巴氏殺菌機(jī)：原理、類(lèi)型及應(yīng)用的全面解析

時(shí)間：2025/4/9閱讀：93

在食品飲料行業(yè)，確保產(chǎn)品的安全性與品質(zhì)穩(wěn)定性始終是核心目標(biāo)。巴氏殺菌機(jī)作為一種重要的殺菌設(shè)備，在不顯著影響產(chǎn)品口感和營(yíng)養(yǎng)成分的前提下，有效殺滅有害微生物，延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期。本文將深入探討巴氏殺菌機(jī)的工作原理、類(lèi)型、設(shè)備結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用領(lǐng)域以及維護(hù)要點(diǎn)等方面，為相關(guān)從業(yè)者和技術(shù)愛(ài)好者提供全面的技術(shù)參考。

一、工作原理

巴氏殺菌機(jī)的工作原理基于法國(guó)科學(xué)家路易斯?巴斯德（Louis Pasteur）提出的巴氏消毒法。該方法通過(guò)將產(chǎn)品加熱到特定溫度并保持一定時(shí)間，以達(dá)到殺滅有害微生物，如細(xì)菌、酵母和霉菌等的目的，同時(shí)很大程度地保留產(chǎn)品中的營(yíng)養(yǎng)成分和風(fēng)味物質(zhì)。

具體而言，不同類(lèi)型的巴氏殺菌機(jī)雖然在加熱方式和設(shè)備結(jié)構(gòu)上有所差異，但基本的殺菌原理是一致的。以常見(jiàn)的熱交換式巴氏殺菌機(jī)為例，其工作過(guò)程通常包括預(yù)熱、殺菌、冷卻三個(gè)階段。首先，待處理的產(chǎn)品（如牛奶、果汁等）通過(guò)熱交換器與已殺菌的熱產(chǎn)品進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)初步預(yù)熱，這不僅提高了能源利用效率，還能使產(chǎn)品緩慢升溫，減少因溫度驟變對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)的影響。接著，預(yù)熱后的產(chǎn)品進(jìn)入加熱區(qū)，被迅速加熱到預(yù)定的殺菌溫度，如對(duì)于牛奶，一般采用 72 - 75℃保持 15 - 20 秒的高溫短時(shí)間（HTST）殺菌條件，或采用 62 - 65℃保持 30 分鐘的低溫長(zhǎng)時(shí)間（LTLT）殺菌條件。在這個(gè)溫度下，有害微生物的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)被破壞，從而失去活性，達(dá)到殺菌的效果。最后，經(jīng)過(guò)殺菌的產(chǎn)品通過(guò)熱交換器與未殺菌的冷產(chǎn)品進(jìn)行熱交換，實(shí)現(xiàn)快速冷卻，將產(chǎn)品溫度降低到適宜的儲(chǔ)存和灌裝溫度。

這種精確控制溫度和時(shí)間的殺菌方式，既能有效殺滅有害微生物，保障產(chǎn)品的安全性，又能避免過(guò)度加熱導(dǎo)致產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)成分流失和風(fēng)味改變，充分體現(xiàn)了巴氏殺菌法的科學(xué)性。

二、類(lèi)型介紹

（一）按加熱方式分類(lèi)

蒸汽加熱式巴氏殺菌機(jī)：利用蒸汽作為熱源，通過(guò)熱交換器將蒸汽的熱量傳遞給產(chǎn)品。蒸汽具有較高的溫度和潛熱，能夠快速、均勻地對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加熱，加熱效率高，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。例如，在一些大型乳制品加工廠(chǎng)，蒸汽加熱式巴氏殺菌機(jī)可連續(xù)處理大量的牛奶，滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)奶制品的需求。

電加熱式巴氏殺菌機(jī)：通過(guò)電加熱元件將電能轉(zhuǎn)化為熱能，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行加熱。這種加熱方式具有加熱速度快、溫度控制精確的優(yōu)點(diǎn)，適合對(duì)殺菌溫度要求嚴(yán)格、生產(chǎn)規(guī)模相對(duì)較小的企業(yè)或?qū)嶒?yàn)室使用。一些小型飲料廠(chǎng)可能會(huì)選擇電加熱式巴氏殺菌機(jī)來(lái)對(duì)特色飲料進(jìn)行殺菌處理。

