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.

Практически у каждого жителя нашей страны есть родня в деревне или собственном частном доме с огородом. Все очень любят получать и употреблять натуральные консервированные продукты, такие как компоты, огурцы и многое другое. Сейчас очень трудно найти в магазинах натуральные консервы. А продвинутые садоводы и огородники с удовольствием используют автоклав для переработки урожая.

Самый простой способ получить красивую лужайку перед домом

Вы, конечно же, видели идеальный газон в кино, на аллее, а возможно, и на соседской лужайке. Те, кто хоть раз пытался вырастить зеленую площадку у себя на участке, без сомнений скажут, что это огромный труд. Газон требует тщательной посадки, ухода, удобрения, полива. Однако так думают только неопытные садоводы, профессионалы давно знают про инновационное средство - жидкий газон AquaGrazz .

Примерно в 60-е годы прошлого века это изобретение прочно заняло свое место в сельском хозяйстве. На тот момент самодельный можно было встретить практически в любом доме . Он значительно ускоряет процесс консервации, сохраняя при этом полезные свойства продуктов.

Вообще - это устройство для стерилизации чего-либо. Используют принцип его работы и в медицине, и для изготовления дистиллированной воды (ее заливают в автомобильные аккумуляторы), добавив к конструкции дистиллятор.

Преимущества автоклава перед иными способами консервирования

С процессом традиционного консервирования знакомы многие, он отнимает очень много времени и сил и требует постоянного контроля. Такой метод не позволяет покинуть кухню целый день. Но буквально все процессы нашей жизни подлежат автоматизации, потому что дел у всех все больше, а вот времени в сутках по-прежнему 24 часа. Кроме того, изготовить в обычных домашних условиях, к примеру, паштет не получится, потому что технология его приготовления требует определенной температурной обработки, которой без специального оборудования добиться не выйдет.

Множество бактерий и микроорганизмов очень легко переносит 100 градусную обработку, а температура кипячения выше не поднимается. Из этого легко сделать вывод, что после стандартной консервации они остаются в продукте и могут вызвать негативные последствия. Например, плесневой грибок, который образует микотоксины, при недостаточной обработке не уничтожается и может вызвать даже отравление. А вот полезные вещества многочасовую «баню» не выдерживают и погибают.

Да и не очень-то это безопасно - кипящие кастрюли, горячие банки и крышки, которые тоже подлежат обязательной стерилизации кипятком. Не зря наши бабушки не пускали нас маленьких на кухню, когда готовили варенье.

Преимущества автоклава здесь очевидны.

1. Во-первых, это абсолютно безопасно. Не нужно хватать и переставлять горячие банки, переливать кипящий рассол. Все банки достаются уже охлажденными.
2. Во-вторых, благодаря быстрому нагреву до 120 градусов (100 при обычном кипячении), давлению, которое обеспечивает такую температуру и быстрому охлаждению абсолютно все бактерии погибают, а вот полезные вещества не успевают испариться. В результате консервируемый продукт не теряет ничего, кроме болезнетворных бактерий, и остается все таким же вкусным и полезным. А все процессы стерилизации проходят без участия рук, и опасности получить ожог.
3. В-третьих, затраты времени минимизированы, да и отойти от него на несколько минут не составит особого труда и не представит никакой опасности, так как многие модели оснащены встроенными регуляторами температуры и системой аварийного отключения при перегреве. Так, вместо целого дня на кухне тот же результат будет достигнут часа за 4. Это немаловажный фактор при вечной нехватке времени в современном мире.

Инструкция по использованию

Итак, с преимуществами все понятно, а как же происходит процесс стерилизации? Как им пользоваться?

Конечно же, подробная инструкция по эксплуатации и обслуживанию будет приложена к купленному аппарату. Кстати, во многих случаях, при покупке дарят книгу с рецептами консервированных продуктов.

Есть определенный простой алгоритм, подходящий к любой выбранной модели.

Для начала следует подготовить банки. В них помещаем выбранный для консервации продукт согласно рецепту и закатываем точно так же, как в конце привычной консервации. Стерилизации при этом подвергать их не нужно. Помещаем на дно специальную решетку. Затем, складываем банки в агрегат рядами до самого верха и заливаем все это водой так, чтобы банки погрузились в нее на 2 см.

