超高温(UHT)灭菌综述

1、第十五章超高温（ UHT ）灭菌杀菌是食品加工中极为重要的一道工序，在原始社会里，人类就不知不觉地对食品进行了杀菌处理。 在科学技术飞速发展的今天， 人们对食品杀菌意义的认识和应用也得到了不断地完善和提高。第一节 超高温灭菌的基本原理关于超高温（ UHT ）灭菌，尚没有十分明确的定义。习惯上，把加热温度为135150，加热时间为28s,加热后产品达到商业无菌要求的杀菌过程称为UHT灭菌。UHT 灭菌的理论基础涉及两个方面。一是微生物热致死的基本原理；二是如何最大限度保持食品的原有风味及品质。一、 UHT 灭菌的微生物致死理论依据按照微生物的一般热致死原理，当微生物在高于其耐受温度的热环境中时，

2、必然受到致命的伤害。 加热促使微生物死亡的原因是由于高温导致蛋白质的不可逆变化， 随后一些球蛋白变得不溶解，酶失去活力，从而造成新陈代谢能力的丧失，因此，细胞内蛋白质凝固变性的难易程度直接关系到微生物的耐热性，而且这与杀菌条件的选择密切相关。大量实验证明，微生物的热致死率是加热温度和受热时间的函数。（）微生物的耐热性腐败菌是食品杀菌的对象，其耐热性与食品的杀菌条件有直接关系。影响微生物耐热性的因素有如下几方面：（ 1）菌种和菌株（ 2）热处理前菌龄、培育条件、贮存环境（ 3）热处理时介质或食品成分，如酸度或PH 值（ 4）原始活菌数（ 5）热处理温度和时间，作为热杀菌，这是主导的操作因素。（二

3、）微生物的致死速率与D 值在一定的环境条件和一定温度下，微生物随时间而死亡时的活菌残存数是按指数递减或按对数周期下降的。这一规律为通常大量的试验结果所证实。若以纵坐标表示单位物料内随时间而残存的活细胞或芽孢数的对数值， 横坐标表示热处理时间， 则可获得如图 15-1 所示的微生物致死速率曲线。图 15-1 微生物致死速率曲线如图所示，设A 为加热开始时活菌数所代表的点， B 为加热后菌数下降1 个对数周期时的点，其相应的加热时间为3.5min,C为加热后菌数下降2个对数周期时的点，其相应的加热时间为7.0min。显然，细菌任意时刻的致死速率可以用它残存活菌数下降 1个对数周期所需的时间来表示，

4、这便是图中所示D值的概念。D值是这一直线斜率绝对值的倒数，即32I 斜率 I =BC Jog.log1。21C CDDD值反映了细菌死亡的快慢。D值愈大，细菌死亡速度愈慢，即细菌的耐热性愈强，反之则死亡速度愈快，耐热性愈弱。由于致死速率曲线是在一定的加热温度下做出的，所以D值是温度T的函数（常写成Dr）,上述比较只能以同一加热温度为前提，例如以D10C来作比较。必须指出，D值不受原始菌数的影响，换言之，原始菌数不影响其个别细菌按指数死亡的规律。因此，如果将不同原始 菌数的曲线画在同一的图15-1上，便得到一组平行的直线族。另外，D值要随其他各种影响微生物耐热性的因素而异，只能在这些因素固定不变

5、的条件下才 能稳定不变。（三）微生物的热力致死时间与Z值微生物的热力致死时间（Thermal Death Time ）就是在热力致死温度保持不变条件下，完全杀 灭某菌种的细胞或芽抱所必需的最短热处理时间。微生物热力致死时间随致死温度而异，两者的关系曲线称为热力致死时间曲线，如图15-2,它表达了不同热力致死温度下细菌芽抱的相对耐热性。图15-2 热力致死时间曲线如同对致死速率曲线的处理一样，若以横坐标为热处理温度，纵坐标为热致死时间（TDT）的对数值，就可以在对数坐标图上得到一条形为直线的热力致死时间曲线。同样，如图15-2所示，此直线斜率绝对值的倒数Z值表明了热致死时间缩短一个对数周期所要求

