列管式超高温瞬时灭菌机的特点和电气控制

宋晓东

【摘  要】在当前社会经济发展的过程中，随着科技的不断进步，人们在奶制品生产和加工过程中的工艺也更加的先进，列管式超高温瞬时灭菌机就是一种常见的奶制品加工过程。

【关键词】超高温;灭菌机;控制

引言

在奶制品生产过程中必须要进行高温的杀菌处理，保证在保质期内不发生变质，在奶制品处理的过程中根据工艺的不同的选择不同的灭菌方式，灭菌的好坏是奶制品生产过程中一项重要的环节，因此，奶制品在生产前就要对相关的设备进行确认，保证奶制品的加工质量。

1.列管式超高温瞬时灭菌

1.1超高温灭菌的工艺过程

超高温灭菌的工艺过程是将原料奶打入平衡罐，通过浮球阀控制液位，利用奶泵送入灭菌系统。将原奶加热至83℃打入均热交换，再将原奶温度降到20～30℃可包装温度，包装剩余的回流奶降到4℃，回流到平衡罐或贮存。在整个灭菌过程中，利用了5个管式热交换器，1个板式热交换器，如何节约能耗是超高温瞬时灭菌机研究的关键。

1.2列管式超高温瞬时灭菌机控制系统组成

列管式超高温瞬时灭菌机控制系统由核心控制单元PLC、人机界面、无纸记录仪、变频器、温度检测元件Ptl00、接近开关、电磁阀、电控气动阀及其他控制元件组成。PLC要求有8个温度检测单元，对所有热交换处进行温度检测显示，4个模拟量输出单元，用于变频器频率设置，温度控制输出等。变频器主要对产量、均质机压力的调整，无纸记录仪要求可记录1周的实时杀菌温度与时间.并能上传至电脑控制系统，以备查询和产品质量追踪。灭菌温度的控制是列管式超高温瞬时灭菌机控制系统的核心，由PLC、人机界面、电气转换器、气动薄膜阀、热电阻Ptl00、无纸记录仪等组成。通过人机界面设定温度、PID调节参数，显示测试温度。热电阻Ptl00检测温度，输入PLC的INA口，PLC进行PID运算.将4—20mA的电流输出到OUTA口，通过电气转换器控制气动薄膜阀的开度，进行蒸汽量的控制，达到温度控制的目的。

1.3列管式超高温瞬时灭菌机主要组成和作用

（1）供应系统。供应系统主要由原料供应泵，平衡罐，液体进料（牛奶）泵和清洗液供应泵组成，是制造、CIP清洗、纯净水清洗和蒸汽灭菌过程中必不可少的部分。在生产中，平衡罐主要存储原料奶，原料的液位通过浮子阀控制，在生产过程中确保足够的原材料。用于CIP清洁的平衡罐主要用作清洁液体的储罐，在正常的生产过程中，酸碱供应管道不能放在平衡罐的顶部，否则将无法生产并产生警告。输送泵M2将平衡罐中的液体输送到热交换系统。

（2）灭菌（加热）系统。为了节省能源，实际的灭菌（加热）和冷却系统不能交叉，使用和彼此分开，而是在这里强调灭菌（加热）和冷却过程。杀菌（加热）系统主要由板式热交换器，管式热交换器和固定管组成。

灭菌加热主要是通过板式换热器HE1的6bar蒸汽，将循环水加热到140℃，通过管式换热器，将来自均化器的牛奶加热到137℃，通过保温管保持4～8秒，达到杀菌的目的。板式热交换器HE1的控制是通过检测管式热交换器的出口的温度来进行的。

用TC44（Pt100，PLC，人机界面，电转换器等）控制气动隔膜阀V44的流量，达到所需的灭菌温度，为使操作人员更加直观的掌握加热情况，在加热过程中设置三个温度检测点，TE9检测管式热交换器中循环热水的入口温度，如果温度显示过高，这表明管式热交换器的热交换效率太低，设备需要清洗。

（3）冷却系统。冷却系统可将经过瞬时灭菌的热牛奶从137℃的包装温度迅速降低到25℃，以便能进行正常包装，将包装材料的回乳降低到4℃，然后将其存储或返回到平衡罐中，冷却系统主要由4管式热交换器组成。

