超高温蒸汽喷淋式杀菌设备的技术研究

在进行热处理时，果汁、鲜奶及其他乳制品对加热时间比加热温度来得敏感。用来处理这些产品和无菌加工方法称为UHT(超高温处理)。在UHT处理中，果汁、鲜奶等被快速加快到135～150℃，然后持热数秒，便快速 地冷却至室内温度。UHT系统采用多路加热方式，而超高温蒸汽喷淋式杀菌设备则是操作和产品质量的新保证。

在南欧，在传统超高温工艺消毒过的牛奶中发现一种新的极其抗热的细菌孢子，意大利的一家超高温产品生产厂家因此被当局关闭。这引了对更高细菌杀菌率的要求。

尼索实验室检验出该种嗜热菌(还未命名)的耐热时间为147℃下5s，而兰吉维尔德测出的数据为146℃下8s，大约为传统杀菌率(B值=1或Fo=4.23)的8倍。研究者正在深入研究这些细菌孢子。这些细菌看来对人无害，目前无证据显示有致病或带毒的现象。

新的超高温蒸汽喷淋式设备能对付这种细菌孢子，甚至还有提高杀灭率的预留能力，至少达到目前常规杀灭率的24倍，并且仍然符合欧盟关于化学性质改变的规范。产品对细菌杀灭率的要求是如此之高，以至于要使用板式或管式非直接超高温设备生产出符合欧盟规范中对化学性质改变的最低要求的牛奶成为不可能或极端困难的事情。直接蒸汽加热超高温设备能满足欧盟的规范，但能牦巨大。

与直接式超高温系统相比，超高温蒸汽喷淋式设备在流程安全方面的另一重大改善是上游无菌真空罐和上游非无菌均质机。牛奶的无菌冷却由无菌管式热交换器完成。这样，就能减少无菌处理部分的部件，也就减少了受感染的风险。

产品最终的灭菌加热由蒸汽喷淋罐完成，而灭菌温度的控制由为蒸汽喷淋罐特制的管道系统完成。

结果是加热温度极快，而灭菌温度能控制在短暂且精确的时间内，这段时间已足以杀死有害的微生物，而还不至于引起产品中任何显著的化学变化，这形成了完美质量的基础，具有高细菌杀灭率和高牛奶营养质量。蒸汽喷淋罐的加热率接近每秒500℃。

在直接蒸汽加热系统中，蒸汽喷淋罐加热工艺被认为比蒸汽喷射加热技术更柔和。研究表明这缘于蒸汽喷淋罐加热不涉及到小蒸汽泡浓缩的问题，不会产生气穴现象。另一原因是在同样的温度和处理时间下，相对于喷射系统，喷淋系统产生较低的蛋白质变性。在超高温蒸汽喷淋式杀菌设备的工艺流程中，牛奶从平衡罐中被泵人管式热交换器预热，并加热至95℃，进入保持管。保持管中温度为95℃，然后在闪蒸罐中冷却到约70℃。在闪蒸罐中，空气被除掉，等量于稍后将要加入的蒸汽的水也被除掉。

从闪蒸罐出来后，牛奶在均质机中被均质，并在管式热交换器中被进一步间接预热至120～130℃。

在蒸汽喷淋罐中，通过直接蒸汽喷淋加热，温度增至140至150℃，经过管道控制系统中的二级管式热交换器(冷却)短暂处理后，牛奶在管式热交换器中被间接冷却至装瓶温度25℃。一级管式热交换器(冷却)在不同的高温区间进行热交换，并快速冷却，以便减少牛奶的化学变化。

超高温蒸汽喷淋式设备的核心是均质机，介质管道加热部分的温度是120至130℃，蒸汽喷淋罐处理浓缩过的牛奶，这样就减小了通过以上部件的牛奶流量。牛奶在均质机之前的闪蒸罐中的真空处理过程中脱水大约4%，其后在蒸汽喷淋罐中被稀释成原来的浓度。

在超高温蒸汽喷淋式杀菌设备和其他无菌加工处理系统之间作比较的基础是牛奶处理过程中达到的温度指标。超高温蒸汽喷淋式杀菌设备的处理时间介

于超高温管式UHT和蒸汽喷淋式UHT之间。在高温范围内，超高温蒸汽喷淋式杀菌设备和蒸汽喷淋式UHT的温度指标类似。指标排序为：快速加热—短暂保持—快速冷却。

12000升/小时处理量的牛奶处理设备，且负载不同会导致数据有差别。超高温蒸汽喷淋式杀菌设备的牛奶化学性质变化指标与蒸汽喷淋式UHT相近似(0.34与0.30)。化学性质变化与牛奶品质有密切联系。

为了做比较，超高温管式UHT的保持时间选择为零，以便将乳酸基控制到600毫克/升。对于超高温管式UHT，在同样的杀菌温度下，加热和冷却时间不同，乳酸基水平差别也很大。

通过比较，总体上得出结论，超高蒸汽喷淋式杀菌设备是超高温管式UHT和蒸汽喷淋式UHT的混合体。