超高温(UHT)灭菌(4)

SNF稀?100?F稀100?SNF脱

例：把含脂率为3.5%的原料乳分离，其脱脂乳中非脂乳固体含量为8.2%，含脂肪量为40%的稀奶油，稀奶油中非脂乳固体含量为多少？ 解：F稀?40

SNF脱?8.2100?40100

SNF稀??8.2?4.9%故稀奶油中的非脂乳固体含量为4.9%。 五 巴氏杀菌

随着UHT奶的出现，使得巴氏杀菌成为UHT奶前的一个必不可少的工序，因为国家标准中规定，用来做巴氏奶的牛奶细菌总数≤1000,000个/ml而用来做超高温奶的牛奶细菌总数≤500,000个/ml。灭菌是要求牛乳在加热处理后呈现无菌状态。但在灭菌过程中由于生牛乳中含有数量众多的细菌，即在所投入的原料乳中存在的微生物（尤为芽孢菌）达到一定的数量（如105或更多）时。则在灭菌过程中将不能充分杀灭这类细菌，如枯草杆菌、巨大芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌等。由于挤奶的条件，牛奶挤出后不能及时进行加工处理，很难控制原奶中的细菌总数，这样在进行超高温杀菌前必须经过巴氏杀菌。

（一） 巴氏杀菌的概念：

低温保持式杀菌法亦称低温长时间杀菌法，即巴氏杀菌法。“巴氏杀菌”一词是为纪念路易斯.巴斯得，他在19世纪中期，对微生物的热致死效果进行了重要的研究，并将热处理作为一项防腐技术。牛乳的巴氏杀菌是一种特定的热处理方式。它可以这样定义，“巴氏杀菌是能有效破坏结核杆菌(TB)，但对牛乳的物理和化学性质无明显影响的任何一种牛乳热处理方法。”

（二）巴氏杀菌的工艺流程

脱脂乳

牛奶

预热

脱气 奶油分离 稀奶油 杀菌

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均质 保温 预冷却 冷却 贮存

稀奶油贮罐

图16-6 巴氏杀菌工艺图

1.平衡槽 2.供料泵 3.脱气罐 4.流量控制器 5.均质机 6.稳压阀 7.密度传感器 8.流量传感器 9.调节阀 10.检样阀 11.截止阀 12.均质机 13.保温管 14.转向阀

15.板式换热器 16.增压泵 17.控制盘

图16-6为一种巴氏杀菌生产工艺示意图。原料乳先通过平衡槽1，由供料泵2送至板式热交换器15预热段预热后，通过脱气罐3脱除乳中的不凝性气体，然后经流量控制器4至分离机5进行奶油分离和标准化。其中稀奶油的脂肪含量可通过密度传感器7、流量传感器8、和调节阀9确定和保持稳定，而且为了在保证均质效果的条件下节省投资和能源，仅使稀奶油通过一个较小的均质机。均质的稀奶油与多余的脱脂乳混合，使物料中的脂肪含量稳定在3%，并由增压泵16送至板式换热器15的加热段和保温管13，使杀菌后的巴氏杀菌乳在杀菌机内保持正压。这样就避免了由于杀菌机的渗漏，导致冷却介质或未杀菌的物料污染杀菌后的巴氏杀菌乳。当杀菌温度低于设定值时，温感器将指示转向阀14转向，使物料回到平衡槽。巴氏杀菌后，合格的杀菌乳继续通过杀菌机热交换段与流入的未经处理的乳进行热交换，而本身被降温，然后继续到冷却段，用冷水和冰水冷却打入半成品罐。

巴氏杀菌的生产工艺因各国法规不同而有所差别，而且不同的乳品加工企业也有不同的规定。例如，脂肪的标准化可采取前标准化、后标准化或者直接标准化，均质可采用全部均质或部分均质。为了提高产品中干物质含量，脱除牛乳中不良气味，在巴氏杀菌工艺过程中，通常在杀菌保温后增加闪蒸工序。这样也可以省去均质前的脱气工艺。

（三） 闪蒸

闪蒸是近几年液体奶巴氏杀菌中较重要的一个工艺。随着人们对牛乳认识的不断提高，要求也越来越高。闪蒸就是满足了在不改变牛乳各种成分性质的前提下提高牛乳中干物质含量，增加牛奶的香气，并能脱除乳中的不良气味的要求，使人们对液体奶更容易接受。

