UHT学习幻灯片

UHT UltraHighTemperature 原理 并非所有的微生物在受到灭菌 消毒处理时都立即被杀死 不论起始的微生物数量有多少 一定的灭菌 消毒方法总是杀死同样比例的现存微生物 食品加工中灭菌的目的并不是使每单个包装的产品都不含残留的微生物 因为采用加热方法来致死微生物 要达到绝对无菌的理想状态是不可能的 实际上的目的只是达到商业无菌 即保证产品在消费者食用前不变质就行了 致病菌的存活和生长的可能性可忽略且产品不能有任何其他消费者不能接受的变化 欧共体对UHT产品的定义 物料在连续流动的状态下 经135 以上不少于1s的超高温瞬时灭菌 以完全破坏其中可以生长的微生物和芽孢 然后在无菌状态下包装于微量透气容器中 以最大限度地减小产品在物理 化学及感官上的变化 UHT产品应能在非冷藏条件下分销 加工工艺 均质机 75 加热段a 95 保持管 平衡槽离心泵预热段 80 脱气罐 物料系统 单向 保持管 4s灭菌温度保持 热回收段a 热回收段b冷却段 25 28 无菌罐 120s蛋白稳定 加热段b灭菌段 140 热水罐多级泵2预热段热回收段 热水系统 循环 加热段b加热段a热水罐 灭菌段柔和加热介质的冷凝水 由多级泵1循环加压 平衡槽离心泵预热段P1 80 脱气罐 脱气罐 75 加热段P2 95 保持管 30s蛋白稳定 加热段P3灭菌段P4 137 121 30s温度保持保持管 4s灭菌温度保持 热回收段K1 K3无菌均质机冷却段K4 25 28 热水罐多级泵1冷却段K4热回收段K2 热回收段K1多级泵2水加热段W灭菌段P4 蒸汽 加热段P3加热段P2预热段P1 预冷却段K3 冷却水 相关知识点 管式换热器 管式热交换器 不同于板式热交换器 它在产品通道上没有接触点 这样它就可以处理含有一定颗粒的产品 颗粒的最大直径取决于管子的直径 在UHT处理中 管式热交换器要比板式热交换器运行的时间长 从热传递的观点看 管式热交换器比板式热交换器的传热效率低 通常使用的多管道的管式热交换是基于传统的列管式热交换器的原理 其产品流过一组平行的通道 提供的介质围绕在管子的周围 通过管子和壳体上的螺旋波纹 产生紊流 实现有效的传热 同一段内可能使用不同规格 模式的管式热交换器 蛋白稳定 乳蛋白具有良好的热稳定性 结垢率 对UHT乳的加工相当重要 因为其直接影响到UHT系统的连续运转时间和灭菌情况 乳蛋白的热稳定性可通过酒精试验间接测定 一般具有良好热稳定性的牛乳至少要通过75 的酒精试验 由两种结垢物的类型来分析加工工艺中蛋白稳定的必要性及其工作机理 A 主要由蛋白质组成还包括少量的脂肪 乳糖和无机盐 大量形成在95 100 的温度范围 B 主要由无机盐组成还包括少量的脂肪 乳糖和蛋白质 从90 开始形成并且随着温度的升高而增加 清洗所针对的对象 乳石 异常乳 主要指乳房炎乳 产酸类细菌 耐热的蛋白酶 变苦 形成凝块 还包括有抗乳 破坏盐平衡系统 蛋白质耐热性差 初乳 末乳 免疫 血浆蛋白含量高 耐热性差 PH6 6 PH6 820 约PH6 7初乳 PH6 0左右乳房炎乳 PH7 5左右 通常酸度 背压的作用 产品在加工过程中是不能沸腾的 因为产品沸腾后所产生的蒸汽将占据系统的流道 从而减少了物料的灭菌时间使灭菌效率降低 在间接加热系统中 沸腾往往产生于灭菌段 在乳制品的加工过程中 沸腾所产生的气泡将增加产品在加热表面变性 结垢的几率 从而影响热传递 为防止沸腾 产品在最高温度时必须保持一定的背压使其等于该温度下的饱和蒸汽压 水的 产品水分含量高 实验室测定 140 下需保持3 0Bar的背压以避免料液沸腾 在无菌乳输送过程中 背压阀是直接与大气接触的非封闭式部件 故需采取无菌保护措施 通常使用在线双氧水灭菌 浓度为35 36 通常情况下 液态乳制品中溶有一定比例的空气 水中溶解的空气是可逆的 一旦水的温度升高 空气就会逸出直至水沸腾 在间接加热系统中尚未达到沸点时 