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，并产生巨大的经济效益，缓解了乳制品消费需求。然而，大型设备价格昂贵，使中小型企业难以引进国外设备，对于适应国产特色的超高温瞬时灭菌设备有着迫切需求。

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，被称为超高温瞬时杀菌。经过此种处理后的牛奶可能仍含微生物，但它们不会导致微生物转变或繁殖，所以被视为商业无菌状态。在达到商业无菌标准后，可保持30~60天，不失原风味。此过程中最显著化学变化是蛋白质与还原糖相互作用生成黑色素褐变反应，但这种速率与温度增量成正比关系；在135 C以上温度下，杀害效果远超过褐变速率增长，而在140 C及150 C处差距更大，因此能使产品颜色变化极小。

原料预处理

为了保证原料质量并提供优质初级产物，我们必须对采集来的原料进行预处理。这包括脱气净化、初始杀藻（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菌

3.1 工艺流程

列管式超高温瞬时灭균工艺首先将原料放入平衡罐，然后通过浮球阀控制液位，再利用泵送至滅熱系統，如圖2所示。加热至83℃後將其送入均質機，在均質機到加熱保溫系統之間通過五個管狀交換器、一個板狀交換器進行熱交換，並於137℃保溫4-8秒達到滅絕殺死細胞，此過程為超級高速滅絕殺死細胞並通過三次熱交換將其降至20-30°C可包裝溫度後回流於平衡罐或儲存處理完畢。在整個滅絕過程中利用5个管状热交换器、1个板状热交换器，以节约能耗成为研究重点。

3.2 控制系统组成

列管式超高温瞬时灭绝机控制系统由核心控制单元PLC、人机界面操作屏幕、高精度记录仪模块、变频驱动电机、中控电磁阀以及PT100感应温度传感器等多项关键组件构成。

PLC要求至少配置八路PT100感应单元，对所有热交换区域进行实时监测显示，并支持四路模拟输出用于调节压力与频率设置。

无纸记录仪需要能够持续一周时间内即实况记录并上传给上级主机以便查询跟踪产品质量情况。

灭绝温度控制则依赖于PLC平台PID调节参数设定人机界面，以及输入PT100感应数据进入PLCIN A口后再输出OUT A口供电气转换器操纵薄膜蒸汽阀开关来实现蒸汽流量调整以维持目标温度如图3所示说明。

3.3 主要结构与功能分析

列管式快冷烘焙炉从功能角度分，可以概括为供给系统、二次加热(升温)系统、三次降温(储存)系统三个关键部分：

① 供给系统：包括原料供应泵、大容量平衡罐以及清洗液供应泵等，为生产环节提供必要资源，同时确保整个灌装线具备自我清洁能力，如图4展示。如果没有正确设计这个循环，则会导致酸碱试剂意外进入干燥室或其他未经清洗区域造成污染风险。而且，一旦酸碱混合发生错误，无论如何都不能继续工作直到排除故障。一旦发生故障，它们都会立即停止工作并发出警报，以防止进一步损害或危险事件发生。