаточным испытаниям подвергают каждый автоклав на соответствие требованиям пп. табл. , , (в части гидравлических испытаний), , , а также проводят не менее трех открываний и закрываний крышек и проверку работы механизма подъема крышки и поворота (крышки или байонетного кольца) в наладочном режиме на технологическом стенде, при этом должно быть обеспечено правильное взаимодействие механизмов системы управления, блокировок и сигнализации.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

5.3. Перед испытанием на соответствие требованиям п. в части гидравлических испытаний следует провести осмотр автоклава без применения увеличительных приборов.

На наружной и внутренней поверхностях не должно быть плен, закатов, расслоений, грубых рисок, трещин, а на сварных швах также наплывов, подрезов, трещин, пор и других дефектов, снижающих качество и ухудшающих товарный вид. Внутри корпуса не допускается наличие грязи и посторонних предметов.

5.4. При осмотре следует проверить наличие и правильность нанесения маркировки на обечайках, днищах, фланцах и фирменной пластинке. Проверяют наличие клейм сварщиков на сварных швах.

5.5. Периодическим испытаниям в эксплуатационных условиях подвергают один автоклав каждого типоразмера не реже одного раза в три года.

Испытания проводят по программе и методике, утвержденным в установленном порядке.

5.6. Эксплуатационные испытания проводят по программе и в сроки, установленные специальными правилами Госгортехнадзора СССР.

6. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ

6.1. Длину, ширину, высоту, колею проверяют рулеткой по ГОСТ 7502 с верхним пределом измерения 30000 мм и ценой деления 1 мм; внутренний диаметр проверяют измерением наружной длины окружности с пересчетом на внутренний диаметр с учетом толщины листов, взятой по сертификату.

6.2. Рабочее давление (табл. ) проверяют манометром по ГОСТ 2405 с пределами измерений от 0 до 2,5 МПа класса точности не ниже 1,5.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

6.3. Рабочую температуру (табл. ) при эксплуатации проверяют при помощи термопары с параметрами ГОСТ 3044.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

6.4. Массу автоклава (табл. ) проверяют суммированием сборочных единиц и деталей, входящих в комплект поставки.

6.5. Гидравлические испытания (п. ) проводят на предприятии-изготовителе пробным давлением Р пр, МПа (кгс/см 2), вычисляемым по формулам:

Для автоклавов с кованными элементами байонетного затвора

;(1)

Для автоклавов с литыми элементами байонетного затвора

,(2)

где [ s ] 20 - допускаемое напряжение при температуре 20 ° С;

[ s ] t - допускаемое напряжение при рабочей температуре;

Р - рабочее давление, МПа (кгс/см 2).

Время испытаний при пробном давлении - не менее 10 мин.

Для гидравлического испытания применяют воду температурой не ниже 5 ° С и не выше 40 ° С. Автоклав считают выдержавшим гидравлическое испытание, если не обнаружено признаков разрыва, течи, слезок и потения в сварных соединениях и на основном металле, видимых остаточных деформаций.

Подъем давления воды в сосуде производят насосом без толчков и ударов.

Давление, равное рабочему, поддерживают в течение всего времени, необходимого для осмотра автоклава. Обстукивание автоклава, находящегося под давлением, запрещается.

Скорость подъема давления при гидроиспытании - не более 0,5 МПа/мин.

(Измененная редакция, Изм. № 2).

6.6. Проверку лакокрасочных покрытий (п. ) проводят визуально.

6.7. Назначенный ресурс (п.

Автоклавные установки

Лекция 8

Для тепловой обработки силикатного кирпича и изделий из ячеистого бетона обычно применяют автоклавы. Эти установки работают при давлении от 0,8 до 1,2 МПа и температуре от 170 до 188 о С. Для запаривания изделий используют влажный насыщенный водяной пар, который быстро конденсируется и создаёт водную среду в порах материала. Перегретый пар для автоклавной обработки не применяют . Применение пара высокого давления и температуры при автоклавной обработке связано с интенсивным растворением SiO 2 в растворе Са (ОН) 2 , которое начинается при 170…175 о С. Повышение давления пара сокращает продолжительность запаривания, а также увеличивает прочность изделий. Но всё-таки, давление пара не влияет на процессы твердения, а лишь обеспечивает нужную температуру в автоклаве. Автоклавы подразделяются на два типа – тупиковые (вход и выход вагонеток с одной стороны) и проходные (вход и выход вагонеток с противоположных сторон). Тепловая обработка силикатного кирпича осуществляется в автоклавах диаметром 2 м и длиной 19 и 21м при давлении от 0,8 до 1,2 МПа, а также в автоклавах длиной 40 м при давлении 1,6 МПа. Для производства изделий из ячеистого бетона применяют автоклавы следующих размеров: диаметр 2;2,6;3,6 м, длина соответственно 17, 19 и 27 м.

