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，使中小型企业难以引进外国设备，他们迫切需要适合国内实际情况的超高温瞬时灭菌设备。

超高温瞬时灭菌含义

在135至150摄氏度、2至8秒内对牛奶进行杀菌处理称为超高温瞬时灭菌。经过这一过程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，使产品失去原有的风味。此种状态被称为商业无菌。一般来说，当产品达到商业无菌标准，就表明其质量合格。在经过无菌包装后，可以保持30至60天，保持原有风味品质。在温度升高等于褐变速率的情况下，一般温度升10摄氏度褐变速率增加不到3倍，在135摄氏度以上温度下杀菌效应远远超过褐变速度增长，大约在140摄氏度处增幅2000多倍，而150摄氏度以下则增长到5000多倍，因此可以通过135至150摄氏度及几秒钟快速处理使得颜色变化很小而且达到商业无染效果。

这种方法实际上并未改变传统巴氏杀戮后的黑色素形成现象。在实践中，我们发现通过135至150摄氏度范围内几秒钟处理，可以实现事实上的细病或极少抵抗力孢子存在，以及相比传统灌装法所致之较少不良色泽之肉类制成商品。大部分乳制品公司采用每次灭苗时间为8秒，以保证最终孢子数达到了理想中的商业无染状态，即0.0004/毫升。

原料预处理

为了确保收集来的原料质量，为进一步生产提供优质材料，最重要的是要对采集到的原始材料进行预处理。这一工序对于整个生产流程尤为关键，因为它直接影响最终产品质量。预处理包括脱气、净乳、初始杀戳（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）以及冷藏（4℃）。这些步骤如图1所示：

图1：原料加工流程

脱气提高标准化精确性减少结垢保护均质头；净除去白细胞、组织碎片与灰尘；初始杀戳消除寒带细微体，对延长储存期限起作用。

列管式超高温瞬时滅機

3.1 工艺過程概述

列管式超高溫滅機工藝過程首先将原料放置於平衡罐，並通過浮球阀控制液位，再利用泵將其送入滅機系統，如圖2所示。一旦進入系統，其會經歷加熱到83攝氏度後被送往均質器並通過五個管式換熱器與一個板式換熱器進行處理最後降低到20-30攝士杯可供包裝使用。此時剩餘回流再次降溫至4攝士杯並回傳平衡罈或儲存處理整個滅機過程時採用5個管式換熱器與1個板式換熱器如何節約能耗為此技術研究核心問題之一。

3.2 控制系統組成

列管式超高速無害殺死設備控制系統由核心控制單元PLC人機界面無紙記錄儀變頻器溫濕檢測元件Pt100接近開關電磁閥氣動薄膜閥及其他相關配件組成。

PLC要求具備八路溫濕檢測單元對所有熱交換點進行監控顯示四路模擬量輸出單元用于調整產量均質壓力等變頻器主控功能。

無紙記錄儀要求能夠記錄一周實時殺死時間與殺死溫濕並能夠隨時上傳給主控端以便查詢產品質量追蹤。

災難溫濕控制是列管式高速無害殺死設備控制系統核心功能，由PLC人機界面電氣轉換器氣動薄膜閥PT100热电阻無紙记忆仪组成通过人机界面设定目标温度PID调节参数显示测试方框图如图3所示：

图3：災難溫濕控制方框圖

熱電阻Pt100检测温度输入PLCIN A口PLC执行PID算法输出4-20mA电流通电气转换机开启或关闭气动薄膜阀以调整蒸汽流量实现目标温度监测

3.3 主要组成与工作方式

列管式高速無害殺死設備從功能上分主要由供應系、高溫滅蟲系降低系構成

供應系主要由源頭供應泵平衡罈輸送泵清洗液供應泵构成

高溫滅蟲系則包含加热保持系统从其中加热到137°C之后保持时间为4-8s達到的真實 killingsystem

降低系則涉及三次热交换过程将產品從137°C減緩降低到20-30°C達到的安全包裝狀態

在整个过程中利用5个筒形换热装置+一个板状换热装置如何节约能源是这个技术研究的一个关键点