Плотно закрываем крышку, фиксируем ее специальными болтами. С помощью насоса (например, автомобильного) создаем давление в 1 атмосферу воздуха в агрегате. Для чего это надо? В закатанных банках есть давление. Если при обработке будет разница давлений внутри и снаружи банки, она просто лопнет.

Теперь можно приступать к нагреву. В зависимости от выбранной модели нагрев может происходить разными способами: с помощью костра, плиты, включения в розетку (электрический). Нагреть аппарат нужно до 110 градусов, при этом давление в устройстве будет увеличиваться. Такой температурный режим необходимо поддерживать на протяжении 20-70 минут, в зависимости от рецепта (есть множество литературы, с указанием точного времени для каждого продукта). Именно в этот промежуток времени и происходит стерилизация. Главное следить, чтобы температура воды не превысила отметку 120 градусов.

Выдержав нужное время, прекращаем нагрев. Для того чтобы консервы остыли, оставляем аппарат при температуре 30 градусов. Конечно, можно ускорить процесс с помощью холодной воды, но давление в при этом повысится.

После остывания нужно извлечь банки. Для этого надо сначала стравить воздух через специальный предохранительный клапан. Затем слить воду с помощью шланга. Теперь можно безопасно достать готовые консервы.

Виды

Автоклавы бывают нескольких видов, но при этом все они одинаково подходят для стерилизации. Различаются материалом, из которого изготовлены. Он может быть изготовлен из пищевой нержавеющей стали или из алюминия. Также различие есть и в способе загрузки - бывает горизонтальный и вертикальный.

По способу нагрева - электрический, газовый и для открытого огня(электропечи или костра). Обычно в бытовых предусмотрены режимы нагрева (один или два).

Работает от электричества. Оснащен встроенными ТЭНами. Автоматический регулятор давления и аварийная система отключения являются неоспоримым преимуществом. Есть аппараты различных объемов, чаще всего от 20 до 30 литров. Также современные бытовые оборудуют жидкокристаллическим дисплеем, на котором отображается вся информация о процессе - температура, давление, оставшееся время приготовления.

Вертикальный удобен способом загрузки и экономией места. При всем разнообразии предложений конструкции, в нашей стране больше всего оценили вертикальный. Вращающиеся, горизонтальные и другие имеют слишком сложную конструкцию и недолговечны в использовании.

Еще в XVII веке вертикальный автоклав использовался в пищевой и медицинской промышленности. Но, конечно, они были гораздо большего размера, чем нынешние бытовые. Только вертикальный вариант позволяет подвергать стерилизации продукты в абсолютно любой таре (стеклянных баллонах, пластиковой упаковке, жестяных банках).

Кстати, обычная бытовая пароварка работает по тому же принципу, что и вертикальный. Кроме того, к нему проще подсоединить дистиллятор.

Дистиллятор подсоединяется к автоклаву через специальный разъем. Дистилляция - перегонка жидкости происходит следующим образом: жидкость нагревается в специальном баке, во время кипения испаряется. Именно эти испарения и попадают в дистиллятор. Так получается дистиллированная вода. Дистиллятор используется, в частности, для приготовления спиртных напитков.

Вода, прошедшая дистиллятор, уже очищена от всех нелетучих примесей. Такую воду используют в медицине (при изготовлении лекарств), в автопромышленности(заливают в аккумуляторные батареи, да и для системы охлаждения автомобиля дистиллированная вода будет гораздо лучше).

Такая вода хранится строго в плотно закрытой таре. Таким образом, дистиллятор широко применяется не только в промышленных масштабах, но и в быту.

Автоклав для домашнего консервирования из газового баллона своими руками

При кризисной ситуации в стране, очень хороший вариант сэкономить на покупке консервов, но ведь обзавестись им тоже стоит немалых денег. Есть третий вариант решения - изготовить своими руками. Он отлично подойдет тем, кто привык работать руками и делать прекрасные вещи. Поскольку принцип работы понятен, не будем углубляться в теорию и сразу перейдем к практике.

