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135~150℃，加热时间为2~8s，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，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）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，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
∣斜率∣=C C C B ''=D
D 110log 10log 23=- D 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D T ），上述比较只能以同一加热温度为前提，例如以D 110℃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孢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孢的相对耐热性。
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logTDT A =log102，logTDT A/=log101
相应的热力致死温度分别为T A ，T A ′，则
∣斜率∣=Z Z Z TDT TDT A A 110log 10log log log 12=-=-' 某微生物菌种的杀菌特性曲线——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121℃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 ()T Z
F TDT -=1211log （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。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，这在实际上很难办到。而选择UHT灭菌条件137-145℃,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以忽略的程度。肉毒梭状芽孢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，肉毒梭状芽孢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（如芽孢）。污染的芽孢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孢子数的对数比来表示的：
SE=LG[原始孢子数/最终孢子数]
把已知数量的枯草杆菌的孢子移植到原乳中，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
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。
假设我们要加工大量产品，如加工10000L的产品，其中含耐热芽孢100cfu/ ml，若灭菌效率SE 为8，则整批产品中的残留芽孢数为：
10000 ×1000 ×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1000×100=105个芽孢，灭菌后，每个容器中含105/108=10-3（1/1000）个芽孢。那么每个容器中含有1/1000个芽孢的实际意义就是每1000个容器中必然含有1个芽孢。
一般灭菌乳成品的商业标准为：不得超过1/1000孢子数。这一点在产品以整体形式才采取相同的灭菌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个芽孢残存。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个芽孢将被分散到10000个容器中
去。理论上，一个以上的芽孢有可能进入同一个容器中，然而当残留芽孢数与容器数相比很小时，从统计学上讲，一个容器中含有1个以上芽孢的可能性可忽略不计。因此我们可以假设10个芽孢代表着10个含有单个芽孢的容器，或者说10000个容器中含有10个芽孢。我们假设残存的每个芽孢在条件适宜时足以使产品变质，因此每个容器内含1/1000个芽孢就等于1000个容器中含一个芽孢，因而就会导致1000个产品中有1个变质，或者说是有0.1/100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1957~1965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10℃，乳中所含幼稚菌孢子的破坏速率提高11~30倍，即：
Q t+10/Q t=10~30
而根据Vant .Hoff规则，温度每升高10℃，反应速率约增大2~4倍。即：
t=K t+10/K t=2~4
对牛乳加热过程中的化学变化，如褐变现象仅增大2.5~3.0倍，即r=2.5~3.0。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，100℃，600min灭菌效果，相当于150℃，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系
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，150℃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150℃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135~150℃的灭菌温度。
二. 超高温灭菌乳发展历程
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（130~140℃）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 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。
UHT乳通常采取的灭菌条件为137℃，4s。
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
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孢菌，为超高温灭菌提供条件。经过巴氏杀菌后的乳预热至83℃左右进入脱气罐，在一定真空度下脱气，以75℃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15~20MPa，第二级均质压力为5~7MPa。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137℃），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—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UHT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。
图16-2 牛奶在进入加工车间前的管理
此外，许多乳品收购单位还规定下述情况之一者不得收购：
(1) 产犊前15天内的末乳和产后7天内的初乳
(2)牛乳颜色有变化，呈红色、绿色或显著黄色者
(3)牛乳中有肉眼可见杂质者
(4)牛乳中有凝块或絮状沉淀者
(5)牛乳中有畜舍味、苦味、霉味、臭味、涩味、煮沸味及其它异味者
(6)用抗菌素或其他对牛乳有影响的药物治疗期间的母牛所产生的乳和停药后3天内的乳
(7)添加有防腐剂、抗菌素和其他任何有碍食品卫生的乳
(8)酸度超过20oT ，个别特殊者，可使用不高于22oT 的鲜乳。
表16-1 对灭菌乳的原料乳的一般要求
1优良的奶牛品种 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 挤 奶 1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 4对接奶设备要进行灭菌处理
贮 存 1牛奶在贮存前要冷却到适当温度（视具体情况而定） 2贮存至加工的这段时间要尽可能的短 3贮存设备要及时的、经常的清洗消毒 4贮存过程中要避免与有异味的物品接触，最好是封闭贮存
