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无菌罐在乳品加工中利用特点和质量节造2023-07-26

超高温杀菌（Ultra-High Temperature Instantaneous Sterilization,UHT）和巴氏杀菌是乳制品常用的杀菌工艺，UHT杀菌牛奶因保质期长、不必要冷藏、营养成分保留较好等原因在全世界被无数消费者和造作商所青睐。20世纪中后期，无菌灌装技术起头贸易化，其在液态乳制品与液态果汁等饮品的无菌包装中得到宽泛利用与推广。无菌罐设备作为无菌液体产品的暂存罐，因其有耽搁灌装机陆续出产功夫、预防原料奶被循环加热、灌装压力不变等特点，被宽泛使用于无菌灌装线中，出格是出产带果粒产品时必须用到无菌罐。本文以无菌罐为例，介绍其机关和使用，总结其在乳品加工中的利用利益和质量节造重点。

1 无菌罐简介

无菌罐设备能够作为无菌液体产品的贮存罐，与产品灭菌设备及灌装设备衔接使用（图1），用于UHT处置过乳制品的中央贮存，是无菌灌装出产线中的关键设备之一。即便其中任何一台机械进行打算守护保养或者洗濯，仍旧能够与另表一方持续出产。

无菌罐的出现对无菌灌装技术的发展起到了优良的推进作用。为保障贮存时产品的无菌状态齐全性，对设备的无菌机能要求极度严格，部门设备存在无菌功夫短、无菌机能不不变、自动化水平不高、产量低等问题。

图1 带无菌罐的乳品工艺流程图

2 无菌罐机关和信号对接

2.1 无菌罐机关

无菌罐重要由罐体、阀组和节造电柜3部门组成。图2显示了无菌罐及产品加工通过设备的概况。无菌罐采取的是�？榛杓�，重要蕴含以下7个�？�。

(1）无菌罐。将产品在无菌状态下进行保留，称沉传感器会对罐体进行称沉，顶部液位传感器节造输入阀来预防溢出，底部液位传感器丈量无菌罐中是否还有液体，罐顶搅拌装置保障产品处于流动状态以防沉淀。

(2）产品输入�＝谠觳反用鹁鞯轿蘧�，该装置由多个气动阀门节造，并由蒸汽障蔽�；げ凡皇艽�。当罐内液位达到1 L时，能够给下游灌装输送产品进行出产；当罐内液位达到高位时，UHT灭菌牛奶终场输送到罐内。

图2 无菌罐加工工艺简图

(3）冷却水输入。灭菌之后，通过给罐体冷却夹层填充冷却水来降低罐体的温度，再排放，冷却水用量为800 L/次，每次冷却需进行2次填充和排放。

(4）蒸汽及CIP输入。蒸汽保障灭菌过程中的蒸汽供给，用于各管路和罐体灭菌，以及出产过程中蒸汽障蔽的供给；CIP输入保障CIP过程中的CIP溶液供给。

(5）蒸汽及CIP输出。将在灭菌模式下排出蒸汽及在洗濯模式下排出CIP。

(6）产品输出。该部门保障产品由罐体输出到灌装机，罐底出口有温度传感器检测产品温度；为使灌装机不变供料，罐体底部的压力始终维持恒定，由罐底的压力传感器和无菌空气调节阀组联动节造。

(7）无菌空气输入。用于供给和排放无菌空气，罐顶有压力传感器会检测顶部无菌空气压力。

2.2 无菌罐信号对接

(1）灭菌机与无菌罐信号。CIP（当场洗濯）；PAM（产品信号）；PDS（灌装信号）；RFP（出产要求信号）；RFW（供水要求信号）；SPS（出产遏制信号）；SST（灭菌机灭菌）；WAM（供水信号）；CSB（洗濯蒸汽障）；RSB（冲刷蒸汽障）。

(2）无菌罐与灌装机信号。CIP（当场洗濯）；FST（灌装机灭菌）；PAM（产品信号）；PFM（灌装出产信号）；RFP（出产要求信号）；RFW（供水要求信号）；TST（无菌罐灭菌）；WAM（供水信号）。

