超高温灭菌与商业无菌的新篇章：列管式机器的瞬时魔力与can总线精控

在中国，随着人民生活水平的提高，“学生饮用奶计划”等项目得到了推广，这提升了对液态乳制品认识。国内养牛户和小型企业分散饲养牛奶，多分布于北方的小城镇附近。由于缺乏完整冷链系统，牛奶运往中心城市面临挑战，加剧了乳品企业生产成本。在解决鲜牛奶运输问题上，无菌处理和包装成为了关键步骤，以便将产品销往本地区中心城市，让人们享受真正的鲜牛奶，而非还原液态奶，从而促进养牛业发展、改善饮食习惯和提高人口素质。

市场化需求催生了大型及超大型乳品企业，它们引入国外超高温灭菌机和无菌包装设备，投入大量资金购置设备，为自身创造巨大的经济效益，并缓解消费需求。不过，对中小型乳品企业来说，这些高昂价格是不切实际的，他们迫切需要适合国情的超高温瞬时灭菌设备。

超高温瞬时灭菌含义

通过135 ~150 C, 2~8秒杀菌过程称为超高温瞬时杀菌。经过这样的处理后的牛乳可能仍含有可存活孢子或微生物，但它们不会发生微生物转变，使产品失去合格状态，因此被称为商业无菌。达到商业无菌标准意味着产品质量已达标。

原料预处理

在生产过程中，原料预处理是不可或缺的一环。这包括脱气、净乳、初始杀害（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）及冷藏（4℃）。这些操作直接影响最终产品质量，如图1所示。

列管式超高温瞬时灭菌

3.1 工艺流程

列管式超高温滅機采用平衡罐储存原料，利用浮球阀控制液位，将其送入均质机，然后再加热至83℃并保持137℃约4-8秒进行滅機。此后通过五个管式换热器以及一个板式换热器，将温度降至20-30摄氏度可供包装，此过程中的能耗节约是研究重点如图2所示。

3.2 控制系统组成

该控制系统由核心控制单元PLC、人机界面、无纸记录仪、变频器、高级温度检测元件Pt100、接近开关、一系列电磁阀及电控气动阀构成。

PLC监控八路温度检测单元对所有热交换处进行实时监测显示，同时提供四路模拟量输出用于调整产量和均质压力。

无纸记录仪记录一周内实时殺機溫度與時間，并能够上传给上位机以备查询跟踪产品质量，如图3所示。

PID调节参数可以通过人机界面设定以实现更精确的溫度控制，由PLC運算後將信号輸出到OUT A口，再經過電氣轉換器調節蒸汽流量來達到溫度目标。

3.3 主要组成与作用

列管式超高温滅機主要由供給系統、大熱交換系統、小熱交換系統組成。大熱交換系統包括初加熱段、中間持溫段以及最終降溫段，每個階段都配備特定的設備，以實現從135攝氏度持續幾秒鐘直至二十攝氏度下降的大範圍變化，如圖4所示。