6、的热处理温度升高的度数。图15-2中，设A, A为热致死时间相差 1个对数周期的两个点，其相应的热致死时间的对数值分 别为logTDTA=log10 2, logTDTA/=log101相应的热力致死温度分别为 Ta, Ta,则 斜率 =logTDTA -logTDTA log102 -log1011+Z_ Z _ Z某微生物菌种的杀菌特性曲线一一热力致死时间曲线可由点、斜率两个参数来确定。因此除了 由斜率决定的Z值外，尚需寻求一个标准点。这个标准点通常选用121c时的TDT值，并用符号“F”表之，单位为 min,称为F值。有了 Z、F两个参数，该菌种在任何杀菌温度T下的TDT值可表为TDT

7、1T/、log- =（121-T ）（15-1 ）必须强调指出，热力致死时间（TDT）这个概念的提出隐去了细菌死亡按指数规律的实质，也避开具体运用概率说明细菌死亡的方法，而是模糊地以实际试管试验法所确定的所谓“完全灭菌”为依据。因此采用TDT法不能清楚地说明诸如杀菌终点、原始菌数不同时出现的耐热性差异及TDT试管试验法中常见越级现象等实际问题。根据式（ 15-1 ）可知，决定细菌耐热特性的是F 和 Z 两个参数。对于不同菌种，一般两者都不相同；对于同一菌种，也只能在其一数值相等的条件下，由另一条来比较它们的耐热性。故F 值只能用于 Z 值相同时细菌耐热性的比较。 Z 值相同时， F 值大的细菌

8、的耐热性比 F 值小的强。同样， F值相同时， Z 值大的细菌的耐热性比 Z 值小的强。为了比较，也可人为的规定 Z 的标准值，一般取Z=10。（四）UHT杀菌的品质保证大量实验表明，采用UHT瞬时杀菌技术也可最大程度地保持食品的风味及品质。这主要是因为微生物对高温的敏感程度远远大于食品成分的物理化学变化对高温的敏感程度。例如，在乳品工业生产灭菌乳的过程中，如果牛乳在高温下保持较长时间，则可能产生一些化学反应。例如蛋白质和乳糖发生美拉德反应，使乳的颜色变褐；蛋白质发生分解反应，产生不良气味；糖类焦糖化产生异味等。此外还可能发生某些蛋白质变性而产生沉淀。这些都是生产灭菌乳所不允许的，应力求避免。

9、图 15-3 表示牛乳灭菌和发生褐变时的温- 时曲线。图 15-3 牛乳灭菌及褐变的时间 - 温度曲线1- 变褐的最低时间 - 温度条件2- 灭菌的最低时间 - 温度曲线图中实线为牛乳褐变的温- 时下限，虚线为灭菌的温- 时下限。从图中可以看出，若选择灭菌条件为 110-120 ,15-20min ，则两线之间间距甚近，说明生产工艺条件要有十分严格的措施来维持，这在实际上很难力到。而选择UHT灭菌条件137-145 C,2-5s时，两线之间间距较远，说明产生褐变及其他缺陷的危险性较小，生产工艺条件较易控制。在这种杀菌条件下，产品的颜色、风味、质构及营养没有受到很大的损害。所以，该技术比常规杀菌

10、方法能更好地保存食品的品质及风味。二 、超高温灭菌时间和温度意义从杀死微生物的观点来看，热处理强度是越强越好，时间是越长越好。但是，强烈的热处理对食品的外观、风味和营养价值会产生不良后果。 如牛乳中蛋白质在高温下变性；强烈的加热使牛乳风味改变， 首先是出现“蒸煮味” ，然后是焦味 。因此，时间和温度组合的选择必须考虑到微生物和产品质量两方面，以达到最佳效果。食品加工中灭菌的目的并不是使每单个包装的产品都不含残留的微生物，因为采用加热方法来致死微生物，要达到绝对无菌的理想状态是不可能的。实际上， 灭菌加工只要保证产品在消费者食用前不变质就行。一个基本的要求就是致病菌的存活和生长的可能性必须小到可