Схема автоклава тупикового типа

Автоклав состоит из корпуса 1 , защищённого слоем теплоизоляционного материала 2 ; открывающейся крышки 3 , оснащённой механизмом открывания и закрывания. В состав этого механизма входят: насосная станция 4 ; гидравлические цилиндры 5 ; зубчатое колесо 6 и реечный механизм поворота зубчатого колеса 17 , который при движении вперёд поворачивает колесо и открывает крышку автоклава 3 . Для обеспечения герметичности и безопасной работы аппарата крышка оснащена байонетным затвором, состоящим из двух байонетных колец 8, одно из которых неподвижно, а второе может поворачиваться вокруг оси автоклава. Кольца имеют выступы определённого профиля, которые при повороте подвижного кольца заходят за выступы неподвижного кольца и образуют замок. В качестве уплотняющего элемента, обеспечивающего плотное примыкание колец, предусмотрена установка резиновой прокладки между кольцами.

Крышку автоклава открывают в такой последовательности: включают насосную станцию 4 , подающую масло в цилиндры поворотного механизма 7 , которые поворачивают подвижное кольцо 8 , расположенное на крышке автоклава до тех пор, пока его зубцы не выйдут из зацепления с зубцами неподвижного кольца, находящегося на корпусе. Как только крышка освободится от зацепления с байонетным кольцом, срабатывает выключатель и кольцо прекращает поворачиваться. Затем включается подъёмный механизм крышки: масло от насосной станции 4 , подаётся в цилиндр 5 , который приводит в движение реечный механизм поворота 17 , находящийся в зацеплении с зубчатым колесом 6 и поворачивает его до полного открывания крышки. Время открывания крышки – 2 мин.

Изделия на тепловую обработку подают на вагонетках по рельсовому пути 9 , который в зависимости от диаметра автоклава имеет ширину, мм: Ø 3,6м – 1526; Ø 2,6м – 900; Ø 2м – 750. Ввод пара в автоклав осуществляется через патрубок 11 , который связан с перфорированным трубопроводом 10 , проложенным по всей длине автоклава под рельсовым путём. Образующийся конденсат отводится из установки через патрубок 12 . Корпус автоклава устанавливается на шесть опор 13 , пять из которых – подвижные. Если автоклав проходного типа, то количество опор увеличивается до 8, а неподвижная опора устанавливается в средней части аппарата. Подвижные опоры позволяют корпусу при нагревании перемещаться, тем самым, устранять напряжения, возникающие в корпусе при тепловом расширении. Для безопасной работы установки предусмотрены следующие меры защиты – установка двух предохранительных клапанов 14 ; устройство катодной защиты, предотвращающей электрохимическую коррозию стенок автоклава. Для более эффективной тепловой обработки изделий производится их вакуумирование с подключением вакуум-насоса к патрубку 15 . Вакуумирование сокращает сроки запаривания и повышает прочность изделий. Подобной эффект достигается и продувкой рабочего пространства автоклава паром. Сущность данной операции заключается в изменении состава паровоздушной смеси используемой для запаривания. Давление в установке слагается из парциального давления пара подаваемого в аппарат и воздуха находящегося в нём, т.е. Р У = Р П + Р В . При вакуумировании или продувке паром часть воздуха удаляется из рабочего пространства аппарата и замещается на пар, в результате температура теплоносителя в установке возрастает, увеличивается коэффициент теплоотдачи от среды к материалу, срок тепловой обработки сокращается, а прочность изделий становится выше. В целях экономии пара организуют его перепуск из одного автоклава в другой или сбрасывают в ёмкость, называемую паровым аккумулятором . Осуществляют эту операцию через патрубок 16 и обычно ведут до снижения давления в автоклаве до 0,25- 0,35 МПа. Перепускаемый пар нагревает изделия в другом автоклаве и поднимает в нём давление до 0,25 МПа. Удельный расход пара на ТО составляет 300…400 кг/м 3 бетона.

