




在食品工業(yè)的乳制品加工中,反應(yīng)釜(常稱(chēng)為殺菌釜或滅菌反應(yīng)釜)主要通過(guò)高溫殺菌工藝實(shí)現(xiàn)乳制品的殺菌處理,殺滅其中的致病菌和微生物,同時(shí)盡可能保留營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味。以下是具體的操作流程、工藝類(lèi)型及注意事項(xiàng):
一、乳制品殺菌的主要原理
通過(guò)反應(yīng)釜內(nèi)的高溫環(huán)境(通常為 100℃以上)破壞微生物的蛋白質(zhì)、核酸和細(xì)胞膜結(jié)構(gòu),使其失去活性。根據(jù)乳制品類(lèi)型和殺菌目標(biāo),可選擇不同的殺菌溫度、時(shí)間和壓力組合,常見(jiàn)工藝包括巴氏殺菌和高溫滅菌(UHT)。
二、反應(yīng)釜的殺菌操作流程
1. 預(yù)處理:原料乳準(zhǔn)備
原料乳驗(yàn)收:檢測(cè)乳脂含量、蛋白質(zhì)含量、微生物指標(biāo)(如菌落總數(shù)、體細(xì)胞數(shù)),確保原料符合標(biāo)準(zhǔn)。
過(guò)濾與標(biāo)準(zhǔn)化:通過(guò)過(guò)濾器去除雜質(zhì),調(diào)整乳脂肪和非脂乳固體含量(如低脂奶、脫脂奶的生產(chǎn))。
預(yù)熱:通過(guò)熱交換器將原料乳預(yù)熱至 40~50℃,便于后續(xù)殺菌工藝的高效進(jìn)行。
2. 殺菌工藝實(shí)施
(1)巴氏殺菌(低溫長(zhǎng)時(shí)間殺菌,LTLT)
溫度與時(shí)間:通常為 62~65℃,保持 30 分鐘(傳統(tǒng) Batch 式工藝)。
反應(yīng)釜操作:
將預(yù)熱后的原料乳注入殺菌釜,通過(guò)夾套或盤(pán)管通入蒸汽,緩慢升溫至設(shè)定溫度。
維持恒溫狀態(tài) 30 分鐘,期間通過(guò)攪拌裝置(如槳式攪拌器)使乳液均勻受熱,避免局部過(guò)熱。
冷卻:殺菌結(jié)束后,通過(guò)夾套通入冷卻水,快速降溫至 4℃左右,減少營(yíng)養(yǎng)成分損失。
適用產(chǎn)品:巴氏殺菌奶、鮮奶油等,需冷藏保存,保質(zhì)期較短(通常 7~15 天)。
(2)高溫滅菌(UHT,超高溫瞬時(shí)滅菌)
溫度與時(shí)間:135~140℃,保持 2~4 秒(瞬時(shí)殺菌)。
反應(yīng)釜操作:
原料乳通過(guò)板式熱交換器快速預(yù)熱至 80~90℃,再通過(guò)殺菌釜內(nèi)的蒸汽噴射或注入系統(tǒng),在極短時(shí)間內(nèi)升溫至 135℃以上。
高溫維持階段:乳液在殺菌釜內(nèi)的保溫管中以恒定流速通過(guò),確保殺菌時(shí)間精確(如 2 秒)。
急速冷卻:通過(guò)無(wú)菌冷卻系統(tǒng)(如冰水混合物或真空閃蒸)降溫至 20℃以下,避免 “過(guò)熱味” 產(chǎn)生。
適用產(chǎn)品:常溫奶(如純牛奶、調(diào)味乳)、乳粉原料等,可常溫保存,保質(zhì)期長(zhǎng)達(dá) 6 個(gè)月以上。
3. 無(wú)菌灌裝與包裝
殺菌后的乳液需在無(wú)菌環(huán)境(如無(wú)菌灌裝間)中注入滅菌包裝容器(如利樂(lè)包、玻璃瓶),避免二次污染。
包裝過(guò)程中需控制環(huán)境濕度、潔凈度,并對(duì)包裝材料進(jìn)行滅菌(如過(guò)氧化氫噴霧或紫外線(xiàn)照射)。
三、反應(yīng)釜的關(guān)鍵技術(shù)配置
溫度與壓力控制系統(tǒng)
