超高温瞬时灭菌技术：解析列管式设备的电气控制与工艺流程

摘要：本文深入探讨了超高温瞬时灭菌技术及其在商业无菌生产中的应用，特别是列管式超高温瞬时灭菌机的电气控制系统和工艺流程。通过对原料奶预处理、热交换效率提升以及能耗降低的详细分析，本文阐明了这一先进技术如何提高乳制品行业的生产效率和产品质量。

关键词：超高温瞬时灭菌；列管式换热器；板式换热器

随着国内居民生活水平的不断提升，学生饮用奶计划等项目得到了广泛推广，这促使人们对液态乳制品产生了更为深刻认识。然而，我国牛奶产业面临的问题是，多数养牛户和小型企业分布在北方的小城镇周边，没有完善的冷链系统，因此无法将鲜牛奶运送至中心城市。这不仅增加了乳制品企业的生产成本，也限制了市场需求。此刻，无论是大型还是中小型企业，都迫切需要一种适合国情、经济实惠且能够保证产品无菌性的解决方案。

为了应对这些挑战，一些大型乳制品企业引进了一批来自国外的超高温灭菌机和无菌包装设备，这些设备投入使用后取得了显著成果。但由于价格昂贵，大部分中小型企业无法负担这类设备，从而激发了一种新的需求——开发适用于中国实际情况的一款可靠、高效且经济实惠的牛乳超高温瞬时灭杀设备。

超高温瞬时灭杀及商业无菌含义

在135℃~150℃温度下进行2~8秒钟内完成杀藉过程称之为超高温瞬间滅殺。在经过这样的处理后，即便存在少量存活微生物，它们也不会转变成为可见微生物，从而达到商业无污染状态。这个标准对于保证食品安全至关重要，并且有助于延长产品保质期，使其保持风味佳境30~60天之久。

原料奶预处理

为了确保原料质量并进一步改善生产过程，采集到的原料必须经过预处理阶段。这包括脱气、净化初始杀藉（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）及冷藏（4℃）。这样做不仅提高了产品稳定性，还减少巴氏殺藉機结垢问题，并保障均质头部完整性。

列管式超高速滅殺机及其特点

3.1 工艺流程与原理

三种主要步骤构成了整个滅殺過程：加熱到83°C，将其输送到均质机，然后再次加熱至137°C，在这个温度下维持4-8秒，以达成滅殺效果最后通过5个排管类型热交换器和一个平板类型热交换器，将温度降至20-30°C以备包装。整个過程中节约能源是一个关键点，因为它涉及大量热交换操作，同时要尽可能减少能耗损失。

3.2 控制系统组成与功能

列管式滅殺機控制系統由核心控制单元PLC、人机界面、無紙記錄儀、變頻器、高精度溫度檢測元件Pt100接近开关電磁阀等組成。

PLC具有八個溫度檢測單位，可以監控所有熱交換區域，並提供四個模拟量輸出端口供變頻器調整產量或均質機壓力使用。而無紙記錄儀則負責長時間紀錄實時滅殺溫度與時間，並可以上傳到主控台以便追蹤產品質量。

通過人機界面設定溫度並調節PID參數顯示測試結果熱電阻Pt100發現溫度並將信號輸入PLC IN A口進行PID運算後輸出為4-20mA電流，這種信號被轉換為開關氣動薄膜閥來調節蒸汽流量達致穩定溫度如圖所示。

3.3 主要组成与作用

从功能上分，可拆卸為供給系統、滅害升溫系統與降溫系統三个部分。

其中供給系統由泵具、一個平衡罐、一個輸送泵、一個清洗液泵構成。在生產過程中平衡罐儲存的是初期產品，而在清洗程序中則成為储存清洗剂罐M13 和 M12 分别检测酸碱泵位置避免错误操作输入 QS1 和 QS2 检测酸碱供应线位置是否正确，在正常工作期间，不允许酸碱供应线位于平衡罐上方否则会报警并停止工作输送泵M2 将储存于平衡罈中的物質输送给热交换装置。

最后，我们总结说尽管目前已经有一些国家采用这种方法来获得事实上没有存活细微体或很少抵抗力的孢子，以及比传统灌装消毒后的色泽更好的液态乳制品，但仍然存在许多未知因素需要进一步研究，以确保这一先进技术能够有效地应用于各种不同的工业环境。