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1、2018/10/16,1,UHT牛奶加工的基 础知识,2018/10/16,2,UHT奶（灭菌奶）概要,灭菌是对产品进行足够强度的热处理，使产品中的微生物和耐热酶类失去活性。 灭菌产品可以在室温下长时间贮存。因而产品可远距离开辟新的市场。不需冷藏给生产商、零售商和消费者带来便利。,销售半径,饮用场合,一次购买力,数量,保质期,运输成本,项目,巴氏奶,UHT奶,2018/10/16,3,商业无菌,UHT 处理的产品也经常被说成是“商业无菌”的。商业无菌的含义是在一般贮存条件下，产品中不存在能够生长的微生物。,2018/10/16,4,长期保存鲜奶的生产,长期保存鲜奶的生产的生产有两种方法：A 灌
2、装后灭菌，产品和包装（罐）一起被加热到约116，保持20min，环境温度贮存。 B 超高温（UHT）处理，产品被加热到135-150，保持4-15s，随后将乳进行无菌灌装，包装保护产品不接触光线和空气中的氧。,2018/10/16,5,常见的UHT 产品,新鲜及再制液体奶浓缩乳稀奶油风味乳饮料发酵乳制品(酸奶，酪乳等）乳清饮料冰淇淋混合料甜食（蛋奶沙司和布丁）蛋白饮料、 豆乳饮料婴儿食品果蔬汁、 饮料 汤类、 沙司、果菜泥类、佐料类、 营养液类,2018/10/16,6,UHT原料奶质量,以下几种牛乳不适宜进行UHT 处理：A、蛋白质稳定质量 已变酸的牛奶 盐平衡失常 含有过高血浆蛋白- 初乳
3、 通过75%酒精实验鉴定Pr不稳定的牛乳 B、微生物质量 含有过高数量的嗜冷菌（耐热酶类） 含有过高数量的细菌总数、芽孢数,2018/10/16,7,灭菌效率：,F。值：产品在121.1C 加热一分钟其F=1。从优质原乳加工到商业无菌乳要求F。值最低需为56。 细菌效果B*：经135，10.1 秒处理产品达到商业无菌水平。在加工过程下，如果对应的每单位产品耐热芽孢的减少值为109，则此时B* 值等于1.0。 化学效果C*：135和30.5秒的处理后每单位的硫胺素（VB1）有3%的失活。 当满足下列条件时，经UHT 加工即可获得满意的产品保存质量:B* 1、C* 4.5）和高酸产品（pH4.5）
4、都能在UHT设备中进行处理。 产品芽孢不能在高酸产品如果汁中生长，因此，含酸产品的热处理以达到能够杀死霉菌和酵母菌的强度即可。 一般高温巴氏杀菌（90-95，15-30s）即已足够使高酸产品达到商业无菌。,2018/10/16,16,UHT的四个操作阶段：,UHT 的四个操作阶段：,设备预杀菌,生产,ALC(无菌中间清洗）,CIP（就地清洗）,2018/10/16,17,UHT的四个操作阶段：,预灭菌 生产之前设备必须灭菌，以避免经灭菌处理后的产品被再污染，预灭菌包括:与生产温度相同的热水灭菌必须进行。热水灭菌的最短时间为30min，自达到适宜温度的某一瞬间到设备中所有部件都达到温度要求。 设
5、备冷却至生产要求的条件。,2018/10/16,18,UHT的四个操作阶段：,生产 生产情况依不同的加工有所区别，后文详述。,2018/10/16,19,UHT的四个操作阶段：,无菌中间清洗 完全CIP循环通常在生产结束时立即进行，需7090分钟，在生产中无菌中间清洗是非常有益的。当设备长时间运转，无论何时需要除掉生产系统中的沉积，而又不破坏无菌条件时都可以进行一次30 分钟的AIC。设备在AIC 之后不必重新灭菌，这一方法节省了停机时间并使生产时间延长。,2018/10/16,20,UHT的四个操作阶段：,CIP 直接、间接UHT设备的CIP 循环可包括如下程序，预洗，碱洗，加水漂洗，酸洗和
6、最后漂洗，按预定的时间/温度，程序全部自动化控制。CIP 程序必须适应不同的乳品对操作条件的要求。,2018/10/16,21,不同的UHT 系统,直接系统： 在“直接系统”中，产品进入系统后与加热介质直接接触，随之在真空缸中闪蒸冷却，及最后间接冷却至包装温度，直接系统可分为：A：蒸汽注射系统(蒸汽注入 产品)右图B：蒸汽混注系统(产品进入 充满蒸汽的罐中)右图,2018/10/16,22,不同的UHT系统,间接系统： 在“间接系统”中，热量从加热介质中通过一个间壁(板片或管壁)传送到产品中。间接系统可分为： 板式热交换器右图管式热交换器右图刮板式热交换器右图,2018/10/16,23,竞争