11、以忽略的程度。肉毒梭状芽抱杆菌通常被认为是对公共健康危害最大的微生物，大多数保持灭菌就是基于它的致死率而设计的。在灭菌乳制品中，肉毒梭状芽泡杆菌存活繁殖及生长而产生能危害公共健康的毒素量的概率是 很低的，实际上这种情况从未发生过。热处理系统的设计可以完全排除由其他残留致病菌所能导致 的对公共健康的危害性。导致产品变质的微生物包括加工过程中残留的耐热微生物或灭菌后再污染的微生物，再污染的 微生物包括热敏性和耐热性微生物（如芽抱）。污染的芽抱一般来说比加工过程中残留的耐热性差。为了衡量超高温工艺效果，现引入杀菌效率（ SE） 一词。杀菌效率是以杀菌前后抱子数的对数 比来表示的：SE=LG原始抱子数

12、/最终抱子数把已知数量的枯草杆菌的抱子移植到原乳中，然后用超高温设备处理，实验结果如下：杀菌温度不同、时间相同（4S）时，其杀菌效率接近，见表 15-1温度原始抱子数/ml最终抱子数/ ml杀死效率SE140450 0000.000479135450 0000.00047.9130450 0000.00078.8125450 0000.456表15-1杀菌温度不同、时间相同（4s）的杀菌效率超高温灭菌处理牛乳必然使一部分微生物残存，也就是说绝对无菌是不能保证的。在这种情况 下，人们认识到加工原料中含有能存活于灭菌过程后的微生物数目的重要性，并且微生物的残存与 加工产品的量和包装容积有关。假设我

13、们要加工大量产品，如加工10000L的产品，其中含耐热芽抱100cfu/ ml ,若灭菌效率SE为8,则整批产品中的残留芽抱数为：10000 X 1000 X 100/108=10 （个）只要产品是从整体形式存在，那么这种计算是成立的。然而若将产品分装于 1L容器中，并进行相同的热处理，那么每个容器中处理前含有1000X 100=105个芽抱，灭菌后，每个容器中含105/108=10-3 （ 1/1000）个芽抱。那么每个容器中含有 1/1000个芽抱的实际意义就是每1000个容器中必然含有1个芽抱。一般灭菌乳成品的商业标准为：不得超过1/1000抱子数。这一点在产品以整体形式才采取相同的灭菌

14、效率加工时同样可以加以证实。例如通过超高温加工，整批产品中将有10个芽抱残存。如将产品在理想的无菌灌装状态下分装与10000个1L容器中。这10个芽抱将被分散到10000个容器中去。理论上，一个以上的芽抱有可能进入同一个容器中，然而当残留芽抱数与容器数相比很小时，从统计学上讲，一个容器中含有1个以上芽抱的可能性可忽略不计。因此我们可以假设10个芽抱代表着10个含有单个芽抱的容器，或者说10000个容器中含有10个芽抱。我们假设残存的每个芽抱在条件适宜时足以使产品变质，因此每个容器内含1/1000个芽抱就等于1000个容器中含一个芽抱，因而就会导致1000个产品中有1个变质，或者说是有 0.1/

15、100的产品变质。这一计算不论对于罐内保持灭菌还是超高温灭菌结合无菌灌装都是同样有效的。第二节超高温灭菌在乳制品中的应用一.UHT乳的加工原理超高温灭菌法（UHT）是英国于1956年首创，在19571965年间，通过大量的基础理论研究和细菌学研究后，才用于生产超高温灭菌乳，关于超高温灭菌乳在灭菌过程中对于微生物学和物理化学方面的变化及基本加工原理等，1965年英国的Burton提出了详细的研究报告，其基本点是细菌的热致死率随着温度的升高大大超过此间牛乳化学变化的速率，例如维生素的破坏，蛋白质变性及褐变速率等。研究认为在温度有效范围内，热处理温度每升高10C,乳中所含幼稚菌抱子的破坏速率提高11

16、30倍,即：Qt+10/Qt=1030而根据Vant .Hof规则，温度每升高10C,反应速率约增大24倍。即：t=Kt+10/K t=24对牛乳加热过程中的化学变化，如褐变现象仅增大2.53.0倍，即r=2.53.0o意味着杀菌温度越高，其杀菌效果越大，而引起的化学变化却很小。从表 15-2可见，100C, 600min灭菌效果，相 当于150 C, 0.36min的灭菌效果，但褐变程度前者为100000,而后者仅为97,显示出超高温灭菌的优越性。理论上讲，温度升高并无限度，但如果温度升高，其时间须相应缩短，实践表明牛乳的 良好杀菌条件如图15-4所示。表15-2杀菌温度、时间与褐变程度的关

