施建強(qiáng)

摘要：為提高殺菌機(jī)的生產(chǎn)效率，文章論述了超高溫列管式殺菌機(jī)在PET瓶含乳飲料生長過程中的應(yīng)用，從延長連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間、減少含乳飲料在殺菌過程中的結(jié)垢入手，對殺菌機(jī)的設(shè)計(jì)流程、原理進(jìn)行分析和闡述。

關(guān)鍵詞：PET；含乳飲料；列管式殺菌機(jī)

中圖分類號(hào)：TS262 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）03-0085-02

含乳飲料是指以鮮乳或乳制品為原料，經(jīng)發(fā)酵或未經(jīng)發(fā)酵加工制成的飲料，蛋白質(zhì)含量不低于1％，加工過程中往往添加有部分增稠濟(jì)、糖、穩(wěn)定濟(jì)、酸味濟(jì)等添加物質(zhì)。產(chǎn)品在進(jìn)行熱灌裝之前，需要超高溫列管式殺菌機(jī)對其進(jìn)行超高溫瞬時(shí)殺菌，殺菌溫度一般需要125℃～137℃。由于含乳飲料含有較為豐富的營養(yǎng)物質(zhì)如蛋白質(zhì)、淀粉等，該類物質(zhì)在加熱殺菌過程中會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦、糊化，在列管式換熱器產(chǎn)品側(cè)管壁結(jié)垢，進(jìn)而嚴(yán)重影響換熱器的換熱效率，增加了殺菌機(jī)的清洗頻率，因此影響了殺菌機(jī)的生產(chǎn)效率、增加了能源消耗。本文從改善殺菌機(jī)的工藝流程、優(yōu)化殺菌機(jī)的換熱面積入手，研究提高殺菌機(jī)的生產(chǎn)效率、減少能源消耗。

一、熱灌裝含乳飲料的特點(diǎn)及殺菌工藝

含乳飲料是指以鮮乳或乳制品為原料，經(jīng)發(fā)酵或未經(jīng)發(fā)酵加工制成的飲料，蛋白質(zhì)含量不低于1％，加工過程中往往添加有部分增稠濟(jì)、糖、穩(wěn)定濟(jì)、酸味濟(jì)等添加物質(zhì)。含乳飲料分為中性型乳飲料和酸性乳飲料，按照蛋白質(zhì)及調(diào)配方式分為配制型含乳飲料和發(fā)酵型含乳飲料，例如娃哈哈集團(tuán)生產(chǎn)的“營養(yǎng)快線”屬于配置型含乳飲料，將果汁與牛奶有機(jī)結(jié)合，借助于牛奶中的蛋白營養(yǎng)成分及果汁的芳香、色澤及其他礦物質(zhì)營養(yǎng)，起到營養(yǎng)互補(bǔ)、風(fēng)味及口感相互協(xié)調(diào)等作用。

含乳飲料特點(diǎn)是含有較高蛋白質(zhì)含量，另外添加有其他風(fēng)味輔料，如咖啡、可可、果汁、膳食纖維等；由于具有較為豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，根據(jù)不同含乳飲料的屬性，殺菌工藝一般需要125℃～137℃，殺菌時(shí)間15～60s不等。

二、超高溫列管式殺菌機(jī)的工作原理及特點(diǎn)

超高溫列管式殺菌機(jī)是一種間接式加熱的殺菌機(jī)，在對飲料進(jìn)行熱力殺菌的同時(shí)，為了有利于食品色、香、味及質(zhì)構(gòu)的保持，使熱力對食品品質(zhì)的影響程度降低在最小限度，通常采用超高溫殺菌溫度125℃～137℃，殺菌時(shí)間在保證殺菌效果的前提下盡可能的短。

殺菌機(jī)的組成主要包括有：進(jìn)出料平衡缸系統(tǒng)、預(yù)熱升溫段、脫氣系統(tǒng)、均質(zhì)機(jī)、升溫段1、蛋白穩(wěn)定保持管、升溫段2、殺菌保持管、冷卻灌裝段、塔水冷卻段、冰水冷卻段、熱水加熱循環(huán)系統(tǒng)。