7、,2018/10/16,24,板式换热器和蒸汽注射UHT设备,2018/10/16,25,板式换热器和蒸汽注射UHT设备,1a 牛乳平衡槽 1b 水平衡槽 2 供料泵 3 板式热交换器 4 正位移泵 5 蒸汽喷射头 6 保持管 7 蒸发室 8 真空泵 9 离心泵 10 无菌均质机 11 无菌罐 12 无菌灌装,2018/10/16,26,在图9.17 的流程图上，由平衡槽提供的大约4的产品通过喂料泵（2）流至板式热交换器（3）的预热段，在预热至80时，产品经泵（4）加压至约4bar，并继续流动至环形喷嘴蒸汽注射器（5），蒸汽注入产品中，迅速将产品温度提升至140（4bar的压力预防产品沸腾）。
8、产品在UHT温度下于保持管中(6)保温几秒钟，随后闪蒸冷却。,板式换热器和蒸汽注射UHT设备,2018/10/16,27,闪蒸冷却在装有冷凝器的蒸发室（7）中进行，由泵（8）保持蒸发室部分真 空状态。控制真空度，保证闪蒸出的蒸汽量等于蒸汽最早注入产品的量。一 台离心泵将UHT 处理后的产品送入二段无菌均质机（10）中。,板式换热器和蒸汽注射UHT设备,2018/10/16,28,由板式热交换器（3）将均质后的产品冷却至约20，并直接连续送至无菌灌装机灌装或一个无菌罐进行中间贮存以待包装。冷凝所需冷水循环由平衡槽（16）提供，并在离开蒸发室（7）后作经蒸汽加热器加热后预热介质。在预热中水温降至约
9、11，这样，此水可用作冷却剂，冷却从均质机流回的产品。,板式换热器和蒸汽注射UHT设备,2018/10/16,29,在生产中一旦出现温度降低，产品即过一个附加冷却段后流至夹套缸，系统自动被水充满，随设备被水漂洗后，在再次开始生产之前系统进行完全清洗（CIP）灭菌。设备一般具有2000-30000L/h 的生产能力。,板式换热器和蒸汽注射UHT设备,2018/10/16,30,管式热换器和蒸汽注射器UHT设备,2018/10/16,31,1 平衡槽 2 供料泵 3 管式热交换器 3a 预热段 3b 补偿冷却器 3c 加热段 3d 最终加热段 3e 冷却段 3f 冷却段 3g 转向冷却器 4a 保
10、持管 5 蒸汽喷射头 6 蒸发室 7 真空泵 8 无菌均质机 9 无菌缸 10 无菌灌装,管式热换器和蒸汽注射器UHT设备,2018/10/16,32,当要处理的产品为含有或不含有颗粒或纤维的低中粘度产品时，要变化以上的设计，即将板式热交换器换为管式热交换器。 系统经预灭菌的在冷却至约25后，约4的牛乳流入管式热交换器（3）中预热至约95，（3a 和3c 段），经保持管（4a）稳定蛋白质后，牛乳被进一步间接加热(3d)。,管式热换器和蒸汽注射器UHT设备,2018/10/16,33,蒸汽注射使温度迅速升高至140150，牛乳在此温度下保持数秒（4b）后冷却，预冷却在管式热交换器（3e）中进行，
11、其中的热能被用于再生加热，注射入产品中的蒸汽在真空室中以蒸汽形式被闪蒸掉（6），同时温度降至80。在闪蒸之前的预冷却段不仅使热能得到回收的同时，也减少了牛乳的香味损失。经无菌均质（8）之后，牛乳经热回收（3f）冷却至包装温度约20，并进行无菌灌装，或进入无菌缸中进行中间贮存。,管式热换器和蒸汽注射器UHT设备,2018/10/16,34,加热和冷却介质在各自水循环管路中循环。由其提供加工过程中热交换器各段的能量。少量的蒸汽的喷入补偿了正常生产过程中所要求的能量。生产过程中温度降低，产品回流至夹套缸，设备中充入水。在重新开始生产之前设备必须清洗和灭菌。,管式热换器和蒸汽注射器UHT设备,2018
12、/10/16,35,蒸汽混注的直接UHT 设备,此系统与蒸汽直接喷射系统的主要不同在于它是牛乳和蒸汽同时进入。蒸汽混注的基本原理是让产品通过蒸汽气层以加热产品，图9.19 所示。产品喷射系统可以改变，但乳滴尺寸必须均匀，以保证换热效率均匀。假如液滴的大小不稳定，那么该系统就破坏了原始设计的理论模型。 除此以外，生产过程与蒸汽喷射系统类似。,2018/10/16,36,板式换热器的间接UHT 设备,2018/10/16,37,板式换热器的间接UHT 设备,间接加热类型的UHT设备生产能力可高达30000L/h，图9.20所示为一典型流程图,2018/10/16,38,板式换热器的间接UHT 设备,约4的产品由贮存缸泵送至UHT 系统的平衡槽（1），由此经供料泵（2）送至板式热交换器的热回收段。在此段中，产品被已经UHT处理过的乳加热至约75，同时，UHT 乳被冷却。预热后的产品随即在1825Mpa（180250bar）的压力下均质。在间接UHT设备中可在UHT 处理前进行均质，亦即意味着可使用非无菌均质机，然而，在下游最好再使用一台无菌均质机，因为其可以提高一些产品如稀奶油的组织和物理稳定性,