Поскольку у агрегата должны быть толстые стенки, для основного корпуса вполне подойдет уже отслуживший баллон для газа. Он изготовлен из специальной стали, способной выдержать большое давление(не меньше 0.3 МПа). Сколько банок поместится в изделие зависит от его диаметра, например, в емкость, диаметром 30 см смело войдет 4 литровые банки.

Автоклав из баллона

Рассмотрим, как сделать автоклав для консервирования дома из такого материал. Приступим.

1. Сначала обязательно нужно тщательно прочистить баллон от остатков газа и хорошо продуть его воздухом. Это делается для того, чтобы избежать опасности во время работы с резчиком.
2. На баллоне необходимо отрезать верхнюю часть - это будет крышка. Затем приварить к ней и самому баллону около среза стальные фланцы (кольца), толщина которых должна быть не менее 10 мм, с предварительно просверленными отверстиями для болтов - они послужат для плотного скрепления крышки с емкостью. Отверстий должно быть 8, подходящих для болтов М10. Для плотного прилегания между фланцами устанавливается резиновая прокладка.
3. Далее в крышку монтируется гильза для прикрепления термометра, крепится манометр, предохранительный клапан и вентиль (шаровой кран). Вентиль нужен для того, чтобы в конце провести испытание самодельного автоклава на прочность и герметичность.
4. Термометр должен иметь верхний предел 150 градусов, манометр - до 0.4 МПа. Предохранительный клапан может быть взят от водонагревателя или изготовлен своими руками.
5. Иногда люди изготавливают, сваривая листы стали. Но это очень опасно. Нет ни малейшей гарантии, что такой аппарат не разорвет под действием давления, так как листы метала на устойчивость не проверяются, а слабые места зачастую имеют.

Итак, когда автоклав из баллона готов, самое время провести испытание изделия на прочность. Для этого изменяем настройки срабатывания предохранительного клапана с 0,25 МПа (стандарт) до 0,39 МПа.

Теперь наполняем бак водой, и накачиваем в него воздух с помощью насоса, доводя давление внутри до отметки 0,375 МПа, и держим так не меньше 5 минут.

Подобные испытания необходимо проводить хотя бы раз в год.

Теперь, успешно пройдя испытание он полностью готов к эксплуатации. Автоклав для домашнего консервирования подойдет для нагрева на открытом огне, а вот электрический сделать немного сложнее.

Он очень удобен не только при консервировании, но и при стерилизации. Его очень часто используют в медицинских учреждениях, в пищевой промышленности.

Благодаря создаваемому внутри емкости давлению температура кипения воды увеличивается со 100 градусов до 120, что, в свою очередь, способствует гибели бактерий. Так, стерилизация намного эффективнее обычного кипячения.

При стерилизации важно помнить, что у каждого продукта свое время и температура приготовления, которые указаны в справочных материалах. Максимальное отклонение от рекомендуемой температуры при стерилизации может составлять 2 градуса.

Также важно помнить, что при нагревании любая жидкость расширяется и обязательно оставлять свободное пространство для этого. Если наполнить банки до верха, при обработке они попросту взорвутся.

Во время стерилизации учитывается только время кипения. Время нагрева и охлаждения в расчет не берется.

И лат. clavis – запор, задвижка), герметичный аппарат, предназначенный для осуществления разнообразных процессов (обработки продукции, сырья, изделий и др.) при нагревании и под давлением, превышающим атмосферное. В зависимости от сферы применения и назначения автоклавы различаются по конструкции, оборудованию, ёмкости аппарата, созданию температурного режима. Производятся самые разнообразные модели автоклавов для различных отраслей промышленности, однако по основным принципам функционирования они мало чем отличаются друг от друга.

Принцип работы

В автоклаве для повышения температуры и создания давления используется водяная среда, которой заполняется межстенное пространство (водопаровая камера). После выбора технологического (рабочего) цикла в рабочей камере автоклава создаётся предварительный фракционированный с периодическим прогревом вакуум, т. е. происходит эффективное удаление воздуха и конденсата в рабочей камере. При нагревании водяной пар поступает в камеру, повышая в ней давление и температуру в соответствии с заданными параметрами, и начинается фаза стерилизации. Повышенное давление в автоклаве компенсирует температурное расширение продукта. Такие условия позволяют ускорить реакцию, а также увеличить выход продукта. По окончании стерилизационной выдержки в камере автоклава сбрасывается давление и начинается этап вакуумной пульсирующей сушки изделий, а оставшаяся влага мгновенно испаряется при высокой температуре и отрицательном давлении.

