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，因此牛奶无法运往中心城市，这种情况增加了乳品企业生产成本。为了解决鲜牛奶运输问题，就必须进行无菌处理和包装，将产品销往本地区中心城市，让人们真正享受到新鲜牛奶，而不是还原液态奶，从而促进养殖业发展、改善饮食习惯并提升民众素质。随着市场化需求的增长，大型和超大型乳制品企业应运而生，它们引进了国外超高温灭菌机及无菌包装设备，并投入大量资金购置设备，从而产生巨大的经济效益，缓解了消费市场对乳制品需求。

然而，对于中小型企业来说，由于价格过高，他们难以引进国外设备，这迫切需要一种适合国内实际情况、能提供商业无菌标准、高效能耗降低技术方案。在这种背景下，列管式超高温瞬时灭菌技术成为了关键解决方案之一。

超高温瞬时灭菌及其含义

超高温瞬时灭菌是一种将原料经过135至150摄氏度加热2至8秒钟杀死微生物后称之为商业无菌状态的一种工艺过程。这一工艺保证产品达到一定质量标准，同时保持30至60天内风味与营养素质不变。在这一过程中，最显著的是蛋白质与还原糖相互作用生成黑色素导致褐变，但温度升高等褐变速率远低于杀死微生物效率。此外，在135摄氏度以上温度下，杀死细菌速度远快于褐变速度，使得在短时间内可以实现几乎没有存活细菌或极少抵抗能力孢子的状态。

原料预处理

在采集到的原始奶中，因其易受细菌污染影响，加上储存条件有限，因此采取预处理措施非常必要。这包括脱气、净乳、初始杀害（63-65摄氏度15秒）及冷却（4摄氏度），最终使得产品达到符合生产要求的大规模加工前提。

列管式超高温瞬时灭菌机

3.1 工艺流程介绍

超高温滅絲機械采用平衡罐供给系统，将已预处理好的原料送入均质机，再经通过热交换器加热至83摄氏度，然后进入137摄氏度保持4-8秒进行殺滅過程，最终利用5个管式热交换器及1个板式热交换器快速降到20-30摄氏度适宜包装温度。整个过程节约能源成为设计研究焦点。

3.2 控制系统组成

列管式超高温瞬时滅絲機控制系統由核心控制单元PLC（通用编程逻辑控制器）、人机界面显示屏、無紙記錄儀（记录实时殺滅溫度與時間）、變頻調速器、溫控探测元件Pt100(PT100)、接近开关/电磁阀/電控氣動阀以及相關控制元件构成。

- PLC支持八路温度检测单元，对所有熱交換处進行實時监測顯示；四路模拟量输出單元，用於調節產量與均質機壓力等；無紙記錄儀則需紀錄一周內實時殺滅溫度與時間，並可上傳備查產品質量追蹤。

- 灭燒溫控為滅絲機械核心功能，由PLC、一體化人機界面顯示設定數據/PID參數/運算結果，以及熱電阻Pt100感應寒暑轉換為電流信號輸出到PLCIN A口後經過PID調整並轉換為4-20毫安直流輸出OUT A口，再通過電氣轉換裝置操控薄膜蒸汽閥門開啟程度，以此達到精確溫控，如圖三所示。

3.3 主要組成与作用说明：

- 供給系統：由初級泵、中間泵、三次泵、新再循環泵及平衡罐構成，其目標是維持從生產開始一直到最後回收水回去之前，不斷地將不同狀態下的物質有效且安全地處理好。

- 熱交換系統：其主要功用是在最初加熱階段將原本較低溫性的材料迅速升至適合處理的高度，是一切操作中的關鍵部分，也是能耗最大的地方，但它同時也是節約能源的一個重要工具，因為它允許我們通過預先知識來設計一個最佳化過程以減少總體消耗。