食品安全与货架期的要求越来越高，导致品质与成本的平衡难上加难，如何利用超高温杀菌机使你的食品生产更加安全可靠呢？从原理、工艺到产线适配，本文帮你一次性搞清超高温杀菌系统的选型思路。
什么是超高温杀菌？
超高温杀菌是一种利用超高温对液体进行短时灭菌的操作，使微生物、芽孢菌等被杀灭，液体达到商业无菌状态。
超高温杀菌一般使用135-150℃的超高温在2-8s内对原料液进行瞬时杀菌。
超高温杀菌机能将灭菌后的液体在无菌条件下快速冷却并进行灌装，使液体达到商业无菌状态的同时保留更多的风味。因此超高温杀菌机广泛应用于常温奶、咖啡饮料、茶饮料、植物基饮品、果汁、调味液等食品、饮料行业。
超高温杀菌的过程：
将预处理后的液料投入设备→预热→在极短时间内把物料迅速加热到超高温（135-150℃）→ 保温数秒（2-8s）→ 迅速冷却（换热器冷却、闪蒸、脱气）→ 无菌灌装
超高温杀菌机的类型
超高温杀菌机根据不同的加热方式分为直接式和间接式两种，使用不同的加热方式进行灭菌，灭菌后的效果也存在差异。而间接加热使用换热方式使液体升温，因而又存在不同的换热方式如板式、管式等。
间接式超高温杀菌系统
什么是间接式超高温杀菌系统
间接加热式超高温杀菌系统是通过换热器将加热介质产生的热量传递给原料液，加热介质不与液体直接接触。根据换热器结构可分为以下三种：
板式间接加热 UHT 系统
板式换热器利用多层波纹金属板片形成冷热流体交替通道，结构紧凑、换热效率高。
板式换热的优点是换热效率高可达90%以上、设备结构紧凑节省空间且易于清洗；缺点是流道较窄易堵塞，不适合高黏度（黏度<500cP）或含颗粒液体，并且承压能力有限。
板式间接加热 UHT 系统最适合对牛奶、果汁、茶等低黏度液体进行灭菌。
管式间接加热 UHT 系统
管式换热器的管道通常为同心套管结构，原料液在管内流动，加热介质在管外加热并通过管壁进行换热。除同心套管外，还有单管式、多管式、波纹管式等结构，其中波纹管式换热效率更高还能防止结垢但结构也更复杂，清洗验证更加严格。
管式换热的优点是对原料液的处理范围更广，能处理中高黏度（可处理黏度<3000cP的液体）或含颗粒的液体，并且结构稳定能承受更高的温度和压力；缺点是换热效率略低于板式，清洗难度更大。
管式间接加热 UHT 系统最适合含果肉的饮料、酱料等中高黏度液体。
刮板式间接加热 UHT 系统
刮板式换热器即在传热面上装旋转刮板，对壁面进行不断刮擦，刮除结垢层，强化传热。
刮板式换热的优点是刮板不断刮擦壁面能去除结垢层、防止液体焦化、粘壁；缺点是设备结构复杂较为昂贵，前期投资与运维成本高。
刮板式间接加热 UHT 系统最适合高黏度、含大颗粒、易结垢的液体。
间接式超高温杀菌系统的优缺点
三种换热结构各有优缺，总的来说，间接式超高温杀菌系统的热能回收率较高，运行成本低；设备结构相对稳定，维护成本适中；加热介质不与液体直接接触，没有被稀释与污染的风险、便于清洁与验证；并且整体设计小巧，节省占地空间。
缺点是需要通过介质传热，升温与冷却速度较慢，对风味和营养成分的损失较大；换热面易结垢（若含蛋白、糖等会加快结垢）影响传热效率，需及时清洗；不适合用于高热敏产品灭菌。
间接式超高温杀菌系统的应用
间接式超高温杀菌系统主要应用于大型乳品企业的标准化生产线中，对大批量液体进行标准化灭菌；并且主要集中对风味要求不高的低附加值产品。通过间接式系统以较低的运行成本来实现大规模产品的商业无菌。
直接式超高温杀菌系统
什么是直接式超高温杀菌系统
直接加热式超高温灭菌系统与间接式加热系统最大的差别在于直接式加热系统中的加热介质（多为食品级蒸汽）会直接接触原料液，进行瞬间加热。按照加热介质与原料液的接触方式可以分为蒸汽注入式和蒸汽喷射式两种类型。
蒸汽注入式
蒸汽注入式就是将高温且清洁无菌的食品级蒸汽直接注入到原料液中，蒸汽瞬间冷凝释放热量使原料液在瞬间升温至 135–150 ℃，随后快速闪蒸冷却，得到无菌料液。
蒸汽注入式的优点是升温极快（0.5s内），料液热损伤极小，蛋白等热敏成分不易变性，风味与色泽保留完好。但对蒸汽的品质要求极高，一般是无菌的食品级蒸汽并且系统复杂，投资成本高。
