隨著社會(huì)進(jìn)步、生活水平提高、健康意識(shí)提升，消費(fèi)者對(duì)乳品質(zhì)量要求越來越高。基于這種需求大趨勢(shì)，對(duì)乳品加工企業(yè)加工工藝提出了更高的要求。盤管超高溫殺菌設(shè)備是一種先進(jìn)的高品質(zhì)無菌產(chǎn)品的超高溫處理技術(shù)，相比傳統(tǒng)列管超高溫殺菌技術(shù)來說，可以使物料在更短時(shí)間升高到殺菌溫度，還能最大限度地避免原料過度加熱而引起營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失，原料本有的自然風(fēng)味能夠被很好地保留下來。能在有效殺菌的同時(shí)鎖住原料的新鮮與營(yíng)養(yǎng)，帶來了高品質(zhì)的口感，受到眾多消費(fèi)者的認(rèn)可。
列管多管式殺菌機(jī)基本結(jié)構(gòu)為：多管式換熱器是由一根殼管內(nèi)套多根平行小管而成復(fù)合管，再將多段復(fù)合管連接起來。每一段稱為一程，各程的內(nèi)管用U形管相連接。外管則用支管相連接。這種換熱器的程數(shù)較多，一般都是上下排列，固定于支架上。
物料用高壓泵送入不銹鋼多管式換熱器，物料在內(nèi)管中流動(dòng)，加熱介質(zhì)在外管中逆向流動(dòng)，通過內(nèi)管壁進(jìn)行熱交換。物料在管內(nèi)往返數(shù)次后達(dá)到殺菌所需的溫度和保持時(shí)間后成產(chǎn)品送出。
盤管殺菌機(jī)是管中套管，用一支長(zhǎng)管一次拉伸成型。流體在螺旋盤管中，由于離心力作用產(chǎn)生了二次流，又因連續(xù)性的緣故，二次流不僅影響邊界層，還影響到流動(dòng)的“核心”。在直管中，當(dāng)流體作層流流動(dòng)時(shí)，管內(nèi)流動(dòng)流線是相互平行的直線。而在螺旋盤管中，由于二次流作用，使流線在空間發(fā)生彎曲，不再是一束互相平行的直線束了，可視作將管內(nèi)流線平分為兩部分，各自反作用的扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)后又使兩部分流線合并起來，扭轉(zhuǎn)流線呈螺旋形，猶如彈簧圈一樣，在核心交界面處流線呈直線形，而沿壁邊界處流線呈圓形。因此，螺旋盤管中平行于管中心線要疊加上一個(gè)與之垂直的二次流，二次流在管中心都是向外外側(cè)流動(dòng)，而在管壁附近則是向內(nèi)側(cè)流動(dòng)。盤管殺菌機(jī)正是利用這一湍流現(xiàn)象進(jìn)行超高溫滅菌工作。相對(duì)于傳統(tǒng)管式殺菌機(jī)，在湍流的作用下，物料在內(nèi)管中熱量交換更加快速均勻，流體對(duì)管壁沖刷力更大，物料在更短時(shí)間升高到殺菌溫度同時(shí)大大減少了管壁的結(jié)垢。
盤管殺菌機(jī)工作原理：物料從平衡桶出來輸送至預(yù)加熱段與經(jīng)過超高溫滅菌并進(jìn)行初段降溫后的物料進(jìn)行熱交換，預(yù)加熱至70度進(jìn)入脫氣罐脫氣，物料進(jìn)行脫氣后利于后續(xù)的均質(zhì)等工序，同時(shí)防止物料氧化、延長(zhǎng)儲(chǔ)存期。脫氣后物料經(jīng)過均質(zhì)機(jī)一級(jí)均質(zhì)進(jìn)入第二加熱段，在此段與超高溫滅菌后的物料熱交換，溫度達(dá)到121℃，接著進(jìn)入主加熱段進(jìn)行超高溫滅菌。主加熱段由蒸汽直接加熱，熱交換效率高，物料能在更短時(shí)間升高到殺菌溫度。物料加熱至工藝要求的溫度進(jìn)行8秒滅菌溫度保持后進(jìn)入第一、二加熱段熱交換降溫，最后物料進(jìn)行二級(jí)均質(zhì)后送至最終冷卻段冷卻進(jìn)行產(chǎn)品灌裝。
