巴氏杀菌机的工艺和控制方案

巴氏杀菌机的工艺及其控制方案

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时间：2016.08.10

摘要

本文主要介绍了巴氏杀菌机的杀菌原理，工艺特点以及自动化控制方式。并且根据设计和调试巴氏杀菌机时的经验描述了平时遇见的一些常见问题以及解决方法。对巴氏杀菌机的运行时每个步骤的动作以及该动作的作用都有详细的说明。在自动化控制方面，对整体的硬件结构以及一些难度比较高的自动化解决方案进行了描述。

目录

1.巴氏杀菌机工艺介绍 (3)

1.1巴氏杀菌机的工作原理 (3)

1.1.1 巴氏杀菌法 (3)

1.1.2 巴氏杀菌机的工作原理 (5)

1.2 巴氏杀菌机的工艺特点 (6)

1.2.1 工艺介绍 (7)

1.2.2 巴氏工艺特点 (10)

1.3 巴氏杀菌机调试时常见问题 (13)

2.巴氏杀菌机的控制方案 (20)

2.1硬件系统 (22)

2.2控制方案 (21)

2.1.1程序结构 (21)

2.1.2主步序说明 (22)

2.1.3功能程序 (24)

2.3常见问题及解决方案 (26)

3.结论 (28)

4.参考文献 (29)

巴氏杀菌机工艺介绍

关键字：巴氏杀菌法，CIP，SIP，板式换热器，均质机，PLC，HMI，PID闭环控制。

1.1巴氏杀菌机的工作原理

1.1.1 巴氏杀菌法

在一定温度范围内，温度越低，细菌繁殖越慢；温度越高，繁殖越快（一般微生物生长的适宜温度为28℃—37℃）。但温度太高，细菌就会死亡。不同的细菌有不同的最适生长温度和耐热、耐冷能力。巴氏消毒其实就是利用病原体不是很耐热的特点，用适当的温度和保温时间处理，将其全部杀灭。但经巴氏消毒后，仍保留了小部分无害或有益、较耐热的细菌或细菌芽孢，因此巴氏消毒牛奶要在4℃左右的温度下保存，且只能保存3~10天，最多16天。

当今使用的巴氏杀菌程序种类繁多。“低温长时间”(LTLT)处理是一个间歇过程，如今只被小型乳品厂用来生产一些奶酪制品。“高温短时间”(HTST)处理是一个“流动”过程，通常在板式热交换器中进行，如今被广泛应用于饮用牛奶的生产。通过该方式获得的产品不是无菌的，即仍含有微生物，且在储存和处理的过程中需要冷藏。“快

速巴氏杀菌”主要应用于生产酸奶乳制品。国际上通用的巴氏高温消毒法主要有两种：

一种是将牛奶加热到62~65℃，保持30分钟。采用这一方法，可杀死牛奶中各种生长型致病菌，灭菌效率可达97.3%~99.9%，经消毒后残留的只是部分嗜热菌及耐热性菌以及芽孢等，但这些细菌多数是乳酸菌，乳酸菌不但对人无害反而有益健康。

第二种方法将牛奶加热到75~90℃，保温15~16秒，其杀菌时间更短，工作效率更高。但杀菌的基本原则是，能将病原菌杀死即可，温度太高反而会有较多的营养损失。（PU,在60℃温度下保温一分钟即称为灭菌强度是一个PU.）

这种杀菌法既可杀死对健康有害的病原菌又可使乳质尽量少发生变化。也就是根据对耐高温性极强的结核菌热致死曲线和乳质中最易受热影响的奶油分离性热破坏曲线的差异原理，在低温下长时间或高温下短时间进行加热处理的一种方法。其中，在60℃以下加热30分钟的方式，作为低温灭菌的标准，早为世界广泛采用。利用高温处理，虽对乳质多少有些影响，但可增强灭菌效果，这种方法称为高温灭菌（sterilization），也就是在95℃以上加热20分钟。巴氏灭菌法除牛奶之外，也可应用于发酵产品。

