超高温灭菌，瞬间无菌：探索列管式技术的先进性与电气控制艺术

摘要：本文深入剖析了超高温瞬时灭菌和商业无菌的内涵，详述了列管式超高温瞬时灭菌工艺、原理及结构特点，从而论证其在提高热交换效率、降低能耗方面的先进性。关键词：超高温瞬时灭菌；管式换热器；板式换热器。

随着国内居民生活水平的不断提升，“学生饮用奶计划”等项目得到了推广，这促使人们对液态乳制品有了更为深刻认识。在中国，我们面临的是牛奶生产主要由散户和小型企业进行，分布于北方的小城镇周边。这些分散且不完整的奶源缺乏完善的冷链系统，使得牛奶难以运往中心城市，从而增加了乳制品企业的生产成本。为了解决鲜牛奶运输问题，便需要对牛奶进行无菌处理和包装，将产品销往本地中心城市，让消费者真正享受到新鲜牛奶，而非再生液态产品，这将促进养殖业繁荣发展，同时改善人们饮食习惯提高人口素质。

市场化需求激增，大型乳制品企业纷纷引进国外超高温灭菌机及无菌包装设备，并投入大量资金购买设备，从而取得显著经济效益，但这对于中小型企业来说价格过高，他们迫切需要适合国情的大规模使用的牛乳超高温瞬时滅機設備。

超高溫滅機技術含義

過去135至150攝氏度2至8秒間進行殺蟲處理，這種設備被稱為「超熱滅機」。經過這種殺蟲處理後，雖然可能仍存在活躍細胞或微生物，但這些微生物無法發生變異導致產品中的微生物個體繁衍，因此稱之為「商業級無污染」。通常說來，一旦產品達到商業級無污染就表明該產品是合格商品。經過無污染包裝後，可保持30至60天保留原味質量。在處理牛乳時，最常見的一種化學變化之一就是蛋白質與還原糖相互作用生成黑色素褐變作用。儘管褐變速度隨著溫度上升而加快，不同於在130攝氏度以上殺蟲效果對褐變速率成正比增長。而一般而言，在130攝氏度以上殺蟲效果遠大於褐變速率增長。在140摄氏度時，杀虫效果比褐变速率增长大2000倍，在150摄氏度甚至达到5000多倍，因此在135摄氏度或者更高温度下处理可以获得几乎没有存活细菌或极少抵抗能力孢子的产品。此方法实际上并不比传统灌装杀菌后的黑色更加严重。在实践中，我们总结出，以135摄氏度~150摄氏度以及几秒钟处理时间，对于获取事实上没有存活细核或极少抵抗能力孢子，以及与传统灌装杀菌后颜色变化较少的产品，是可行且有效的手段。大多数农场采用这种方法，保持温度为135摄士以八秒钟进行处理后，最终孢子数量达到了0.0004/毫升，即达到商业级无污染状态。

原料轉換前處理

在當中，有許多類型結構複雜並且易於繁殖的地方，其中最具挑戰性的地方便是從農場收集到的初次鮮汁（即未經任何加工之前）要如何將其準備好適合用于製造食品。我們已經確定了一個流程，它包括脱气、净乳、初始杀害（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）、冷藏（4℃），如图1所示。这一预处理步骤对于确保接下来整个食品生产过程中的质量至关重要，因为它直接影响最终产品质量。

列管式超高速滅機

3.1 超高速滅機工藝流程

通过浮球阀控制液位，将原料放入平衡罐，然后利用泵送入灭机系统，如图2所示。当我们将这个过程进一步优化并结合其他技术，比如均质机来实现一个连续流动，可以显著减少能耗并提高整体效率。这就是为什么我们正在寻找一种既能够提供必要条件又不会浪费资源的情况下产生纯净水的一个解决方案——这是一个非常复杂的问题，但是如果成功完成，它将带来巨大的利润潜力，并允许我们建立一个可持续发展的事业模型。

3.2 列管式控制系统组成

列管式控件系統由核心控单元PLC、人机界面、无纸记录仪、一系列变频器、高精准PT100温度检测元件、一系列接近开关、一系列电磁阀、一系列电控气动阀组成。

PLC必须具有足够数量的心脏功能单元，对所有热交换区域进行温度监测显示，并通过模拟输出发送给变频器调整产量和均质压力。

每个PLC都应该能够记录一周内所有相关数据，并通过网络上传到中央服务器供分析师使用。

此外，每个PLC还应具有独立工作模式，以防止主服务器故障导致操作停止。

最后，每个PLC应包含至少两个心脏功能单元，以保证操作连续性，如果其中一个失灵，其余仍能继续运行直到问题得到解决。

这是一种设计思路，它基于模块化概念，使得维护变得简单并减少故障可能性，同时也简化了安装过程。

然而，由于空间限制，我们不能完全遵循这一设计思路，所以我们的解決方案会根据现有的基础设施做出适当调整，以确保我们的目标是在尽可能短时间内实现最佳性能同时满足安全要求。此外，我们还会考虑是否可以利用现有的自动调节设备来优化能源消耗，这样可以进一步降低成本并减轻环境负担。