17、系加热温度（C）加热时间相对的褐变程度杀国效果100600min100000同等效果11060min25000同等效果1206min6250同等效果13036S1560同等效果1403.6S390同等效果1500.36S97同等效果图 15-4 牛乳灭菌过程中时间与温度的关系从图15-4中可以看出，150c的灭菌温度实际上保持的时间不到1S。若按流速计算，其最小的保持时间仅0.6S。因此，温度超过 150c时，则在工艺上要求如此短暂时间内达到准确控制是困难的。因为牛乳的流速稍微波动就会产生相应影响，所以目前超高温灭菌工艺是以 150 为最高点，一般采用 135150 的灭菌温度。二 . 超高温

18、灭菌乳发展历程超高温灭菌方式的出现，大大改善了灭菌乳的特性，不仅使产品从颜色和味道上得到了改善，而且还提高了产品的营养价值。 然而超高温系统的发明远远早于人们对超高温加工技术优点的认识。早在 19 世纪末，就已发明了连续流动式的超高温( 130140 )灭菌机。更实用性的超高温系统分别由Jonas Nielsen和Toat在1908年和1912年发明出来。据报道 Nielsen,在1921年发明了无菌灌 装系统，同一年，南非生产的无菌灌装牛乳在伦敦的乳品展示会上获得了成功。UHT 加工在乳品工业中的应用始于40 年代末。当时，有两种超高温灭菌系统，一种是由荷兰Gebr.stork 和 Co s

19、 Apparafenfabriek 所制造的中心管式灭菌机， 另一种是由瑞士的 Alpure AG 和 Sulzer AG 所制造的 Uperisation 蒸汽喷射式灭菌机。 Stork 的 UHT 灭菌机应用于瓶装保持灭菌乳的预杀菌 上。Uperisation 蒸汽喷射式杀菌机是与无菌灌装系统结合使用的， 它们于 1953 年将超高温无菌灌装牛乳投放于瑞士市场。然而这种系统所用包装罐的成本高，因此很不经济。 Alpure 继续与瑞典的利 乐公司(Tetra Pak)合作，于1961年研制出无菌包装系统，使 UHT系统与无菌包装系统有效地结合起来。现在 UHT 灭菌系统已得到了良好发展。UH

20、T 乳通常采取的灭菌条件为 137 ， 4s。26第十六章典型的UHT乳的加工工艺超高温灭菌在乳制品中的应用，大大地延长了牛乳的保质期，拓宽了牛乳的销售市场，缓解了 我国牛乳的地域分布不均衡，而且在外观、营养价值等方面也得到了很大的改善和提高。第一节 超高温（UHT ）灭菌UHT乳的工艺流程分 销 =保温实验 =无菌灌装VT段高温杀菌C=图16-1 UHT乳的工艺流程图UHT乳的工艺流程如图16-1所示，原料乳首先经过验收、预处理、配料（也称标准化）、巴氏杀菌等过程。UHT乳的加工工艺通常包含巴氏杀菌过程，尤其在现有条件下更为重要。巴氏杀菌可 有效地提高生产的灵活性，及时杀灭嗜冷菌，避免其繁殖

21、代谢产生的酶类影响产品的保质期，同时， 在巴氏杀菌的温度下，能有效地激活耐热芽抱菌，为超高温灭菌提供条件。经过巴氏杀菌后的乳预热至83 c左右进入脱气罐，在一定真空度下脱气，以75 c左右的温度离开脱气罐后进入均质机。均质机通常采用二级均质。第一级均质压力为1520MPa,第二级均质压力为 57MPa。均质后的牛乳进入加热段，在这里牛乳被加热至灭菌温度（通常为137C）,在保温管中保持 4秒，然后进入热回收管。在这里牛乳被水初步冷却，然后进入奶一奶换热段，最终被冷却介质冷却至灌装温度。冷却 后的牛乳直接进入灌装机或无菌罐贮存，若牛乳的灭菌温度低于设定值，则牛乳就返回平衡槽。灌 装后的产品经7天