Первоначальный аналог автоклава появился в далеком 1795 году во Франции. Была даже объявлена премия тому, кто изобретет надежное средство для консервации продуктов. Связано с тем, что в те времена вопрос пропитания и выживания человека стоял на первом месте. Победил один кондитер под именем Аппер Франсуа. Он укладывал продукты в специальную емкость и подвергал их кипению в обычной воде. Таким образом, получился первый автоклав для домашнего (бытового) применения.

В 1880 году другой француз Шарль Шамберленд создаст уже настоящий автоклав, в котором создавалось нужное давление при повышении температурного режима. Использование данного изобретения было ограничено, и получило распространение исключительно среди ученых-химиков и медиков, перед которыми остро стоял вопрос о стерилизации инструментов.

В 1953 году (только через двести лет) автоклав получил дальнейшее развитие. Компания Lagarde разработала уникальный автоклав для применения в текстильной промышленности - с помощью устройства красили ткани. А в 1978 году Lagarde выпустили первый профессиональный автоклав для стерилизации продуктов питания.

СССР сделал немалый вклад в развитие автоклавов - в институте нефтехимического синтеза разработали устройство высокого давления. Это дало толчок к появлению смолы, полимерных материалов и синтетических масел.

В это время наблюдается разделение автоклавов на несколько веток - появились промышленные устройства, бытовые (домашние) и медицинские.

Спустя несколько лет, буквально в 1988 году, появился автоклав для домашнего консервирования, который работал при помощи электрической энергии. То есть, абсолютно любой человек мог подключить автоклав в электросети и приготовить пищу соответствующим образом прямо у себя на дому.

Современный автоклав является аппаратом, который выполнен в виде герметичной камеры, и используется для обработки материала под давлением выше атмосферного. В таких условиях наблюдается ускорение реакции и выход более качественного продукта.

1. При использовании в медицине для стерилизации инструментов задействуют автоклавы с высоким давлением. Если же прибор работает без нагнетания давления, то он называется сушильным шкафом или стерилизатором.
2. Для проведения химических реакций используют специальные приборы, которые называются химическими реакторами. Но по своей сути и принципу действия это все тот же автоклав.
3. Автоклав широко применяется и в домашних условиях - с его помощью представляется возможным, как приготовить консервы, так и стерилизовать продукты питания. А монтировав дистиллятор, вы получите очищенную воду для охлаждающих систем транспортных средств и заряда аккумуляторов.

Конструктивные особенности

В настоящее время автоклавы производят из особо прочных легированных сталей различных марок: и 20К, 06ХН28, 16ГС, 12Х18Н9Т, 09Г2С. Корпус конструируют методом сваривания или склепывания звеньев с выпуклыми днищами. В корпусе делаются специальные отверстия (крышки), через которые удобно загружать материалы. Пар подается через штуцер к трубе, а удаляется конденсат при помощи спускного клапана.

Современный промышленный автоклав оборудован самыми разнообразными приборами: выносными, наружными и внутренними теплообменниками, электрическими тенами, другими всевозможными нагревательными компонентами, перемешивающими устройствами (пневматическими, электромагнитными или механическими), различными устройствами регулирования и измерения давления и температуры, прочими контрольными и измерительными датчиками.

Основные характеристики

В диаметре данное устройство, как правило, варьируется от 1,2 метра до 8 метров. В длину может достигать больших размеров - от 2 до 40 метров! Устанавливается на специальные опоры, которые позволяют металлу удлиняться (расширяться) при нагреве. Во избежание теплопотерь обшивка выполнена из специальной тепловой изоляции. Внутри автоклава имеются рельсы с вагонетками - именно таким способом подаются изделия для стерилизации.

Изменение температурного режима и давления происходит при помощи медных или платиновых термических преобразователей сопротивления.

В общем, промышленный автоклав высокого давления представляет собой сложное технологическое устройство.

Конструктивные отличия

Основные параметры у промышленных автоклавов могут быть различными: емкость варьируется от нескольких сантиметров до сотен метров, возможна работа под давлением до 150 МН/м2 и температурой до 500 градусов по Цельсию. Отличия связаны с тем, что подобные устройства применяются в самых разнообразных сферах промышленности:

• строительная - изготовление и выпуск строительных материалов;
• пищевая - стерилизация и приготовление продуктов питания;
• химическая - выпуск всевозможных красителей, гербицидов;
• резиновая - вулканизация изделий;
• металлургия - восстановление драгоценных и цветных металлов.