运 1运输奶罐要有良好的保温性能 2长距离运输要采用带有制冷设备的奶罐 3奶罐要及时地清洗消毒
加工车间
我国轻工业部颁布标准对原料乳的质量有具体规定。原料乳送到加工厂时，须立即进行逐车逐批验收，以便按质核价和分别加工，这是保证产品质量的有效措施。
验收时，对原料乳进行嗅觉、味觉、外观、尘埃、温度、酒精、酸度、比重、脂肪率和细菌数等严格检验后进行分级。
原料乳的品质不良，对乳制品的风味、保藏性能等都有直接的影响。质量优良的原料乳具有新鲜乳的风味和特有的香气。通过酒精试验可以检查乳中蛋白质的稳定性。新鲜牛乳具有相当的稳定性，故能对酒精的作用表现出相对稳定。而不新鲜的牛乳其中蛋白质胶粒已经呈不稳定状态，当受到酒精的脱水作用时，则加速其聚沉。酒精试验与酒精浓度有关，一般以72%容量浓度的中性酒精与原料乳等量相混合摇匀，无凝块出现为标准。这时正常牛乳的滴定酸度不高于18oT，但是影响乳中蛋白质稳定性因素较多，如乳中钙盐增高时，在酒精试验中，会由于酪蛋白胶粒脱水失去溶剂化层，使钙盐容易和酪蛋白结合，形成酪蛋白酸钙沉淀。
通过酸度测定可鉴别原料乳的新鲜度，了解乳中微生物的污染状况。新鲜牛乳存放过久或贮存不当，乳中微生物繁殖使营养成分被分解，则乳中的酸度升高，酒精试验易出现凝块。
新鲜牛乳的滴定酸度为16—18oT。为了合理利用原料乳和保证乳制品质量，用于制造淡炼乳的原料乳，用75%酒精试验；用于制造甜炼乳的原料乳，用72%酒精试验；用于制造乳粉的原料乳，用68%酒精试验（酸度不得超过20oT）。酸度不超过22oT的原料乳尚可用于制造奶油，但其风味较差。酸度超过22oT的原料乳只能供制造工业用的干酪素、乳糖等。工厂里进行刃天青试验和美兰试验也是检查原料乳新鲜度的有效而可行的方法。
随着乳品加工技术的发展，每天需要分析检验大量的样品，快速检验技术也有显著的进步。例如使用一种商品名称为BuTro—Print的盖勃法自动测定仪测定乳脂肪，每小时可测1000个样品，结果数据可自动印出。采用红外光谱牛乳分析仪（Intra Red Milk Analyser，简称IRMA），可以同时测定脂肪，蛋白质，乳糖和非脂乳固体，标准误差都在±0.039%内。英国使用的IRMA-Ⅱ型红外光谱牛乳分析仪，可自动进样，自动测定，自动记录，并可以同时测定脂肪，蛋白质，乳糖和非脂乳固体，亦可单独测定某一成分。例如测定脂肪只需20s，测定脂肪，蛋白质需27s，测定脂肪、蛋白质和乳糖需34s。
我国原料乳的生产现场检验以感官检验为主，辅助以部分理化检验，如比重测定、煮沸试验、酒精试验、掺假检验，一般不作微生物检验。若原料乳量大而对其质量有疑问者，可定量采样后在实验室中进一步检验其他理化及微生物指标。
二．原料乳的预处理
（一）工艺过程
·原料乳的过滤·乳的净化·冷却
（二）工艺描述
1) 原料乳的过滤在乳牛挤奶时，乳容易被大量粪屑、饲料、垫草、牛毛和蚊蝇所污染，因此挤下的乳必须及时进行过滤。另外，凡是将乳从一个地方送到另一个地方，从一个工序送到另一个工序，或者由一个容器送到另一个容器时，都应进行过滤。过滤方法有常压（自然）过滤、吸滤（减压过滤）和加压过滤等。由于牛乳是一种胶体，因此多用滤孔比较粗的纱布、滤纸、金属稠或人造纤维等做过滤材料，并用吸滤或加压过滤等方法。
牛奶在打入受奶槽前常用的过滤方法是纱布过滤。将消毒纱布折成3~4层，结扎在输奶管末端。即可达到过滤的目的。纱布必须保持清洁，否则反会造成微生物的再次污染。因此，要求纱布的一个过滤面不能超过50Kg乳。使用后的纱布，应立即用温水清洗，并用0.5%的碱水洗涤，然后再用清水洗，最后煮沸10~20min杀菌，并放在清洁干燥处备用。
乳品厂简单的过滤是在受乳槽上装不锈钢制金属网加多层纱布进行粗滤，进一步的过滤可采用管道过滤器。管道过滤器可设在受乳槽与乳泵之间，与牛乳输送管道连在一起。中型乳品厂也可采用双筒牛乳过滤器。这种过滤器使用滤布，可达到进一步过滤的目的。一般双筒过滤器，每个筒可在连续过滤5000~10000升牛乳后清洗一次滤布，具体要视原料乳的杂质而定。一般连续生产都设有二个过滤器交替使用。
使用过滤器时，为加快过滤速度，含脂率在4%以上时，须把牛乳温度提高到40℃左右，但不能超过70℃；含脂率在4%以下时，应采取4—15℃的低温过滤，但要降低流速，不易加压过大。在正常操作情况下，过滤器进口与出口之间压力差应保持在6.86×104Pa(0.7Kg/cm2)以内。如果压力差过大，易使杂质通过滤层。
2) 乳的净化原料乳经过数次过滤后，虽然除去了大部分杂质，但乳中污染的很多极微小的细菌细胞和机械杂质、白血球及红血球等，不能用一般的过滤方法除去，需用离心式净乳机进一步净化。离心净乳机构造基本上与奶油分离机相似，分离钵具有较大的聚尘空间，杯盘上没有孔，上部没有分配杯盘。乳在分离钵内受强大离心力的作用，将大量的机械杂质留在分离钵内壁上，而乳被净化。
老式分离机操作时须定时停机、拆卸和排渣。新式分离机多能自动排渣。工作时，利用液压作用将分离钵底盘向上托起，使排渣孔关闭。当沉淀一定量的淤渣后，解除液压，放下底盘，使排渣孔开放，利用离心力排除沉渣。每次开启排渣时间约15s，然后自动关闭。根据乳中杂质的多少，可调节排渣口开启的频率。一般约为每60min开启排渣一次。自动排渣的结构可参见图16-3。大型乳品厂也采用三用分离机（奶油分离、净乳、标准化）来净乳。三用机应设在粗滤之后，冷却之前。
图16-3 净乳机自动排渣
1.水压进口
2.水压出口
3.排渣口
4.牛乳进口
5.转轴
3) 冷却刚挤下的乳的温度约为36℃左右，是微生物繁殖最适宜的温度，如不及时冷却，混入乳中的微生物就迅速繁殖，使乳的酸度增高，凝固变质，风味变差。故新挤出的乳，经净化后须迅速冷却到4℃左右以抑制乳中微生物的繁殖。如乳中的微生物开始繁殖并产生酶类，尽管以后的冷却将阻止其继续发展，但牛乳质量已经下降。冷却对乳中微生物的抑制作用见表
表16-2 乳的冷却与乳中细菌数的关系（细菌数：个/ml）
贮存时间刚挤出的乳3h 6h 12h 24h
冷却乳11500 11500 8000 7800 62000
未冷却乳11500 18500 102000 114000 1300000
由上表看出，未冷却的乳其微生物增加迅速，而冷却乳则增加缓慢。6~12h微生物还有减少的趋势，这是因为乳中自身抗菌物质——乳烃素（拉克特宁，Lactenin）使细菌的繁育受到抑制。这种物质抗菌特性持续时间的长短，与原料乳温度的高低和细菌污染程度有关。如表16-3所示
表16-3 乳温与抗菌素抗菌作用的关系
乳温（℃） 37 30 25 10 5 0 -10 -25抗菌期（h） 2 3 6 24 36 40 240 720 从表16-3中可看出，新挤出的乳迅速冷却到低温可以使抗菌特性保持较长时间。另外，原料乳污染越严重，抗菌作用时间越短。例如，乳温10℃时，挤乳时严格执行卫生制度的乳样，其抗菌期
是未严格执行卫生制度乳样的2倍。因此，挤乳时严格遵守卫生制度，刚挤出的乳迅速冷却，是保证鲜乳较长时间保持新鲜度的必要条件。
如果原料乳不在低温下贮存，超过抗菌期后，微生物迅速繁殖。如原料乳贮存12h，冬季在13℃下其细菌数增加2倍，春季13℃下增加6.3倍，而夏季末冷却乳菌数骤增了81倍，以至使乳变质。及时将乳冷却到10℃以下，大部分的微生物发育减弱。若在2~3℃下贮存，乳中微生物发育几乎停止。一般不马上加工的原料乳冷却到5℃以下。通常可以根据贮存时间的长短选择适宜的温度（如表16-5所示）。
表16-4 牛乳的贮存时间与冷却温度的关系
乳的贮存时间(h) 6~12 12~18 18~24 24~36
应冷却的温度(℃) 10~8 8~6 6~5 5~4目前，大多数乳品厂都用板式热交换器（图16-4）对乳进行冷却。板式热交换器克服了表面冷却器因乳液暴露于空气而容易受污染的特点。同时因乳以薄膜形式进行热交换，因此热交换率高，用冷盐水做冷媒时，可使乳温迅速降到4℃左右。
图16-4 板式热交换器
1.传热板
2.导杆
3.前支架（固定板）
4.后支架
5.压紧板
6.压紧螺杆
7.板框橡胶垫圈
8.接管 9上角孔 10.分界板 11.圆橡胶垫圈 12.下脚孔 13.14.15.连接管
三．原料乳的贮存
为了保证工厂连续生产的需要，必须有一定的原料乳贮存量。一般工厂总的贮乳量应不少于1d 的处理量。贮存原料乳的设备，要有良好的绝热保温措施，要求贮乳经24h温度升高不超过2-3 ℃, 并配有适当的搅拌机构，定时搅拌乳液，防止乳脂肪上浮而造成分布不均匀。
（一）贮乳罐贮乳罐设备采用不锈钢材料，同时配有不同容量的贮乳罐以保证贮乳时每一缸能尽量装满。牛乳贮罐装乳能力一般为5t，10t或30t,现代化大规模乳品厂的贮乳罐可达100t。10 t以下的贮藏罐多装于室内，为立式或卧式，大罐多装于室外，带保温层和防雨层，均为立式。