В зависимости от характера работы автоклавы снабжаются внутренними, наружными или выносными теплообменниками, механическими, электромагнитными либо пневматическими перемешивающими устройствами, различными приборами для контроля режима температуры, давления, уровня жидкости и регулирования параметров. В промышленности используют автоклавы с водяным (вода в системе циркулирует при помощи насоса) и воздушным (остужение происходит при помощи струи холодного потока воздуха) охлаждением.

Управление циклом стерилизации, а также отображение параметров цикла осуществляется с помощью интерактивного электронного сенсорного экрана, расположенного на лицевой панели автоклава. С помощью расположенных на панели элементов управления (кнопки, плавные регуляторы и т. п.) оператор осуществляет выбор цикла, настройку параметров, а также имеет возможность переводить автоклав в режим ожидания.

Конструкция автоклава

Современные промышленные автоклавы являются сложными высокотехнологичными аппаратами, обладающими большой производительностью. По конструкции автоклавы бывают вертикальные, горизонтальные, вращающиеся, качающиеся и колонные. Автоклав имеет вид сосуда (камеры, цилиндра), который на время работы закрывается специально подогнанными сферичными крышками, обеспечивающими его полную герметичность, т. к. в нём происходит нагрев продукта под давлением до высоких температур.

В вертикальных автоклавах (характеризуются компактной конструкцией) водяная среда нагревается в основном при помощи специальных трубчатых электрических нагревателей (тэнов), расположенных внутри нижней части камеры автоклава. Такие автоклавы получили широкое распространение для использования в лабораторных условиях. В горизонтальных автоклавах (рис.) чаще используется газовый обогрев, который характеризуется минимальным временем нагрева и большей гибкостью эксплуатации. Такие автоклавы применяются, как правило, в промышленности для обработки композитных материалов. Это лучший вариант классического автоклава, так как имеет простой монтаж, занимает небольшую площадь и не требует системы диатермического обогрева. Кроме этого, расходы на процесс термической обработки изделия у такого автоклава значительно ниже, чем при использовании электрического автоклава. Существуют модели горизонтального автоклава и со спиральным теплообменником, которые являются примером энергосберегающих технологий. Спиральный теплообменник позволяет работать с любым изделием, однако его стоимость значительно выше газового, кроме этого, он имеет и длительный срок окупаемости. Вращающиеся автоклавы применяют для работы с суспендированными (суспензированными, взвешенными) твёрдыми или кашицеобразными веществами (для выщелачивания минеральных концентратов разнообразных металлов и руд). Автоклав имеет вид герметичного сосуда со съёмной крышкой, которая прикреплена к корпусу при помощи уплотнительной прокладки и шпилек. Снаружи крышки монтируется запорный кран с многослойным фильтром. Качающиеся автоклавы позволяют выполнять перемешивание веществ в таких упаковках, для которых стерилизация в обычных автоклавах считается неприемлемой. Колонные автоклавы обычно используются для создания глинозёма из бокситов (позволяют снизить трудовые и временны́е затраты в процессе их получения).

Автоклавы изготовляют из высококачественных сталей, алюминия и других металлов, которые нередко покрывают химически стойкими материалами (эмалью, фторопластами). Корпус конструируют методом сваривания или склёпывания звеньев с выпуклыми днищами. В корпусе делают специальные отверстия (крышки), через которые удобно загружать материалы. Пар подаётся к перфорированной трубе через штуцер, а конденсат удаляется через спускной клапан. В электрических автоклавах система подачи нагретого пара отделена от рабочей камеры. Пар подаётся в камеру через патрубок от котелка, снабжённого электронагревательным элементом с регулятором степени нагрева. Чтобы избежать больших тепловых потерь, внешние поверхности автоклава покрыты тепловой изоляцией, что способствует интенсификации технологического процесса.