一些小气泡就已产生 尤其是较高的流动性所导致的局部流速的增加会使压力下降 这样就更容易产生气泡 这些气泡同样能促使产品结垢 为防止气泡产生 所提供的背压必须高于该温度下的饱和蒸汽压 根据经验 所提供的背压至少要比饱和蒸汽压高1Bar 这样在UHT的管式换热器的灭菌段就需要保持4Bar的背压 由于产品在流动的过程中压力会下降 因此在灭菌段之前产品的压力应高于背压 特别是在加工粘性流体时 产品的压力应更高 系统进口压力一般应为8 9Bar 随着时间的增加 UHT系统压力会由于管式换热器结垢程度的增加而增大 故产生了实时系统压力与进料时系统压力的差值 称为压差 脱气 牛乳刚刚被挤出后约含5 5 7 的气体 经过储存 运输和收购后 一般其气体含量在10 以上 而且绝大多数为非结合的分散气体 这些气体对牛乳加工的破坏作用主要有 1 影响牛乳计量的准确度 2 加速氧化使杀菌机中结垢增加 3 影响分离和分离效率 4 影响牛乳标准化的准确度 5 影响奶油的产量 6 促使脂肪球聚合 7 促使游离脂肪吸附于包装内层 8 一些异味气体会影响产品风味 采用真空脱气罐可以除去细小的分散气泡和溶解氧 最好以伞形进入 尽量大地占据脱气罐内表面 靠自身重力致使气泡拉碎或逸出 从而可增加脱气效果 牛奶预处理时通过脱气罐 其原理为 罐的真空度被调节到低于预热温度7 8 的沸点温度 当 8 的乳进入罐中时 温度马上降到 8 8 0 低压下释放出空气 连同一定数量的牛乳中的水分一起蒸发 汽化 蒸汽通过安装在罐里的冷凝器被冷却 再流回到乳中 蒸发的空气连同不凝的空气 一些异味 通过真空泵被排出罐外 工作时 将牛乳预热至78 后 泵入真空脱气罐 由于牛乳中的水分蒸发指使温度立刻降低 这时牛乳中的空气和水蒸气扩散到罐顶部 注意液位控制 工作过程 如有冷凝器 则蒸发的牛乳冷凝回到罐底部 而空气及一些非冷凝气体 异味 由真空泵抽吸除去 无菌罐 综述 无菌罐的采用给生产增加了许多灵活性 但同时也增加了微生物污染的危险性 故关键所在是选用无菌罐前要正确了解无菌罐性能 生产中要严格监控 工作过程 设备灭菌 1 释放管路内及阀组的冷凝水 90 2 向各个杀菌区吹蒸汽 125 3 灭菌 1800s 4 灭菌结束冷却开始 分3段 1 用压缩空气吹 监控参数为1 8bar125 2 V101间歇打开 夹套内提供冷却水 1 8bar90 3 V101常开 夹套内持续提供冷却水 55 5 罐内造压 排冷凝水 准备生产 设备生产 在生产过程中需监控无菌罐出口压力及障蔽温度 V404 十字阀组隔开UHT与无菌罐的环境 当UHT处于非无菌环境时 十字阀组维持小杀菌状态形成障蔽保护另侧的无菌产品 设备清洗 1 预冲洗 900s 2 碱循环V404间歇打开充液排液 同时对障蔽污物作定时排放 3 酸循环 以同样的方式作液流输入 4 最后冲洗 压力稳定 准备灭菌 所有操作过程中 罐内压力靠调节阀211及205增压卸压从而达到稳定的各阶段的设定要求值 特性 1 夹套式容器的压力特性 在设备灭菌 CIP 生产各状态时都与系统内压力平衡的控制紧密相关 故也称压力容器 2 无菌环境的保持和生成 作为储存无菌产品的缓冲容器 系统内的无菌状态是必要的也是必须的 要点 1 饱和蒸汽进入为设备灭菌 形成障蔽 过滤截止阀两级减压阀障蔽阀 2 洁净的压缩空气无菌过滤 提供正压保护 保证恒定灌注 截止阀 手动 气动 调节阀准无菌过滤障蔽阀安全阀无菌过滤 无菌过滤器 SF 是终端过滤器 它必须可靠安全才能保证无菌生产的正常进行 否则整个生产过程就会出问题 一般由空压机提供的压缩空气中含有一系列的杂质 油气 碳氢化合物 水量 杂质颗粒 异味气体 这些物质能够对过滤截止及产生极大的负面影响 悬浮在空气中微细的油粒和水滴能够很快堵塞过滤介质 形成微生物可以穿过的通道 杂质颗粒在高速运动时会击穿过滤介质使其遭到破坏 同时油 水和杂质形成微生物理想的培养基 微生物迅速繁殖使过滤介质受到污染 故