鲜乳贮存中，贮乳罐的隔热尤为重要。我国标准规定将水置于具有50.8mm厚度保温层的贮乳罐中，在水温与罐外温差为16.6℃的情况下，18h后水温的上升必须控制在16℃以下。此外，还规定如在4.5℃保存时，24 h内搅拌20min，脂肪率的变化在0.1%以下。
贮乳罐外边有绝缘层（保温层）或冷却夹层，以防止乳罐温度上升。贮罐要求保温性能良好，一般乳经过24h贮存后，乳温上升不得超过2~3℃。贮乳罐的结构如图16-5所示。罐中配有搅拌器、液位指示计、温度指示器、各种开口、不锈钢爬梯、视镜和灯孔、手孔或人孔。
图16-5 贮乳罐
1.搅拌器
2.检查孔
3.温度计
4.低液位电极
5.气动式液位计
6.高液位电极
搅拌器使罐中乳脂肪分布均匀，否则长期静置时，脂肪球逐渐上浮，致使贮灌上部乳中脂肪含量较高，加工出的产品脂肪含量不均。此外，脂肪含量较高的乳，如果在泵送与加工过程中遭受较激烈的机械力，还易使部分脂肪球膜破裂而导致脂肪球集结行成奶油，在杀菌及罐装后漂浮于奶瓶的顶部，影响产品的质量。液位指示器主要指示乳的液位高低，防止乳装得太满而溢出，或乳被抽完后泵未停机，导致空气被泵抽入乳中。
（二）贮乳罐的使用乳罐的总容量，应根据各厂每天牛乳总收纳量、收乳时间、运输时间及能力等因素决定。一般贮乳罐的总容量应为日收纳总量的2/3~1。而且每只贮乳罐的容量应与生产品种的班生产能力相适应。每班的处理量一般相当于两只贮乳罐的乳容量，否则将用多只贮乳罐，增加了调罐、清洗的工作量，会增加牛乳的损耗。
贮乳罐使用前应彻底清洗、杀菌，待冷却后贮入牛乳。每罐须放满，并加盖密封。如果装半罐，会加快乳温上升，不利于原料乳的贮存。贮存期间要开动搅拌机。
四配料
配料工艺一般包括强化一定量的营养物质、调味型辅料和牛乳的标准化过程。
（一）添加调味辅料及注意事项：
1．化稳定剂时，糖与稳定剂的比例大于4 ：1，利于稳定剂充分溶解，化开稳定剂（多为CMC），化完后要进行钢盆试验。
2．如果需要加酸时，一定要把酸稀释50倍以上化开，加入时要缓慢加入（一般喷淋），料液温度尽可能的低（最好低于40℃）避免加酸絮凝，蛋白变性。
3．如果需要加香，加香一定要准确（因香精量少，故要小心控制）且边搅拌边加，加香后半小时进料，防止溶解不均匀，分散不开。在乳制品生产中，所使用的大多数为液态奶、脂溶性的，而且每种调味型产品都是使用多种香精调制而成，这样，既可以使口感悦人，又可以避免被其它厂家模仿。
4．调味奶一般不用脱气，以免使香精气味减弱。
5．加酸最好是柠檬酸和乳酸混合使用，柠檬酸酸味发尖，乳酸酸味有充口性，但多加有恶臭味；也可加苹果酸，有果味，但成本高，一般柠檬酸与乳酸比例为7 ：3。
6．营养强化剂：常使用的强化剂多为有机强化剂。
锌源：乳酸锌、葡萄糖酸锌、苹果酸锌、柠檬酸锌；
钙源：乳酸钙、葡萄糖酸钙、苹果酸钙、柠檬酸钙、果酸钙、强力骨粉生物钙等等；
铁源：乳酸亚铁、EDTA 铁钠、柠檬酸铁、焦磷酸铁钠、葡萄糖酸亚铁；
钾源：乳酸钾、苹果酸钾；
镁源：乳酸镁、葡萄糖酸镁、硫酸镁等等。
（二） 料乳的标准化
为了使产品符合要求，乳制品中脂肪与无脂干物质含量要求保持一定比例。但是原料乳中脂肪与无脂干物质的含量随乳牛品种、地区、季节和饲养管理等因素不同而有较大的差别。因此，必须调整原料乳中脂肪和无脂干物质之间的比例关系，使其符合制品的要求。一般把该过程称为标准化。如果原料乳中脂肪含量不足时，应添加稀奶油或分离一部分脱脂乳；当原料乳中脂肪含量过高时，则可添加脱脂乳或提取一部分稀奶油。标准化在贮乳缸的原料乳中进行或在标准化机中连续进行。
（三）标准化的原理 乳制品中脂肪与无脂干物质间的比值取决于标准化后乳中脂肪与无脂干物质之间的比值，而标准化后乳中的脂肪与无脂干物质之间的比值取决于原料乳中脂肪与无脂干物质之间的比例。若原料乳中脂肪与无脂干物质之间的比值不符合要求，则对其进行调整，使其比值符合要求。
若设：
F------原料乳中的含脂率(%);
SNF-----原料乳中无脂干物质含量(%);
F1-----标准化后乳中的含脂率(%);
SNF1-----标准化后乳中无脂干物质含量(%);
F2-----乳制品中的含脂率(%);
SNF2-----乳制品中无脂干物质含量(%);
则：
F 调整 SNF （四）标准化的步骤 在生产上通常用比较简便的皮尔逊法进行计算，其原理是设原料中的含脂率为F%，脱脂乳或稀奶油的含脂率为q%，按比例混合后乳（标准化乳）的含脂率为F1%，原料乳的数量为X ， 脱脂乳或稀奶油量Y 时，对脂肪进行物料衡算，则形成下列关系式：即：原料乳和稀奶油（或脱脂乳）的脂肪总量等于混合乳的脂肪总量。
F X +q Y =F 1(x+y)
则 X(F-F 1)=Y(F 1-q) 或
1
1F F q F --=Y X 脱脂乳或稀奶油的量：
Y=X q
F F F 11?-- ∵2211SNF F SNF F = ∴12
21SNF SNF F F ?= 又因在标准化时添加的稀奶油（或脱脂乳）量很少，标准化后乳中干物质含量变化甚微，标准化后乳中的无脂干物质含量大约等于原料乳中无脂干物质含量，即：
∴ SNF 1=SNF SNF SNF F F 2
21?= 若F1＞F ；则加稀奶油调整；若F1＜F ，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:① ∵ F(%)=3 .5 ∴ SNF=12—3.5=8.5(%)
则SNF1=SNF=8.5(%)
② ∵ F 2=28 ∴ SNF2=100—28=72(%) 根据2
211SNF F SNF F =得 F 1=SNF 1×()%3.372
285.8SNF F 22=?= ③ ∵ F 1 ＜F 应加脱脂乳调整
根据皮尔逊法则：
Y=()kg 5.31250000.1
-3.33.3-35X q F F F 11=?=-- 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(SNF)，再按上述方法进行标准化。 ①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(%)=100%F -100%SWF 100%100%?=?）
（）（）牛乳的含脂率（）牛乳的无脂干物质（ 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(%)=
%18.81004.31009.7=?- ②稀奶油中的无脂干物质的计算
稀奶油的无脂干物质（%）=）脱脂乳的无脂干物质（）稀奶油的含脂率（%100
%100?- 即：
脱稀
稀SNF 100F 100SNF ?-=
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：40F =稀 2.8SNF =脱
%9.42.8100
40100SNF =?-=稀 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≤1000,000个/ml 而用来做超高温奶的牛奶细菌总数≤500,000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（尤为芽孢菌）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、巨大芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、腊样芽孢杆菌等。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
牛奶 预热 脱气
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，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
（一）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）提供的大约4℃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）。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，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
图16-10 以管式热交换器为基础的间接UHT系统实物图
图16-11 超高温灭菌原理图
1产品供应罐（此图未画出），2.产品阀V13，3.产品平衡罐，包括一个液位控制器（A在产品泵入口以上保持恒定液位、B在泵之后保持阻尼波动流动、C在输入的产品中消除气泡），4.产品
