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，多分布在北方的小城镇附近。这些本来就不充分的奶源，没有完整的冷链系统，因此牛奶难以运往中心城市，这增加了乳品企业生产成本。为了解决鲜牛奶运输问题，我们必须对牛奶进行无菌处理和包装，将产品销往本地区中心城市，让人们享受到新鲜而不是再次加工后的液态奶，从而促进养牛业发展、改善饮食习惯并提升民众素质。随着市场化需求增长，大型和超大型乳品企业涌现，它们引进国外超高温灭菌机和无菌包装设备，并投入大量资金购置设备，取得显著经济效益，同时缓解了乳制品消费压力。大规模投资导致中小型企业无法购买昂贵外部设备，他们迫切需要适合国产条件的超高温瞬时灭菌技术。

超高温瞬时灭菌含义

超高温瞬时灭菌是一种将原料如135℃至150℃进行2秒钟杀菌过程。这类工艺设备称为超高温瞬时杀菌器。在经过这样的温度处理后，虽然可能仍有存活微生物，但它们不会发生转变，使得产品保持商业无菌状态。在商业无菌情况下，即使没有进一步包装，也能保持30到60天内风味质量不变。

原料预处理

在接收原料前，要确保其质量，因为细微变化会影响最终产品。预处理包括脱气、净化、初始杀害（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）及冷藏（4℃）。脱气有助于提高标准化精度减少巴氏杀害机结垢，并保护均质头；净化除去白细胞、灰尘及其他杂质；初始杀害延长贮存时间。

列管式超高温瞬时灭菌

3.1 工艺过程简述

列管式超高温灭菌首先将原料放入平衡罐，然后通过浮球阀控制液位利用泵送进入滅機系統加热至83°C後，再通過均質機將其進行均質處理，在137°C維持4-8秒達成滅殺效果之後通過三次熱交換將溫度降低至20-30°C並準備好裝瓶最後剩餘回流到平衡罐或儲存处。此過程中使用5個管狀熱交換器與一個板狀熱交換器如何節約能耗是研究關注點之一。

3.2 控制系统组成与功能描述

列管式滅機系統由核心控制单元PLC、人机界面显示屏、高级记录仪、变频驱动器、高精度温度传感器Pt100、一系列开关与阀门以及电控元件构成。

PLC必须配备至少8个温度检测点，对所有关键热交换区进行实时监测，并提供4路模拟量输出供变频驱动设置频率及控制输出使用。

无纸记录仪要求能够连续记录一周以上数据，以便追踪kill时间与温度并上传至远端服务器用于查询与跟踪产品质量。

滅機溫度控制作为此系統核心，由PLC主控人机界面设定PID参数调整蒸汽流量，以维持目标温度稳定，如图所示展示的是滅機溫度调节框架图，其中Pt100热电阻检测實時溫度输入给PLC后通过PID算法调整電流输出给轉换為開關信号給氣動薄膜阀调节蒸汽量实现目标温度控制。

3.3 主要组成部分及其作用

从功能上看，本設備主要包含供给系统（原料供给泵、平衡罐及清洗循环），升华系统（加热装置）以及降华系统，这些各自独立且相互依赖于整个制造过程中的关键操作步骤。