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超高温灭菌系统

一．超高温灭菌（UltraHighTemperature，简称UHT）

UHT产品是指物料在连续流动的状态下通过热交换器加热至135~150℃，在这一温度下保持一定的时间以达到商业无

菌水平，然后在无菌状态下灌装于无菌包装容器中的产品。UHT产品能在非冷藏条件下分销，可保持相当时间而产品不变

质。现在，UHT产品已从最初的牛奶拓展到了其它不同品种的饮料，如各类果汁、茶饮料等，灭菌温度为100~135℃。

（一）.目的：杀死所有能导致产品变质的微生物，使产品能在室温下贮存一段时间。

（二）.超高温灭菌加工的类型：

超高温灭菌系统所用的加热介质大都为蒸汽或热水，按物料与热介质接触与否，进一步可分为两大类，即直接加热系统

和间接加热系统。根据实际的生产情况，这里主要介绍超高温间接加热系统，按热交换器传热面的不同又可分为板式热交换

系统及管式热交换系统，某些特殊产品的加工使用刮板式加热系统。

1．板式热交换系统

板式热交换系统具有诸多的优点：a.热交换器结构比较紧凑，加热段、冷却段和热回收段可有机地结合在一起。b.热

交换板片的优化组合和形状设计，大大提高了传热系数和单位面积的传热量。c.易于拆卸，进行人工清洗加热板面，定期

检查板面结垢情况及CIP清洗的效果。

2．管式热交换系统

管式热交换系统的优点是：a.生产过程中能承受较高的温度及压力。b.有较大的生产能力。c.对产品的适应能力强，

能对高粘度的产品进行热处理，如布丁等。

3．板式与管式热交换系统的比较

对两种系统，从温度的变化情况来看比较接近，从机械设计的角度来看:

a.板式热交换器很小的体积就能提供较大的传热面积，为达到同样的传热量，板式加热系统是最经济的一种系统。

b.管式加热系统因其结构的特性，更加耐高温和高压，而板式加热系统，则受到了板材及垫圈的限制。

c．板式热交换器，对加热表面的结垢比较敏感，因其流路较窄，垢层很快会阻碍产品的流动。为了保证流速不变，驱动

压力就会增大，但压力的增大会受到结构特别是垫圈的限制；管式热交换器，由于产品与加热介质之间的温差较大，较板式

热交换器可能更易结垢，但结垢对产品的流速没有太大的影响，因为系统可以承受较大的内压力，持续生产的制约因素主要

是灭菌温度，结垢层影响了传热效率，从而影响了灭菌温度，造成无法进行自动控制。

d.两种加热系统，由于生产过程产品结垢的影响，造成系统的不稳定，因而都要对系统进行清洗，其中包含AIC（无菌

状态中间清洗），目的是去除加热面上沉积的脂肪、蛋白质等垢层，降低系统内压力，有效延长一次性连续运转的时间；CIP(最

后清洗），目的是在AIC之后对加热系统进行彻底的清洗，恢复加热系统的生产能力。

（三）.超高温灭菌的一些问题

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1．热交换方式

生产过程的热交换是以传导和对流的方式进行，在加热过程中存在两种情况：

直接加热：蒸汽通过喷射器直接均匀地射入水中，通过传导和对流把热量传给水。

间接加热：经蒸汽加热了的热水通过隔板加热另一侧的产品，热量从边界层通过隔板传递到另一侧边界层几乎是完全靠

传导，进一步将热量传递至产品流中心则通过传导和对流来完成。

2．热交换器

用间接方法传递热量的设备称为热交换器。热交换器有被隔板隔开的两个通道，热水流过一条通道，而产品流过另一条

通道。产品在热交换器中与加热介质存在两种流动，一种为逆向流动，一种为并流流动，如图：

不同的产品，特别是奶制品，对热敏感性较强，生产过程中，当牛奶的温度高于65℃时，就易产生垢层，交换器热传

递表面与牛奶的温差过大，会使牛奶中蛋白质在隔板面形成结焦的机会增加，导致传热系数的下降。在灭菌段，一般热水温

度比产品的灭菌温度高2-3℃为隹。

逆向流动过程，产品在行程中逐渐被加热，且温度总是比同一点的加热介质的温度低几度；而并流流动过程中，两者在

同一点上的温差变化较大。在并流中，产品的最终温度不可能比产