泵M2、、，5.旁路正反馈阀V20（在设备灭菌期间，为使消毒水不致冷却下来，此阀处于工作状态），6.正反馈区域（产品被正反馈预热，输出的产品被连续冷却下来），7.压力泵M3、液流调节器FC54（产品和控制压力共同流入同步室），8.旁路阀V51（在低温最终清洗时增加产品流动，用V51工作的方式使液流调节阀FC54旁路），9.加热器（产品被加热到杀菌温度），10.同步管（产品被冷却下来前通过的一个管道，该管的长度要足以保持4秒的灭菌温度再冷却），11.冷却器—THE（在同步管之后产品被冷却下来），12.压力控制阀V78（在生产期间，在同步管内的计数器压力最小4巴），13.附加冷却器（降低回流产品的温度，设备灭菌期间，产品流内的水被冷却，以防产品平衡罐内的产品沸腾），14.压力控制阀V74（设备杀菌期间计数器压力为4巴，生产期间计数器压力为1巴），15.返回阀V75（生产期间使回流产品溢出和填充或排空期间排出），16.摆动弯头—排出/抑制（在填充/排空末端顺序手动），17.清洗剂泵M12（碱液）/M13（酸液）（在清洗期间使清洗剂注入设备），18.水阀V14（设备冲洗期间工作），19.填充阀V15.2（填充产品供应线期间工作，为手动蝶阀），20.清洗阀V15.1（产品供应线最终清洗期间工作，为手动蝶阀），21.热水流平衡罐（热水流循环通过平衡罐，当液面太低时，冷水加在其顶部），22.热水流循环泵M9，23.阀V61（设备杀菌期间改变热水流动方向），24.蒸汽喷射器（蒸汽被喷射到热水流中，直接加热产品流中的产品），25..热水流冷却器V64（水在返回到热水流平衡罐之前被冷却，平衡罐温度保持在85℃），26.旁路阀V65（在低温最终清洗期间增加热水流动，通常热水流动被一个限定盘置定，由激活V65的方式使其旁路），27.V66（如果液位低于LSL66，填满热水平衡罐中的水位），28.控制板（指示工艺状态，监督工艺执行情况，控制自动化）。
半成品乳先通过平衡槽3，然后经泵M2送至正反馈区域6被正反馈预热，输出的产品被连续冷却下来，预热后乳通过V20进入加热器9加热到杀菌温度后马上进入同步管10保持4s，然后进入同步管后的冷却器III第一次冷却，同时，给杀菌用的水加热。经初步冷却的灭菌乳再通过正反馈区域I，被半成品乳第二次冷却后，经过冷却器冷却至灌装温度。灌装溢出的剩余乳经冷却器IV冷却至4~8℃后通过V75返回到平衡槽，重新进入下一个循环。
说明：在不同的利乐热无菌设备上相应的泵或阀使用同样的位置号，即意味着M2总是在平衡罐后的产品泵。
（二）工艺描述
本章给出本设备较容易的、便于理解的描述。用流程图的功能方式描述，给出可接受的、清楚的图形，可能不包括所有的详细资料，该设备设计用于直接填充的包装机械。
实际生产的工艺循环可划分为下面几个阶段：
?设备杀菌?产品?无菌中间清洗?停止?最终清洗
每一阶段又划分为几个步骤,如图16-12所示.。
2013~2014学年第一学期 《食品无菌加工技术》课后作业 论文题目：超高温瞬时灭菌设备的应用现状 学院：生物与农业工程学院 专业：食品科学与工程 班级：XXXXX 学号：XXXXX 姓名：XXXXX 任课教师：XXXXX
超高温瞬时灭菌设备的应用现状 （生物与农业工程学院XXX XXX） 摘要：随着人们对食品安全问题的日益关注及科学技术的发展, 食品杀菌技术不断得到研究与应用。超高温瞬时灭菌技术作为一种高效的杀菌技术而备受推崇，超高温瞬时灭菌设备也在流体食品生产中得到广泛应用。文章介绍了超高温瞬时灭菌设备的灭菌原理及应用现状。 关键词：超高温瞬时灭菌技术；超高温瞬时灭菌设备；应用现状 “十一五”以来，我国食品工业持续快速增长。据统计，2011年，全国规模以上食品企业已达3.1万家，占全国工业产值的比重9.1%，支柱地位不断强化[1]。随着经济的发展和人民生活水平的提高，各种饮料、乳品的消费日益增大，自然对食品质量提出更高要求：保质期长，口味不变。超高温瞬时灭菌技术是达到这一要求的不二途径。 自上世纪中期研究出超高温瞬时灭菌技术后,各种式样的超高温瞬时灭菌机应运而生,并在食品行业中被广泛应用。究其杀菌原理可分为直接加热和间接加热两种。国内生产的超高温灭菌机大多采用间接加热,较常见的设备有波纹管式成套灭菌系统和板式成套灭菌系统。目前,超高温瞬时灭菌机已广泛应用在乳品、果蔬汁类饮料、乳酸菌类饮料、咖啡饮料、酒类、冰淇淋及调味品等流体食品生产中,尤其是管式超高温灭菌机，还可以处理略带有颗粒与纤维的其他液态食品,具有其他设备无可比拟的优越性,受到食品生产企业的青睐[2]。文章就超高温瞬时灭菌设备的灭菌原理、特点以及应用现状进行综述。 1超高温瞬时灭菌（UHT）技术 1.1 超高温瞬时灭菌技术的定义 超高温瞬时灭菌是指将流体或半流体在2~8s内加热到135℃~150℃，然后再迅速冷却到30℃~40℃。这个过程中，微生物细菌的死亡速度远比食品质量受热发生化学变化而劣变的速度快，因而瞬间高温可完全杀死细菌，但对食品的质量影响不大，几乎可完全保持食品原有的色香味[3]-[6]。 1.2 超高温瞬时灭菌原理
超高温杀菌技术 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
新型商业杀菌技术 蔡晨 1010821238 1、超高温杀菌技术 （1）基本原理:按照微生物的一般致死原理，微生物在高于其生长温度区域最大值的热环境中，必然受到致命的损害，且随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。 （2）优缺点:UTH使产品达到较长保质期的基本条件是达到杀菌效率和钝化酶，此外需尽量减小产品在高温处理下可能发生的营养损失、产品褐变、蛋白质凝固沉淀等物理化学变化。产生褐变及其它缺陷的危险性较小，生产工艺条件较易控制，能更好地保存食品的品质和风味。但强烈的热处理对产品的外观、味道和营养价值都会产生一定的不良影响。 应用领域:乳制品、果汁制品的灭菌加工。高温杀菌现在分两种一种是饮料，豆浆等液体物料包装前杀菌，这种一般用的是管式超高温瞬时杀菌设备，还有一种高温杀菌技术是用的杀菌锅，适应于食品耐热包装之后的杀菌。 2、欧姆加热法超高温杀菌技术 （1）基本原理:欧姆加热就是利用物料本身的电阻特性直接把电能转化为热能的一种加热方式，它克服了传统加热方式(对流加热，热传导，热辐射)中物料内部的传热速度取决于传热方向上的温度梯度等不足，实现了物料的均匀快速加热。当物料的两端施加电场时，物料中有电流通过，在电路中把物料做为一段导体，由于物料的电阻特性，利用它本身在导电时所产生的热量达到加热的目的。 （2）优点:加热速度快、容易控制；加热均匀；能量利用率高。 缺点：目前该技术在研究应用中存在几个主要问题，加热速度的控制；对于非均质的复杂食品物质，各部分电阻都不同，在通电时内部电流能否均匀分布成为影响加工品质的关键；在接触式欧姆加热解冻中，应研制一种耐腐、无污染的电极与物料接触，避免产生电流集中现象，引起局部过热；在浸泡式欧姆加热解冻中，浸泡介质的电导率是影响解冻速率和物料内部温度分布均匀性的重要因素，其影响机理尚不明确，有待进一步研究；颗粒杀菌值的评估与计算问题尚未很好解决；颗粒食品的输送、混合及如何平均地充填于每一容 器中等技术问题；含颗粒食品的密度过大或过小难以保障加热效果；利用欧姆加热时的欧姆加热设备的投资较大，现在的电力价格还相当高，欧姆加热目前仅对酸性食品的加热人们对欧姆加热的高质量产品还没有充分的认识，商业应用尚不广泛。 （3）应用领域:欧姆加热法是一项新技术，可用于食品中的杀菌、解冻、漂烫。根据欧姆
建筑节能技术创新与应用 1建筑节能概述 1．1关于建筑节能的涵义 建筑节能的涵义是指在建筑进行规划的阶段、设计阶段、建造阶段以及使用期间，符合当下的建筑节能准则，尽可能得提升建筑围护结构热工的性能，通过节能型用能系统以及可再生能源利用系统，在多个专业和领域的相互配合中切实降低建筑能源消耗的活动。 1．2关于建筑节能的意义 建筑节能能够帮助节约资源，合理得利用能源，以缓解当下能源资源有限，制约着经济与社会发展的现状。注重建筑节能在促进经济的可持续发展的同时，更可以起到保护国家资源安全，维护生态环境，提升人民群众生活水平的目的。建筑节能是建立资源节约型，环境友好型社会的重要部分。当前，我国节能供应紧张，影响经济的快速发展，其中建筑上所耗的能量大约占社会总能耗的46.7%。我国从上世纪90年代开始实施建筑节能50%的《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》，在2014年4月又颁布了《绿色建筑评价标准》(GB/T50378—2014)，建筑节能标准的与时俱进是为了促进低能耗建筑的发展和普及，实现节能的目的。建筑节能的重要性主要表现在以下四点:第一，能够缓解能源紧张，是社会经济发展的需要;第二，能够减轻大气污染，保护生态环境;第三，能够提高建筑热环境的质量;第四，是建筑业可持续发展的需要。近年来，随着建筑行业的崛起和腾飞，作为支柱产业的建筑业对国民经济的推动作用越来越显著，因此更要重视好建筑节能工作的开展。
