超高溫殺菌裝置是對灌裝前的液體制品，特別是乳制品飲料的**操作,一般采用高溫短時 (HTST)殺菌裝置和超高溫（UHT)殺菌裝置。由于超高溫殺菌具有**效率高,殺菌時間短,經(jīng)處理的制品營養(yǎng)價值高,風(fēng)味損失小，耐熱性強(qiáng)，在常溫下保質(zhì)期長,經(jīng)濟(jì)效益較好等優(yōu)點(diǎn)，目前有取代前者而被廣泛采用的趨勢。
超高溫殺菌裝置的分類
超高溫殺菌法的殺菌溫度一般在130℃ ~150℃：，殺菌時間僅為2s~8s。其加熱方法有直接加熱法和間接加熱法。
直接加熱法是指先用蒸汽直接加熱乳制品,接著急劇冷卻的殺菌過程。此法又可分為采用噴射器，將蒸汽噴射到乳品流體中的噴射式和采用注人器將乳品注人到蒸汽氛圍中的注入式。兩者比較,噴射器體積小，價格低;而使用注人器蒸汽工作壓力低，蒸汽與制品溫差小,更適應(yīng)對熱敏感制品的殺菌。無論哪一種類型,在加熱過程中制品和蒸汽必定要相互混合。因此，加熱蒸汽必須適于飲用,而且對加熱前后的含水量還應(yīng)嚴(yán)格控制。直接加熱法的*大優(yōu)點(diǎn)是快速加熱和快速冷卻,這就*大限度地減少了殺菌過程中的物理變化和化學(xué)變化,如產(chǎn)生焦煮味、蛋白質(zhì)變性、褐變等。
間接加熱法是指利用熱交換器器壁間的介質(zhì)間接加熱、冷卻乳制品的殺菌過程。加熱介質(zhì)有蒸汽、熱水和加壓熱水,冷卻劑常用冷水或冰水等。此法通常采用片式、環(huán)形管式和刮面式熱交換器。片式熱交換器處理能力大,結(jié)構(gòu)緊湊。無縫環(huán)形管式熱交換器強(qiáng)度高、可承受高壓。刮面式熱交換器適用于對高黏度制品的殺菌。
直接蒸汽噴射式UHT殺菌裝置
在直接蒸汽噴射式UHT殺菌裝置中,蒸汽噴射是保證乳制品瞬時達(dá)到殺菌溫度的核心部件。其結(jié)構(gòu)如圖9-11所示，主要由內(nèi)、外套管組成。內(nèi)套管圓周方向開有許多直徑小于1mm的細(xì)孔,外套管為一非對稱三通。蒸汽由外套管側(cè)壁孔,經(jīng)內(nèi)套管細(xì)孔,強(qiáng)制噴射到乳制品中去。為防止乳制品沸騰和使蒸汽順利噴人，乳制品和蒸汽均處于一定壓力下。一般乳制品壓力為390kPa左右,蒸汽壓力在470kPa ~490kPa之間。噴射器選用不銹鋼材質(zhì)，以盡量避免產(chǎn)生高溫處理的沉積物。
蒸汽噴射殺菌裝置工作時,原乳先通過第1預(yù)熱器2、**預(yù)熱器3,預(yù)熱至75℃-85℃。然后乳品經(jīng)乳泵4打人蒸汽噴射器5，同時由噴射器噴入980kPa的高壓蒸汽,使
乳制品溫度瞬時升至150℃左右,此時冷凝水增加，乳品被稀釋。乳品保溫2s -3s后,閃
蒸進(jìn)入膨脹罐6,內(nèi)真空泵經(jīng)冷凝器10迅速將凝結(jié)的水分全部蒸發(fā)掉,使乳品溫度迅速
降至80℃左右,乳品又恢復(fù)到原來的濃度。接下來，由乳泵7將乳品送至無菌均質(zhì)機(jī)8 均質(zhì),無菌冷卻器9冷卻至常溫。*后,乳品被送入無菌充填機(jī)。圖9-12(b)所示為乳制品在殺菌裝置中的溫度變化過程。
間接加熱UHT殺菌裝置
間接加熱UHT殺菌裝置種類較多,其主要加熱設(shè)備為片式換熱器和環(huán)形管式換熱器。圖9 -13所示為典型的采用片式換熱器的間接加熱UHT殺菌裝置示意圖。
如圖)所示,該裝置主要由組成所有加熱和冷卻段的片式換熱器、平衡槽、離心乳泵、均質(zhì)機(jī)及自控操作系統(tǒng)等組成。工作時,原乳由平衡槽2，經(jīng)乳泵3打人1號換熱器14,由回流的熱**乳預(yù)熱到85℃。然后乳液進(jìn)入減速容器4，并保持6min,以穩(wěn)定漿液蛋白質(zhì),防止在高溫?fù)Q熱器表面產(chǎn)生過多沉淀物。接著乳液進(jìn)入均質(zhì)機(jī)6(也可將均質(zhì)機(jī)設(shè)在高溫**后）。均質(zhì)后的乳品壓入由蒸汽直接加熱的2號換熱器7、3號換熱器8,迅速加熱到138℃ ~150℃，并視需要保溫2s~4s。**后乳品經(jīng)轉(zhuǎn)向閥10、快速冷卻器11冷卻至UXTC ,再經(jīng)1號換熱器14、冷水冷卻器15，使乳制品溫度降至10℃~15℃后進(jìn)入灌裝操作。若由于某種原因,未達(dá)殺菌溫度,乳品則由轉(zhuǎn)向閥、經(jīng)分離冷卻器12返回平衡槽重新加工處理。圖9-13(b)所示為該裝置殺菌過程中的時間—溫度變化曲線。
應(yīng)該指出，減速容器是為減少乳品在高溫?fù)Q熱器表面的固形物沉積,降低傳熱效率而設(shè)置的，但同時因在85℃下延長了保溫時間，會使無菌乳產(chǎn)生焦煮雜味。所以有的設(shè)計(jì)者建議將減速容器取消。