超高温灭菌系统的原理与基本过程.doc

超高温灭菌系统
(Ultra High Temperature,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。

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。

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。。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。

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。
,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

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。

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