列管殺菌機(jī)生產(chǎn)中常出現(xiàn)的兩個(gè)問題：一是列管殺菌機(jī)因考慮產(chǎn)品管道泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，為了確保產(chǎn)品安全性，產(chǎn)品滅菌過程三段升溫全部使用熱水進(jìn)行換熱，一臺(tái)18噸/時(shí)的列管殺菌機(jī)整個(gè)升溫的過程只需要90秒，熱交快過程比較迅速。產(chǎn)品中蛋白質(zhì)的易變性造成涂壁結(jié)垢，隨著連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間的增長(zhǎng)，殺菌機(jī)內(nèi)管管壁的結(jié)垢程度增厚，產(chǎn)品流速增大，則會(huì)影響熱交換效率，實(shí)際殺菌溫度降低，導(dǎo)致產(chǎn)品F0值降低，從而影響殺菌的效果。根據(jù)生產(chǎn)管道的結(jié)垢情況，1、當(dāng)△t達(dá)到6-7℃或△p達(dá)到1.0-1.5bar時(shí)；需要進(jìn)行無菌中間清洗，2、當(dāng)△t達(dá)到9-11℃或△p達(dá)到3.0bar時(shí)，出現(xiàn)以上情況應(yīng)立即停機(jī)做CIP的清洗。二是因列管殺菌機(jī)中的內(nèi)管不能承受太大壓力，故它的一、二級(jí)均質(zhì)集中在預(yù)加熱（85℃左右），但往往產(chǎn)品中的脂肪顆粒會(huì)經(jīng)過殺菌冷卻又重新積集在一起，使產(chǎn)品在保質(zhì)期形成輕微的脂肪上浮，影響賣相。
盤管殺菌機(jī)恰恰能較好地解決。一是盤管殺菌機(jī)采用的是一條管中套管的結(jié)構(gòu)，而且產(chǎn)品管壁厚是列管的2.5倍，不存在產(chǎn)品泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)品殺菌過程121℃之前的升溫全部使用物料換熱，一臺(tái)18噸/時(shí)的盤管殺菌機(jī)整個(gè)升溫的過程需要263秒，熱交換比較緩和，再加上湍流結(jié)構(gòu)，連續(xù)生產(chǎn)的時(shí)間會(huì)大大延長(zhǎng)。二是盤管殺菌機(jī)的套管耐壓性更高，二級(jí)均質(zhì)在無菌冷卻后段，把產(chǎn)品中經(jīng)過殺菌冷卻又重新積集的脂肪顆粒再次均質(zhì)，產(chǎn)品口感更佳，更好地延長(zhǎng)產(chǎn)品的保質(zhì)期。
優(yōu)點(diǎn)包括，1、相對(duì)于傳統(tǒng)管式熱水間接加熱方式，加熱效率高速度快，更加節(jié)能，降低能耗成本。2、高的殺菌溫度和短的加熱時(shí)間相結(jié)合，確保微生物和孢子被去活，而對(duì)產(chǎn)品的口感和顏色的影響達(dá)到最小，能最大限度地避免原料過度加熱而引起營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失，在有效殺菌的同時(shí)鎖住原料的新鮮與營(yíng)養(yǎng)。3、一、二級(jí)均質(zhì)集中在預(yù)加熱后段，盤管殺菌機(jī)二級(jí)均質(zhì)在無菌冷卻后段，均質(zhì)效果更好，產(chǎn)品口感更佳。4、特有的湍流效應(yīng)能大大減少生產(chǎn)中管壁的結(jié)垢，這意味著更長(zhǎng)的連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間，更少的停機(jī)清洗時(shí)間以及更低的整體清洗成本。5、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管道密封件少，維修和保養(yǎng)簡(jiǎn)單，維護(hù)成本低。6、螺旋盤管結(jié)構(gòu)具有更好的抗震動(dòng)性，內(nèi)管耐壓更高，大大減少了管體破裂而帶來的損害風(fēng)險(xiǎn)，從而避免了對(duì)無菌產(chǎn)品的污染。除了延長(zhǎng)使用壽命，還能提高食品安全性。7、配備了反向清洗程序，使清洗更徹底，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量控制更有效。
缺點(diǎn)一是盤管制造工藝比較復(fù)雜，是管中套管，是一支長(zhǎng)管一次拉伸成型，材料厚度要求更高，所以造價(jià)比列管昂貴。二是盤管是一次性拉伸成型，主體管道長(zhǎng)度相對(duì)固定，無法像列管通過增減換熱器的程數(shù)而生產(chǎn)不同產(chǎn)品，生產(chǎn)靈活性比較單一。