配備熱電偶傳感器和壓力變送器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)釜內(nèi)溫度(精度 ±0.5℃)和壓力(如 UHT 工藝需維持 0.3~0.5MPa 壓力防止沸騰)。
通過(guò) **PLC(可編程邏輯控制器)** 自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸汽閥門(mén)和冷卻介質(zhì)流量,確保工藝參數(shù)穩(wěn)定。
攪拌與湍流設(shè)計(jì)
攪拌槳葉采用螺帶式或錨式結(jié)構(gòu),促進(jìn)乳液循環(huán),避免殺菌死角(如靠近釜壁的區(qū)域)。
對(duì)于高黏度乳制品(如煉乳),可增加刮壁攪拌器,防止物料黏附導(dǎo)致局部過(guò)熱。
清洗與滅菌功能
CIP(原位清洗)系統(tǒng):殺菌結(jié)束后,通過(guò)循環(huán)泵注入酸液(如硝酸)、堿液(如氫氧化鈉)和清水,自動(dòng)清洗釜內(nèi)殘留乳垢,防止微生物滋生。
SIP(原位滅菌)系統(tǒng):定期對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)部和管道進(jìn)行高溫蒸汽滅菌(如 121℃維持 30 分鐘),確保設(shè)備無(wú)菌狀態(tài)。
四、注意事項(xiàng)
微生物控制
定期檢測(cè)殺菌后的乳樣菌落總數(shù)(巴氏殺菌奶≤30,000 CFU/mL,UHT 奶≤1 CFU/mL)和芽孢桿菌(如耐熱菌需≤10 CFU/mL),避免殺菌不徹底導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)。
營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味保護(hù)
巴氏殺菌需嚴(yán)格控制溫升速率(≤5℃/ 分鐘),減少乳清蛋白變性和乳糖焦糖化;UHT 工藝需優(yōu)化熱接觸時(shí)間,降低 “蒸煮味” 的產(chǎn)生。
設(shè)備安全運(yùn)行
超壓保護(hù):設(shè)置安全閥(如壓力超過(guò) 0.6MPa 自動(dòng)泄壓)和爆破片,防止反應(yīng)釜因蒸汽失控毀壞。
定期校驗(yàn):每年對(duì)溫度計(jì)、壓力表進(jìn)行計(jì)量校準(zhǔn),每季度檢查攪拌軸密封件(如機(jī)械密封)的磨損情況,避免乳液泄漏。
能耗優(yōu)化
采用余熱回收技術(shù)(如將殺菌后的冷卻水熱量用于預(yù)熱原料乳),降低蒸汽和電力消耗,符合食品工業(yè)節(jié)能要求。
五、典型應(yīng)用場(chǎng)景
巴氏殺菌奶生產(chǎn):某乳制品工廠(chǎng)使用容積為 5000L 的 Batch 式殺菌釜,每批次處理原料乳 4 噸,通過(guò) 65℃/30 分鐘工藝生產(chǎn)鮮牛奶,每日產(chǎn)能可達(dá) 200 噸。
UHT 奶生產(chǎn)線(xiàn):大型反應(yīng)釜系統(tǒng)(如連續(xù)式管式殺菌釜)每小時(shí)處理乳量可達(dá) 10~20 噸,配合無(wú)菌灌裝線(xiàn),實(shí)現(xiàn)規(guī)模化常溫奶生產(chǎn)。
通過(guò)準(zhǔn)確的溫度控制、高效的攪拌設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的工藝管理,反應(yīng)釜在乳制品殺菌中實(shí)現(xiàn)了 “安全殺菌” 與 “品質(zhì)保留” 的平衡,是現(xiàn)代食品工業(yè)的主要裝備之一。
