羊乳智能自动杀、灭菌生产设备与应用

文/李志才 徐少同 姜竹茂 孙志强

（1山东省青岛市畜禽良种有限公司；2上海南华换热器制造有限公司；3山东省烟台大学生命科学学院；4山东省潍坊紫鸢科技发展有限公司）

随着奶羊养殖业和羊乳生产加工技术的蓬勃发展，羊乳智能自动杀、灭菌生产设备应运而生，使得我国羊乳生产加工产业进入智能、自动、高质量的发展阶段。

1 生产设备的类型

根据生产设备杀菌和灭菌的功能特点，羊乳智能自动杀、灭菌生产设备类型可分为巴氏杀菌机组生产设备、亚高温杀菌机组生产设备和超高温瞬时灭菌机组生产设备；根据生产设备的生产能力分为1 T/H—5 T/H小型机组生产设备、6 T/H—10T/H中型机组生产设备、11T/H—20T/H大型机组生产设备和20T/H—50T/H超大型机组生产设备。

2 生产设备的特点

2.1 应用于鲜羊乳的生产加工

羊乳智能自动巴氏杀菌机组生产设备，主要应用于鲜羊乳的生产加工。采取72～82 ℃，15 s的巴氏杀菌工艺，对鲜羊乳在挤奶、储存和运输中产生的致病菌污染和其他生物污染源进行杀灭操作，使其在最低的生产加工杀菌温度条件下，保持鲜羊乳的营养物质。经智能自动巴氏杀菌机组杀菌的羊乳2～4 ℃冷藏保存，因包装材料和包装方式不同，其保质期在48～72 h。

2.2 应用于酸羊乳的生产加工

羊乳智能自动亚高温杀菌机组生产设备，主要应用于酸羊乳的生产加工。鲜羊乳采取95 ℃，持温300 s，经亚高温杀菌工艺降温至43℃后，泵入洁净酸羊乳发酵罐中，投入酸羊奶发酵菌种。根据不同酸奶品种发酵时间的要求，经4～8 h或更长发酵时间的发酵，生产加工凝固型或搅拌型酸羊乳。经智能自动亚高温杀菌设备杀菌制作的酸羊乳，于2～4 ℃冷藏保存，因包装材料和包装方式不同，其保质期为7～21 天。

2.3应用于液态常温保存羊乳的生产加工

羊乳智能自动超高温瞬时灭菌机组生产设备，主要应用于液态常温保存羊乳的生产加工。鲜羊乳经135～140 ℃，4～10 s的瞬时灭菌工艺，使经智能自动超高温瞬时灭菌机组生产设备灭菌的羊乳达到无菌状态，降温至25 ℃后，进行产品的无菌灌装，常温保存。因包装材料不同，其保质期为30～90 天。

羊乳智能自动超高温瞬时灭菌机组生产设备有板式和管式2 种机型。板式超高温瞬时灭菌设备的体积紧凑，在≤121 ℃灭菌条件下，具有换热效率高、能耗低的特点。管式超高温瞬时灭菌设备的特点是不使用密封胶垫，在≤135 ℃灭菌条件下，具有承受压力高，高温、高流速，生产加工能力大和连续生产时间长等突出的优势特点。

3 生产设备的工作原理

3.1 设计制造原则

羊乳智能自动杀、灭菌生产设备的设计制造，需要满足羊乳智能自动生产加工的特殊要求，遵循智能自动科学、操作简单容易和工况环境整洁等基本条件为原则。

3.2 工序互联控制

羊乳智能自动杀、灭菌生产设备需要根据羊乳生产加工的工艺流程，能实现各工序、各工段之间互联、互锁的控制，各项技术参数可以相互传递、共享。智能自动系统虽然复杂，但采用了人机对话界面、可编程序控制器，操作简单，自动显示数据，实现智能控制生产。

3.3 设备功能自控

羊乳杀、灭菌生产加工的各工序、各工段的技术要求不一样，其智能自动生产设备可根据不同技术参数要求，分别采取不同的智能自动控制措施。在人机对话界面、可编程序控制器上，能显示不同工序、不同工段和不同自控类型与自控对象的多项信息数据，以满足在同一人机对话界面，同时进行多项技术处理和多个项目的交互对话，实现生产设备的智能自控。

