Задания к контрольной работе

Контрольная работа выполняется в отдельной тетради. Текстовая часть контрольной работы может быть выполнена вручную, отпечатана на машине или печатающих устройствах вывода ЭВМ. Контрольная работа должна быть написана четким почерком, разборчиво, ручкой одного цвета, без редактирования. С необходимыми пояснениями, показывающими, что студент разобрался во всех вопросах задания. Разрешается приводить ксерокопии поясняющих схем.

Контрольная работа состоит из пяти контрольных вопросов, общих для всех студентов, и одной контрольной задачи, которая выполняются по варианту, соответствующему цифрам учебного шифра студента.

Без указания шифра работа не рецензируется. Ответы на контрольные вопросы должны быть изложены по возможности кратко. Решение контрольной задачи должно иллюстрироваться расчетными схемами, сопровождаться расшифровкой и указанием единиц измерения каждой величины и ссылками на литературные источники.

Данные и результаты расчетов оформляются в виде таблиц. Результаты расчета представляются в величинах и единицах измерения СИ.

Методические указания к контрольной работе

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Вопрос 1. Дайте классификацию микроорганизмов [1, 2]. Приведите основные способы консервирования мясной, рыбной и молочной продукции [2].

Вопрос 2. Начертите машинно-аппаратурную схему производства натуральных мясных консервов. Дайте характеристику основного оборудования [4].

Вопрос 3. Приведите классификацию оборудования для стерилизации консервов. Устройство, принцип действия и расчет стерилизатора [4].

Вопрос 4. Начертите машинно-аппаратурную схему производства молочных консервов. Дайте характеристику основного оборудования [2].

Вопрос 5. Приведите классификацию вакуум-выпарных и сушильных установок. Устройство, принцип действия и расчет оборудования [1, 2].

Теоретическая часть

Для прекращения жизнедеятельности микроорганизмов в продукте и создания условий для его длительного хранения он подвергается тепловой обработке при температуре до 100 °С (пастеризации) или при температуре свыше 100 °С (стерилизации) [1].

Продолжительность и температура тепловой обработки устанавливаются в зависимости от консистенции продукта, его физических свойств (удельная теплоемкость, динамическая вязкость, удельная теплопроводность), вида микроорганизмов и их спор, кислотности, материала и размера тары, начальной температуры продукта, химического состава консервов, температуры пара или воды в автоклаве, условий проникновения теплоты и др.

Режим стерилизации определяется временем прогревания консервов до температуры стерилизации и продолжительностью выдерживания консервов при этой температуре (так называемое летальное для микроорганизмов время).

При нагреве продукта в течение времени внутри банки увеличивается давление. Повышение температуры продукта и банки при стерилизации консервов приводит к увеличению давления в последней. Разность между давлениями по обе стороны стенки банки может достичь таких значений, при которых происходят деформация или нарушение герметичности жестяных банок, срыв крышек со стеклянных банок [4].

Чтобы в период стерилизации и, особенно, во время охлаждения давление в банке не превышало допустимое, создают искусственное противодавление с наружной стороны банки (в аппарате) при помощи сжатого воздуха или воды. Противодавление зависит от следующих факторов: температуры продукта при закатывании и стерилизации; давления в пространстве, не заполненном продуктом при закатывании банки; степени наполнения банки продуктом; теплового расширения продукта и банки; изменения объема банки вследствие выгиба концов; набухания коллоидных частиц.

Давление насыщенных водяных паров обусловливается температурой продукта, заполняющего банку. При повышении температуры оно увеличивается и во время стерилизации достигает в отдельных случаях 0,3...0,4 МПа.

Большую опасность представляет уменьшение объема незаполненного пространства в банке вследствие деформации крышки (прогиба внутрь банки) под действием большого противодавления извне. Значительно увеличивается внутреннее давление, способное затем в конце стерилизации и при переходе к охлаждению сорвать крышку.