Конструкция и основные параметры промышленного автоклава разнообразны: ёмкость от нескольких десятков кубических сантиметров до кубометров; предназначаются для работы под давлением до 150 МПа (1500 кгс/см²) при температуре до 500 °C. Как правило, современные промышленные автоклавы в диаметре составляют от 1,2 м до 7,6 м, в длину – от 1,9 м до 40 м. При проведении в автоклаве физико-химических процессов используются давления до 300 МПа и температуры до нескольких тысяч градусов.

Применение автоклавов

Автоклавы применяют для научных исследований (лабораторные автоклавы), в медицине, биологии, металлургии, химической, резиновой, пищевой промышленности, при производстве стройматериалов.

Основная часть автоклавов, используемых в медицине и биологи и, – герметически закрывающийся резервуар с двойными стенками, выдерживающими высокое давление. Если процесс стерилизации осуществляется без воздействия высокого давления, то используют термин стерилизатор либо сушильный шка ф. Медицинские автоклавы применяют для стерилизации хирургического перевязочного материала и инструментов, посуды и некоторых приборов для выращивания микроорганизмов, обеззараживания инфицированного материала, уничтожения культур болезнетворных микроорганизмов, при создании изделий из карбонового волокна, для придания им твёрдых форм и т. п. В межстенное пространство (водопаровая камера) заливается дистиллированная вода. При нагревании водяной пар поступает в стерилизационную камеру, повышая в ней давление и температуру (выше 100 °С).

В металлургии (гидрометаллургии, см. также Автоклавное выщелачивание ) с помощью автоклавов выполняется очистка растворов металлов от примесей и процесс восстановления драгоценных и редкоземельных металлов после выщелачивания из подготовленных растворов. Объём аппарата может изменяться от десятков кубических миллиметров (лабораторные импульсные автоклавы) до нескольких сотен кубометров (горизонтальные автоклавы для окисления Ni-концентратов). Для агрессивных жидкостей используют автоклавы из нержавеющей стали, а также аппараты, футерованные коррозионно- и термостойкими покрытиями или плитками. Используют цилиндрические или сферические автоклавы, работающие при 260 °С и давлении 6 МПа, и автоклавные установки типа «труба в трубе» (во внешнюю трубу подают теплоноситель, во внутреннюю – нагреваемую смесь), работающие при температуре менее 300 °С.

В химической промышленности автоклавы применяются при производстве гербицидов, органических полупродуктов и красителей, в процессах синтеза. Для проведения разнообразных химических реакций данный аппарат называют химическим реакторо м. В случае необходимости перемешивания продукта используются автоклавы с бессальниковыми мешалками и экранированным электродвигателем, не требующим уплотнения.

В резиновой промышленности автоклавы используются для вулканизации или отверждения многих резиновых или пластиковых изделий.

В пищевой промышленности автоклавы применяются для стерилизации, пастеризации продуктов (в т. ч. консервов), приготовления пищи и др. 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 (стеклянная, железная), но и в мягкой и полужёсткой упаковке.

Производство строительных материало в, в частности силикатных, базируется на гидротермальном синтезе гидросиликатов кальция, который осуществляется в реакторе-автоклаве в среде насыщенного водяного пара с давлением 0,8–3 МПа и температурой 175–200 °С. В данном производстве большой объём работ составляет процесс получения извести для сырьевой смеси. В технологический процесс производства извести входят следующие операции: добыча известкового камня в карьерах, дробление и сортировка его по фракциям, обжиг в шахтных вращающихся и других печах, дробление или помол комовой извести (получение негашёной извести). Получение сырьевой смеси осуществляется двумя способами: барабанным и силосным, которые отличаются друг от друга приготовлением известково-песчаной смеси.