3 无菌罐使用

3.1 灭菌模式

整个产品回路灌入蒸汽，通过鼓和蒸汽对设备及相连产品管进行升和善灭菌，蕴含无菌空气过滤器，温度达到140℃并维持1 200 s，处于罐底出口处的温度传感器会对灭菌温度进行丈量和监控。启动灭菌法式后系统自动执行以下步骤：预热、充压、无菌空气排空、灭菌计时、无菌空气入罐内冷却、冷却水入夹层冷却以及手动选择无菌水冲刷法式来冷却罐体和排空无菌水。灭菌模式实现后，机械将造成无菌并能够进行出产。

3.2 出产模式

无菌罐从UHT接管到PAM信号，打开产品进料阀，产品从UHT流入导向无菌罐内。灌装机发出产品要求信号后，打开产品供料阀，产品将输送到灌装机的产品输入阀。在灌装机下游产品管路至无菌罐前有一段回流管路，此管路结尾阀组由蒸汽障蔽�；げ凡皇艽�。

3.3 无菌冲刷模式

出产完一个种类，在切换到其他种类前，整个设备将会通过UHT供给的无菌水进行冲刷去除产品残留，还能够将无菌水输送给灌装机进行无菌冲刷。当灌装机发出RFW信号后，无菌罐会从灭菌机要求无菌水；当罐体中液位达到无菌冲刷液位后，会向灌装机发出WAM信号。

3.4 CIP模式

碱、酸洗濯剂通过CIP管路输入设备中，依照CIP流程关合循环洗濯整个回路，必要达到设定的温度和电导率才起头计时。洗濯回路蕴含罐体和入料阀产品管两路，CIP洗濯液由顶部喷淋球进入罐内洗濯罐内壁和供料管。启动CIP法式后系统自动执行以下步骤：排空、增压、预冲刷、碱洗、排空、水冲、酸洗、排空、最后水冲、排空及排气泄压。

3.5 待机模式

设备处于开启状态，排空并已洗濯，无激活法式，须启动灭菌模式后能力起头出产。

4 无菌罐在乳品加工中的利用特点

4.1 使灌装机可能长功夫陆续出产

在整个UHT灭菌乳出产工艺中，UHT杀菌设备往往是限度陆续出产能力的沉大成分，若建设无菌罐设备，当上游UHT设备出产一按时长必要CIP洗濯时，产品已经贮存在无菌罐，下游灌装机设备能够持续灌装。当UHT经过CIP洗濯后再灭菌，又能够将无菌产品输送到无菌罐中，灌装机能够持续出产，从而提高陆续出产功夫，降低洗濯成本和提高产量。

4.2 出产纯牛奶等中性奶时糠氨酸含量低

乳品中的糠氨酸是蛋白质在高温前提下与乳糖产生美拉德反映所产生的系列产品之一，糠氨酸含量越低，则奶产品的营养质量越好。1992年欧盟列国将糠氨酸作为判断乳品质量的沉要指标，2004年国际尺度化组织（ISO）颁布ISO 18329—2004利用高效液相色谱法检测乳制品中的糠氨酸含量，检测乳品中糠氨酸含量判定是否掺有复原乳。2005年原农业部造订《巴氏杀菌乳和UHT灭菌乳中复原乳的鉴定》（NY/T 939—2005),2016年原农业部订正新版《巴氏杀菌乳和UHT灭菌乳中复原乳的鉴定》（NY/T 939—2016)，也都将糠氨酸作为检测复原乳的沉要指标，划定UHT灭菌乳中每100 g蛋白质所含糠氨酸超过190 mg，或者当UHT灭菌乳每100 g蛋白质所含糠氨酸为140～190 mg时，乳果糖含量（mg·L-1）与糠氨酸含量（mg蛋白质/100 g）比值幼于2时，则鉴定为含复原乳。

在UHT下游直接连灌装机出产纯牛奶等中性奶过程中，若下游灌装机处于故障�；�，牛奶会回流到UHT系统中循环加热，当循环加热功夫超过一按功夫后，随着美拉德反映水平加深，产品的色彩、韵味会产生显著变动。若在UHT下游建设无菌罐设备，则能够极大预防此种情况，由于无论灌装机处于出产或故障，产品都是一向输送到无菌罐，产品不会回到UHT系统沉复加热，因而使用无菌罐时产品中糠氨酸含量普遍低于未使用无菌罐的产品。