由于季节变化引起的原料乳干物质数值波动可以通过闪蒸工艺的使用来调整到一个固定值。虽然添加奶粉，干物质含量也会提高，但在从鲜奶到奶粉的过程中，乳蛋白质会发生不同程度的变性，乳脂肪在储存过程中也发生氧化。最终会导致产品有不愉快的异味。

闪蒸工艺如图16-7所示，从杀菌器引出的高温牛奶，进入闪蒸器，由于牛奶温度高于闪蒸器的蒸发温度（可由真空泵、供料量等调整真空度大小，从而控制闪蒸温度），一部分显热迅速转变为蒸发过程中所需的潜热，结果牛奶在闪蒸器内瞬间蒸发，牛奶温度随之降低由出料泵打回杀菌器，而闪蒸出的水蒸汽进入冷凝器，被冷却水吸收，由冷却水泵打入板式换热器进行冷却，冷却后的水进入水罐进行再循环。

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图 16-7 闪蒸器

１．增加闪蒸工艺的必要性：

由于季节的差异，纯奶干物质含量的变化幅度较大，尤其是夏季，蛋白质、脂肪含量均低，口感稀薄。鉴于此，通过增加闪蒸工艺，调整不同真空度下的闪蒸，可以使由于季节变化引起的原料乳干物质数值的波动达到一个固定的值。保证全年产品品质的一致性。

２．闪蒸与添加全脂奶粉产品风味比较：

在从鲜奶到奶粉的过程中，乳蛋白会发生不同程度的变性，乳脂肪在储存过程中也发生氧化，添加到纯奶中，虽然干物质能有所提高，但是最终会有不愉快的异味。纯牛奶闪蒸后，不但可以提高干物质含量，而且水分是在低温下瞬间蒸发，不破坏牛奶中任何成分，同时整套设备操作性大，通过调整温度能使牛奶的干物质质量分数在0.2%~0.5%内任意提高。

闪蒸工艺增加后，产品纯度及口感、香味都大有改观，较以前更纯、更香。增加全脂奶粉后牛奶的干物质虽然提高，但是香味不是很纯正。所以，增加闪蒸工艺，以改善产品品质，满足消费者的需要，比较理想。 六 半成品贮存

为了防止杀菌后乳的二次污染，对半成品或成品的贮存都采用无菌罐设备，如图16-8所示。在UHT线上，无菌罐可有不同的用途，但这要取决于设备的设计以及生产和包装线的不同单元的生产能力。

图16-8带有附属设备的无菌罐

?如果超高温杀菌机或包装机中有一台停机，无菌罐用于照应停机期间的剩余产品。

?两种不同工艺的产品同时杀菌或包装，首先将一个产品贮满无菌罐，足以保证整批生产，随后设备转换生产另一种产品并直接灭菌或灌装。

这样，在生产线上有一个或多个无菌罐为生产计划安排提供了灵活的空间。 七． 超高温灭菌

（一） 工艺流程

市场上有两种主要类型的UHT系统

1．以板式换热器和蒸汽注射为基础的UHT设备

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图16-9 带有板式热交换器的直接蒸汽喷射加热的UHT生产线

在图16-9的流程图上，如牛乳平衡槽（1a）提供的大约4℃的产品通过供料泵（2）流至板式热交换器（3）的预热段，在预热至80℃时，产品经加压泵（4）加压至约4巴，并继续流动至环行喷嘴蒸汽注射器（5），蒸汽注入产品中，迅速将产品温度提升至140℃（4巴的压力预防产品沸腾）。产品在UHT温度下于保持管中（6）保温几秒钟，随后闪蒸冷却。

闪蒸冷却在装有冷凝器的蒸发室（7）中进行，由真空泵（8）保持蒸发室部分真空状态，控制真空度，保证闪蒸出的蒸汽量等于蒸汽最早注入产品的量。一台离心泵将UHT处理后的产品送入二段无菌均质机（10）中。

由板式热交换器（3）将均质后的产品冷却至约20℃，并直接连续送至无菌灌装机灌装或一个无菌罐进行中间贮存以待灌装。

冷凝所需冷水循环由水平衡槽（1b）提供，并在离开蒸发室（7）后作经蒸汽加热器加热后预热介质。在预热中水温降至约11℃，这样，此水可用作冷却剂，冷却从均质机流回的产品。 在生产中一旦出现温度降低，产品经过一个附加冷却段后流至夹套缸，系统自动被水充满，随设备被水漂洗后，在再次开始生产之前系统进行完全清洗（CIP）灭菌。