蒸汽注入式最适合牛奶等对剪切力不敏感的产品。
蒸汽喷射式
蒸汽喷射式是将待杀菌的原料液以液滴的形式喷射进充满高温蒸汽的腔室中，液滴与蒸汽接触升温。
蒸汽喷射式将原料液分散成了液滴因此受热极其均匀，不会出现局部过热的情况；并且无剪切力限制，能更好的保持敏感产品的物理结构。但设备体积较大并且投资与维护成本高。
蒸汽喷射式尤其适合高蛋白产品和对剪切敏感的产品。
直接式超高温杀菌系统的优缺点
直接加热式超高温灭菌系统对原料液进行直接加热，所以热利用率高、结垢率低，CIP清洗周期间隔较长，瞬间加热对原料液的破坏较小，风味、色泽和营养等保留程度更高好。
缺点是系统复杂，投资成本高，对蒸汽、水等的品质与管理要求高，能耗高，存在一定原料液被稀释的风险，不适合高固、高黏度体系的产品。
直接式超高温杀菌系统的应用
直接加热式超高温杀菌系统适合对高端乳制品、咖啡饮料、茶饮、功能性饮料等对风味要求极高的高端饮品进行杀菌，或者后续需与无菌灌装、喷雾干燥等工序衔接的产品。如燕麦奶中含淀粉，使用间接式超高温杀菌系统很容易结垢、粘壁，但采用蒸汽注入式能避免结垢问题，并且在140 ℃，3-4S的杀菌场景下，瞬间的升温与冷却能极大的保留燕麦奶的甜味。
如何根据你的产线进行选型？
第一步：产品组合
你的产品中的蛋白、糖、脂肪含量是否偏高，是否容易变性、褐变或结垢，是否需要频繁更换配方，是否有小批量、多品种的生产需求？
产品单一、配方稳定：两种杀菌系统皆可
配方复杂、产线调整频繁：间接式
高热敏性产品：直接式
第二步：市场定位
风味与营养的要求是否极高、产品是否追求更少的热损伤？
是否意在打造高端品牌？
中低端产品，不追求风味、营养→间接式
高端产品，追求风味，减少热损→直接式
第三步：产量与成本
你的年产量与单线设计产能、换线频率是多少？你的预算是多少？
大产量、长周期连续运行→间接式→成本可控
中小产量、高附加值产品→直接式→溢价空间
第四步：工厂能力
你的蒸汽系统、冷却水与真空系统能力、CIP 系统、运维能力等是否能够承受直接式超高温杀菌系统的要求?
直接式 UHT 对蒸汽品质、真空系统、控制精度要求更高,如果你工厂的基础设施或团队经验不足，反而影响直接式超高温杀菌系统的整体稳定性。
简而言之，如果你是大型乳制品工厂，主要生产常温奶和常规调制乳 → 优先考虑高热回收低成本的间接式超高温杀菌系统。
如果你专注于打造高端咖啡/茶饮品牌 → 优先考虑直接式超高温杀菌系统，还原风味使品牌溢价空间高。
如果你的企业生产复合产品，既有平价产品又有高端产品 → 那么你可以以间接式超高温杀菌系统作为基础生产线，叠加直接式或混合式超高温杀菌系统。
结论
超高温杀菌方法的使用使食品、饮料等易腐坏产品也能实现长时间保存，开辟出了一片与传统巴氏杀菌产品截然不同的市场，但超高温杀菌技术也利弊皆有，为你的产线进行精准选型是获取更高利润的第一步。未来使用混合式超高温杀菌系统来平衡品质与能耗将成为食品饮料的主流。
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FAQ
直接式超高温杀菌系统的能耗一定更高吗？
不一定。直接式超高温杀菌系统整体换热效率高于间接式，并且加热与冷却时间短，而且在实际产线中运行时间更长、清洗频率更低，这些都可以抵消部分与间接式不同的高能耗差异。
如果我们的产品线未来会变化，现在选哪种更稳妥？
直接式超高温杀菌系统工艺更加灵活，对配方变化的适应性更强，且不易结垢，更方便新产线扩展。
小产量或试产线是否适合直接式超高温杀菌系统？
一般不推荐。直接式超高温杀菌系统结构复杂，前期投资和运维成本高，并且对蒸汽品质要求高，清洁与验证也更为严格。小产量、研发或试产阶段应选择结构相对稳定可控、成本更低的间接式超高温杀菌系统或巴氏杀菌法、超巴氏杀菌法。
超高温杀菌系统对包装线有什么影响？
超高温杀菌系统必须与无菌灌装线高度匹配，保证全程无菌。尤其是直接式超高温杀菌系统，对无菌环境控制和 CIP/SIP 协同度要求更高。你在选型时必须同时考虑杀菌包装一体化的能力。
