在食品工業(yè)的乳制品加工中，反應(yīng)釜（常稱為殺菌釜或滅菌反應(yīng)釜）主要通過高溫殺菌工藝實現(xiàn)乳制品的殺菌處理，殺滅其中的致病菌和微生物，同時盡可能保留營養(yǎng)成分和風味。以下是具體的操作流程、工藝類型及注意事項：

一、乳制品殺菌的主要原理

通過反應(yīng)釜內(nèi)的高溫環(huán)境（通常為 100℃以上）破壞微生物的蛋白質(zhì)、核酸和細胞膜結(jié)構(gòu)，使其失去活性。根據(jù)乳制品類型和殺菌目標，可選擇不同的殺菌溫度、時間和壓力組合，常見工藝包括巴氏殺菌和高溫滅菌（UHT）。

二、反應(yīng)釜的殺菌操作流程

1. 預(yù)處理：原料乳準備

原料乳驗收：檢測乳脂含量、蛋白質(zhì)含量、微生物指標（如菌落總數(shù)、體細胞數(shù)），確保原料符合標準。

過濾與標準化：通過過濾器去除雜質(zhì)，調(diào)整乳脂肪和非脂乳固體含量（如低脂奶、脫脂奶的生產(chǎn)）。

預(yù)熱：通過熱交換器將原料乳預(yù)熱至 40~50℃，便于后續(xù)殺菌工藝的高效進行。

2. 殺菌工藝實施

（1）巴氏殺菌（低溫長時間殺菌，LTLT）

溫度與時間：通常為 62~65℃，保持 30 分鐘（傳統(tǒng) Batch 式工藝）。

反應(yīng)釜操作：

將預(yù)熱后的原料乳注入殺菌釜，通過夾套或盤管通入蒸汽，緩慢升溫至設(shè)定溫度。

維持恒溫狀態(tài) 30 分鐘，期間通過攪拌裝置（如槳式攪拌器）使乳液均勻受熱，避免局部過熱。

冷卻：殺菌結(jié)束后，通過夾套通入冷卻水，快速降溫至 4℃左右，減少營養(yǎng)成分損失。

適用產(chǎn)品：巴氏殺菌奶、鮮奶油等，需冷藏保存，保質(zhì)期較短（通常 7~15 天）。

（2）高溫滅菌（UHT，超高溫瞬時滅菌）

溫度與時間：135~140℃，保持 2~4 秒（瞬時殺菌）。

反應(yīng)釜操作：

原料乳通過板式熱交換器快速預(yù)熱至 80~90℃，再通過殺菌釜內(nèi)的蒸汽噴射或注入系統(tǒng)，在極短時間內(nèi)升溫至 135℃以上。

高溫維持階段：乳液在殺菌釜內(nèi)的保溫管中以恒定流速通過，確保殺菌時間精確（如 2 秒）。

急速冷卻：通過無菌冷卻系統(tǒng)（如冰水混合物或真空閃蒸）降溫至 20℃以下，避免 “過熱味” 產(chǎn)生。

適用產(chǎn)品：常溫奶（如純牛奶、調(diào)味乳）、乳粉原料等，可常溫保存，保質(zhì)期長達 6 個月以上。

3. 無菌灌裝與包裝

殺菌后的乳液需在無菌環(huán)境（如無菌灌裝間）中注入滅菌包裝容器（如利樂包、玻璃瓶），避免二次污染。

包裝過程中需控制環(huán)境濕度、潔凈度，并對包裝材料進行滅菌（如過氧化氫噴霧或紫外線照射）。

三、反應(yīng)釜的關(guān)鍵技術(shù)配置

溫度與壓力控制系統(tǒng)

配備熱電偶傳感器和壓力變送器，實時監(jiān)測釜內(nèi)溫度（精度 ±0.5℃）和壓力（如 UHT 工藝需維持 0.3~0.5MPa 壓力防止沸騰）。

通過 **PLC（可編程邏輯控制器）** 自動調(diào)節(jié)蒸汽閥門和冷卻介質(zhì)流量，確保工藝參數(shù)穩(wěn)定。

攪拌與湍流設(shè)計

攪拌槳葉采用螺帶式或錨式結(jié)構(gòu)，促進乳液循環(huán)，避免殺菌死角（如靠近釜壁的區(qū)域）。

對于高黏度乳制品（如煉乳），可增加刮壁攪拌器，防止物料黏附導(dǎo)致局部過熱。

清洗與滅菌功能

CIP（原位清洗）系統(tǒng)：殺菌結(jié)束后，通過循環(huán)泵注入酸液（如硝酸）、堿液（如氫氧化鈉）和清水，自動清洗釜內(nèi)殘留乳垢，防止微生物滋生。

SIP（原位滅菌）系統(tǒng)：定期對反應(yīng)釜內(nèi)部和管道進行高溫蒸汽滅菌（如 121℃維持 30 分鐘），確保設(shè)備無菌狀態(tài)。

四、注意事項

微生物控制

定期檢測殺菌后的乳樣菌落總數(shù)（巴氏殺菌奶≤30,000 CFU/mL，UHT 奶≤1 CFU/mL）和芽孢桿菌（如耐熱菌需≤10 CFU/mL），避免殺菌不徹底導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)。

營養(yǎng)與風味保護

巴氏殺菌需嚴格控制溫升速率（≤5℃/ 分鐘），減少乳清蛋白變性和乳糖焦糖化；UHT 工藝需優(yōu)化熱接觸時間，降低 “蒸煮味” 的產(chǎn)生。

設(shè)備安全運行

超壓保護：設(shè)置安全閥（如壓力超過 0.6MPa 自動泄壓）和爆破片，防止反應(yīng)釜因蒸汽失控毀壞。

定期校驗：每年對溫度計、壓力表進行計量校準，每季度檢查攪拌軸密封件（如機械密封）的磨損情況，避免乳液泄漏。

能耗優(yōu)化

采用余熱回收技術(shù)（如將殺菌后的冷卻水熱量用于預(yù)熱原料乳），降低蒸汽和電力消耗，符合食品工業(yè)節(jié)能要求。

五、典型應(yīng)用場景

巴氏殺菌奶生產(chǎn)：某乳制品工廠使用容積為 5000L 的 Batch 式殺菌釜，每批次處理原料乳 4 噸，通過 65℃/30 分鐘工藝生產(chǎn)鮮牛奶，每日產(chǎn)能可達 200 噸。

UHT 奶生產(chǎn)線：大型反應(yīng)釜系統(tǒng)（如連續(xù)式管式殺菌釜）每小時處理乳量可達 10~20 噸，配合無菌灌裝線，實現(xiàn)規(guī)模化常溫奶生產(chǎn)。

通過準確的溫度控制、高效的攪拌設(shè)計和嚴格的工藝管理，反應(yīng)釜在乳制品殺菌中實現(xiàn)了 “安全殺菌” 與 “品質(zhì)保留” 的平衡，是現(xiàn)代食品工業(yè)的主要裝備之一。