Для каждого отдельного процесса используют отличительные автоклавы. К примеру, в строительстве задействуют туннельные и тупиковые агрегаты. Представляют собой трубу длиной в три-шесть метров и диаметром - пятнадцать-двадцать метров. Туннельные системы закрываются крышкой с двух сторон, а тупиковые - только с одной.

В области химии - бессальниковые установки, которые не требуют дополнительного уплотнения. Такие устройства оборудованы уникальным экранированным электродвигателем. Ротор защищен экраном из специального немагнитного материала.

А в пищевой промышленности встречаются самые разнообразные модели по размерам, принципу работы, как горизонтальной, так и вертикальной установки. В горизонтальных установках можно осуществлять стерилизацию продуктов не только в жесткой таре, но и полужесткой или даже мягкой. Это связано с тем, что внутри агрегата создается противодавление по отношению к каждой конкретной упаковке продукта.

Последние разработки оснащаются многоуровневыми системами защиты, системами автоматического отключения и замками. Применяется специальная «защитная рубашка», которая надежно защищает швы и материалы корпуса от влияния теплоносителя.

Дополнительное оснащение

Автоклавы производятся в любых габаритах и комплектации, как в обычном, так и во взрывобезопасном исполнении. Параметры подбираются под пожелания и требования заказчика. Бывает и нестандартное оборудование для химической и нефтяной промышленности.

Установки комплектуются таким оборудованием:

• вентиляционной системой;
• блоками нагрева;
• насосами вакуумными;
• прочими системами для регулирования и контроля разряжения, давления, температуры и времени.

Продажа промышленных автоклавов сегодня осуществляется в широком ассортименте выбора - будут удовлетворены потребности абсолютно любого заказчика.

Принцип работы устройства

После выбора стерилизационного цикла внутри камеры создается вакуум с периодическим прогревом. Таким образом, полностью удаляется воздух из рабочей камеры вместе с конденсатом. В соответствии с заданными параметрами оператором создаются нужные показатели температуры и давления. Это, так называемая, фаза стерилизации.

В обычных условиях при достижении температуры воды в 100 градусов Цельсия она дальше прекращает нагреваться. Если вода кипит долго, то влага трансформируется в пар. Начинается процесс интенсивного испарения. Пар - это тот же газ, создающий избыточное давление в камере. В таком случае тепло обладает повышенной проникающей силой, а потому полностью проникает в структуру микроорганизмов, разрушая их.

Современные промышленные автоклавы применяют функцию вакуумирования, что подразумевает удаление кислорода за несколько циклов. Благодаря данной методике, процесс стерилизации проходит в разы быстрее с сохранением всех полезных свойств вещества.

Затем сбрасывается давление и начинается фаза сушки. А остатки влаги моментально испаряются при высоких температурах. Стерилизационный цикл полностью автоматизирован машиной, поэтому допущение ошибки со стороны человека исключено.

Но управлять циклом стерилизации можно при помощи электронного сенсорного экрана. На нем также отображаются параметры текущей программы. С помощью дисплея представляется возможным не только выбирать цикл автоклава, но и переводить агрегат в режим «ожидания».

Достижения научного прогресса позволяют изготавливать промышленные автоклавы самых разнообразных моделей, но принцип работы одних от других мало чем отличается. В промышленности используются автоклавы, как с водяным охлаждением, так и воздушным.

1. Воздушное охлаждение подразумевает остужение при помощи струи холодного потока воздуха.
2. Водяное охлаждение заключается в действии воды, которая в системе циркулирует при помощи насоса.

Эксплуатация автоклавов

Камеры повышенного давления и температуры активно используются в гидрометаллургии, химической, резиновой, легкой, строительной промышленности, в медицине. Особенно при создании изделий из карбонового волокна.

Но активное распространение автоклавы получили в пищевой сфере. Такие устройства оснащены надежной многоуровневой защитой и специальной «рубашкой», защищающей основной (внешний) материал от воздействия теплового носителя.

Во всем мире постоянно в рабочем режиме находится порядка 1,5-2 миллионов промышленных автоклавов.

Преимущества агрегата:

• автоматизация и модернизация производственных процессов;
• обеспечение идеальной стерильности - микроорганизмы и инфекции полностью уничтожаются;
• экономия электрической энергии;
• возможность эксплуатации в различных сферах и с самыми разнообразными материалами;
• высокое качество и надежность стерилизации;
• автономность и безопасность процесса.

Именно по этим причинам автоклавы получили такое массовое распространение.