22、的保温试验确保无质量问题后，进行市场分销。第二节 操作要点一.原料乳的验收制造优质的乳制品，必须选用优质的原料，乳是一种营养价值较高的食品，也非常适于各种微 生物的生长繁殖。因此，为了获得优质的原料乳，保证乳制品的质量，加强牧场及运输过程的管理 是非常重要的。具体方面如图 16-2所示。整个过程要尽可能地减少牛奶与空气接触。由于原料乳的好与坏直接关系到成品的好与坏，所以人们又把牧场称为“牛奶加工的第一车间”。在乳品工业上，将未经任何处理加工的生鲜乳称为原料乳。为保证原料乳的质量，必须准确地 掌握原料乳的质量标准和验收方法，了解影响原料乳质量的因素。原料乳的理化性质、乳中微生物的种类及含量对 U

23、HT乳的品质影响很大，因此控制原料乳的质量是至关重要的。表 16-1中所列是对灭菌乳的原料乳一般要求。口优良的奶牛品种奶牛的饲养管理2天然的牧场3优质的饲料4洁净的牛舍环境和奶牛卫生7尽量避免人工挤奶2采用现代化挤奶设备3对挤奶设备要及时地、定期地清洗消毒对接奶设备要进行灭菌处理 1牛奶在贮存前要冷却到适当温度(视具体情况而定)3.10冰点/C抗生素含重 ug/ml-0.54 -0.59蛋白质含量1%2.95抗青霉素1.028抗其他酸度(以乳酸计)1%0.144体细胞数/ (个/ml)微生物特效工 500000PH6.66.8细菌总数/ (cfu/ml)工 100000杂质度/ (mg/kg

24、)4芽抱总数/ (cfu/ml)& 100汞含量/ (mg/kg )F;则加稀奶油调整；若 FKF,则加脱脂乳调整。例：今有含脂率为 3.5%,总干物质含量为 12%的原料乳5000kg欲生产含脂率为28%的全脂奶粉，试计算进行标准化时，需加入多少公斤含脂率为35%的稀奶油或含脂率为 0.1%的脱脂乳。解:F(%)=3 .5SNF=123.5=8.5(%)贝U SNF1=SNF=8.5(%)F2=28SNF2=100 28=72(%)根据旦=人得SNF1 SNF2F28F1=SNF12 =8.5 =3.3%SNF272 F1 v F 应加脱脂乳调整根据皮尔逊法则：F - F)35-3.3Y=

25、9 = 5000 =312.5 kgF1 -q3.3-0.1(SNF),再按上述方法进行标准化。即需要加脂肪含量为0.1%的脱脂乳312.5(kg)。为了使计算更精确，可先计算脱脂乳及稀奶油的无脂干物质脱脂乳中无脂干物质的计算首先测定原料乳的含脂率及无脂干物质，然后按下式计算：脱脂乳的无脂干物质(尸牛乳的无脂干物质()100=SWF(%)10010件孚L的含月旨率(%100-F (%例：从含脂率3.4%,无脂干物质7.9%的原料乳分离脱脂乳。求该脱脂乳中的无脂干物质含量。解：脱脂乳中无脂干物质 (尸 一79 100=8.18%100 -3.4稀奶油中的无脂干物质的计算稀奶油的无脂干物质() =

26、100 -稀奶油的含脂率()父脱脂乳的无脂干物质()100即:SNF希100-扁100SNF脱例：把含脂率为 3.5%的原料乳分离，其脱脂乳中非脂乳固体含量为8.2%,含脂肪量为 40%的稀奶油，稀奶油中非脂乳固体含量为多少？解：F 稀=40SNF 脱=8.2SNF稀100-401008.2 =4.9%故稀奶油中的非脂乳固体含量为4.9%。五巴氏杀菌随着UHT奶的出现，使得巴氏杀菌成为UHT奶前的一个必不可少的工序，因为国家标准中规定，用来做巴氏奶的牛奶细菌总数w1000,000个/ml而用来做超高温奶的牛奶细菌总数w500,000个/ml。灭菌是要求牛乳在加热处理后呈现无菌状态。但在灭菌过程

