超高温瞬时灭菌设备的应用现状讲解

2013~2014学年第一学期

《食品无菌加工技术》课后作业

论文题目：超高温瞬时灭菌设备的应用现状

学院：生物与农业工程学院

专业：食品科学与工程

班级：XXXXX

学号：XXXXX

姓名：XXXXX

任课教师：XXXXX

超高温瞬时灭菌设备的应用现状

（生物与农业工程学院XXX XXX）

摘要：随着人们对食品安全问题的日益关注及科学技术的发展, 食品杀菌技术不断得到研究与应用。超高温瞬时灭菌技术作为一种高效的杀菌技术而备受推崇，超高温瞬时灭菌设备也在流体食品生产中得到广泛应用。文章介绍了超高温瞬时灭菌设备的灭菌原理及应用现状。

关键词：超高温瞬时灭菌技术；超高温瞬时灭菌设备；应用现状

“十一五”以来，我国食品工业持续快速增长。据统计，2011年，全国规模以上食品企业已达3.1万家，占全国工业产值的比重9.1%，支柱地位不断强化[1]。随着经济的发展和人民生活水平的提高，各种饮料、乳品的消费日益增大，自然对食品质量提出更高要求：保质期长，口味不变。超高温瞬时灭菌技术是达到这一要求的不二途径。

自上世纪中期研究出超高温瞬时灭菌技术后,各种式样的超高温瞬时灭菌机应运而生,并在食品行业中被广泛应用。究其杀菌原理可分为直接加热和间接加热两种。国内生产的超高温灭菌机大多采用间接加热,较常见的设备有波纹管式成套灭菌系统和板式成套灭菌系统。目前,超高温瞬时灭菌机已广泛应用在乳品、果蔬汁类饮料、乳酸菌类饮料、咖啡饮料、酒类、冰淇淋及调味品等流体食品生产中,尤其是管式超高温灭菌机，还可以处理略带有颗粒与纤维的其他液态食品,具有其他设备无可比拟的优越性,受到食品生产企业的青睐[2]。文章就超高温瞬时灭菌设备的灭菌原理、特点以及应用现状进行综述。

1超高温瞬时灭菌（UHT）技术

1.1 超高温瞬时灭菌技术的定义

超高温瞬时灭菌是指将流体或半流体在2~8s内加热到135℃~150℃，然后再迅速冷却到30℃~40℃。这个过程中，微生物细菌的死亡速度远比食品质量受热发生化学变化而劣变的速度快，因而瞬间高温可完全杀死细菌，但对食品的质量影响不大，几乎可完全保持食品原有的色香味[3]-[6]。

1.2 超高温瞬时灭菌原理

流体食品的微生物类群依据细菌的最适生长温度区域,通常可分为:低温菌、嗜冷菌、适温菌和嗜热菌。其中低温菌、适温菌对热处理很敏感,在UHT热处理过程中将会失去活性；但嗜冷菌的芽抱(包括绝大部分的原生芽抱和部分厌氧芽抱, 如柱状芽抱杆菌)和耐热菌的芽抱却是耐热的,其中嗜热脂肪芽抱杆菌最耐热,但绝大多数嗜热菌在20~30 ℃pH 4.6以下就停止生长繁殖。因此UHT处理的主要目的是杀灭产品中的大部分芽抱,残留的少数嗜热菌的芽抱只要在产品贮存过程中不生长繁殖引起产品腐败, 就可以认定产品是商业无菌的[7]。通常温度越高, 杀死微生物所需要的时间越短。

2超高温瞬时灭菌设备

近年来国外先进的超高温瞬时灭菌设备不断被进口，刺激着我国国内企业对此类设备的开发生产。下面对现在流行的几种有代表性的超高温瞬时灭菌系统进行分析。

按照物料与加热介质是否接触，超高温瞬时灭菌过程可分为间接式加热法和直接混合式加热法两类。直接混合法加热式，可按两种形式进行：一是注射式，即是高压蒸汽注射到待杀菌物料中；另一种是喷射式，即将待杀菌物料喷射到蒸汽中。间接加热超高温瞬时灭菌是采用中压蒸汽或中压水为加热介质，热量经过固体换热壁转传给待加热杀菌物料[8]。

2.1 环形套管式UHT[9]

它属于管式热交换型，由荷兰斯托克（STOCK）公研制生产。国内已投入使用，它运行性能稳定，是设备生产企业消化制造的首选形式。

其特点为：①结构紧凑，占地面积小，附属设备少，投资较小；②清洗系统中酸、碱、水均通过计量泵计量，与管路系统中的水混合，使其浓度保持稳定；

③控制系统灵活而准确；④对于目前国内的加工手段，环形管子弯制难度较大。

2.2 直接混合式UHT[10]

它是注射式超高温杀菌设备，由日本精研舍研制生产。它以成功使用于豆奶、牛奶等生产线。

其特点为：①占地面积较大，附属设备较多，投资较大，但制造难度小。②清洗系统时，要接入CIP工段配好的酸、碱、水液直接进行清洗，所以该UHT系

统必须配备相应的CIP工段。③由于蒸汽与奶直接混合，杀菌效果更彻底，且换热效率高。④使用的蒸汽必须是干饱和蒸汽，不含油、有机物和异臭。故只有饮用水才能作为锅炉用水。为了保证加热蒸汽干燥，除过滤器外，还需设置汽液分离器。⑤由于有脱臭过程，对于需要保留芳香味的物料会除去芳香味，故不宜采用此UHT设备。

2.3板式换热式UHT

它是间接加热式超高温杀菌设备，广泛的使用于果汁、茶等饮料生产线中。

其特点为：①地面积小，附属设备较少，投资小。②清洗系统时，该UHT 必须配备CIP工段。板式换热器拆卸清洗较麻烦。③由于预热、杀菌及最后的物料冷却都用板式换热器，所以只要增减板片便可调整供给热量，即可实现不同工艺要求的温度。故其适应范围大，操作灵活。④此工艺过程是针对果汁而言，即先预热物料，然后进入均质机打碎脂肪球，最后让物料进入板式换热器杀菌。对于其他物料，可能要将均质机放在杀菌后面。

3 超高温瞬时灭菌设备的应用现状

超高温瞬时杀菌技术的杀菌效果特别好,几乎可达到或接近灭菌的要求,而且杀菌时间短,物料中营养物质破坏少,营养成分保存率达92%以上,大大优越于传统的热力杀菌法。配合食品无菌包装技术的超高温式杀菌装置在国内外发展很快,目前这种杀菌技术已广泛用于杀菌乳、果汁及各种饮料、豆乳、酒等产品的生产中。

3.1 超高温瞬时灭菌设备在乳饮料中的应用

含乳饮料是指以鲜乳或乳制品为原料，经发酵或未经发酵加工制成的饮料，蛋白质含量不低于1％，加工过程中往往添加有部分增稠济、糖、稳定剂、酸味剂等添加物质[11]。

乳饮料经过135~150℃，2~8s的杀菌过程的过程称之为超高温瞬时灭菌。经过超高温杀菌的牛乳，仍然可能含有可存活的孢子甚至微生物，但是它们不会在发生微生物转变，使产品发生微生物个体的繁衍而腐败，即“商业无菌”[12]。

丁裕海[13]研制了超高温灭菌朱古力牛乳的制作方法及其合理,可行的超高温杀菌生产工艺,经长时间观察和尝试发现该产品具有稳定性好、口感佳等特点。