В наши дни почти все элементы зданий и сооружений (панели, плиты перекрытий, элементы лестниц и др.) могут быть изготовлены из армированного силикатного бетона, который по своим свойствам почти не уступает железобетонным, а благодаря применению местных сырьевых материалов и промышленных отходов обходится на 15–20% дешевле, чем аналогичные железобетонные элементы на портландцементе. На современных автоклавных установках изготавливают газобетон и пенобетон. Их широко применяют в строительстве коммерческих и жилых зданий разного назначения и этажности. Газобетон и пенобетон могут быть применены как для несущей конструкции, так и для межкомнатных перегородок и в качестве перемычек. Автоклавный метод изготовления газобетона и пенобетона является основным, так как в автоклаве создаются оптимальные условия для твердения смеси, а использование управляемого автоклавного процесса позволяет получить газобетон и пенобетон с заданными техническими характеристиками.

Так же изготавливают ячеистый бетон, силикатные блоки и панели, облицовочные, теплоизоляционные материалы и другие изделия. Автоклавы используются для изготовления плёночного триплекса. При использовании автоклавной технологии обеспечиваются улучшенные оптические характеристики стекла, повышается его влагостойкость и т. п. При производстве триплекса применяют туннельные или тупиковые автоклавы. Внешне они представляют собой трубу 3–6 м в диаметре и 15–20 м в длину, закрываемую крышкой с байонетными затворами (тупиковыми с одной стороны, туннельными 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.

Историческая справка

Прообразом современного автоклава был созданный Д. Папеном в 1680 медицинский аппарат для стерилизации (она проводилась при высокой температуре, но без давления выше атмосферного), т. н. стерилизатор или сушильный шкаф. В 1795 французский кондитер Ф. Аппер изобрёл способ сохранять съестные припасы. Он упаковывал продукты в специальную ёмкость и подвергал их кипению в обычной воде; таким образом получился первый автоклав для домашнего (бытового) применения. В 1879 француз Ш. Шамберлен создал уже настоящий автоклав, в котором создавалось нужное давление при повышении температурного режима. Изобретение получило распространение исключительно среди учёных-химиков и медиков, перед которыми остро стоял вопрос о стерилизации инструментов.

Прототипом современного автоклава, применяемого в химической технологии, является аппарат, созданный В. Н. Ипатьевым в 1904. В строительстве способ изготовления силикатного (известково-песчаного) кирпича в автоклаве изобретён в Германии в 1880 учёным В. Михаэлисом. В России автоклавные устройства для производства известково-песочных блоков, фибролита, облицовочных плит появились в 1930-х гг. До 1950-х гг. единственным видом силикатных автоклавных изделий были силикатный кирпич и небольшие камни из ячеистого силикатного бетона. Однако благодаря работам российских учёных впервые в мире было создано производство крупноразмерных силикатобетонных автоклавных изделий для сборного строительства. Возможность образования в автоклаве камневидного изделия была установлена в конце 19 в., но массовое производство силикатных изделий, деталей и конструкций, особенно типа бетонов, было впервые организовано в нашей стране. Технология их изготовления механизирована и в значительной мере автоматизирована, что обеспечивает получение более дешёвой продукции по сравнению с цементными материалами и изделиями. Эффективные исследования в этом направлении выполнили П. И. Боженов, А. В. Волженский, П. П. Будников, Ю. М. Бутт и др. Было показано, что при автоклавной обработке образуются наиболее устойчивые низкооснóвные гидросиликаты.

В 1953 компания «Lagarde» разработала автоклав для применения в текстильной промышленности (с его помощью красили ткани). В 1988 появился автоклав для домашнего консервирования, который работал при помощи подключения в домашнюю электрическую сеть.

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.