27、中由于生牛乳中含有数量众多的细 菌，即在所投入的原料乳中存在的微生物（尤为芽抱菌）达到一定的数量（如105或更多）时。则在灭菌过程中将不能充分杀灭这类细菌，如枯草杆菌、巨大芽抱杆菌、嗜热脂肪芽抱杆菌、腊样芽 抱杆菌等。由于挤奶的条件，牛奶挤出后不能及时进行加工处理，很难控制原奶中的细菌总数，这样在进行超高温杀菌前必须经过巴氏杀菌。（一） 巴氏杀菌的概念：低温保持式杀菌法亦称低温长时间杀菌法，即巴氏杀菌法。“巴氏杀菌” 一词是为纪念路易斯巴斯得，他在19世纪中期，对微生物的热致死效果进行了重要的研究，并将热处理作为一项防腐技 术。牛乳的巴氏杀菌是一种特定的热处理方式。它可以这样定义，“巴氏杀菌是

28、能有效破坏结核杆菌（TB），但对牛乳的物理和化学性质无明显影响的任何一种牛乳热处理方法。”（二）巴氏杀菌的工艺流程 脱脂乳 一_牛奶 预热 脱气奶油分离 均质 稀奶油 土稀奶油贮罐杀菌 保温 预冷却 冷却 贮存图 16-6 巴氏杀菌工艺图1 .平衡槽2.供料泵3.脱气罐4.流量控制器5.均质机6.稳压阀7.密度传感器8.流量传感器9.调节阀10.检样阀11.截止阀12.均质机13.保温管 14.转向阀15.板式换热器16.增压泵17.控制盘图 16-6 为一种巴氏杀菌生产工艺示意图。原料乳先通过平衡槽1 ，由供料泵2 送至板式热交换器 15预热段预热后， 通过脱气罐3 脱除乳中的不凝性气体，

29、然后经流量控制器 4 至分离机 5进行奶油分离和标准化。其中稀奶油的脂肪含量可通过密度传感器7 、流量传感器8、和调节阀9 确定和保持稳定，而且为了在保证均质效果的条件下节省投资和能源，仅使稀奶油通过一个较小的均质机。均质的稀奶油与多余的脱脂乳混合，使物料中的脂肪含量稳定在 3%，并由增压泵16 送至板式换热器 15 的加热段和保温管13，使杀菌后的巴氏杀菌乳在杀菌机内保持正压。这样就避免了由于杀菌机的渗漏，导致冷却介质或未杀菌的物料污染杀菌后的巴氏杀菌乳。当杀菌温度低于设定值时，温感器将指示转向阀 14 转向，使物料回到平衡槽。巴氏杀菌后，合格的杀菌乳继续通过杀菌机热交换段与流入的未经处理的

30、乳进行热交换，而本身被降温，然后继续到冷却段，用冷水和冰水冷却打入半成品罐。巴氏杀菌的生产工艺因各国法规不同而有所差别，而且不同的乳品加工企业也有不同的规定。例如，脂肪的标准化可采取前标准化、后标准化或者直接标准化，均质可采用全部均质或部分均质。为了提高产品中干物质含量，脱除牛乳中不良气味，在巴氏杀菌工艺过程中，通常在杀菌保温后增加闪蒸工序。这样也可以省去均质前的脱气工艺。（三） 闪蒸闪蒸是近几年液体奶巴氏杀菌中较重要的一个工艺。随着人们对牛乳认识的不断提高，要求也越来越高。闪蒸就是满足了在不改变牛乳各种成分性质的前提下提高牛乳中干物质含量，增加牛奶的香气，并能脱除乳中的不良气味的要求，使人们

