列管式超高溫瞬時滅菌機的特點和電氣控制

宋曉東

【摘? 要】在當前社會經濟發展的過程中，隨著科技的不斷進步，人們在奶制品生產和加工過程中的工藝也更加的先進，列管式超高溫瞬時滅菌機就是一種常見的奶制品加工過程。

【關鍵詞】超高溫;滅菌機;控制

引言

在奶制品生產過程中必須要進行高溫的殺菌處理，保證在保質期內不發生變質，在奶制品處理的過程中根據工藝的不同的選擇不同的滅菌方式，滅菌的好壞是奶制品生產過程中一項重要的環節，因此，奶制品在生產前就要對相關的設備進行確認，保證奶制品的加工質量。

1.列管式超高溫瞬時滅菌

1.1超高溫滅菌的工藝過程

超高溫滅菌的工藝過程是將原料奶打入平衡罐，通過浮球閥控制液位，利用奶泵送入滅菌系統。將原奶加熱至83℃打入均熱交換，再將原奶溫度降到20～30℃可包裝溫度，包裝剩余的回流奶降到4℃，回流到平衡罐或貯存。在整個滅菌過程中，利用了5個管式熱交換器，1個板式熱交換器，如何節約能耗是超高溫瞬時滅菌機研究的關鍵。

1.2列管式超高溫瞬時滅菌機控制系統組成

列管式超高溫瞬時滅菌機控制系統由核心控制單元PLC、人機界面、無紙記錄儀、變頻器、溫度檢測元件Ptl00、接近開關、電磁閥、電控氣動閥及其他控制元件組成。PLC要求有8個溫度檢測單元，對所有熱交換處進行溫度檢測顯示，4個模擬量輸出單元，用于變頻器頻率設置，溫度控制輸出等。變頻器主要對產量、均質機壓力的調整，無紙記錄儀要求可記錄1周的實時殺菌溫度與時間.并能上傳至電腦控制系統，以備查詢和產品質量追蹤。滅菌溫度的控制是列管式超高溫瞬時滅菌機控制系統的核心，由PLC、人機界面、電氣轉換器、氣動薄膜閥、熱電阻Ptl00、無紙記錄儀等組成。通過人機界面設定溫度、PID調節參數，顯示測試溫度。熱電阻Ptl00檢測溫度，輸入PLC的INA口，PLC進行PID運算.將4—20mA的電流輸出到OUTA口，通過電氣轉換器控制氣動薄膜閥的開度，進行蒸汽量的控制，達到溫度控制的目的。

1.3列管式超高溫瞬時滅菌機主要組成和作用

（1）供應系統。供應系統主要由原料供應泵，平衡罐，液體進料（牛奶）泵和清洗液供應泵組成，是制造、CIP清洗、純凈水清洗和蒸汽滅菌過程中必不可少的部分。在生產中，平衡罐主要存儲原料奶，原料的液位通過浮子閥控制，在生產過程中確保足夠的原材料。用于CIP清潔的平衡罐主要用作清潔液體的儲罐，在正常的生產過程中，酸堿供應管道不能放在平衡罐的頂部，否則將無法生產并產生警告。輸送泵M2將平衡罐中的液體輸送到熱交換系統。

（2）滅菌（加熱）系統。為了節省能源，實際的滅菌（加熱）和冷卻系統不能交叉，使用和彼此分開，而是在這里強調滅菌（加熱）和冷卻過程。殺菌（加熱）系統主要由板式熱交換器，管式熱交換器和固定管組成。

滅菌加熱主要是通過板式換熱器HE1的6bar蒸汽，將循環水加熱到140℃，通過管式換熱器，將來自均化器的牛奶加熱到137℃，通過保溫管保持4～8秒，達到殺菌的目的。板式熱交換器HE1的控制是通過檢測管式熱交換器的出口的溫度來進行的。

用TC44（Pt100，PLC，人機界面，電轉換器等）控制氣動隔膜閥V44的流量，達到所需的滅菌溫度，為使操作人員更加直觀的掌握加熱情況，在加熱過程中設置三個溫度檢測點，TE9檢測管式熱交換器中循環熱水的入口溫度，如果溫度顯示過高，這表明管式熱交換器的熱交換效率太低，設備需要清洗。

（3）冷卻系統。冷卻系統可將經過瞬時滅菌的熱牛奶從137℃的包裝溫度迅速降低到25℃，以便能進行正常包裝，將包裝材料的回乳降低到4℃，然后將其存儲或返回到平衡罐中，冷卻系統主要由4管式熱交換器組成。