Разнообразие автоклавов

Автоклав - это либо полностью замкнутый сосуд, либо с крышкой, предназначенный для осуществления технических процессов, которые необходимы для обработки материалов давлением и высокой температурой. Дополнительно может оснащаться пневматическими, электромагнитными или механическими перемешивающими устройствами. При необходимости снабжается выносными, наружными или внутренними теплообменниками и другими приборами для измерения уровня жидкости, давления, температуры и так далее.

Промышленные автоклавы классифицируют по конструктивным особенностям, типу нагрева, назначению, объему, величине давления, конструкции крышек.

По конструкционному типу

Все автоклавы можно разделить на два больших блока - вертикальные агрегаты, горизонтальные, вращающиеся, качающиеся и колонные. Каждый из указанных видов имеет, как свои очевидные преимущества, так и некоторые недостатки.

1. Вертикальный . Водяная среда нагревается при помощи специальных ТЭНов. Нагревательные элементы располагаются внутри камеры в нижней части устройства. Характеризуется компактным строением. Получил широкое распространение в лабораторных условиях.
2. Горизонтальный . Чаще всего используется газовый обогрев, который характеризуется минимальным временем нагрева и большей гибкостью эксплуатации. Данный агрегат, как правило, применяется в промышленности для обработки композитных материалов. Из преимуществ газового горизонтального автоклава следует выделить легкость установки, небольшие габариты, нет потребности в оснащении системой диатермического обогрева. Расходы у электрического автоклава несколько выше. Однако технологии не стоят на месте - уже существуют горизонтальные системы со спиральным энергосберегающим теплообменником. По цене спиральный теплообменник обойдется в разы дороже своего газового аналога. Сроки окупаемости существенно выше.
3. Вращающийся . Подходит для работы с суспендированными твердыми веществами или кашицеобразными, а именно для выщелачивания минеральных концентратов разнообразных металлов и руд. Имеет вид герметичного сосуда со съемной крышкой. Последняя прикреплена к корпусу при помощи уплотнительной прокладки и шпилек. Снаружи крышки монтируется запорный клапан с многослойным фильтром.
4. Качающийся . Данные устройства позволяют выполнять перемешивание веществ в таких упаковках, для которых стерилизация в обычных автоклавах считается неприемлемой.
5. Колонный . Обычно используется для создания глинозема из бокситов. Данный агрегат позволяет упростить трудовые и временные затраты в подобном процессе.

По рабочему объему

Бывают строительные и химические агрегаты, обладающие емкостью в сотни кубических метров. К примеру, подобные системы высокого давления применяют для получения кирпича. Также бывают пищевые (емкость - 5-100 литров) и лабораторные автоклавы (0,25-5 литров).

По величине давления

Выпускаются устройства высокого и низкого давления. К первым относятся промышленные автоклавы, а ко вторым - медицинские и пищевые устройства.

По устройству крышек

Загрузка материалов осуществляется через специальные люки, которые закрываются крышками. В туннельных автоклавах используется две крышки, а в тупиковых - одна. Последний вариант пользуется более широким распространением из-за конструктивной простоты.

По назначению

По своему назначению промышленные автоклавы можно разделить на следующие типы:

1. Пищевые - используются для обработки продуктов питания и консервирования.
2. Химические - работают обычно с номинальным давлением под 15-25 атмосфер, но встречаются модификации и под 100 атмосфер. Делятся на лабораторные и классические промышленные.
3. Строительные - применяются для производства того же кирпича или более сложных конструкций по типу триплекса, карбона, кевлара.
4. Медицинские - используются для стерилизации инструментария и материалов.

По европейскому стандарту EN 13060

Автоклавы подразделяются на следующие три класса:

• «В» - предназначены для стерилизации любых объектов, в том числе тканей, как пористых и полых, так и массивных. Наиболее функциональные устройства.
• «S» - задействуются в медицинской сфере. Более экономичные системы, в отличие от класса «В». Считаются максимально востребованными, благодаря обеспечению приемлемого уровня стерилизации.
• «N» - в плане применения наиболее ограниченный класс: используется для обработки неупакованных предметов, не содержащих щелей и пустот.

Современные промышленные газовые и электрические автоклавы являются сложными установками, обладающими высокими показателями производительности.

НИПКИ ПТО "Консервпрод" прелагает изготовление автоклавов промышленного назначения , качество которых доказано ни одним производством РФ и других стран.