摘要：本文探讨了超高温瞬时灭菌技术在提高热交换效率和降低能耗方面的优势，特别是在处理牛奶生产过程中。我们介绍了列管式超高温瞬时灭菌机的工艺流程、原理以及结构特点，并重点分析了其电气控制系统，包括PLC核心控制单元、人机界面、无纸记录仪等组成部分，以及PID温度调节参数设置和蒸汽量控制。

关键词：超高温瞬时灭菌；列管式换热器；板式换热器

随着生活水平的提高和饮用液态乳制品需求的增加，“学生饮用奶计划”等项目得到了推广。我国农牧业条件下，牛奶主要来源于分散饲养的小型企业，这些企业往往缺乏完整冷链系统，使得鲜牛奶运输成本增大。为了解决这一问题，我们需要进行牛奶无菌处理和包装，将产品销往中心城市，以促进养殖业发展并改善居民饮食习惯。

市场化背景下，大型乳品企业引入国外设备取得显著经济效益，但对于中小型企业来说，价格太高，他们迫切需要适合国内实际情况的设备。在这项研究中，我们旨在设计一种适应中国国情的列管式超高温瞬时灭菌技术，以降低成本同时保持产品质量。

超高温瞬时灭菌定义

超高温瞬时杀菌是指将原料（如牛奶）加热至135-150℃，在2-8秒内达到一定杀死微生物效果。这一工艺可以确保产品达到商业无菌状态，即即使存在少量存活细微生物，它们也不会产生新的个体繁殖，从而保证产品30-60天内保持风味品质不变。

原料预处理

为了保证原料质量，我们必须对收集来的牛奶进行预处理阶段。这包括脱气、净乳、初始杀菌（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）及冷藏（4℃）。这些步骤直接影响最终产品质量，如图1所示。

列管式超高温瞬时滅機技術

3.1 工藝過程

我们的列管式超高溫滅機技術通過平衡罐將原料輸送到滅機系統。在該系統中，加熱至83℃後，再經由均質機處理並維持137℃以達到滅機效果。最後通過三次熱交換將產品降至20-30℃可包裝溫度，並進行回流處理以準備重新使用或儲存，如圖2所示。在這個過程中，我們利用5個管狀熱交換器及1個板狀熱交換器來節省能耗，這是設計時考慮到的關鍵因素之一。

3.2 控制系統組成

我們設計了一套包含PLC核心控制單元、一個人機界面、一台無紙記錄儀、一台變頻器、三個Pt100溫度偵測單位、一些接近開關、二種電磁閥、二種電控氣動閥及相關控制元件等部件。此外，由於PLC有八路溫度檢測口，可以監控所有重要熱交換區域，並且四路模擬量輸出口可供變頻器調整產量與均質壓力。此外，无纸记录仪可以長期記錄實時殺病溫度與時間，並可上傳至主控端進行資料追蹤與品質管理，如圖3所示。

總之，本文提供了一种结合现代科技与传统方法新颖、高效的自然环境中的多功能食品加工技术，该技术能够满足当前市场对食品安全性和能源效率要求，同时为农业产业带来新的发展机会。