管状热交换器主要将无菌乳降低至20-25℃的可包装温度，并使用V26来调节冷却水的流量以达到合适的温度。管式换热器利用无菌牛奶初次冷却时产生的废热将生牛奶加热到85℃，并将其输送到均质机，完成了无菌牛奶的第二次冷却和原料乳的第一次加热。

后续包装机的包装生产与超高温速溶消毒器的生产基本相同，并且通常低于消毒器的生产，从而确保了产品供应和质量。管式热交换器将回流的牛奶冷却至4℃，然后将其倒入存储罐或平衡罐中。

2.行管状超高温即时杀菌CIP清洗

CIP清洗是管式超高温瞬时杀菌生产过程中的重要环节，清洗的目的是去除热交换管壁上的沉积物，以提高热交换效果。每6到8个小时大约需要清洁一次，如果生产能力大大降低或者循环水和灭菌温度之间相差很大，则需要清洁。

CIP清洁过程为水清洁，碱清洁，水清洁，酸清洁和水清洁。生产完成后，用水洗涤，用水洗涤并除去残留物，直到流出设备的水干净为止。

碱性清洁，在平衡罐中调节至2%体积的NaOH碱性洗涤剂，加热至80℃，循环30分钟：碱性溶液溶解蛋白质，牛奶和脂肪，并消除积垢。在平衡罐中制备体积浓度为2%的HNO3酸性洗涤剂，加热至80℃，并循环30分钟。除去酸后，用水冲洗并用水冲洗几分钟，以防止在下一次生产中酸污染物料。清洁后，设备必须充满清洁水，直到下一次操作。在制造之前，将其用蒸汽灭菌，以确保设备内的无菌性。

3.技术调查及对策的制定

（1）用于电路控制。HVP-16T高压二极管的耐高压性能较差，将原电路控制单元的高压二极管更改为HVP-16型高压整流器，调试后此设备在电路中的耐压特性将得到显著改善，而不会发生破裂损坏。此外，将易吸收焊料的针式47欧姆水泥电阻器更改为扁平宽为2cm的扁平水泥电阻器，使用红外温度计测量时部件的温度降至约70℃，焊接和火花问题已得到有效解决。高压二极管两端的所有导线都已更改为耐压值为2300V或更高的高压柔性导线，大大增加了电路的负载电阻，能有效减少火灾事故。

（2）密封电源箱各部分的冷却轴流风扇和有机玻璃窗安装在轴流风扇的孔中，离心风扇安装在电源箱的两端，中效过滤器安装在入口处，无尘清洁空气使电源箱内的空气正压保持恒定，避免操作间的灰尘进入电源箱的不锈钢顶板和侧板之间的间隙。

（3）在电源盒的底部添加一层石棉绝缘材料，以分隔加热盒的辐射温度并降低电源盒内部的温度，这样可以有效防止电气零件和材料的老化，并有效减少火灾事故的发生。

（4）清洁加热箱内表面：如果加热箱内表面太脏，则污物会在工作过程中吸收微波以产生热量，进行热传导以及加热箱的表面温度，导致电源盒的温度升高。因此，只能手动彻底清洁加热箱的内表面，设备的内表面应每6个月清洁一次。

（5）离心式风扇通过中效过滤器将室外空气直接进入配电柜进行冷却，始终保持正压，并在操作间自由排放废气。离心风扇控制连接到机器范围的控制，通过触摸屏进行操作，并设置为在微波关闭时延迟和停止。

（6）定期检查配电箱和配电柜的电气部件，有必要更换性能不稳定和接触不稳定的组件，并建立详细的磁控管，高压电容器和变压器油的更换周期，同時定期清理配电箱和配电柜，以清理内部和灰尘，确保电气组件的可靠性和稳定运行。

4.结束语

综上所述，在当前企业生产奶制品的工艺中要根据生产的需要选择不同的杀菌技术，提升奶制品在存储过程的质量。

参考文献

[1]张军凯，包青平，孙志锋，等.食品加工新型杀菌技术研究进展[J].食品安全质量检测学报，2019，8（8）：3099-3103.

[2]毕乐飞，辛波.超高压灭菌技术在食品加工的研究进展[J].食品安全导刊，2019 （12）：126-127.