熱水循環(huán)加熱式巴氏殺菌機(jī)：以熱水作為傳熱介質(zhì)，通過(guò)循環(huán)泵使熱水在設(shè)備內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，將熱量傳遞給產(chǎn)品。熱水加熱相對(duì)溫和，溫度分布均勻，對(duì)產(chǎn)品的損傷較小，常用于對(duì)溫度敏感的產(chǎn)品殺菌，如某些果汁飲料，能更好地保留果汁的天然色澤和風(fēng)味。
（二）按自動(dòng)化程度分類(lèi)

手動(dòng)控制巴氏殺菌機(jī)：操作人員需要手動(dòng)設(shè)置和調(diào)節(jié)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，如溫度、時(shí)間、流量等。這種類(lèi)型的設(shè)備結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，成本較低，適用于生產(chǎn)規(guī)模較小、對(duì)自動(dòng)化程度要求不高的企業(yè)。一些小型食品作坊可能會(huì)采用手動(dòng)控制巴氏殺菌機(jī)來(lái)處理少量的特色食品。

半自動(dòng)控制巴氏殺菌機(jī)：部分參數(shù)如溫度、時(shí)間等可通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定和控制，但在一些操作環(huán)節(jié)，如產(chǎn)品的進(jìn)出料等，仍需人工參與。半自動(dòng)控制巴氏殺菌機(jī)在一定程度上提高了生產(chǎn)效率和殺菌過(guò)程的穩(wěn)定性，適合中等規(guī)模的生產(chǎn)企業(yè)，既能滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，又能控制設(shè)備成本。

全自動(dòng)控制巴氏殺菌機(jī)：采用先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，如 PLC（可編程邏輯控制器），可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的全面自動(dòng)化控制。從產(chǎn)品的進(jìn)料、預(yù)熱、殺菌、冷卻到出料，整個(gè)過(guò)程均由系統(tǒng)自動(dòng)完成，操作人員只需在設(shè)備運(yùn)行前設(shè)置好各項(xiàng)參數(shù)，并在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)控即可。全自動(dòng)控制巴氏殺菌機(jī)具有生產(chǎn)效率高、殺菌質(zhì)量穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大型食品飲料企業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)線(xiàn)上。
三、設(shè)備結(jié)構(gòu)

巴氏殺菌機(jī)的設(shè)備結(jié)構(gòu)通常根據(jù)其類(lèi)型和應(yīng)用場(chǎng)景有所不同，但一般都包括以下幾個(gè)主要部分：

加熱系統(tǒng)：如前文所述的蒸汽發(fā)生器、電加熱元件或熱水循環(huán)裝置等，是巴氏殺菌機(jī)的核心部件之一，負(fù)責(zé)將產(chǎn)品加熱到預(yù)定的殺菌溫度。加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和性能直接影響到殺菌效果和產(chǎn)品質(zhì)量。

熱交換器：熱交換器在巴氏殺菌機(jī)中起到熱量傳遞的作用，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的預(yù)熱和冷卻過(guò)程。常見(jiàn)的熱交換器類(lèi)型有板式熱交換器和管式熱交換器。板式熱交換器具有傳熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)巴氏殺菌機(jī)中。它由一系列相互平行的金屬薄板組成，板片之間形成狹窄的通道，產(chǎn)品和加熱介質(zhì)（或冷卻介質(zhì)）在不同的通道內(nèi)流動(dòng)，通過(guò)板片進(jìn)行熱量交換。管式熱交換器則由多根管子組成，產(chǎn)品在管內(nèi)流動(dòng)，加熱介質(zhì)或冷卻介質(zhì)在管外流動(dòng)，通過(guò)管壁進(jìn)行熱量傳遞。管式熱交換器適用于處理高粘度或含有顆粒的產(chǎn)品。

溫度控制系統(tǒng)：包括溫度傳感器、控制器和執(zhí)行器等。溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的溫度，并將信號(hào)傳輸給控制器，控制器根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度值對(duì)執(zhí)行器（如加熱元件的電源開(kāi)關(guān)、蒸汽閥門(mén)或循環(huán)泵的轉(zhuǎn)速等）進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保產(chǎn)品在殺菌過(guò)程中始終保持在預(yù)定的溫度范圍內(nèi)。高精度的溫度控制系統(tǒng)是保證巴氏殺菌效果一致性的關(guān)鍵。