通常，市场上出售的袋装牛奶就是采用巴氏灭菌法生产的。工厂采来鲜牛奶，先进行低温处理，然后用巴氏消毒法进行灭菌。用这种方法生产的袋装牛奶通常可以保存较长时间。当然，具体的处理过程和工艺要复杂的多，不过总体原则就是这样。

需要指出的是，喝新鲜牛奶（指刚刚挤出的牛奶）反而是不安全的，因为它可能包含对我们身体有害的细菌。另一点是，巴氏消毒法也不是万能的，经过巴氏消毒法处理的牛奶仍然要储存在较低的温度下（一般<4℃），否则还是有变质的可能性。因此市场上很多出售袋装牛奶的方法是很不规范的。

巴氏消毒牛奶是世界上消耗最多的牛奶品种，英国、澳大利亚、美国、加拿大等国家巴氏消毒奶的消耗量都占液态奶80%以上，品种有全脱脂、半脱脂或全脂的。在美国市场上，实际几乎全是巴氏消毒奶，而且是大包装（1升、2升、1加仑）的，市民上超市一次就买够一个星期喝的鲜奶。市场很少有灭菌纯牛奶卖，有的小城镇根本买不到。

巴氏消毒纯鲜奶较好地保存了牛奶的营养与天然风味，在所有牛奶品种中是最好的一种。其实，只要巴氏消毒奶在4℃左右的温度下保存，细菌的繁殖就非常慢，牛奶的营养和风味就可在几天内保持不变。

1.1.1 巴氏杀菌机的工作原理

巴氏杀菌机就是利用较强高温的以及结合结核菌热致死曲线以及乳制品中最容易受到热的影响的奶油的分离性的热破坏曲线的差异的原理，以及在长时间的低温的时间下或者是高温下所进行的加热的处理。这种设备在市场上目前主要分为两类，就是所说的高温环境下的以及低温下的。低温的环境下温度大约是50℃-70℃之间，保持一

定时间的这个温度，就达到了杀死牛奶中的病菌的作用，该设备的灭菌效果可以达到百分之百的效果。而高温环境下就是指在90℃高温的环境下保持一定的时间，至少在2分钟左右，尽管杀菌时间较短，但其工作效率极高。

根据升温的方式可分为：管式杀菌机和板式杀菌机等。

1.2巴氏的工艺特点

图1

如图1：整个巴杀包括一套板式换热器，一台均质机，两套热水系统，一套冰水系统，一个平衡罐。

另外，光明巴杀控制系统内还集成了一个菌种添加系统，还有两条供菌种添加系统使用的无菌空气线。

1.2.1 工艺介绍

光明巴杀主要功能包括：杀菌，均质，离心，脱气，降温，菌种添加等。跟据生产产品的不同，巴杀的功能各异。另外巴杀还可以对自身进行消毒和CIP.

巴杀CIP:

1. 巴杀CIP清洗对象包括：巴杀自身管路，混料出料线，发酵进料

线，均质机，菌种添加罐。

2．CIP液配制：除了奶油巴杀以外，所有巴杀的CIP液来自CIP7站，CIP7站主要负责CIP液浓度的配制，CIP液发送到巴杀后，由巴杀控制清洗温度。由于清洗过程中CIP液不会再流失，所以巴杀不再判断CIP浓度。清洗完毕以后，会返还酸碱到CIP7站。

CIP7站同时只能给一台预巴杀或两台巴杀同时供酸碱。奶油巴杀溶液由浓酸浓碱罐供给，巴杀自身判断电导和温度。在酸碱推水过程中，CIP站被占用或未准备好，巴杀小循环等待。

3.清洗方式：和CIP站一样，巴杀CIP包括水冲，单碱洗，全程洗。

水冲指最后冲洗，用清水冲洗，不升温，只判断时间。单碱洗指水冲-碱洗-水冲过程，碱洗时判断温度，水洗升温，但不判断温度。全程洗指水洗-碱洗-水洗-酸洗-水洗过程。温度判断和碱洗一样。