超高温杀菌装置的分类

9.4超高温杀菌装置

前面介绍的各种杀菌机都是在传统包装工艺中,对产品包装件进行热杀菌处理的设备。而先进的包装过程是将灭菌的制品，在无菌环境下装人无菌容器再进行封口的无菌包装过程。其中对灌装前的液体制品，特别是乳制品饮料的灭菌操作,一般采用高温短时(HTST)杀菌装置和超高温（UHT)杀菌装置。由于超高温杀菌具有灭菌效率高,杀菌时间短,经处理的制品营养价值高,风味损失小，耐热性强，在常温下保质期长,经济效益较好等优点，目前有取代前者而被广泛采用的趋势。

9.4.1超高温杀菌装置的分类

超高温杀菌法的杀菌温度一般在130℃~150℃：，杀菌时间仅为2s~8s。其加热方法有直接加热法和间接加热法。

直接加热法是指先用蒸汽直接加热乳制品,接着急剧冷却的杀菌过程。此法又可分为采用喷射器，将蒸汽喷射到乳品流体中的喷射式和采用注人器将乳品注人到蒸汽氛围中的注入式。两者比较,喷射器体积小，价格低;而使用注人器蒸汽工作压力低，蒸汽与制品温差小,更适应对热敏感制品的杀菌。无论哪一种类型,在加热过程中制品和蒸汽必定要相互混合。因此，加热蒸汽必须适于饮用,而且对加热前后的含水量还应严格控制。直接加热法的最大优点是快速加热和快速冷却,这就最大限度地减少了杀菌过程中的物理变化和化学变化,如产生焦煮味、蛋白质变性、褐变等。

间接加热法是指利用热交换器器壁间的介质间接加热、冷却乳制品的杀菌过程。加热介质有蒸汽、热水和加压热水,冷却剂常用冷水或冰水等。此法通常采用片式、环形管式和刮面式热交换器。片式热交换器处理能力大,结构紧凑。无缝环形管式热交换器强度高、可承受高压。刮面式热交换器适用于对高黏度制品的杀菌。

9. 4. 1. 1直接蒸汽喷射式UHT杀菌装置

在直接蒸汽喷射式UHT杀菌装置中,蒸汽喷射是保证乳制品瞬时达到杀菌温度的核心部件。其结构如图9-11所示，主要由内、外套管组成。内套管圆周方向开有许多直径小于1mm 的细孔,外套管为一非对称三通。蒸汽由外套管侧壁孔,经内套管细孔,强制喷射到乳制品中去。为防止乳制品沸腾和使蒸汽顺利喷人，乳制品和蒸汽均处于一定压力下。一般乳制品压力为390kPa左右,蒸汽压力在470kPa ~490kPa之间。喷射器选用不锈钢材质，以尽量避免产生高温处理的沉积物。

图9 -12所示为直接蒸汽喷射式UHT杀菌装置示意图。如图9 - 12(a)所示，装置中的第1预热器2、第2预热器3及无菌冷却器9为管式或片式换热器。第1预热器用低压蒸汽或来自膨胀罐的废蒸汽加热。第2预热器用高压蒸汽加热。膨胀罐6为不锈钢真空容器。乳泵4、7为采用蒸汽密封的离心泵，以保证工作时处于无菌状态。无菌均质机8配有蒸汽箱，用蒸汽密封所有通道。

蒸汽喷射杀菌装置工作时,原乳先通过第1预热器2、第二预热器3,预热至75℃-85℃。然后乳品经乳泵4打人蒸汽喷射器5，同时由喷射器喷入980kPa的高压蒸汽,使乳制品温度瞬时升至150℃左右,此时冷凝水增加，乳品被稀释。乳品保温2s -3s后,闪蒸进入膨胀罐6,内真空泵经冷凝器10迅速将凝结的水分全部蒸发掉,使乳品温度迅速降至80℃左右,乳品又恢复到原来的浓度。接下来，由乳泵7将乳品送至无菌均质机8 均质,无菌冷却器9冷却至

常温。最后,乳品被送入无菌充填机。图9-12(b)所示为乳制品在杀菌装置中的温度变化过程。

9.4.1. 2间接加热UHT杀菌装置

间接加热UHT杀菌装置种类较多,其主要加热设备为片式换热器和环形管式换热器。图9 -13所示为典型的采用片式换热器的间接加热UHT杀菌装置示意图。

如图9-13(a)所示,该装置主要由组成所有加热和冷却段的片式换热器、平衡槽、离心乳泵、均质机及自控操作系统等组成。工作时,原乳由平衡槽2，经乳泵3打人1号换热器14,由回流的热灭菌乳预热到85℃。然后乳液进入减速容器4，并保持6min,以稳定浆液蛋白质,

防止在高温换热器表面产生过多沉淀物。接着乳液进入均质机6(也可将均质机设在高温灭菌后）。均质后的乳品压入由蒸汽直接加热的2号换热器7、3号换热器8,迅速加热到138℃~150℃，并视需要保温2s~4s。灭菌后乳品经转向阀10、快速冷却器11冷却至UXTC ,再经1号换热器14、冷水冷却器15，使乳制品温度降至10℃~15℃后进入灌装操作。若由于某种原因,未达杀菌温度,乳品则由转向阀、经分离冷却器12返回平衡槽重新加工处理。图9-13(b)所示为该装置杀菌过程中的时间—温度变化曲线。

应该指出，减速容器是为减少乳品在高温换热器表面的固形物沉积,降低传热效率而设置的，但同时因在85℃下延长了保温时间，会使无菌乳产生焦煮杂味。所以有的设计者建议将减速容器取消。