2有关建筑节能方面的新技术的应用 2．1门窗节能技术的应用 门窗作为建筑中不可或缺的一部分，具有促进空气流通，加强采光以及对建筑物起到围护等非常重要的作用。同时，门窗也是建筑中能量最易损失的部分。门窗造成的能量损失主要体现在:门窗的框扇和玻璃造成的传导上的能量损失，辐射热损失，隙缝带来的能力损失等等。当下，门窗节能技术的处理方式有加强门窗材料的保温及隔热的能力，加强门窗封闭性，合理配置建筑物每个朝向的窗墙比，设置恰当的遮阳系统。门窗节能的技术应用当中，较为有效果的一是窗框型材材料和断面型式的选择，而是玻璃的选择。门窗的材料众多，且近年来节能材料发展迅速，技术含量都比较高，有塑木复合型材、铝合金断热型材、钢塑整体挤出型材、铝木复合型材和UPVC塑料型材等，其中属UPVC塑料型材应用最广。UPVC塑料型材由硬质聚氯乙烯高分子的原料制成，生产中污染低，能量消耗较少，且导热系数小，密封性佳，故而保温隔热的效果不错。UPVC塑料门窗目前在西方发达国家已被广泛使用，尤其在德国，大约占到一半的比例。为避免因门窗玻璃造成的能耗量大的现象，目前通过高科技技术的运用，加工制成了诸如中空玻璃，高强度LOW2E防火玻璃(低辐射镀膜防火玻璃)、镀膜玻璃(包括反射玻璃、吸热玻璃)，磁控真空溅射方法镀制含金属银层的玻璃和智能玻璃等。智能玻璃可以根据外界光感的不同进行不同的反应，分为两种智能玻璃。一种是光致变色的玻璃，当有光进行照射，玻璃感光自动变暗，使光线减少穿透力，当光的照射停止时，玻璃又恢复透亮，使光线容易穿透。还有一种是电致变色玻璃，两篇玻璃之上进行导电膜和变色物质的镀化，借助电压的调节，使其变色物质发
新型商业杀菌技术 蔡晨 38 1、超高温杀菌技术 （1）基本原理:按照微生物的一般致死原理，微生物在高于其生长温度区域最大值的热环境中，必然受到致命的损害，且随着受热时间的延长而加剧，直至死亡。 （2）优缺点:UTH使产品达到较长保质期的基本条件是达到杀菌效率和钝化酶，此外需尽量减小产品在高温处理下可能发生的营养损失、产品褐变、蛋白质凝固沉淀等物理化学变化。产生褐变及其它缺陷的危险性较小，生产工艺条件较易控制，能更好地保存食品的品质和风味。但强烈的热处理对产品的外观、味道和营养价值都会产生一定的不良影响。 应用领域:乳制品、果汁制品的灭菌加工。高温杀菌现在分两种一种是饮料，豆浆等液体物料包装前杀菌，这种一般用的是管式超高温瞬时杀菌设备，还有一种高温杀菌技术是用的杀菌锅，适应于食品耐热包装之后的杀菌。 2、欧姆加热法超高温杀菌技术 （1）基本原理:欧姆加热就是利用物料本身的电阻特性直接把电能转化为热能的一种加热方式，它克服了传统加热方式(对流加热，热传导，热辐射)中物料内部的传热速度取决于传热方向上的温度梯度等不足，实现了物料的均匀快速加热。当物料的两端施加电场时，物料中有电流通过，在电路中把物料做为一段导体，由于物料的电阻特性，利用它本身在导电时所产生的热量达到加热的目的。 （2）优点:加热速度快、容易控制；加热均匀；能量利用率高。 缺点：目前该技术在研究应用中存在几个主要问题，加热速度的控制；对于非均质的复杂食品物质，各部分电阻都不同，在通电时内部电流能否均匀分布成为影响加工品质的关键；在接触式欧姆加热解冻中，应研制一种耐腐、无污染的电极与物料接触，避免产生电流集中现象，引起局部过热；在浸泡式欧姆加热解冻中，浸泡介质的电导率是影响解冻速率和物料内部温度分布均匀性的重要因素，其影响机理尚不明确，有待进一步研究；颗粒杀菌值的评估与计算问题尚未很好解决；颗粒食品的输送、混合及如何平均地充填于每一容 器中等技术问题；含颗粒食品的密度过大或过小难以保障加热效果；利用欧姆加热时的欧姆加热设备的投资较大，现在的电力价格还相当高，欧姆加热目前仅对酸性食品的加热人们对
电气节能技术与电力新能源的发展与应用 发表时间：2019-05-20T11:31:41.077Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：杨林董超[导读] 摘要：电力行业近几年迎来了快速发展期，但事实上，电力生产和电能输送的过程中不但会制造出大量的污染物和有害所体，还会消耗掉大量的煤炭、石油、天然气等不可再生资源，有悖于节能环保原则与生态环境可持续发展理念。 (国网新源张家口风光储示范电站有限公司河北省张家口市 075000) 摘要：电力行业近几年迎来了快速发展期，但事实上，电力生产和电能输送的过程中不但会制造出大量的污染物和有害所体，还会消耗掉大量的煤炭、石油、天然气等不可再生资源，有悖于节能环保原则与生态环境可持续发展理念。现阶段，有必要针对电气节能技术与电力新能源的开发与应用加大研究力度，快速提升水利发电、风力发风、太阳能发电等一系列电力新能源的应用比重，为我国的节能环保 事业做出积极的贡献。本文首先阐述了主要的电气节能技术，之后针对电力新能源的发展与应用进行了系统化的研究，供相关人士参考。关键字：电气节能技术；电力新能源；发展；应用伴随着我国社会经济的快速发展，社会生产规模在不断扩大，人们的生活品质也实现了大幅提升，这一系列变化的最终结果是加大了电能资源的需求量。在这种情况下，如果继续以火力发电为主，虽然在短时间不会出现电能短缺的局面，但从长远的角度来看不利于电力事业乃至整个生态环境的可持续发展。在此背景下，有必要针对电气节能技术与电力新能源的发展与应用进行研究，使水电、风电、核电、太阳能发电等电力新能源逐渐替代当前的火力发电，降低不可再生资源的使用量，实现社会经济、人类生存发展与自然生态环境的协调发展。 1.电气节能技术的相关措施 1.1电网的节能改造在电网运行的过程中，会由于无功电流导致不同程度的电能损耗，从理论上看，这种电能损耗是无法避免的，但却会造成大量的电力资源浪费。因此，有必要通过电气节能技术对电网配置进行优化，使变压器处于稳定的状态之下，实现电网的科学化配置，把电能损耗控制合理的范围之内，实现电力能源的高效利用。 1.2变压器的节能设计变压器是电网系统中的重要组成部分，但由于每一个用户对电能的需求量存在差异，导致电能在输送的过程中电压也各不相同，由此造成电能的损耗。因此，有必要通过节能技术对变压器进行改造，实现对电压的合理调控，使电力传输过程中的稳定性获得提升，从而减少电能的损耗。供电企业在对变压器进行改造时，要充分结合电力用户的实际用电量进行科学调配，使变压器具备节能环保效能的同时，不影响供电质量与服务品质。 1.3照明的节能设计照明灯具是社会生产及人们日常生活中必不可少的用电设备，在使用的过程中，同样会造成大量的电能损耗。因此，有必要对照明进行节能设计，这将从根本上实现节约用电。首先，在选择照明方式时，要充分利用好自然光，实现自然光照与人工照明的有机融合，降低照明设备使用率；其次，根据空间的用途合理选择光源，例如卧室就适合采用荧光灯进行照明；在客厅这一类场所适合选用三基色荧光灯或者稀土荧光灯进行照明；当室外场所需要使用照明设备时，适合选用高压钠灯，因为这种灯具属于气体光源，而且使用寿命较长。 1.4空调的节能设计现如今，空调设备已经走进了千家万户，并且在大多数的建筑物中，基本都安装了中央空调，实现对室内温度的统一调控。但是，空调的使用却会带来大量的电能消耗。在这种情况下，空调的节能设计则显得十分重要，甚至成为建筑电气节能设计的重要任务。例如通过冰蓄冷技术即可有效提高空调的节能效果，在降低电能消耗的同时，还可以实现制冷设备的装机容量和设备功率的大幅下降。 2.电力新能源的应用与开发 2.1太阳能发电当前，太阳能在我国已经成为应用得最广泛，同时开发得最为全面的新能源，截至至目前，已经在多个领域内实现了深入应用，尤其在建筑领域内的应用技术已经达到了成熟水平。太阳能作为一种绿色清洁能源，将太阳能转化成电能以后，不但是可以满足用户对于电能资源的需求，还不会给生态环境带来污染。因为，利用太阳能进行发电，成为当前乃至今后电力新能源的主要发展方向，值得对其进行大量的推广应用，逐渐扩大太阳能发电的应用的比例。 2.2风力发电随着我国科学技术的整体提升，风能已经在多个领域中实现了开发利用。对于电力领域来说，风能具有较强的节能效果，对于缓解不可再生资源的紧张局面具有非常重要的意义。风力发电主要是利用发电机组，将风能转变成电能，在这个转换的过程中，不但不会对生态环境造成破坏与污染，还可以使电能资源的应用效率获得大幅提升。 2.3核能发电在所有新能源中，核能是一种最具清洁性以及最高效的能源，但是核能也具有一定的危险性，例如核泄漏事件。一旦发生此类事故，必然会给当地的生态环境和居民的正常生活带来重要影响。因此，在利用核能进行发电的过程中，必须注重核电厂的安全性。核能技术在我国尚处于研发阶段，应用范围相对有限，要想实现核电发电的快速发展，需要借鉴欧美发达国家的先进经验，以此来降低核能发电的风险，促进核能的应用。 2.4水利发电水利发电可以有效提高环境保护的实际成效，而且发电成本低。近些年来，我国的水电工程建设、水轮发电机组制造、输电等方面的技术已经日益成熟与完善，而且我国的水资源丰富。据相关数据统计，我国的河流资源蕴藏量可达到6.8亿千瓦，为水利发电提供了非常强大的资源优势。经过近几年的努力，已经建成了很多大规模的水力发电厂，例如葛洲坝水电站、三峡水电站等等，成功的把水的动能与势能转变成电能资源。目前，经过几十年的开发建设，我国的水利发电技术已达到了国际水平。对于那些水资源较为匮乏的地区，为了适应电能应用的调峰，采用了抽水蓄能发电技术，例如已经建成并投入使用的广州抽水蓄能电站、江天荒坪抽水蓄能电站等等，使高峰期的电能供应得到了有效缓解。结束语：