4.3 无回流奶损耗

当牛奶长功夫内无法被灌装时，牛奶会经过屡次循环加热，产品的色彩、韵味会产生较大变动，工业上采取的措施通常是将此段循环加热的牛奶排空后，沉新将新鲜的奶输送到UHT系统中，此时会造成几百公斤奶的损失。若在UHT下游建设无菌罐设备，则能够预防此种情况产生，削减原奶损耗。

4.4 能够出产带果粒的产品

增长果粒的乳制品将富含维生素的水果和牛奶结合起来，可能达到炊事平衡，提升乳制品的附加值和顾客履历感，因而增长果粒的UHT乳制品是很多乳品企业近年来钻研开发的产品之一，但也面对着果粒不均匀、果粒易破碎等难题。目前，增长果粒乳制品存在前混合工艺、后增长工艺两种可能的出产工艺。这两种工艺均需用到无菌罐来暂存灭菌后的产品，无菌罐顶的搅拌装置保障产品处于流动状态以防果粒沉淀堆积，造成就粒不均匀的情况。

4.5 无需频仍守护保养

相比灌装机和UHT设备，无菌罐除了搅拌桨之表，根基无运动磨损部件，所以通常只需定期更换管路阀门密封圈等，无需做大规模周期性保养打算。

4.6 自动化水平高

除了出产模式和洗濯模式切换时需拆卸弯管接头，操作人员重要通过人机操控面板实现作业，在选定所需操作模式后将自动执行设定的所有法式步骤，人为过问少。

5 无菌罐在乳品加工中的质量节造

5.1 蒸汽必须干净

因灭菌过程中使用大量的蒸汽对罐体进行灭菌，以及出产过程中需提供蒸汽维持蒸汽障蔽，蒸汽与产品或产品表表直接接触，必必要保障蒸汽达到食等第尺度。除了装置蒸汽过滤器表，还能够思考使用干净蒸汽产生器装置来保障蒸汽干净度。

5.2 搅拌桨轴密封圈更换

在出产过程中，通过不休往搅拌桨轴的机械密封处注入高温蒸汽，从而预防产品通过搅拌轴处受到传染，但搅拌轴密封件在高温下往往易老化，导致罐内产品带菌风险。

5.3 无菌空气过滤网更换

无菌空气是用除水除油后的压缩空气经过两个0.01μm级无菌空气过滤网和压力调节阀形成，起头出产前必须对无菌空气过滤器进行蒸汽灭菌。为保障过滤成效，需定期更换，140℃、30 min灭菌前提下建议使用次数为100次。

5.4 确保CIP洗濯成效优良

CIP洗濯必须使罐体和管路彻底清洁，必要采取合理的洗濯法式，同时通过合适的洗濯剂浓度、温度、功夫、流量等参数来保障洗濯成效，尤其是搅拌桨等不能有洗濯死角。

5.5 无菌空气压力

出产过程中罐顶无菌空气需维持肯定正压来预防产品不受表界空气传染，当罐顶无菌空气压力低于安全限值时，可能会导致罐内产品带菌风险。

5.6 其他

无菌罐处于UHT下游无菌工序，无菌罐无菌性的维持至关沉要。另表，还要思考设备灭菌、蒸汽障蔽温度、管路阀组泄漏、存放功夫等多方面成分，必要评估各自风险性并造订相应的管控对策，从而保障产品无菌。

6 结语

近年来随着乳制品和饮料行业的迅速发展，无菌灌装技术也日益发展成熟，无菌罐的使用也越来越宽泛。当前中国市场对无菌罐设备需要量较大，且国内一些设备厂家也在研发无菌罐，但国产无菌罐相对于进口的无菌罐，无菌机能和自动化水平等仍有肯定差距。乳制品企业应该凭据自身产品个性、加工工艺和产线布局等，选择性地建设无菌罐，并造订合理的质量节造伎俩，确保产品无菌状态，从而达到耽搁陆续出产功夫的主张。

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