摘要：本文探讨了超高温瞬时灭菌技术在自然环境下的应用，特别是在牛奶生产中。我们介绍了超高温瞬时灭菌和商业无菌的概念，并详细分析了列管式超高温瞬时灭菌机的工作原理、结构特点以及电气控制系统。通过对比传统巴氏杀菌和新型超高温瞬时灭菌，我们认为后者具有更快的杀菌效率和较小的色泽变化，从而提高了产品质量。

关键词：超高温瞬时灭菌；管式换热器；板式换热器

随着生活水平的提升，饮用液态乳制品越来越受到消费者的青睐。在中国，由于牛奶主要由分散的小规模养牛户和企业生产，而且分布在北方的小城镇周边，这些地区缺乏完整冷链系统，因此牛奶难以运往中心城市。这不仅增加了乳制品企业的成本，也限制了市场扩张。为了解决这一问题，采用无害处理并包装后的鲜牛奶可以销售至大都市，让消费者享受真正的新鲜液态奶，而不是简单地饮用回复液体。

国内大型乳制品企业引进国外设备投入大量资金，但这对于中小型企业来说是不可行的。因此，有迫切需求适合中国国情条件下发展适用的列管式超高温瞬时灭菌设备。

超高温瞬时滅燒技術含義

牛奶經過135-150°C、2-8秒殺微生物處理稱為“商業無害”。這種處理方式能夠保持產品30-60天之間風味與質量不變。在進行此類處理時，最常見的是蛋白質與還原糖反應產生黑色素褐變作用。但是，這種褐變速度並不與殺微生物效率成正比。通常，每升溫10°C，褐變速率只增加約3倍。在135°C以上溫度下，殺微生物效率增長遠远多於褐變速率，在140°C時其增長達2000倍，在150°C時則達5000多倍，因此在135°C或更高溫度進行處理，可以獲得顏色幾乎沒有改變且無害性的產品。

原料奶預處理

在收購采集到的鮮奶之前，它們需要進行預先處理，以確保提供給製造過程中的優良原料。這一工序包括脱气、净化、初始杀死（63-65℃/15秒）、冷却（4℃）及冷藏（4℃）。预处理过程直接影响产品质量，如图1所示。

列管式超熱滅燒機

3.1 超熱滅燒工藝流程

超熱滅燒機通過平衡罐將原料加熱到83℃後，用均质泵送入均质機，再次加热至137℃并保持4-8秒达到滅燒效果，然后通過三次熱交換降低温度至20-30摄氏度可用于包装，然后将剩余回流进行再次降至4摄氏度以备存储或继续使用。在整个滅燼过程中利用5个筒形热交换器及1个板形热交换器如何节约能耗成为研究重点。

图2 描述了该过程，其中包括供应系统，将原始材料输送到均质机，并通过五个筒形热交换器及其一个板形热交换器实现温度从83摄氏度上升到137摄氏度，并维持四到八秒以执行消毒操作。一旦完成，该过程接下来通过三个额外的心脏循环减少温度直到它可以被包装为止。

图3 显示了一种可能的情况，其中PLC (程序逻辑控制单元) 用于监控并调整各个步骤，以确保正确运行。此外，无纸记录仪能够记录每日实际操作数据供日后参考。

图4 是另一种情况，它展示了一种供给系统，该系统包含用于提供清洁介质，以及用于制造单位内清洁介质循环的一系列部件。

3.2 控制系統组成

列管式炉子的控制系统由核心控制单元PLC,人机界面,无纸记录仪,变频驱动装置,温度检测传感器Pt100,接近开关,电磁阀等组成

PLC要求有8路温度检测单元，对所有 热交换处进行实时显示，同时还需要输出模拟信号给变频驱动装置以调整产量与压力。无纸记录仪要求能够实时跟踪每一次销毁事件，并上传相关数据供进一步分析

灭火温度调节是列管炉子最重要部分，由PLC 人机界面 电气转换件 气动薄膜阀 热电阻Pt100 无纸记录仪等构成

人机界面允许用户设置目标温度与PID参数 进行调节

热电阻Pt100 检测实际温度 并输入PLC IN A口