В банках, укупоренных крышками, снабженными односторонними клапанами, не требуется при стерилизации создавать противодавление. Объясняется это тем, что во время стерилизации давление в банке почти всегда равно давлению в автоклаве вследствие выхода из банки смеси пара и воздуха. При последующем охлаждении в таких банках образуется значительный вакуум.

Консервы, имеющие повышенную кислотность (компоты, соки и др.), подвергают стерилизации при температуре 100 °С в кипящей воде в аппаратах, работающих при атмосферном давлении.

Овощные закусочные, рыбные и мясные консервы стерилизуют при температуре 110...120 °С в аппаратах, работающих под давлением выше атмосферного. Стерилизация под давлением при температуре, превышающей 100 °С, проводится и водяном паре без противодавления и с воздушным противодавлением или в воде с воздушным либо водяным противодавлением.

Снижение давления в автоклаве приводит к срыву крышек или деформации банок, поэтому на всех трубопроводах, по которым поступают пар, вода или воздух, устанавливают обратные клапаны между автоклавом и вентилем. На коммуникации автоклава устанавливают только паровые вентили.

Охлаждение консервов, в особенности в стеклянной таре, является одним из самых ответственных процессов. Термостойкость стекла при охлаждении значительно ниже, чем при нагреве, поэтому наружные слои стенки стеклянной банки испытывают сжимающие усилия, в то время как при охлаждении в них возникают растягивающие усилия.

Режим стерилизации в аппаратах условно выражается формулой

,

где , , - соответственно время нагрева банок до температуры стерилизации , °C; время стерилизации и время для снижения давления и температуры в автоклаве, мин.

В зависимости от режима стерилизации аппараты классифицируют на периодически и непрерывно действующие, работающие при атмосферном давлении и выше.

Автоклавы изготовляют двух типов: вертикальные и горизонтальные. Горизонтальные автоклавы применяют для стерилизации консервов в жестяной таре, вертикальные - для всех видов консервов, как в жестяной, так и в стеклянной таре, поэтому они получили широкое распространение на консервных заводах [4].

Автоклав (рис. 1) состоит из корпуса 3, крышки 4, корзин 10, программного регулятора 9 и арматуры для подключения к магистралям пара, воды, воздуха и для спуска конденсата. Сварной корпус автоклава состоит из двух цилиндрических обечаек толщиной 6 мм и днища толщиной 8 мм. На корпусе установлены манометр 8, термометр 7 и датчики программного регулятора. Внизу корпуса расположены паровой барботер 11 и сливной патрубок со стаканом.

Фланцы крышки и корпуса прижимаются один к другому с помощью быстродействующего поясного зажима 2, состоящего из пятнадцати секторных захватов, укрепленных на кольце из пружинной стали, и рычажной системы для стягивания и разведения поясного зажима. На крышке имеются штуцеры для предохранительного клапана 5 и пробно-спускного крана 6. Крышка имеет уравновешивающее устройство 1, облегчающее ее открывание и закрывание.

Р ис. 1. Автоклав:

1 – уравновешивающее устройство; 2 – поясной зажим; 3 – корпус; 4 – крышка; 5 – предохранительный клапан; 6 – пробно-спускной кран; 7 – термометр; 8 – манометр; 9 – программный регулятор; 10 – корзины; 11 – паровой барботер

Программный регулятор стерилизации предназначен для автоматического ведения процесса стерилизации с воздушным противодавлением по заданной формуле стерилизации.

Наполненные банками корзины устанавливаются в аппарат одна на другую, после чего крышка закрывается. Сосуд наполняется водой, а через имеющийся внизу барботер подается пар. Воздушным компрессором создается и поддерживается постоянное давление в системе. По истечении времени, необходимого для стерилизации, пар и горячая вода постепенно вытесняются из аппарата поступающей холодной водой. После охлаждения корзины с консервными банками выгружаются из аппарата.