羊乳智能自動殺、滅菌生產設備與應用

文/李志才 徐少同 姜竹茂 孫志強

（1山東省青島市畜禽良種有限公司；2上海南華換熱器制造有限公司；3山東省煙臺大學生命科學學院；4山東省濰坊紫鳶科技發展有限公司）

隨著奶羊養殖業和羊乳生產加工技術的蓬勃發展，羊乳智能自動殺、滅菌生產設備應運而生，使得我國羊乳生產加工產業進入智能、自動、高質量的發展階段。

1 生產設備的類型

根據生產設備殺菌和滅菌的功能特點，羊乳智能自動殺、滅菌生產設備類型可分為巴氏殺菌機組生產設備、亞高溫殺菌機組生產設備和超高溫瞬時滅菌機組生產設備；根據生產設備的生產能力分為1 T/H—5 T/H小型機組生產設備、6 T/H—10T/H中型機組生產設備、11T/H—20T/H大型機組生產設備和20T/H—50T/H超大型機組生產設備。

2 生產設備的特點

2.1 應用于鮮羊乳的生產加工

羊乳智能自動巴氏殺菌機組生產設備，主要應用于鮮羊乳的生產加工。采取72～82 ℃，15 s的巴氏殺菌工藝，對鮮羊乳在擠奶、儲存和運輸中產生的致病菌污染和其他生物污染源進行殺滅操作，使其在最低的生產加工殺菌溫度條件下，保持鮮羊乳的營養物質。經智能自動巴氏殺菌機組殺菌的羊乳2～4 ℃冷藏保存，因包裝材料和包裝方式不同，其保質期在48～72 h。

2.2 應用于酸羊乳的生產加工

羊乳智能自動亞高溫殺菌機組生產設備，主要應用于酸羊乳的生產加工。鮮羊乳采取95 ℃，持溫300 s，經亞高溫殺菌工藝降溫至43℃后，泵入潔凈酸羊乳發酵罐中，投入酸羊奶發酵菌種。根據不同酸奶品種發酵時間的要求，經4～8 h或更長發酵時間的發酵，生產加工凝固型或攪拌型酸羊乳。經智能自動亞高溫殺菌設備殺菌制作的酸羊乳，于2～4 ℃冷藏保存，因包裝材料和包裝方式不同，其保質期為7～21 天。

2.3應用于液態常溫保存羊乳的生產加工

羊乳智能自動超高溫瞬時滅菌機組生產設備，主要應用于液態常溫保存羊乳的生產加工。鮮羊乳經135～140 ℃，4～10 s的瞬時滅菌工藝，使經智能自動超高溫瞬時滅菌機組生產設備滅菌的羊乳達到無菌狀態，降溫至25 ℃后，進行產品的無菌灌裝，常溫保存。因包裝材料不同，其保質期為30～90 天。

羊乳智能自動超高溫瞬時滅菌機組生產設備有板式和管式2 種機型。板式超高溫瞬時滅菌設備的體積緊湊，在≤121 ℃滅菌條件下，具有換熱效率高、能耗低的特點。管式超高溫瞬時滅菌設備的特點是不使用密封膠墊，在≤135 ℃滅菌條件下，具有承受壓力高，高溫、高流速，生產加工能力大和連續生產時間長等突出的優勢特點。

3 生產設備的工作原理

3.1 設計制造原則

羊乳智能自動殺、滅菌生產設備的設計制造，需要滿足羊乳智能自動生產加工的特殊要求，遵循智能自動科學、操作簡單容易和工況環境整潔等基本條件為原則。

3.2 工序互聯控制

羊乳智能自動殺、滅菌生產設備需要根據羊乳生產加工的工藝流程，能實現各工序、各工段之間互聯、互鎖的控制，各項技術參數可以相互傳遞、共享。智能自動系統雖然復雜，但采用了人機對話界面、可編程序控制器，操作簡單，自動顯示數據，實現智能控制生產。

3.3 設備功能自控

羊乳殺、滅菌生產加工的各工序、各工段的技術要求不一樣，其智能自動生產設備可根據不同技術參數要求，分別采取不同的智能自動控制措施。在人機對話界面、可編程序控制器上，能顯示不同工序、不同工段和不同自控類型與自控對象的多項信息數據，以滿足在同一人機對話界面，同時進行多項技術處理和多個項目的交互對話，實現生產設備的智能自控。