节能技术及其应用 --热能07-1李辉 摘要：本文主要是关于节能概念及节能技术、应用的文章。主要包括了节能意义及华能，邹县电厂的应用实例。 关键词：电力行业节能减排清洁生产能源节能技术应用低碳Summary:This article is about the energy saving concepts and technologies,the application of article.Including energy conservation significance and Huaneng,Zou County Power Plant Application. Keywords：Power industry,energy conservation,cleaner production,energy,energy-saving technology,low carbon 1.节能 1.1什么是节能 节能就是尽可能地减少能源消耗量，生产出与原来同样数量、同样质量的产品；或者是以原来同样数量的能源消耗量，生产出比原来数量更多或数量相等质量更好的产品。[1] 1.2节能的意义 国民经济的发展要求能源有相应的增长，人口的增长和生活条件的改善也需要消耗更多的能量。现代社会是一个耗能的社会，没有相
当数量的能源是谈不上现代化的。现代主要能源是煤、石油和天然气，它们都是短期内不可能再生的化石燃料，储量都极其有限，因此必须节能。节能不是简单地指少用能量，而是指要充分有效地利用能源，尽量降低各种产品的能耗，这也是国民经济建设中一项长期的战略任务。节能问题现已受到各国的普遍重视，作为能源经济发展的重要政策。自1973年和1979年石油输出国组织（OPEC）两次大幅度提高石油价格以来，工业发达国家不可能再依靠廉价石油来发展经济，美国、日本率先积极开展各种节能技术研究以缓解“能源危机”的冲击，使单位产品的能耗有明显降低。例如国际先进水平是每炼1吨钢需消耗0.7～0.9吨标准煤，而我国目前每吨钢的能耗约为1.3吨标准煤，也就是说我国炼钢的能耗是国际水平的1.6倍，所以在我国节能应该有很大的潜力可挖。 2．各行业的节能 2.1汽车行业：节能减排 控制汽车排放和污染成为了论坛的一个主要议题。环保部科技标准司副司长刘志全提到：（1）轻型汽车2010年全部启动国4标准；（2）排放控制的对象将由机动车扩展到工程机械等氮氧化物、颗粒物排放较多的污染源。重型汽车可能要在“十二五”作为重点；（3）“十二五”期间国家把氮氧化物控制作为国家重点控制的指标，因此可能汽车的氮氧化物控制要在“十二五”提到具体落实实施的阶段。汽车行业。[2]
建筑节能与绿色建筑应用技术 在当今世界对低碳排放的追求越演愈烈、人们对健康节能的要求越来越高的背景下，节能减排与绿色生态成为了建筑设计的发展方向。绿色建筑是我们对周围环境的改变和适应的开发行为。建筑行为要素是自然资源的消耗、改变和转化，绿色建筑行为在各方面都对环境产生重要的影响,也将对经济社会可持续发展产生重大影响。文章试从绿色建筑节能技术的应用方面进行探讨和分析，以期能为绿色建筑节能技术的应用提供一些有益的思路。 一、何谓绿色建筑??绿色建筑在概念上主要包含如下几点:(1)节能，在这里主要是强调要我们减少各种各样的资源浪费；(2)保护环境，在这里主要是强调减少环境污染以及减少二氧化碳的排放数量；（3)满足人们使用上的要求，为人们提供的使用空间要做到“适用”、“健康”、“高效”。绿色建筑从设计、建设、使用、维护到拆除每个环节都有各种各样的节能及环保要求。这意味着在设计阶段就要重点考虑环境因素的利用,还要尽量地降低建设过程对环境造成的不良影响,且确保建筑在运行阶段能为人们提供低耗、舒适、健康的空间，并全力降低拆除时对环境所造成的危害程度。?二、绿色建筑节能技术的应用（一）合理的建筑布局能够大幅降低建筑使用过程中的能耗 ?在一栋建筑的规模、功能、区域确定了以后，建筑外形和朝向对建筑能耗将有重大影响。一般认为，建筑体形系数与单位建筑面积对应的外表面积的大小成正比关系,合理的建筑布局可以降低采暖空调系统的电力使用载荷。从热力学与空气动力学的角度出发，较小的体形系数与较小的外部负荷呈现正比关系。而用途为住宅的建筑物外部负荷不稳定其对能量消耗占主要因素。而对运动场馆、影院等大型公共用途的建筑物而言,其内部的发热量要远远高于外部的发热量，所以在设计中较大的体形系数更加有利于散热。也就是说普通住宅与大型的公共建筑由于用途不一样,其发热量影响因素也不一样，从节能的角度出发,其体形系数的设计要求是相反的。 （二)建筑物进行外墙保温能够大幅降低建筑使用过程中的能耗?对建筑物进行外墙保温是一项能够大幅提高热工性能的绿色节能工程。其外墙保温材料的铺设厚度与其保温效果呈现正比例关系。外墙保温工艺的广泛应用不但可以在寒冷的冬季有效地避免室内温度的快速流失,而且在炎热的夏季还可以有效地避免由于太阳光辐射而导致的外墙温度升高进而带动室内温度的上升，从而减小了空调等制冷设备的工作载荷。这样一来,通过铺设建筑物外墙保温层不但使夏季的隔热性能得到提升还使得冬季的保温性能得以加强。这样就减轻了冬季供暖压力和夏季的降温电力载荷,从而使得建筑物的能耗得到降低。所以,从考虑降低能耗的角度来看,我们应该大力推广建筑物外墙保温工艺与技术进行广泛的实施。?(三)对室内环境进行系统控制以达到综合性系统节能的目的 ?绿色建筑的一大特点就是综合利用空气处理、尽可能地多采用自然光、优化完善自然通风设计等诸多综合系统，整体性多方位地进行优化与系统整合。将多方面的使用功能有机地进行整合与优化完善，科学系统地从整体上降低建筑物的能耗。在整体性综合控制当中暖通系统占有极其重要的作用，因为一般的建筑当中暖通系统占其总能耗百分比高达50％以上。对建筑物的暖通系统进行科学、合理的优化和有机的整合具有极其重要的意义。而要降低暖通系统的能耗，首当其冲就是要从优化暖通系统的设计入手,其节能成败的关键因素是对暖通系统的自动控制。而从当前的暖通空调系统优化设计方案实施效果来看，节能效率最高的基本上都是采用集散控制技术的绿色建筑系统,一般地，整个暖通空调系统的节能效率最高可达３0％左右。?（四）充分利用洁净丰富的太阳能天然能源??就目前而言，太阳能为目前已开发的绿色能源中最重要的能源，是取之不尽、用之不竭、广泛存在的天然能源，其具有极为洁净和廉价等诸多显著优点。目前,在住宅建筑中太阳能的利用主要有太阳能空调、太阳能热水器和太阳能电池。对于我国而言太阳能资源相对还是十分丰富的，浙江地区年平
超高温瞬时灭菌在食品应用中的概述 （冯帆 2013级科工三班 222013324022010） 摘要：超高温杀菌技术是目前研究开发的高新技术之一，它具有节能高效、安全、经济以及更大限度保持食品天然的色、香、味的特点。文中概述了超高温杀菌技术的原理以及其分类，简述了其在食品中的应用。 关键词：超高温瞬时灭菌食品加工杀菌设备 一、超高温瞬时灭菌的定义 超高温瞬时灭菌，又名UHT杀菌法，是英国于1956年首创，在1957～1965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。超高温杀菌最早用于乳品工业牛奶的杀菌作业。1965年英国Burton 提出了详细的理论技术报告。UHT杀菌装置的开发是由荷兰的斯托克公司在20世纪50年代初率研制，随后国际上又出现了许多类型的超高温处理装置。20世纪60年代初，无菌装罐技术获得成功，促进了超高温杀菌与无菌装罐技术相结合，从而发展了灭菌乳生产工艺。20世纪80年代后，UHT技术得到了更大的发展，其应用范围不仅仅限于液体产品，目前已可应用于固液混合产品和固体粉状产品等。杀菌装置也有很大的发展，如欧姆加热装置、气流式杀菌装置、塔式杀菌装置等的开发，进一步促进了超高温杀菌技术的发展。超高温瞬时灭菌设备适用于鲜乳、果汁、饮料、棒冰、及冰淇淋浆料、酱油、豆浆、炼乳、酒类等液体物料的瞬时灭菌. 二、超高温灭菌的基本原理 超高温灭菌是把加热温度为135-150、加热时间为2-8s、加热后产品达到商业无菌要求的杀菌过程叫做超高温杀菌或者UHT杀菌。其基本原理包括微生物热致死原理和如何最大限度地保持食品的原有风味及品质原理。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，必然受到致命的伤害，且这种伤害随着时间的延长而加剧，直到死亡。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[1] 三、超高温瞬时灭菌使微生物致死的理论依据 微生物的热致死率是加热温度和加热时间的函数。 3.1微生物的耐热性