31、对液体奶更容易接受。由于季节变化引起的原料乳干物质数值波动可以通过闪蒸工艺的使用来调整到一个固定值。虽然添加奶粉，干物质含量也会提高，但在从鲜奶到奶粉的过程中，乳蛋白质会发生不同程度的变性，乳脂肪在储存过程中也发生氧化。最终会导致产品有不愉快的异味。闪蒸工艺如图 16-7 所示，从杀菌器引出的高温牛奶，进入闪蒸器，由于牛奶温度高于闪蒸器的蒸发温度（可由真空泵、供料量等调整真空度大小，从而控制闪蒸温度） ，一部分显热迅速转变为蒸发过程中所需的潜热，结果牛奶在闪蒸器内瞬间蒸发，牛奶温度随之降低由出料泵打回杀菌器，而闪蒸出的水蒸汽进入冷凝器，被冷却水吸收，由冷却水泵打入板式换热器进行冷却，冷却后的水

32、进入水罐进行再循环。图 16-7 闪蒸器1 .增加闪蒸工艺的必要性：由于季节的差异，纯奶干物质含量的变化幅度较大，尤其是夏季，蛋白质、脂肪含量均低，口感稀薄。鉴于此，通过增加闪蒸工艺，调整不同真空度下的闪蒸，可以使由于季节变化引起的原料乳干物质数值的波动达到一个固定的值。保证全年产品品质的一致性。2 .闪蒸与添加全脂奶粉产品风味比较：在从鲜奶到奶粉的过程中，乳蛋白会发生不同程度的变性，乳脂肪在储存过程中也发生氧化，添加到纯奶中，虽然干物质能有所提高，但是最终会有不愉快的异味。纯牛奶闪蒸后，不但可以提高干物质含量，而且水分是在低温下瞬间蒸发，不破坏牛奶中任何成分，同时整套设备操作性大，通过调整温

33、度能使牛奶的干物质质量分数在 0.2%0.5% 内任意提高。闪蒸工艺增加后，产品纯度及口感、香味都大有改观，较以前更纯、更香。增加全脂奶粉后牛奶的干物质虽然提高，但是香味不是很纯正。所以，增加闪蒸工艺，以改善产品品质，满足消费者的需要，比较理想。六 半成品贮存为了防止杀菌后乳的二次污染，对半成品或成品的贮存都采用无菌罐设备，如图 16-8 所示。在UHT 线上，无菌罐可有不同的用途，但这要取决于设备的设计以及生产和包装线的不同单元的生产能力。图 16-8 带有附属设备的无菌罐?如果超高温杀菌机或包装机中有一台停机，无菌罐用于照应停机期间的剩余产品。?两种不同工艺的产品同时杀菌或包装，首先将一个

34、产品贮满无菌罐，足以保证整批生产，随后设备转换生产另一种产品并直接灭菌或灌装。这样，在生产线上有一个或多个无菌罐为生产计划安排提供了灵活的空间。七 超高温灭菌（1） 工艺流程市场上有两种主要类型的 UHT 系统1 以板式换热器和蒸汽注射为基础的 UHT 设备图 16-9 带有板式热交换器的直接蒸汽喷射加热的 UHT 生产线在图16-9的流程图上，如牛乳平衡槽（1a）提供白大约4c的产品通过供料泵（2）流至板式热交换器（3）的预热段，在预热至80时，产品经加压泵（4）加压至约4 巴，并继续流动至环行喷嘴蒸汽注射器（ 5） ，蒸汽注入产品中，迅速将产品温度提升至140（ 4 巴的压力预防产品沸腾）

35、 。产品在UHT温度下于保持管中（6）保温几秒钟，随后闪蒸冷却。闪蒸冷却在装有冷凝器的蒸发室（7）中进行，由真空泵（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。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灌装。冷凝所需冷水循环由水平衡槽（ 1b ）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11，这样，此水可用作冷却剂，冷却从均质机流回的产品。在生产中一旦出现温度降低，产品经过一个附加冷却段后流至夹套缸

36、，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。带有板式热交换器的间接蒸汽喷射加热的 UHT 生产线与直接式的相似，此处就不做具体介绍。2 .以管式热交换器为基础的UHT设备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，要变换以上的设计，即将板式热交换器换为管式热交换器。管式热交换器由一些管集束成模件，串联或并联连接，形成一完整的最佳系统，以完成加热或冷却的任务。这一系统也可完成分散加热任务。图 16-10 为以管式热交换器为基础的间接 UHT系统实物图（以管式热交换器为基础的直接UHT系统与间接式的相似，此处也不做具体介绍） ；图 16-11 为超高温灭菌原理图