三、超高溫列管式殺菌機(jī)的工藝流程

圖1超高溫列管式殺菌機(jī)工藝流程圖

1－平衡缸 2－脫氣罐 3－熱水罐 4－均質(zhì)機(jī) 5－真空泵 6－預(yù)熱升溫段 7－升溫段1 8－蛋白穩(wěn)定保持管 9－升溫段2 10－殺菌保持管 11－冷卻灌裝段 12－塔水冷卻段 13－冰水冷卻段 14－蒸汽加熱段

四、提高殺菌機(jī)生產(chǎn)效率的幾個(gè)因素

超高溫列管式殺菌機(jī)通常在應(yīng)用與茶飲料、果汁飲料生產(chǎn)中，通常連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間能夠達(dá)到24小時(shí)以上甚至30小時(shí)以上，而一旦應(yīng)用于含乳飲料殺菌，往往由于含乳飲料含有豐富的蛋白質(zhì)等營養(yǎng)成分容易結(jié)焦，嚴(yán)重影響換熱管的換熱效率，殺菌機(jī)的連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間往往不到20小時(shí)就需要進(jìn)行一次CIP清洗，一次清洗時(shí)間就得花費(fèi)2小時(shí)左右。為此如何延長連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間，提高殺菌機(jī)的生產(chǎn)效率就顯得尤其重要，可從如下幾個(gè)方面改善殺菌機(jī)的工藝流程：

1．增加升溫段2的換熱面積：含乳飲料在受熱過程中與加熱介質(zhì)熱水之間的溫度差直接決定了飲料是否會(huì)被糊化，在設(shè)計(jì)殺菌機(jī)的過程中，通常需控制熱水最高點(diǎn)的溫度與飲料殺菌設(shè)定溫度之間的溫差

小于2℃；

Q＝K×Δt×A

Q——總換熱量；

K——總換熱系數(shù)；

Δt——平均對數(shù)溫差；

A——換熱面積。

從換熱公式可以看出，總換熱量不變，提高換熱面積，可以降低溫差，進(jìn)而改善高溫段產(chǎn)品糊化

狀況。

2．提高升溫段2的產(chǎn)品流速：通常在升溫段2控制產(chǎn)品在列管內(nèi)的流速大于2米/秒，這樣可以有效的控制產(chǎn)品在湍流狀態(tài)下?lián)Q熱，提高換熱效率，另外較高的流速可以有效沖刷換熱管內(nèi)壁，防止結(jié)垢。

3．提高升溫段2的熱水流量：在換熱面積、換熱系數(shù)、換熱量恒定的情況下，通過增加加熱介質(zhì)的熱水流量，可以有效降低高溫點(diǎn)熱水與產(chǎn)品設(shè)定殺菌溫度之間的溫差，通常熱水流量為產(chǎn)品流量的

1.5～2倍。

4．設(shè)置蛋白穩(wěn)定段：牛乳中的乳清蛋白易受熱變性，蛋白質(zhì)的粘度增加，溶解度減小，易在高溫段產(chǎn)生結(jié)垢，影響高溫段的殺菌效率，因此針對含乳飲料的殺菌機(jī)通常設(shè)置有蛋白穩(wěn)定保持管，一般設(shè)置在90℃～95℃的溫度點(diǎn)，保持60秒時(shí)間，在這個(gè)過程中乳清蛋白提前發(fā)生變性，從而減少后續(xù)加熱過程中產(chǎn)生的結(jié)垢現(xiàn)象。

五、不同溫度段換熱總換熱系數(shù)的選取

1．產(chǎn)品在不同溫度下粘度的變化情況。

2．由于產(chǎn)品粘度的變化引起的換熱管換熱效率的變化如下圖：

六、結(jié)語

PET瓶包裝含乳飲料是飲料行業(yè)的一個(gè)重要分支，超高溫列管式殺菌機(jī)是含乳飲料在生產(chǎn)過程中核心殺菌設(shè)備。因此如何提高殺菌機(jī)的生產(chǎn)效率、降低生長過程中的能源、清洗藥劑的消耗就顯得尤為

重要。

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（責(zé)任編輯：趙秀娟）