3.4 智能自動裝置的組成

羊乳智能自動殺、滅菌生產設備的智能自動裝置組成（HMI）主要由生產設備設施硬件和智能系統應用軟件與PC機操作軟件2 部分組成。主要有互聯網處理器、顯示屏、輸入設施、通訊接口、數據存儲、傳感器、可編程序控制器（PLC）等自控設施設備。通過輸入（輸出）設施，如傳感器、觸摸屏、電腦、鍵盤、鼠標等，編制文件、錄入參數或輸入（輸出）操作命令，實現人與機器和通訊網絡信息的交互傳遞和共享。

4 設備的應用簡介

羊乳智能自動超高溫瞬時滅菌設備，是羊乳為達到常溫長效保存的目的，而必須應用的生產設備。通過高溫熱水將羊乳加熱至135～140 ℃，經過4～10 s的恒溫時間，殺滅羊乳中所有的細菌，使羊乳達到無菌的狀況，實現常溫長效保存的目的。羊乳經乳酸菌發酵，pH值呈酸性（pH≤4.2 ）時，可采用滅菌溫度為95～115 ℃，持溫15～120 s的滅菌生產工藝，也能達到常溫長效保存的目的。現將羊乳智能自動超高溫瞬時滅菌設備的生產加工應用簡介如下。

4.1 確定生產程序流程

確定羊乳超高溫瞬時滅菌生產加工的程序流程，需要根據羊乳超高溫瞬時滅菌生產加工的工藝要求，確定羊乳生產加工的程序流程，詳見圖1。

4.2 設置生產運行參數

羊乳智能自動超高溫瞬時滅菌機組設置生產運行參數，需根據羊乳超高溫瞬時滅菌生產加工程序流程，在以下4 個方面科學地設置生產運行參數，即消毒運行參數、生產類型參數、設備運行參數、清洗運行參數。通過設置生產運行參數，使羊乳超高溫瞬時滅菌機組在生產運行時，能根據設置的各種生產運行參數，通過生產設備各工序和各工段的信息數據傳感器，實現羊乳在超高溫瞬時滅菌生產加工的過程中，可以智能自動地分析數據信息并反饋相應的應答指令，智能自動調整生產設備運行模式，保證羊乳超高溫瞬時滅菌生產加工的正常進行和羊乳生產加工的滅菌質量。

4.3 認真監控設備工況

羊乳超高溫瞬時滅菌機組可通過人機界面、可編程序控制器（PLC）標注的“待機、消毒、生產、清洗和停機”等按鍵，一鍵式安全操作羊乳超高溫瞬時滅菌機組生產設備。也可以通過監控人機界面、可編程序控制器（PLC）顯示的工況數據，認真、適時地掌控羊乳超高溫瞬時滅菌機組的生產加工的實際狀況，保證生產設備正常、安全的運行。因此，在羊乳超高溫瞬時滅菌機組設備生產運行時，要認真監控生產設備的運行工況，在生產設備智能自動的基礎上，再加上人工的實時監控，確保生產設備的正常運行。

圖1 羊乳超高溫瞬時滅菌的生產加工程序流程

4.4 及時處理設備故障

羊乳超高溫瞬時滅菌生產設備在生產運行時，可能會發生滅菌溫度不達標，物料出口溫度過高和設備流量降低等一系列問題故障，應及時找出原因，排除故障，必要時咨詢設備的生產廠家，落實解決方案，不得違規運行，進而影響羊乳的生產加工質量。

4.5 設備嚴格清洗、消毒

在生產設備每次生產完畢后，必須按照規定步驟進行CIP自動清洗，確保生產設備的清潔衛生和干燥。

為了確保設備系統無菌，在設備開始生產運轉前，需要對設備系統進行130 ℃無菌熱水，持續30 min的無菌消毒處理。在生產過程中，一旦滅菌溫度低于生產工藝規定的溫度，無菌環境遭到污染，生產設備就需要重新進行滅菌消毒。

4.6 安全第一，杜絕事故

羊乳超高溫瞬時滅菌機組屬于高溫、高壓生產設備，在生產設備生產運行時，必須嚴格認真地執行生產設備操作規程。在進行電路檢修時，必須由合格的持證電工進行檢修。在對氣動閥門、管道等高壓設施進行檢修時，必須確認壓力已經全部卸載、排空后，再進行檢修。生產設備、設施必須在完好無故障、安全的狀態下，方可投入生產使用。為生產設備配套的水、電、蒸汽和壓縮空氣必須符合安全規定。生產設備操作人員務必牢記安全注意事項，確保正確的生產設備，杜絕發生安全事故。