超高温灭菌新时代：列管式机器的瞬时杀菌智慧与Profibus联动

摘要：本文探讨了超高温瞬时灭菌技术在乳制品行业中的应用，特别是列管式超高温瞬时灭菌机的工艺流程、原理和结构特点。通过分析其能效优势，我们认为这是一项提高热交换效率，降低能耗的先进技术。

关键词：超高温瞬时灭菌；列管式换热器；板式换热器

随着国内消费水平的提升，以及学生饮用奶计划等项目的推广，液态乳制品越来越受到人们欢迎。我国牛奶生产主要依赖于散布在北方小城镇周边的小型养牛户和企业，这些生产者通常缺乏完整冷链系统，因此鲜牛奶难以送达中心城市，从而增加了乳制品企业成本。为了解决这一问题，我们需要对牛奶进行无菌处理和包装，使之成为市中心市场可销售产品，同时促进养殖业发展，改善居民饮食习惯和生活质量。

市场化需求催生了众多大型及超大型乳制品企业，这些企业引进国外设备投入大量资金，但价格过高，小规模企业无法承担。这促使我们寻找适合国情的设备，即便是大型企业也面临着设备升级换代的问题。

超高温瞬时灭菌定义

在135℃~150℃温度下进行2~8秒钟杀菌过程称为超高温瞬时杀菌。经过这样的处理后，虽然可能仍含有微生物孢子或微生物，但它们不会发生转变，不会繁殖，从而达到商业无菌标准。这个标准保证产品质量，并且经过无菌包装后，可以保持30至60天不变坏。

原料奶预处理

为了确保原料质量，在收购前必须进行预处理步骤，如脱气、净化、初始杀藜（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）和冷藏（4℃）。这些步骤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 工艺过程介绍

列管式超高温瞬时灭机会将原料放入平衡罐中，然后利用浮球阀控制液位，将其送入均质机。在均质机到加热保持系统之间，将温度升至83℃然后迅速降至137℃并维持4-8秒，以实现超高速滅殺效果。最后通过五个行程蒸汽间接加热器、三个板式间接加热器将温度逐渐降低到20-30°C以备包装。此过程中还包括回流冷却到4°C再次回到平衡罐或储存装置如图2所示。在整个滅殺過程中，一共使用5個筒狀換熱裝置、一個版狀換熱裝置，這對於節約能源是非常關鍵的一環。

3.2 控制系統组成

该控制系统由核心控制单元PLC、人机界面、無紙記錄儀、變頻器、溫度檢測元件Pt100、高精度位置開關與電磁閥組成。

PLC要求具備8路溫度檢測單元，用於監控所有熱交換點，並提供4路模擬量輸出單元供變頻調整頻率以及溫度控制等使用。而無紙記錄儀則負責實時記錄一週內滅殺時間與溫度，並可以上傳給主機進行資料追蹤。

通過人機界面的設定以及PID調節參數，可實現滅殺溫度精確控制。一旦設定完成，由PLC進行PID運算將0-10V DC轉為0-20mA DC信號輸出到OUT A口，再經過電氣轉換模塊後將這個信號轉化為開關信號來操作薄膜閥從而調整蒸汽流量達到準確控制目的如圖3所示。

3.3 主要组成与作用

从功能上分，该設備主要由供给系统、中间循环水系统、中压增压泵、大容量储罐及相关附属设施构成。在整个生产过程中，每一个环节都扮演着不可替代的地位，如图4所示。