超高温列管式杀菌机在PET瓶含乳饮料生产中的应用

施建强

摘要：为提高杀菌机的生产效率，文章论述了超高温列管式杀菌机在PET瓶含乳饮料生长过程中的应用，从延长连续生产时间、减少含乳饮料在杀菌过程中的结垢入手，对杀菌机的设计流程、原理进行分析和阐述。

关键词：PET；含乳饮料；列管式杀菌机

中图分类号：TS262 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）03-0085-02

含乳饮料是指以鲜乳或乳制品为原料，经发酵或未经发酵加工制成的饮料，蛋白质含量不低于1％，加工过程中往往添加有部分增稠济、糖、稳定济、酸味济等添加物质。产品在进行热灌装之前，需要超高温列管式杀菌机对其进行超高温瞬时杀菌，杀菌温度一般需要125℃～137℃。由于含乳饮料含有较为丰富的营养物质如蛋白质、淀粉等，该类物质在加热杀菌过程中会出现结焦、糊化，在列管式换热器产品侧管壁结垢，进而严重影响换热器的换热效率，增加了杀菌机的清洗频率，因此影响了杀菌机的生产效率、增加了能源消耗。本文从改善杀菌机的工艺流程、优化杀菌机的换热面积入手，研究提高杀菌机的生产效率、减少能源消耗。

一、热灌装含乳饮料的特点及杀菌工艺

含乳饮料是指以鲜乳或乳制品为原料，经发酵或未经发酵加工制成的饮料，蛋白质含量不低于1％，加工过程中往往添加有部分增稠济、糖、稳定济、酸味济等添加物质。含乳饮料分为中性型乳饮料和酸性乳饮料，按照蛋白质及调配方式分为配制型含乳饮料和发酵型含乳饮料，例如娃哈哈集团生产的“营养快线”属于配置型含乳饮料，将果汁与牛奶有机结合，借助于牛奶中的蛋白营养成分及果汁的芳香、色泽及其他矿物质营养，起到营养互补、风味及口感相互协调等作用。

含乳饮料特点是含有较高蛋白质含量，另外添加有其他风味辅料，如咖啡、可可、果汁、膳食纤维等；由于具有较为丰富的营养物质，根据不同含乳饮料的属性，杀菌工艺一般需要125℃～137℃，杀菌时间15～60s不等。

二、超高温列管式杀菌机的工作原理及特点

超高温列管式杀菌机是一种间接式加热的杀菌机，在对饮料进行热力杀菌的同时，为了有利于食品色、香、味及质构的保持，使热力对食品品质的影响程度降低在最小限度，通常采用超高温杀菌温度125℃～137℃，杀菌时间在保证杀菌效果的前提下尽可能的短。

杀菌机的组成主要包括有：进出料平衡缸系统、预热升温段、脱气系统、均质机、升温段1、蛋白稳定保持管、升温段2、杀菌保持管、冷却灌装段、塔水冷却段、冰水冷却段、热水加热循环系统。

三、超高温列管式杀菌机的工艺流程

图1超高温列管式杀菌机工艺流程图

1－平衡缸 2－脱气罐 3－热水罐 4－均质机 5－真空泵 6－预热升温段 7－升温段1 8－蛋白稳定保持管 9－升温段2 10－杀菌保持管 11－冷却灌装段 12－塔水冷却段 13－冰水冷却段 14－蒸汽加热段

四、提高杀菌机生产效率的几个因素

超高温列管式杀菌机通常在应用与茶饮料、果汁饮料生产中，通常连续生产时间能够达到24小时以上甚至30小时以上，而一旦应用于含乳饮料杀菌，往往由于含乳饮料含有丰富的蛋白质等营养成分容易结焦，严重影响换热管的换热效率，杀菌机的连续生产时间往往不到20小时就需要进行一次CIP清洗，一次清洗时间就得花费2小时左右。为此如何延长连续生产时间，提高杀菌机的生产效率就显得尤其重要，可从如下几个方面改善杀菌机的工艺流程：

1．增加升温段2的换热面积：含乳饮料在受热过程中与加热介质热水之间的温度差直接决定了饮料是否会被糊化，在设计杀菌机的过程中，通常需控制热水最高点的温度与饮料杀菌设定温度之间的温差

小于2℃；

Q＝K×Δt×A

Q——总换热量；

K——总换热系数；

Δt——平均对数温差；

A——换热面积。

从换热公式可以看出，总换热量不变，提高换热面积，可以降低温差，进而改善高温段产品糊化

状况。

2．提高升温段2的产品流速：通常在升温段2控制产品在列管内的流速大于2米/秒，这样可以有效的控制产品在湍流状态下换热，提高换热效率，另外较高的流速可以有效冲刷换热管内壁，防止结垢。

3．提高升温段2的热水流量：在换热面积、换热系数、换热量恒定的情况下，通过增加加热介质的热水流量，可以有效降低高温点热水与产品设定杀菌温度之间的温差，通常热水流量为产品流量的

1.5～2倍。

4．设置蛋白稳定段：牛乳中的乳清蛋白易受热变性，蛋白质的粘度增加，溶解度减小，易在高温段产生结垢，影响高温段的杀菌效率，因此针对含乳饮料的杀菌机通常设置有蛋白稳定保持管，一般设置在90℃～95℃的温度点，保持60秒时间，在这个过程中乳清蛋白提前发生变性，从而减少后续加热过程中产生的结垢现象。

五、不同温度段换热总换热系数的选取

1．产品在不同温度下粘度的变化情况。

2．由于产品粘度的变化引起的换热管换热效率的变化如下图：

六、结语

PET瓶包装含乳饮料是饮料行业的一个重要分支，超高温列管式杀菌机是含乳饮料在生产过程中核心杀菌设备。因此如何提高杀菌机的生产效率、降低生长过程中的能源、清洗药剂的消耗就显得尤为

重要。

参考文献

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（责任编辑：赵秀娟）