管狀熱交換器主要將無菌乳降低至20-25℃的可包裝溫度，并使用V26來調節冷卻水的流量以達到合適的溫度。管式換熱器利用無菌牛奶初次冷卻時產生的廢熱將生牛奶加熱到85℃，并將其輸送到均質機，完成了無菌牛奶的第二次冷卻和原料乳的第一次加熱。

后續包裝機的包裝生產與超高溫速溶消毒器的生產基本相同，并且通常低于消毒器的生產，從而確保了產品供應和質量。管式熱交換器將回流的牛奶冷卻至4℃，然后將其倒入存儲罐或平衡罐中。

2.行管狀超高溫即時殺菌CIP清洗

CIP清洗是管式超高溫瞬時殺菌生產過程中的重要環節，清洗的目的是去除熱交換管壁上的沉積物，以提高熱交換效果。每6到8個小時大約需要清潔一次，如果生產能力大大降低或者循環水和滅菌溫度之間相差很大，則需要清潔。

CIP清潔過程為水清潔，堿清潔，水清潔，酸清潔和水清潔。生產完成后，用水洗滌，用水洗滌并除去殘留物，直到流出設備的水干凈為止。

堿性清潔，在平衡罐中調節至2%體積的NaOH堿性洗滌劑，加熱至80℃，循環30分鐘：堿性溶液溶解蛋白質，牛奶和脂肪，并消除積垢。在平衡罐中制備體積濃度為2%的HNO3酸性洗滌劑，加熱至80℃，并循環30分鐘。除去酸后，用水沖洗并用水沖洗幾分鐘，以防止在下一次生產中酸污染物料。清潔后，設備必須充滿清潔水，直到下一次操作。在制造之前，將其用蒸汽滅菌，以確保設備內的無菌性。

3.技術調查及對策的制定

（1）用于電路控制。HVP-16T高壓二極管的耐高壓性能較差，將原電路控制單元的高壓二極管更改為HVP-16型高壓整流器，調試后此設備在電路中的耐壓特性將得到顯著改善，而不會發生破裂損壞。此外，將易吸收焊料的針式47歐姆水泥電阻器更改為扁平寬為2cm的扁平水泥電阻器，使用紅外溫度計測量時部件的溫度降至約70℃，焊接和火花問題已得到有效解決。高壓二極管兩端的所有導線都已更改為耐壓值為2300V或更高的高壓柔性導線，大大增加了電路的負載電阻，能有效減少火災事故。

（2）密封電源箱各部分的冷卻軸流風扇和有機玻璃窗安裝在軸流風扇的孔中，離心風扇安裝在電源箱的兩端，中效過濾器安裝在入口處，無塵清潔空氣使電源箱內的空氣正壓保持恒定，避免操作間的灰塵進入電源箱的不銹鋼頂板和側板之間的間隙。

（3）在電源盒的底部添加一層石棉絕緣材料，以分隔加熱盒的輻射溫度并降低電源盒內部的溫度，這樣可以有效防止電氣零件和材料的老化，并有效減少火災事故的發生。

（4）清潔加熱箱內表面：如果加熱箱內表面太臟，則污物會在工作過程中吸收微波以產生熱量，進行熱傳導以及加熱箱的表面溫度，導致電源盒的溫度升高。因此，只能手動徹底清潔加熱箱的內表面，設備的內表面應每6個月清潔一次。

（5）離心式風扇通過中效過濾器將室外空氣直接進入配電柜進行冷卻，始終保持正壓，并在操作間自由排放廢氣。離心風扇控制連接到機器范圍的控制，通過觸摸屏進行操作，并設置為在微波關閉時延遲和停止。

（6）定期檢查配電箱和配電柜的電氣部件，有必要更換性能不穩定和接觸不穩定的組件，并建立詳細的磁控管，高壓電容器和變壓器油的更換周期，同時定期清理配電箱和配電柜，以清理內部和灰塵，確保電氣組件的可靠性和穩定運行。

4.結束語

綜上所述，在當前企業生產奶制品的工藝中要根據生產的需要選擇不同的殺菌技術，提升奶制品在存儲過程的質量。

參考文獻

[1]張軍凱，包青平，孫志鋒，等.食品加工新型殺菌技術研究進展[J].食品安全質量檢測學報，2019，8（8）：3099-3103.

[2]畢樂飛，辛波.超高壓滅菌技術在食品加工的研究進展[J].食品安全導刊，2019 （12）：126-127.