摘要：本文探讨了在自然环境下应用的超高温瞬时灭菌技术，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。通过分析热交换效率提升和能耗降低的先进技术，我们阐述了该设备如何适应于提高奶制品质量并促进养牛业发展的需求。

关键词：超高温瞬时灭菌；列管式换热器；Can总线协议

随着国内人民生活水平的提高，“学生饮用奶计划”等项目得到了推广，液态乳制品受到了较高关注。我国国情是牛奶主要由散户和小型企业分散饲养，这些地区多分布在北方的小城镇附近。这些区域通常不具备完整冷链系统，因此无法将鲜牛奶运往中心城市，对乳品企业生产成本造成了增加。为了解决这一问题，必须对牛奶进行无菌处理和包装，将产品销往本地中心城市，使人们真正享受到新鲜牛奶而不是只喝到液态成分，有助于改善饮食习惯并提升人口素质。

市场化需求激发了一大批大型及超大型乳制品企业，这些企业引入国外超高温灭菌机及无菌包装设备，并投入大量资金购置设备，从而产生巨大的经济效益，缓解了乳制品消费需求。但由于价格昂贵，小型乳制品企业难以引进国外设备，因此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

经过135 ~150℃，2~8秒杀微生物过程称为超高温瞬时杀菌。在此温度下处理后的牛奶可能仍含有存活孢子或微生物，但它们不会发生微生物转变，不会繁殖，因此称之为商业无菌状态。这意味着达到商业无菌标准即证明产品合格可供销售，无需进一步处理。经过无菌包装后，可保持30~60天，即使在储存期间也不失去原味质。

原料奶预处理

为了保证原料质量，为生产提供优质原料，收购采集后的牛奶必须进行预处理，这一过程包括脱气、净乳、初始杀藉（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）及冷藏（4℃）。这整个预处理过程直接影响产品质量，如图1所示。

列管式超高温瞬时灭균

3.1 超高速滅絕滅媒體過程

列管式超高速滅絕滅媒體過程涉及将原料放入平衡罐中，由浮球阀控制液位，再使用泵送至滅絕系統，如图2所示。此後將水加熱至83℃並輸送到均質機，其後通過五個換熱器與一個板狀換熱器進行處理，在137℃持續4-8秒達成殺死細胞從而實現無害化最後將溫度降至20-30攝氏度並準備好裝瓶最後再次回流至平衡罐或儲存室。在整個滅絕過程中利用5個管狀換熱器與1個板狀換熱器如何節省能源是研究重點之一。

3.2 控製系統組成

列管式控製系統由核心控製單元PLC、人機界面、一張無紙記錄儀、一組變頻器、一組溫度檢測元件Pt100，一組接近開關、一組電磁閥、一組氣動薄膜閥以及各種控製元件構成。

PLC要求具有8路溫度檢測單元對所有調整位置進行監視顯示，並且具有4路模擬量輸出單元用於設定變頻器頻率，以及溫度控制輸出等。

無紙記錄儀應該能夠記錄一周內實時殺死時間與死亡數據並可以上傳給主機，以便查詢產品質量追蹤。

當然，這一切都是依靠PLC來管理一切操作，它們允許我們精確地控制每一步驟，並且可以監視所有設備運行狀態這樣就可以保證生產線上的安全性如圖3所示。

因此，可以看出，本文详细介绍了一个用于食品行业尤其是在农业领域内工作的人类活动方式，该方法结合物理学知识来实现更有效更节能的手段。本文还展示了解决方案对于提高食品安全性的重要性，以及它对人类健康来说可能带来的积极影响。此外，本文也提出了一个新的理论框架，可以帮助我们更好地理解这个现象，并从中获得启发，以开发其他创新的解决方案。