輸送系統(tǒng)：用于將產(chǎn)品輸送通過(guò)巴氏殺菌機(jī)的各個(gè)處理階段，包括進(jìn)料泵、出料泵和輸送帶等。輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)確保產(chǎn)品能夠均勻、穩(wěn)定地流動(dòng)，避免出現(xiàn)堵塞、泄漏等問(wèn)題，同時(shí)要保證產(chǎn)品在輸送過(guò)程中的溫度分布均勻。

清洗系統(tǒng)：巴氏殺菌機(jī)在使用后需要進(jìn)行清洗，以防止產(chǎn)品殘留和微生物滋生。清洗系統(tǒng)通常包括清洗液儲(chǔ)罐、噴淋裝置和循環(huán)泵等。在清洗過(guò)程中，清洗液通過(guò)噴淋裝置噴灑在設(shè)備內(nèi)部的各個(gè)部件上，對(duì)設(shè)備進(jìn)行沖洗和消毒，確保設(shè)備的衛(wèi)生狀況符合生產(chǎn)要求。
四、優(yōu)勢(shì)

有效殺菌，保障安全：巴氏殺菌機(jī)能夠有效地殺滅產(chǎn)品中的有害微生物，如致病細(xì)菌、酵母和霉菌等，顯著降低產(chǎn)品因微生物污染而導(dǎo)致的變質(zhì)和食品安全風(fēng)險(xiǎn)，保障消費(fèi)者的健康安全。

保留營(yíng)養(yǎng)與風(fēng)味：與高溫殺菌相比，巴氏殺菌的溫度相對(duì)較低，處理時(shí)間較短，能夠很大程度地保留產(chǎn)品中的營(yíng)養(yǎng)成分，如維生素、礦物質(zhì)和生物活性物質(zhì)等，同時(shí)保持產(chǎn)品的天然風(fēng)味和色澤，使產(chǎn)品在口感和品質(zhì)上更接近新鮮原料。

適用范圍廣：巴氏殺菌機(jī)適用于多種類(lèi)型的食品和飲料產(chǎn)品，包括牛奶、果汁、酸奶、啤酒、醬油、醋等，不同的產(chǎn)品可以根據(jù)其特性和要求選擇合適的殺菌溫度和時(shí)間，滿(mǎn)足多樣化的生產(chǎn)需求。

能源利用高效：許多巴氏殺菌機(jī)采用熱交換技術(shù)，通過(guò)預(yù)熱和冷卻階段的熱量回收，有效提高了能源利用效率，降低了生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗，符合節(jié)能減排的環(huán)保理念。

設(shè)備操作靈活：根據(jù)不同的生產(chǎn)規(guī)模和需求，巴氏殺菌機(jī)有多種類(lèi)型和規(guī)格可供選擇，從手動(dòng)控制到全自動(dòng)控制，企業(yè)可以根據(jù)自身實(shí)際情況選擇合適的設(shè)備，并且設(shè)備的操作和維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)便，易于掌握。
五、應(yīng)用領(lǐng)域

乳制品行業(yè)：巴氏殺菌機(jī)在乳制品行業(yè)應(yīng)用最為廣泛，用于牛奶、酸奶、奶油等產(chǎn)品的殺菌處理。經(jīng)過(guò)巴氏殺菌的牛奶既能殺滅有害微生物，保證飲用安全，又能保留牛奶中的營(yíng)養(yǎng)成分和天然風(fēng)味，深受消費(fèi)者喜愛(ài)。同時(shí)，巴氏殺菌也是生產(chǎn)發(fā)酵乳制品（如酸奶）的重要預(yù)處理步驟，為后續(xù)的發(fā)酵過(guò)程提供無(wú)菌環(huán)境。

飲料行業(yè)：在果汁、茶飲料、碳酸飲料等飲料生產(chǎn)中，巴氏殺菌機(jī)用于殺滅飲料中的微生物，延長(zhǎng)產(chǎn)品保質(zhì)期，同時(shí)保持飲料的色澤、口感和香氣。例如，鮮榨果汁經(jīng)過(guò)巴氏殺菌后，可以在不添加防腐劑的情況下，在冷藏條件下保存一定時(shí)間，滿(mǎn)足消費(fèi)者對(duì)天然、健康飲料的需求。