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135~150℃，加热时间为2~8s，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，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）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。
利乐瞬时超高温灭菌技术让液体食品快速发展 超高温瞬时灭菌于1949年随着斯托克装置的出现而问世，其后国际上出现了多种类型的超高温灭菌装置。超高温瞬时灭菌技术其实就是鲜奶加工处理的一种灭菌工艺，通过将鲜奶在135℃-140℃处理4-10秒，从而达到灭菌的效果。 常温牛奶可以保鲜很久会让很多市民怀疑是不是在里面添加了防腐剂，其实不然。利乐利用超高温瞬时灭菌技术创新的无菌加工技术以及无菌包装，可以使得鲜奶即使不在冷藏条件以及添加防腐剂的情况下也可以维持更长的保质期，市民们可以放心饮用。 利乐是一家提供食品加工与包装的完整解决方案的公司，50年来，利乐始终把自己定位于一个食品行业的积极参与者。安全与创新是相辅相成的两个支柱，共同促进了利乐的成长。 在1972的时候，利乐进入了中国市场，从此打开了中国液态食品快速发展的局面。 利乐对中国的改变，还包括它对乳品巨头的帮助。伊利是利乐在中国的关键客户，它曾是服务于呼和浩特周边地区的一家小公司，由于鲜奶的保质期比较短，如果想要从北方将牛奶运输到南方就不得不花上高额的低温运输费用，此外也无法保证不添加防腐剂的牛奶能够在保质期内安全送达。因此，伊利一直在寻找能够将质优价廉的本地牛奶运输到全国各地的方案。而利乐的出现则恰恰解决了这一难题，利乐通过运用超高温瞬时灭菌技术将乳品和包装进行了高温灭菌，同时利乐所生产的由纸、铝、塑六层复合纸组合而成的无菌包装也能够有效的阻隔外界的空气、光线，避免内容物遭到外界因素的污染而发生变质，真正实现了“北奶南调”的梦想。 利乐公司一直以来都着眼于在中国的长期发展，致力于“通过多元化的产品满足中国市场多元化的需求”，不断将先进的技术设备和完善的配套服务引进中国，积极推进生产服务的本地化进程，在中国液体食品包装领域发挥着重要的作用。
UHT(超高温瞬时灭菌系统)简介 产品是在一个完全密封的系统中连续进行短时急热急冷处理,在杀死所有的有害微生物的同时,对产品风味,营养成分影响极小,而且防止产品的二次污染,一般有管式和板式两种,管式因其在高温及较高蒸汽压力下的可靠性而获得广泛的应用,该系统主要有以下特点: 1.处理过的食品可保鲜数月,无需冷藏储运. 2.食品风味,色泽,营养成分等破坏极小, 3.采用管式,能量利用率高; 4.适应不同物料,连续运行时间长. 设备简介 管式换热器是由一根壳管内套多根小管而成复合管,再将多段复合管连接起来,每一段为一程.各程的内管用U形管相连接,而外管则用支管相连接.这种换热器的程数较多,一般都是上下排列,固定于支架上,制品在内管内流动,加热介质在外管内逆向流动,通过内管壁进行热交换. 适用范围: 管式换热器适用于各种不同的产品特别是:高黏度的产品,含有纤维及果肉颗粒较大的产品,酸度较高,对死角有腐蚀性的产品,低酸无菌含颗粒的产品,例如:番茄酱,果汁,咖啡饮料,人造奶油.冰淇淋等. 另外,管式灭菌系统在巴氏,高温,超高温灭菌奶生产中有广泛的应用. 主要特点: 不易结焦,工作时间长,易于清洗,维护费用低,材质可靠,承受压力高,结构独特,热应力降低,设计合理,适用范围广. 我们的技术 我公司设计制造的管式换热器,每根壳管中的管子数量和直径可以变化,以满足制品性质和对热量的要求,为了避免热应力,这些管组独立地"浮"在外壳上. 从结构形式上可分为: 全管式:即整个换热过程都在复合管内完成,系统内没有其他的换热单元,若物料较粘稠或含有颗粒时,应选择这种形式. 混合式:即高温段换热在复合管内完成,生物料预热段和熟物料的某一冷却段可结合起来在一段板式内进行热交换,这种形式耗能较少,可大大降低冰水和冷却水的用量,在稀薄类物料的生产上,选择这种形式较为合适. 从控制形式上可分为: 全自动控制 (配置PLC控制,彩色触摸屏,清洗,生产消毒全部自动完成) 半自动控制 (配置普通电气柜,回流阀和蒸汽调节阀自动控制,其余流量控制阀手动调节) 从零部件配置上可分为: 进口型: 主要部件如流量调节阀,换向阀,控制仪表等均采用进口型 国产型: 主要部件如流量调节阀,换向阀,控制仪表等均采用国产型 从灭菌温度上可分为: 巴氏灭菌系统: 适用于产品最终灭菌温度为85℃-95℃的工况, 高温灭菌系统: 适用于产品最终灭菌温度为117℃-125℃的工况.
编号：TS05CJ-022R04 超高温瞬时灭菌机 再验证文件 版次：□新订□替代： 起草：年月日审阅会签： （验证领导小组） 批准：年月日
xxxx有限公司 目录 1、概述 2、目的 3、依据及范围 4、职责 4、1验证领导小组 4、2设备验证小组 4、3责任 5、验证 5.1、再验证范围 5.2、运行确认（OQ）： 5.3、性能确认（PQ）： 6、异常情况处理程序 7、附件
1、概述： 安装场所：合剂车间的灭菌岗位 1.1本设备是液体制剂的灭菌等专用设备，它采用瞬时灭菌，可以进行快速、有效的灭菌等工作。 1.2本设备的运行及其性能的如何对产品质量有着直接的影响，在D级洁净区的环境中，对其有更高的要求，按照验证管理文件的规定，对其进行了再验证，决定对其性能进行再次确认。 2、目的： 检查并确认超高温瞬时灭菌机安装及运行的正确性，符合GMP规定, 以及其对工艺的适应性。证实该设备能达到设计要求及规定的技术指标。 3、依据及范围： 3.1 依据： 《药品生产质量管理规范》 《中华人民共和国药典》 《药品生产验证指南》（2003） 《超高温瞬时灭菌机使用说明书》
3.2 范围： 本方案适用于超高温瞬时灭菌机再次验证。 4、职责 验证小组提出完整的再验证计划，经批准后实施，整个验证活动分两个阶段完成（运行确认和性能确认）。 4.1验证领导小组： 组长：质量副总 副组长:质量部长、动力部长、生产部长、供应部长 成员：QA主管及QA成员、QC主管及QC成员、动力维修成员、供应部成员、车间负责人、各岗位负责人等。 4.2设备验证实施小组： 组长：动力部长 成员：动力部成员、QA主管、QA成员、车间负责人、各岗位负责人、QC主管、QC成员。 4.3责任： 4.3.1验证领导组长职责 负责验证方案与报告的最终批准及总体调控。 4.3.2领导小组成员职责 （1）完成与其区域相关的验证申请、验证立项的确认； （2）执行验证总体规划和阶段性验证计划，组织各项验证工作的实施，协调验证过程； （3）参与起草、审核、评估和批准特定部门的验证文件，对有关验证实施小组成员进行验证知识培训。
浅析云计算节能技术与应用 付飞 威睿信息技术(中国)有限公司北京100190 摘 要云计算技术发展为数据中心节能减排提供了新的技术保障，本文梳理了云计算技术体系下节能减排的关键技术，并对数据中心服务器整合过程中的能耗进行统计分析。 关键词云计算；虚拟化；节能技术；服务器整合；数据中心 前言 随着云计算的深入发展，全球各大运营商纷纷将云计算的虚拟化技术引入到数据中心，数据中心经过虚拟化之后，带来的益处是显而易见的。降低总体运营投资，体现在各个方面，主要包括： 1)节能减排，降低整体运营成本。通过进行服务器整合，遏制了服务器数量的增长，减少了IT设备的采购量，因此会大幅降低设备运行所带来的隐性成本消耗，同时也减少了环境污染，达到了“节能减排”的效果。 2)安全可靠，提升业务系统稳定。通过虚拟化技术，可以搭建虚拟化集群，通过虚拟化的高可靠性功能，使得应用系统的业务连续性得到更高的保障。 3)灵活部署，提高运维管理水平。虚拟化技术给企业带来的另一个好处就是管理的便捷性。由于在IT基础架构方面可以动态调整，资源的使用可以非常灵活调配，因此给IT管理带来质的飞跃，与传统的IT管理相比，大大降低了运营维护的难度，从运维角度来看，会提高管理人员的生产效率。 1服务器虚拟化中的关键节能技术 近年来X86服务器性能不断提升，使得X86服务器虚拟化得以充分发展，在服务器虚拟化过程中，通过一系列技术将节能减排落到了实处。 1.1虚拟化与虚拟机定义 在计算机科学中，虚拟化(Virtualizatio n)是一个表现逻辑群组或电脑资源的子集的进程，用户可以用比原本组态更好的方式来存取这些进程。这些资源的新虚拟部份是不受现有资源的架设方式、地域或物理组态所限制。一般所指的虚拟化资源包括计算能力和资料储存。 虚拟机(V irtual Machine或VM)是可以像真实机器一样运行程序的计算机软件实现[1]。 1)平台虚拟化。将操作系统和硬件平台资源分割 开来，采用完全虚拟化，敏感指令在操作系统和硬件之间被捕捉处理，客户操作系统无需修改，所有软件都能在虚拟机中运行。 ●硬件辅助虚拟化，利用硬件(主要是CPU)辅助处 理敏感指令以实现完全虚拟化的功能，客户操作系统无需修改。 ●部分虚拟化，针对部分应用程序进行虚拟，而不 是整个操作系统。 ●准虚拟化/超虚拟化(paravirtualization)，为应用程 序提供与底层硬件相似但不相同的软件接口，客户操作系统需要进行修改。 ●操作系统级虚拟化，使操作系统内核支持多用户 空间实体。 如图1所示，在传统物理机上，架构平台虚拟化软件层，将物理机进行虚拟化，实现1(物理机)to N(虚拟机)的虚拟机。 研究与开发Re s ea rch&Deve lop me nt 29
