随着国内人民生活水平的提高，“学生饮用奶计划”等项目的推广，液态乳制品获得了更高的认可。我国的国情是，牛奶主要由养牛户和小型企业分散饲养，分布在北方的小城镇附近。这些本来就不充分的奶源，没有完整冷链系统，因此牛奶无法运往中心城市，这增加了乳品企业生产成本。为了解决鲜牛奶运输问题，我们必须进行无菌处理和包装，将产品销往本地区中心城市，让人们真正喝上新鲜无菌的乳制品，从而促进养牛业发展、改善饮食习惯，并提升人口素质。

市场化需求催生了大型和超大型乳品企业，这些企业引入国外超高温灭菌机和无菌包装设备，不仅投入大量资金购置设备，还产生巨大的经济效益，缓解了消费需求。但价格过高，使得中小型乳品企业难以引进海外设备，他们迫切需要适合国内条件的超高温瞬时灭菌设备。

超高温瞬时灭菌技术含义

该工艺通过135 ~150 C、2~8秒杀菌过程，被称为超高温瞬时灭菌。经过此种处理后的牛奶可能仍含有存活微生物，但它们不会发生微生物转变，使产品保持商业无菌状态。在商业无菌后，可以通过30~60天保留原有风味质量。然而，在高温处理过程中，由于蛋白质与还原糖相互作用产生黑色素褐变，而温度升至135 C以上杀菌效应明显超过褐变速率增长，大约在140 C时增长2000倍，更是在150 C下增长5000多倍，因此可以将牛奶在135 C或更高等温度短时间内处理，以得到颜色变化较小且达到事实上没有存活细微生物或极少抵抗能力孢子的产品。

原料预处理

为了保证原料质量并为进一步生产提供优质资源，我们必须对收集来的原料进行预处理。这包括脱气、净乳、初始杀菌（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）及冷藏（4℃）。预处理直接影响产品质量，如图1所示。

列管式超高温瞬时灭殖技术

3.1 工艺流程

这项工艺流程首先将原料放入平衡罐，然后利用浮球阀控制液位，再通过均质泵送入均质机。在均质机到加热保持系统之间，将其加热至83℃然后送入137℃保持4-8秒达到超高温瞬时灭殖。此过程中使用5个管式换热器及1个板式换热器，以节省能耗作为研究重点，如图2所示。

3.2 控制系统组成

列管式超高温瞬时滅殖控制系统由核心控制单元PLC、人机界面、無紙記錄儀、三次變頻器、一組溫度檢測元件Pt100、一組接近開關、一組電磁閥及其相關元件構成。

PLC需具備8路溫度檢測單元進行熱交換處理之溫度監控顯示，以及4路模擬量輸出單元供變頻器設置頻率與溫度控制輸出使用。

無紙記錄儀要求能夠紀錄一周實時殺滅時間與溫度，並可將資料上傳至主機備查跟蹤產品質量狀況。

滅殖溫度之控制為系統核心功能，由PLC及人機界面調整PID參數顯示測試結果如圖3所示。

通過人機界面設定滅殖時間與PID調節參數後，通過電氣轉換器對蒸汽流量進行調節達到滅殖目的。

3.3 主要组成与作用

列管式超级高速消毒装置从功能上分，可划分为供给系统、消毒(升华)系统以及降华系统三个部分：

供给系统主要由原始供应泵、中间储罐、高压输送泵、高压清洗水泵等构成，如图4所示。这个体系对于整个生产循环——包括生产、本地清洗、本地清水清洗以及蒸汽消毒——都是不可或缺的一部分。在正常工作情况下，该储罐用于存储未经加工的物料，并通过浮动阀监测物料液位以确保连续性运行。此外，在执行酸碱回路试验期间，该储罐不能被任何不安全试剂覆盖，以防止操作员误操作导致事故。此装置中的QS1和QS2检测是否正确安装酸碱补充管道，如果发现错误则会发出警报停止程序继续运行直至纠正；M12是用于管理所有低压补充线缆线条的一个关键部件，它负责确保所有必要但非危险性的补充活动都能够顺利完成，同时避免潜在风险因素。如果M12失败，则可能会导致灾难性失误并造成严重损害。

消毒(升华)阶段是整个过程中的关键步骤，其中采用了一套精密设计的人工智能算法来确保最佳能效性能，并最大限度减少能源浪费同时实现快速反应速度。这一步骤涉及数十台复杂硬件零件，如PT100探测传感器、大功率电磁阀以及数百英尺长钢铁支架结构，为维护最高标准而设计以承受极端环境条件。

降华阶段同样重要，因为它涉及到精心规划调节各个配备以满足最终用户特定的需求，同时兼顾不同应用场景下的具体参数设置。一旦调整完毕，就会进入最后一个阶段：完全自动化测试周期，此阶段旨在验证所有配置选项是否符合既定标准并准备好实施实际应用任务。一旦成功完成测试周期，即可发货交付客户手中开始他们自己的实验室测试或者工业应用评估。