食品加工行業(yè)：除了飲料和乳制品，巴氏殺菌機(jī)還應(yīng)用于許多其他食品的加工過(guò)程中，如醬油、醋、醬料、罐頭食品等。對(duì)于醬油和醋等調(diào)味品，巴氏殺菌可以防止微生物發(fā)酵導(dǎo)致的變質(zhì)，保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。在罐頭食品生產(chǎn)中，巴氏殺菌可用于對(duì)罐頭內(nèi)容物進(jìn)行殺菌處理，確保罐頭食品在常溫下能夠長(zhǎng)期保存。

生物制藥行業(yè)：在生物制藥領(lǐng)域，巴氏殺菌機(jī)可用于對(duì)一些生物制品，如疫苗、血液制品等進(jìn)行殺菌處理。由于這些生物制品對(duì)溫度和殺菌條件要求極為嚴(yán)格，巴氏殺菌法的低溫、短時(shí)殺菌特點(diǎn)能夠在有效殺滅微生物的同時(shí)，很大程度地保持生物制品的活性和穩(wěn)定性。
六、維護(hù)要點(diǎn)

定期清洗設(shè)備：如前所述，清洗系統(tǒng)是巴氏殺菌機(jī)的重要組成部分。應(yīng)按照設(shè)備操作規(guī)程和衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行全面清洗，包括加熱系統(tǒng)、熱交換器、輸送管道和罐體等部件。清洗時(shí)要確保清洗液的濃度、溫度和清洗時(shí)間符合要求，清除設(shè)備內(nèi)的產(chǎn)品殘留和污垢，防止微生物滋生。

檢查和維護(hù)加熱系統(tǒng)：定期檢查加熱元件（如電加熱管、蒸汽閥門(mén)等）的工作狀態(tài)，確保其正常運(yùn)行。對(duì)于蒸汽加熱式巴氏殺菌機(jī)，要檢查蒸汽發(fā)生器的水位、壓力等參數(shù)，及時(shí)清理水垢，保證蒸汽供應(yīng)的穩(wěn)定和安全。如發(fā)現(xiàn)加熱元件損壞或性能下降，應(yīng)及時(shí)更換。

校準(zhǔn)溫度控制系統(tǒng)：溫度控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到殺菌效果。定期使用標(biāo)準(zhǔn)溫度計(jì)對(duì)設(shè)備的溫度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，確保溫度測(cè)量的準(zhǔn)確性。同時(shí)，檢查控制器的參數(shù)設(shè)置是否正確，如有必要，進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

維護(hù)熱交換器：對(duì)于板式熱交換器，要定期檢查板片之間的密封墊片是否老化、損壞，如有泄漏應(yīng)及時(shí)更換墊片。同時(shí)，清洗板片表面的污垢，以保證熱交換效率。對(duì)于管式熱交換器，要檢查管子是否有堵塞、腐蝕等情況，及時(shí)清理或更換受損的管子。

保養(yǎng)輸送系統(tǒng)：定期檢查輸送泵的電機(jī)、葉輪等部件，確保其正常運(yùn)轉(zhuǎn)。給輸送帶添加潤(rùn)滑劑，調(diào)整輸送帶的張緊度，防止輸送帶跑偏或斷裂。同時(shí)，檢查進(jìn)料和出料口是否有堵塞，保證產(chǎn)品輸送的順暢。

培訓(xùn)操作人員：操作人員的正確操作和維護(hù)是保證巴氏殺菌機(jī)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。企業(yè)應(yīng)定期對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使其熟悉設(shè)備的工作原理、操作規(guī)程和維護(hù)要點(diǎn)，提高操作人員的技能水平和責(zé)任心，避免因誤操作導(dǎo)致設(shè)備故障或殺菌效果不佳。

綜上所述，巴氏殺菌機(jī)憑借其特殊的工作原理、多樣化的類(lèi)型、合理的設(shè)備結(jié)構(gòu)、顯著的優(yōu)勢(shì)以及廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在食品飲料及相關(guān)行業(yè)中發(fā)揮著很大的作用。通過(guò)正確的操作和維護(hù)，巴氏殺菌機(jī)能夠持續(xù)穩(wěn)定地為企業(yè)提供高效、可靠的殺菌解決方案，助力企業(yè)生產(chǎn)出安全、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品，推動(dòng)行業(yè)的健康發(fā)展。

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