超高温灭菌技术：探索列管式机的电气控制与can总线之谜

摘要：本文详细介绍了超高温瞬时灭菌和商业无菌的概念，深入分析了列管式超高温瞬时灭菌工艺过程、原理及结构特点，并论证了这项技术在提高热交换效率和降低能耗方面具有前瞻性。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显著提升，“学生饮用奶计划”等项目得到了广泛推广，这也导致对液态乳制品的需求增加。我国养牛户和小型企业主要分布在北方的小城镇附近，他们缺乏完整的冷链系统，这使得牛奶运往中心城市变得困难，从而增加了乳品企业生产成本。为了解决鲜牛奶运输问题，必须对牛奶进行无菌处理并进行包装，以确保产品质量并促进养牛业发展，同时改善人们饮食习惯提高人口素质。市场化背景下，大型乳品企业引进国外超高温灭菌设备和无菌包装设备，但中小型企业因经济原因无法购买这些昂贵设备，因此迫切需要适合国产场景的超高温瞬时灭菌设备。

超高温瞬时灭菌含义

超高温度下短时间内杀死微生物，使产品达到商业无菌状态，是一种先进技术。在135℃~150℃、2~8秒之间进行杀藉，可以有效消除可能存活于产品中的孢子或微生物，而不会促使它们繁殖。这一工艺不仅保证了产品安全性，还保持了风味品质，在30至60天内保持新鲜。

原料奶预处理

为了保证原料质量，收购采集后的奶必须经过预处理过程，这是生产优质产品不可或缺的一部分。预处理包括脱气、净乳、初始杀藉以及冷却冷藏等步骤，如图1所示。此过程有助于提高标准化精度减少巴氏机结垢保护均质头，以及除去白细胞灰尘等杂质延长贮存期限。

列管式超高温瞬时灭菌

3.1 工艺流程

列管式超高溫滅機采用平衡罐将原料奶放入后，再通过浮球阀控制液位，将其送入滅機系統，如圖2所示。在這個過程中，通過均質機將產品加熱至83℃，然後進入保持系統，在137℃內維持4-8秒達到滅機效果，並且通過三次熱交換將產品溫度降至20-30℃可供包裝使用最後回流到平衡罐或儲存室。在整個滅機過程中，它們利用5個柱狀熱交換器以及1個板狀熱交換器，這種設計旨在節約能源並提高效率。

3.2 控制系统组成

列管式設備控制系统由核心控制單元PLC（通用的工业自动化协议）、人机界面操作台、無紙記錄儀具備實時殺藉溫度與時間紀錄功能以備追蹤檢查以及變頻調速器來調整生產量與均質壓力等部件組成。PLC需配备8路温度检测单元，对所有热交换处进行实时监控显示，并通过4路模拟量输出单元来调整变频调速参数及其他相关设置，无纸记录仪则能够记录一周内实时数据并上传给上级服务器，以便查询跟踪生产质量。此外，由於滅機溫度對產品質量影響甚大，本系統采用PID調節技術来精確控制滅機溫度，其運作原理如圖3所示。

3.3 主要组成与作用

该装置从功能上分为三个主要部分，即供给系统、滅机（升溫）系统，以及降溫系统，如图4所示。供给系統負責提供原始物料給予處理，此包括原材料泵、高压罐用于储存物料，与清洗液泵一起参与清洁程序。当进入实际生产阶段，则负责将水道中的液体输送到热交换区。而摧毁（升溫）系统则专注于实现快速升华以达致极端条件下的消毒效果，并最终再通过复杂网络般排列的地板间接法转移温度以实现目标而不损失任何性能。这套设计既节约能源又维护良好可靠性，为未来的应用提供了一种更为可持续性的解决方案。但遗憾的是，当酸碱剂供应被错误地定位在平衡罐上方时候会触发警报，因为它可能导致生产停止，从而防止误操作发生。