Расчет давления в консервной банке при стерилизации

На величину давления в банке в момент стерилизации влияют температура продукта при герметизации и стерилизации, давление в пространстве, не заполненном продуктом, степень наполнения банки продуктом, тепловое расширение продукта в банки, увеличение объема банки и выделение газов из продукта.

1. Определение давления в банке при укупорке.

Если укупорка производится при атмосферном давлении, то абсолютное давление (в Па) в банке после укупорки будет равно барометрическому давлению

а) р₁=В (1.1)

или

р₁= кг/см² (1.2)

где: р_б – барометрическое давление, мм.рт.ст.

б) при укупорке под вакуумом

р_i = B – ωφ (1.3)

где В – барометрическое давление, Па; ω – разрежение, Па; φ - коэффициент вакуумного поглощения, учитывающий снижение вакуума в банке (за счет выделения газов из продукта) после ее герметизации.Этот коэффициент колеблется в пределах 0,58 – 0,8 и зависит от ассортимента продукции.

2. Определение абсолютного давления в банке (в Па) во время стерилизации.

(1.4)

где и - парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре стерилизации и укупорки; Па; – абсолютное давление в банке после укупорки, Па; x – степень увеличения объема банки при стерилизации; у – степень расширения продукта при стерилизации; Т₁ и Т₂ – абсолютная температура в банке в момент укупорки и во время стерилизации, К.

Таким образом, разность давлений в банке и автоклаве возникает главным образом из-за давления воздуха в банке, так как давление пара в банке и автоклаве практически одинаково. Анализируя полученное выражение, отметим, что давление в банке при стерилизации будет меньше, если уменьшить давление в банке при укупорке Р₁ (например, при герметизации банки под вакуумом). Чем выше температура продукта при герметизации, тем меньше отношение , т.е. тем ниже давление в банке при стерилизации.

Степень расширения стеклянных банок х меньше степени расширения продукта у, поэтому для снижения давления в банке во время стерилизации нужно уменьшить степень наполнения их продуктом.

(1.5)

где: V₁ – объем продукта при температуре укупорки; V₂ – объем продукта при температуре стерилизации; ρ₁ и ρ₂ – плотность продукта при температуре при укупорки и стерилизации; G – масса продукта в банке; y – степень расширения продукта при стерилизации.

С незначительной погрешностью можно принять, что степень расширения продукта соответствует степени расширения воды. Величины

степени расширения воды для различной температуры стерилизации приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1

Степенью изменения объема стеклянной банки ввиду незначительного расширения материала стенок и неизменности крышки можно пренебречь. Объем жестяных банок при стерилизации значительно увеличивается за счет выпучивания концов (донышек и крышки). Степень увеличения объема зависит от объема банки, диаметра концов, толщины жести концов, их рельефа и разности давления в банке и автоклаве. Определяют этувеличину по формуле:

где х – степень изменения объема; V_б – объем банки при укупорке; ΔV – увеличение объема банки при стерилизации.

Объемы жестяных консервных банок приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Характеристики жестяных банок

По экспериментальным данным, при изготовлении банок диаметром от 72,8 до 99,0 мм из жести толщиной 0,26мм, мм, а банок диаметром 153,1 и 215,2 из жести толщиной 0,32 мм данные, характеризующие изменения объема банки приведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3

Степень наполнения банки продуктом f для каждого вида консервов определяется технологическими инструкциями и составляет 0,80 – 0,95.

Из-за разницы давлений в банке и автоклаве, образующейся во время стерилизации, жестяная банка может деформироваться, а со стеклянной банки могут срываться крышки.

По экспериментальным данным, допустимая разность давлений ΔР_д для сборочных и цельноштампованных жестяных банок находится в пределах, указанных в таблице 4.

Таблица 1.4

3. Определение дополнительного давления в автоклаве при стерилизации:

Р_а = Р₂ - ΔР_д.