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全自动杀菌釜在乳制品杀菌中的热处理强度优化

2025-09-11

全自动杀菌釜凭借可编程的参数调控系统与多维度工艺适配能力,成为平衡乳制品杀菌安全性与品质保留的核心设备,其热处理强度优化围绕“精准控温-动态调时-压力协同”展开,既满足不同乳制品对微生物杀灭的要求(如杀灭李斯特菌、布鲁氏菌等致病菌),又很大程度减少热处理对乳制品风味、营养(如蛋白质、乳糖、维生素)的破坏,具体优化逻辑可从以下三方面展开:

从基于乳制品类型的热处理强度分级调控来看,全自动杀菌釜可根据乳制品的成分特性(脂肪含量、蛋白质浓度、水分活度)与消费场景需求,设定差异化的热处理强度(通常以F值、PU值为量化指标),例如,针对巴氏杀菌奶,设备可将热处理温度精准控制在60-65℃,恒温时间设定为30分钟(对应较低PU值),此强度既能杀灭原料奶中90%以上的致病菌,又可保留乳清蛋白的活性与牛奶特有的乳香风味,避免高温导致的蛋白质变性凝结;对于灭菌乳(常温保存),则需提升热处理强度至135-150℃,并将恒温时间缩短至2-8秒(超高温瞬时杀菌,UHT),这“高温短时”模式可在快速杀灭几乎所有微生物(包括芽孢)的同时,减少乳糖焦化反应(避免产生焦苦味)与维生素B族的损失 —— 实验数据显示,相较于传统121℃、15分钟的杀菌工艺,UHT模式下灭菌乳的维生素B2保留率可提升10%-15%。此外,针对发酵乳(如酸奶)这类含活性益生菌的乳制品,全自动杀菌釜可采用“分段式热处理”:先对原料乳进行较高强度杀菌(如95℃、5分钟)以消除杂菌污染,保障发酵过程稳定,待发酵完成后则避免二次高温,仅通过低温杀菌(如60℃、5分钟)控制成品微生物总数,很大程度保留益生菌活性。

在热处理参数的动态协同优化层面,全自动杀菌釜突破了传统设备“固定温度-固定时间”的单一模式,通过温度、时间、压力三者的联动调控,进一步细化热处理强度,适配乳制品的复杂特性。一方面,针对高粘度乳制品(如淡奶油、炼乳),设备可通过提升釜内压力(通常控制在0.15-0.2MPa),避免物料在高温下沸腾导致的局部过热 —— 例如,淡奶油在常压下70℃即开始分层,而在 0.18MPa压力下,可将杀菌温度提升至85℃并维持10分钟,既保证杀菌效果,又避免脂肪球破裂导致的品质劣变。另一方面,设备具备“温度-时间补偿”功能:当检测到乳制品初始温度波动(如原料奶从4℃升至10℃)时,系统可自动缩短恒温时间(如从30分钟调整为25分钟),或微调温度(如从65℃降至63℃),确保总热处理强度(F 值)稳定,避免因初始温度差异导致部分批次杀菌过度(营养流失)或杀菌不足(安全风险)。此外,针对含颗粒乳制品(如草莓牛奶、谷物酸奶),全自动杀菌釜可通过“脉冲式升温”工艺(温度在目标值±2℃范围内小幅波动),配合搅拌系统(部分设备内置搅拌装置),使颗粒内部与液态部分温度均匀一致,避免颗粒中心杀菌不彻底而被迫延长整体杀菌时间,从而减少液态部分的过度热处理。

基于品质监测的闭环优化机制是全自动杀菌釜实现热处理强度精准控制的另一关键。现代全自动杀菌釜通常配备在线监测模块(如近红外传感器、pH传感器),可实时采集乳制品在杀菌过程中的品质指标(如蛋白质变性程度、乳糖含量、色泽变化),并反馈至控制系统,动态调整热处理强度,例如,通过近红外传感器实时监测灭菌乳的吸光度(反映乳糖焦化程度),当吸光度超过设定阈值(如0.15)时,系统可自动降低杀菌温度(如从140℃降至138℃),或缩短恒温时间(如从5秒降至4秒),避免焦苦味产生;针对乳清蛋白含量较高的乳制品(如脱脂乳),可通过pH传感器监测物料 pH 值变化(蛋白质变性会导致pH小幅下降),当pH降至设定下限(如6.5)时,立即停止升温并进入冷却阶段,防止蛋白质过度变性导致的凝块形成。此外,部分高端设备还支持与实验室检测数据联动:将杀菌后乳制品的微生物检测结果(如菌落总数、致病菌是否检出)与营养成分分析结果(如维生素含量、蛋白质溶解度)反馈至设备控制系统,通过算法迭代优化热处理参数 —— 例如,若某批次灭菌乳检测出微生物残留,系统可自动将下一批次的UHT温度提升2℃,或延长恒温时间1秒,反之,若检测发现维生素损失过高,则适当降低温度或缩短时间,形成“监测-调整-验证”的闭环,持续优化热处理强度。

需注意的是,全自动杀菌釜的热处理强度优化并非独立过程,需与乳制品的前处理工艺(如均质、脱气)及后处理(如快速冷却、无菌灌装)协同,例如,原料乳经均质处理后,脂肪球粒径减小,热传导效率提升,此时可适当降低杀菌温度(如从85℃降至 82℃),仍能达到相同杀菌效果;而杀菌后的快速冷却(如10分钟内从135℃降至25℃)可进一步减少高温对乳制品品质的后续影响,与优化后的热处理强度形成“双重保障”,因此,在实际应用中,需结合具体乳制品的品类、原料特性及质量目标,通过正交实验、响应面法等工具,确定适宜的热处理参数组合,才能很大程度发挥全自动杀菌釜在“安全杀菌-品质保留”平衡中的作用。

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