Современные автоклавы для промышленности являются сложными агрегатами, имеющих большую производительность. Представляет собой автоклав вертикальный или горизонтальный сосуд, который закрывается герметично сферическими крышками.
Применяется автоклав горизонтальный для обработки композитных материалов. В большинстве случаев используется автоклав газовый , так как газовый обогрев имеет большую гибкость и минимальное время обогрева. Это лучший вариант классического автоклава, так как имеет простой монтаж, небольшую занимает площадь и не требует системы диатермического обогрева. Кроме этого, расходы на процесс термической обработки изделия у такого автоклава значительно ниже, чем требуются на автоклав электрический (для примера, сравните стоимость электричества и газа). Конечно, существуют модели автоклава горизонтального и со спиральным теплообменником, которые представляют собой модель энергосберегающих технологий. Спиральный теплообменник позволяет работать с любым изделием, однако его стоимость значительно выше газового, кроме этого, он имеет и длительный срок окупаемости.
Сосудом, работающим под давлением является автоклав вертикальный , нагревание водяной среды в котором осуществляется в основном при помощи ТЭНов, расположенных во внутренней нижней части автоклава.
Как правило, современные промышленные автоклавы в диаметре составляют от 1,2 м. до 7,6 м., а в длину - от 1,9 м. до 40 м. Различают автоклавы по способу загрузки на горизонтальные и вертикальные. Также существуют и специализированные модели автоклавов. Но принцип их работы един: он состоит в нагреве стерилизуемого продукта под давлением до высоких температур. Повышенное в автоклаве давление компенсирует температурное расширение продукта.
Устанавливают автоклав на опорах, которые позволяют ему при нагревании удлиняться. Подается пар к перфорированной трубе через штуцер, а конденсат удаляется через спускной клапан. Внутри самого автоклава проложен рельсовый путь, по которому вкатывают вагонетки с изделиями для стерилизации.
Чтобы избежать большие тепловые потери, внешние поверхности автоклава покрыты тепловой изоляцией, что способствует интенсификации технологического процесса.
Изменение давления и температуры в автоклаве осуществляется датчиками. Как правило, изменение температуры производится платиновыми или медными термопреобразователями сопротивления.
Принцип работы автоклава следующий: после того, как выбран стерилизационный цикл, в рабочей камере автоклава создается предварительный фракционированный с периодическим прогревом вакуум, т.е. происходит эффективное удаление воздуха и конденсата в рабочей камере стерилизатора. Затем создается в камере давление и температура в соответствии с заданными параметрами и начинается фаза стерилизации. После того, как стерилизационная выдержка окончена, первоначально сбрасывается в камере автоклава давление и начинается этап вакуумной пульсирующей сушки. Таким образом происходит эффективная сушка стерилизуемых изделий, а оставшаяся влага мгновенно испаряется при высокой температуре и отрицательном давлении. Данный тип стерилизации абсолютно адекватен для всех стерилизуемых изделий, которые выдерживают температуру 135 градусов Цельсия, причем оператор лишен возможности допустить хоть малейшую ошибку, так как стерилизационный цикл полностью автоматизирован.
Управление циклом стерилизации, а также отображение параметров цикла осуществляется с помощью интерактивного, электронного сенсорного экрана, расположенного на лицевой панели автоклава. Оператору дисплей позволяет осуществлять выбор цикла, настраивать контрастность дисплея, а также переводить в режим ожидания автоклав.
В настоящее время производятся самые разнообразные модели автоклавов для различных отраслей промышленности, принцип работы которых мало чем отличается друг от друга. В промышленности используется автоклав с воздушным охлаждением и водяным . При водяном охлаждении вода циркулируется насосом, непрерывно опрыскивая изделие, а при воздушном - охлаждение осуществляется струей холодного воздуха.
Для изготовления пленочного триплекса необходим автоклав для триплекса , который обеспечивает улучшенные оптические характеристики стекла, повышает их влагостойкость и дает возможность выполнение дополнительной механической обработки конструкции. На первом этапе изготовления триплекса производится резка стекла нужного размера и делается его обработка до получения гладкой поверхности. После этого между стеклами прокладывается поливинилбутиральная или этиленвинилацетатная пленка и изделие прессуется в автоклаве.
Также при производстве карбонового волокна необходим автоклав для карбона. Вообще способов получения углеродных волокон несколько, но наибольшее распространение получил автоклавный способ. Заключается он в следующем: волокна полиакрилонитрила окисляют на воздухе в течение суток при температуре 2500С. Затем волокна переносятся в инертный газ, в котором и производится процесс карбонизации при высокой температуре - 800-15000С. После этого следует процесс графитизации при температуре от 1600-30000С. Процесс изготовления карбонатных нитей на этом и заканчивается.
Незаменимым является и автоклав для углепластика , так как с его помощью получают изделия равномерной толщины, можно осуществлять формование крупногабаритных высококачественных изделий, имеющих низкую пористость.