3.4 智能自动装置的组成

羊乳智能自动杀、灭菌生产设备的智能自动装置组成（HMI）主要由生产设备设施硬件和智能系统应用软件与PC机操作软件2 部分组成。主要有互联网处理器、显示屏、输入设施、通讯接口、数据存储、传感器、可编程序控制器（PLC）等自控设施设备。通过输入（输出）设施，如传感器、触摸屏、电脑、键盘、鼠标等，编制文件、录入参数或输入（输出）操作命令，实现人与机器和通讯网络信息的交互传递和共享。

4 设备的应用简介

羊乳智能自动超高温瞬时灭菌设备，是羊乳为达到常温长效保存的目的，而必须应用的生产设备。通过高温热水将羊乳加热至135～140 ℃，经过4～10 s的恒温时间，杀灭羊乳中所有的细菌，使羊乳达到无菌的状况，实现常温长效保存的目的。羊乳经乳酸菌发酵，pH值呈酸性（pH≤4.2 ）时，可采用灭菌温度为95～115 ℃，持温15～120 s的灭菌生产工艺，也能达到常温长效保存的目的。现将羊乳智能自动超高温瞬时灭菌设备的生产加工应用简介如下。

4.1 确定生产程序流程

确定羊乳超高温瞬时灭菌生产加工的程序流程，需要根据羊乳超高温瞬时灭菌生产加工的工艺要求，确定羊乳生产加工的程序流程，详见图1。

4.2 设置生产运行参数

羊乳智能自动超高温瞬时灭菌机组设置生产运行参数，需根据羊乳超高温瞬时灭菌生产加工程序流程，在以下4 个方面科学地设置生产运行参数，即消毒运行参数、生产类型参数、设备运行参数、清洗运行参数。通过设置生产运行参数，使羊乳超高温瞬时灭菌机组在生产运行时，能根据设置的各种生产运行参数，通过生产设备各工序和各工段的信息数据传感器，实现羊乳在超高温瞬时灭菌生产加工的过程中，可以智能自动地分析数据信息并反馈相应的应答指令，智能自动调整生产设备运行模式，保证羊乳超高温瞬时灭菌生产加工的正常进行和羊乳生产加工的灭菌质量。

4.3 认真监控设备工况

羊乳超高温瞬时灭菌机组可通过人机界面、可编程序控制器（PLC）标注的“待机、消毒、生产、清洗和停机”等按键，一键式安全操作羊乳超高温瞬时灭菌机组生产设备。也可以通过监控人机界面、可编程序控制器（PLC）显示的工况数据，认真、适时地掌控羊乳超高温瞬时灭菌机组的生产加工的实际状况，保证生产设备正常、安全的运行。因此，在羊乳超高温瞬时灭菌机组设备生产运行时，要认真监控生产设备的运行工况，在生产设备智能自动的基础上，再加上人工的实时监控，确保生产设备的正常运行。

图1 羊乳超高温瞬时灭菌的生产加工程序流程

4.4 及时处理设备故障

羊乳超高温瞬时灭菌生产设备在生产运行时，可能会发生灭菌温度不达标，物料出口温度过高和设备流量降低等一系列问题故障，应及时找出原因，排除故障，必要时咨询设备的生产厂家，落实解决方案，不得违规运行，进而影响羊乳的生产加工质量。

4.5 设备严格清洗、消毒

在生产设备每次生产完毕后，必须按照规定步骤进行CIP自动清洗，确保生产设备的清洁卫生和干燥。

为了确保设备系统无菌，在设备开始生产运转前，需要对设备系统进行130 ℃无菌热水，持续30 min的无菌消毒处理。在生产过程中，一旦灭菌温度低于生产工艺规定的温度，无菌环境遭到污染，生产设备就需要重新进行灭菌消毒。

4.6 安全第一，杜绝事故

羊乳超高温瞬时灭菌机组属于高温、高压生产设备，在生产设备生产运行时，必须严格认真地执行生产设备操作规程。在进行电路检修时，必须由合格的持证电工进行检修。在对气动阀门、管道等高压设施进行检修时，必须确认压力已经全部卸载、排空后，再进行检修。生产设备、设施必须在完好无故障、安全的状态下，方可投入生产使用。为生产设备配套的水、电、蒸汽和压缩空气必须符合安全规定。生产设备操作人员务必牢记安全注意事项，确保正确的生产设备，杜绝发生安全事故。