带有板式热交换器的间接蒸汽喷射加热的UHT生产线与直接式的相似，此处就不做具体介绍。 2.以管式热交换器为基础的UHT设备

当要处理的产品为含有或不含有颗粒或纤维的低中粘度产品时，要变换以上的设计，即将板式热交换器换为管式热交换器。管式热交换器由一些管集束成模件，串联或并联连接，形成一完整的最佳系统，以完成加热或冷却的任务。这一系统也可完成分散加热任务。图16-10为以管式热交换器为基础的间接UHT系统实物图（以管式热交换器为基础的直接UHT系统与间接式的相似，此处也不做具体介绍）；图16-11为超高温灭菌原理图

图16-10 以管式热交换器为基础的间接UHT系统实物图

图16-11 超高温灭菌原理图

1产品供应罐（此图未画出），2.产品阀 V13，3.产品平衡罐，包括一个液位控制器（A在产品泵入口以上保持恒定液位、B在泵之后保持阻尼波动流动 、C在输入的 产品中消除气泡），4.产品

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泵 M2、，5.旁路正反馈阀V20（在设备灭菌期间，为使消毒水不致冷却下来，此阀处于工作状态），、6.正反馈区域（产品被正反馈预热，输出的产品被连续冷却下来），7.压力泵M3、液流调节器FC54（产品和控制压力共同流入同步室），8.旁路阀 V51（在低温最终清洗时增加产品流动，用V51工作的方式使液流调节阀FC54旁路），9.加热器（产品被加热到杀菌温度），10.同步管（产品被冷却下来前通过的一个管道，该管的长度要足以保持4秒的灭菌温度再冷却），11.冷却器—THE（在同步管之后产品被冷却下来），12.压力控制阀 V78（在生产期间，在同步管内的计数器压力最小4巴）， 13.附加冷却器（降低回流产品的温度，设备灭菌期间，产品流内的水被冷却，以防产品平衡罐内的产品沸腾），14.压力控制阀 V74（设备杀菌期间计数器压力为4巴，生产期间计数器压力为1巴）， 15.返回阀 V75（生产期间使回流产品溢出和填充或排空期间排出），16.摆动弯头—排出/抑制（在填充/排空末端顺序手动），17.清洗剂泵 M12（碱液）/M13（酸液）（在清洗期间使清洗剂注入设备）， 18.水阀V14（设备冲洗期间工作），19.填充阀 V15.2（填充产品供应线期间工作，为手动蝶阀）， 20.清洗阀 V15.1（产品供应线最终清洗期间工作，为手动蝶阀），21.热水流平衡罐（热水流循环通过平衡罐，当液面太低时，冷水加在其顶部），22.热水流循环泵M9 ，23.阀V61（设备杀菌期间改变热水流动方向），24.蒸汽喷射器（蒸汽被喷射到热水流中，直接加热产品流中的产品），25..热水流冷却器V64（水在返回到热水流平衡罐之前被冷却，平衡罐温度保持在85℃），26.旁路阀V65（在低温最终清洗期间增加热水流动，通常热水流动被一个限定盘置定，由激活V65的方式使其旁路）， 27.V66（如果液位低于LSL66，填满热水平衡罐中的水位），28.控制板（指示工艺状态，监督工艺执行情况，控制自动化）。

半成品乳先通过平衡槽3，然后经泵M2送至正反馈区域6被正反馈预热，输出的产品被连续冷却下来，预热后乳通过V20进入加热器9加热到杀菌温度后马上进入同步管10保持4s，然后进入同步管后的冷却器III第一次冷却，同时，给杀菌用的水加热。经初步冷却的灭菌乳再通过正反馈区域I，被半成品乳第二次冷却后，经过冷却器冷却至灌装温度。灌装溢出的剩余乳经冷却器IV冷却至4~8℃后通过V75返回到平衡槽，重新进入下一个循环。

说明： 在不同的利乐热无菌设备上相应的泵或阀使用同样的位置号，即意味着M2总是在平衡罐后的产品泵。

（二） 工艺描述

本章给出本设备较容易的、便于理解的描述。用流程图的功能方式描述，给出可接受的、清楚的图形，可能不包括所有的详细资料，该设备设计用于直接填充的包装机械。

实际生产的工艺循环可划分为下面几个阶段：

?设备杀菌 ? 产品 ? 无菌中间清洗 ? 停止 ?最终清洗 每一阶段又划分为几个步骤,如图16-12所示.。

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