第十章 超高温杀菌 第一节 基本原理 超高温杀菌是把加热温度为135-150℃、加热时间为2-8s 、加热后产品达到商业无菌要求的杀菌过程叫做超高温杀菌或者UHT 杀菌。其基本原理包括微生物热致死原理和如何最大限度地保持食品的原有风味及品质原理。因为微生物对高温的敏感性远远大于多数食品成分对高温的敏感性，故超高温短时杀菌，能在很短时间内有效地杀死微生物，并较好地保持食品应有的品质。 一、UHT 杀菌的微生物致死理论依据 微生物的热致死率是加热温度和加热时间的函数。 (一)微生物的耐热性 微生物的耐热性受到下列因素的影响 1.菌种和菌株； 2.菌龄、培育条件、贮存环境； 3.热处理的介质、食品成分如酸度； 4.原始活菌数； 5.热处理温度和时间(主导因素)。 (二)微生物的致死速率与D 值 在一定环境和温度下，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。细菌任意时刻的致死速率可以用它残存活菌数下降一个对数周期所需的时间来表示，这便是图中D 值的概念。D 值是这一直线斜率绝对值的倒数，即： () D D C C C B /1/10log 10log /23=-=''=斜率 D 值反映了细菌死亡的快慢。D 值越大，细菌死亡的速度越慢，即细菌的耐热性越强；反之则死亡速度越快，耐热性越强。D 值随其它影响微生物耐热性的因素而异，只有在这些因素固定不变的条件下，才能稳定不变。 图10-1
(三)微生物的热力致死时间与Z值 热力致死时间(Thermal Death Time=TDT)——表示热力致死温度保持不变的条件下，完全杀灭某菌种的细胞或芽孢所必需的最短热处理时间。 微生物热力致死的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，图 10-2表达了不同热力致死温度下细菌芽孢的相对耐热性。
超高温灭菌系统的原理及基本 过程
超高温灭菌系统 一．超高温灭菌（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。 1．板式热交换系统 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。 2．管式热交换系统 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。b.有较大的生产能力。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。 3．板式与管式热交换系统的比较 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。 c．板式热交换器，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
UHT超高温瞬时灭菌机简介 为了推动乳品工业的发展，响应国家提出的“一杯牛奶强壮一个民族”的号召，使人民群众饮用到高品质、底价位的优质鲜奶，我们轻工机械研究所机械五室参照世界著名的STORK公司的先进技术开发了鲜奶超高温瞬时灭菌机技术。 一、技术参数： （一）、性能参数： 1、生产能力：4520l/h 2、生产范围：1000~4520l/h 3、超高温灭菌时间2s 4、主加热器长度：21.9m 5、热回收利用率：86% 6、UHT外形尺寸：直径:Φ1600mm，高:1800mm 7、重量：UHT约1800 kg 平衡罐约875kg （二）、能源消耗： 1、蒸汽消耗：160kg/h 8bar 2、压缩空气消耗：100l /min 6bar 3、水压力消耗： 3 bar 4、均质机最高操作压力：250 bar 5、功率消耗：1kw（不含均质机） 6、电压：380V 7、频率：50Hz 二、机器的构成：(见附页图) 1, 蒸汽及冷却水管道 2 ,气动元件箱 3 ,外罩4, 1~4层盘管5, 冷凝水处理管道6, 平衡罐7, 均质机8, 泵 三、工作原理及结构特点： （一）工作原理：
从储料罐来的原料奶经过平衡罐进行准备后，先进入盘管第三层进行预热，经过预热的牛奶进入均质机作第一次均质，均质压力为40Kgf/cm2，预均质后的牛奶进入第四层作第二次预热，然后直接进入超高温灭菌段（第一层盘管，蒸汽进行加热），灭菌时间为2s（牛奶在不低于135℃的管内流动的时间），再进入第四层和第三层进行热能回收再利用，消毒奶在第三层进入均质机进行第二次均质，均质压力为250kgf/cm2,再进入第二层盘管进行冷却，出料温度30℃以下，从第二层盘管出来的成品奶进入包装阶段。 （二）设备特点： 1、结构紧凑，占地面积小。 2、清洗系统CIP清洗。（见四） 3、连续生产，物料受热时间极短，故可获得优质产品。 4、采用超高温灭菌，灭菌效果特佳。 5、与高压均质机串联使用，应用范围广，比如适宜于高粘度物料灭 菌。 6、由于设计上采用冷、热料的两次热交换具有很高的热能再利用率。 7、经两次均质的牛奶口感好。 四、清洗过程： 本机的清洗过程分为两种模式：中间CIP程序和主要CIP程序。 中间CIP程序伺服于两次生产运行中间而无需设备消毒，在整个清洗过程中系统的主要温度与正常条件生产过程中的一样，便于确保机器的杀菌力没有削弱，它是一个固定程序，主要由碱液清洗、酸液清洗、最后冲洗组成。 主要CIP程序用于当机器关闭后或当机器到达特别持续操作时期，在此CIP过程中，管道、平衡罐及其所有设备都按主要CIP程序清洗：予清洗，碱液循环、酸液循环，冲洗。 特殊的CIP清洗程序，保证本机在任何时候，所有部分都在无菌监护状态。
9.4超高温杀菌装置 前面介绍的各种杀菌机都是在传统包装工艺中,对产品包装件进行热杀菌处理的设备。而先进的包装过程是将灭菌的制品，在无菌环境下装人无菌容器再进行封口的无菌包装过程。其中对灌装前的液体制品，特别是乳制品饮料的灭菌操作,一般采用高温短时(HTST)杀菌装置和超高温（UHT)杀菌装置。由于超高温杀菌具有灭菌效率高,杀菌时间短,经处理的制品营养价值高,风味损失小，耐热性强，在常温下保质期长,经济效益较好等优点，目前有取代前者而被广泛采用的趋势。 9.4.1超高温杀菌装置的分类 超高温杀菌法的杀菌温度一般在130℃~150℃：，杀菌时间仅为2s~8s。其加热方法有直接加热法和间接加热法。 直接加热法是指先用蒸汽直接加热乳制品,接着急剧冷却的杀菌过程。此法又可分为采用喷射器，将蒸汽喷射到乳品流体中的喷射式和采用注人器将乳品注人到蒸汽氛围中的注入式。两者比较,喷射器体积小，价格低;而使用注人器蒸汽工作压力低，蒸汽与制品温差小,更适应对热敏感制品的杀菌。无论哪一种类型,在加热过程中制品和蒸汽必定要相互混合。因此，加热蒸汽必须适于饮用,而且对加热前后的含水量还应严格控制。直接加热法的最大优点是快速加热和快速冷却,这就最大限度地减少了杀菌过程中的物理变化和化学变化,如产生焦煮味、蛋白质变性、褐变等。 间接加热法是指利用热交换器器壁间的介质间接加热、冷却乳制品的杀菌过程。加热介质有蒸汽、热水和加压热水,冷却剂常用冷水或冰水等。此法通常采用片式、环形管式和刮面式热交换器。片式热交换器处理能力大,结构紧凑。无缝环形管式热交换器强度高、可承受高压。刮面式热交换器适用于对高黏度制品的杀菌。 9. 4. 1. 1直接蒸汽喷射式UHT杀菌装置 在直接蒸汽喷射式UHT杀菌装置中,蒸汽喷射是保证乳制品瞬时达到杀菌温度的核心部件。其结构如图9-11所示，主要由内、外套管组成。内套管圆周方向开有许多直径小于1mm 的细孔,外套管为一非对称三通。蒸汽由外套管侧壁孔,经内套管细孔,强制喷射到乳制品中去。为防止乳制品沸腾和使蒸汽顺利喷人，乳制品和蒸汽均处于一定压力下。一般乳制品压力为390kPa左右,蒸汽压力在470kPa ~490kPa之间。喷射器选用不锈钢材质，以尽量避免产生高温处理的沉积物。