Вестник МГТУ. 2015, №4.

Вестник МГТУ, том 18, № 4, 2015 г. стр. 661–666 665 Тепловой расчет этапов нагрева и собственно стерилизации На этапе нагрева энергия затрачивается на нагрев аппарата, корзин, тары (в данном случае использована банка № 3), воды, продукта и потери тепла в окружающую среду [3], [6]. В данной работе мы не будем рассматривать затраты на нагрев аппаратов, корзин и тары, поскольку количество энергии, затрачиваемое на их нагрев, значительно меньше по сравнению с энергозатратами на нагрев воды в стерилизационных камерах автоклавов. Учитывая это, расход тепла на этапе нагрева рассчитывается следующим образом: нагр 1 1 к н нагр cт в 2 2 к_нагр н_нагр ( ) ( ) ( ), Q G c T Т F T Т G c T Т = ⋅ ⋅ − + ⋅ τ ⋅ λ ⋅ − + ⋅ ⋅ − (1) где G 1 – масса воды, кг; с 1 – теплоемкость воды, 4,18 кДж/(кг·К); Т н и Т к – начальная и конечная температуры автоклава в процессе нагрева соответственно, 292,15 К (19 °С) и 388,15 К (115 °С); G 2 – масса продукта, кг; с 2 – теплоемкость продукта, 3,6 кДж/(кг·К); Т н_нагр , Т к_нагр – начальная и конечная температуры продукта в процессе нагрева соответственно, 288,15 (15 °С) и 358,15 К (85 °С); F – площадь поверхности аппарата, м 2 ; τ нагр – время нагрева до температуры стерилизации (115 °С), 1500 с; Т ст – температура наружной стенки изоляции стерилизационной камеры, 297,15 К (24 °С); Т в – температура воздуха в помещении, 288,15 К (15 °С); λ – суммарный коэффициент теплоотдачи, 13,34 Вт/(м 2 ·К). На этапе собственно стерилизации энергия расходуется лишь на нагрев продукта и стабилизацию температуры стерилизационной камеры автоклава, т. е. компенсацию потерь в окружающую среду. Таким образом, осуществить расчет затрат тепла на этапе собственно стерилизации можно по формуле стер 2 2 к_стер н_стер стер cт в ( ) ( ), Q G c T Т F T Т = ⋅ ⋅ − + ⋅ τ ⋅ λ ⋅ − (2) где Т н_стер , Т к_стер – начальная и конечная температуры продукта на этапе стерилизации соответственно, 358,15 (85 °С) и 388,15 К (115 °С); F – площадь поверхности аппарата, м 2 ; τ стер – время этапа стерилизации консервов, 3 600 с; Т ст – температура наружной стенки изоляции стерилизационной камеры, 297,15 К (24 °С); Т в – температура воздуха в помещении, 288,15 К (15 °С); λ – суммарный коэффициент теплоотдачи, 13,34 Вт/(м 2 ·К). Подставив в формулы (1) и (2) значения параметров из табл. 1, получим расчетные значения затрат энергии для этапов нагрева и собственно стерилизации, представленные в табл. 2. Таблица 1 Параметры автоклавов для расчета энергозатрат Параметр Значение АВК-30М ASCAMAT 230 G 1 30 кг 230 кг G 2 9,2 кг 69 кг F 0,5 м 2 1,7 м 2 Таблица 2 Энергозатраты на этапах нагрева и стерилизации Тип автоклава Объем, л Затраты на этапе нагрева, кДж Затраты на этапе стерилизации, кДж Итоговые затраты, кДж Итоговые удельные затраты (в пересчете на 1 л объема), кДж Итоговые затраты, в % от затрат для ASCAMAT 230 АВК-30М 30 2 420 1 210 3 630 120 14 ASCAMAT 230 230 17785 8 180 25965 113 100 Из анализа табл. 2 следует, что энергозатраты на этапах нагрева и собственно стерилизации в пересчете на литр объема у обоих автоклавов практически совпадают. Также, согласно табл. 2, АВК-30М потребляет энергии в 7 раз меньше, чем ASCAMAT 230 при выполнении идентичного процесса стерилизации. Это позволяет существенно сократить затраты электроэнергии, сырья, тары и воды при разработке режима стерилизации с использованием автоклава АВК-30М. Заключение Обобщая вышесказанное, мы пришли к выводу, что автоклав АВК-30М можно эффективно использовать для разработки новых режимов стерилизации консервов из гидробионтов для промышленного автоклава ASCAMAT 230. При использовании АВК-30М экономия может составить 85 % по электроэнергии и до 90 % по расходу сырья для одной пробной автоклавоварки. Использование методики, описанной в статье, при необходимости разработки режимов стерилизации для промышленных автоклавов больших емкостей позволит в разы снизить затраты энергии и сырья для одной автоклавоварки.