杀菌机工艺流程是由生产工艺参数确定的。有什么样的工艺参数就有什么样的工艺流程。杀菌机的工艺流程设计的是否合理是决定杀菌机性能的关键。杀菌机工艺流程应不但满足杀菌的要求, 还充分有效利用余热, 达到节能降耗的目的。现代杀菌机不是只针对单一品种物料进行杀菌, 往往一机多用, 即同一杀菌机上完成多个生产品种的杀菌任务, 这就需要杀菌机在设计时提出一个比较复杂的杀菌工艺, 兼顾多个生产品种, 才能达到满意的效果。尤其是在计算换热面积时必须考虑都能够满足杀菌的条件, 取其中最大的换热面积为最终杀菌面积。

造成杀菌机杀菌温度不足的主要原因是对物料特性了解不够充分, 杀菌段换热面积计算偏小。物料特性指的是什么物料、被杀菌物料的成分含有什么、物料的粘度是多少、物料的干物质含量是多少以及其他参数等。这些参数是在设计杀菌机必须了解并掌握的。物料特性及杀菌温度要求决定了杀菌机的结构形式, 如牛奶杀菌可以采用板式杀菌, 板式杀菌一般多为低温杀菌, 杀菌温度一般不超过100℃, 板式杀菌机也常用于高温和超高温杀菌。牛奶杀菌也可以采用管式杀菌, 管式杀菌多为高温杀菌或超高温杀菌。

对于番茄酱类之类的物料, 普通的管式杀菌很难满足要求, 而应采用套管式杀菌机进行杀菌。杀菌机的料液出口温度与加热介质出口的温差一般在1～5℃之间, 最高不超过8℃。杀菌机杀菌段传热系数的选择至关重要, 对于板式杀菌机的传热系数, 根据板片的结构厚薄不同, 国内一般在1289～2000kcal/m2·h·℃, 国外最高可达到2579kcal/m2·h·℃。对于管式杀菌机的传热系数一般在1000～1289kcal/m2·h·℃。套管式杀菌机一般是用于浓度较高、粘度较大的物料, 其传热系数一般在500～600kcal/m2·h·℃之间。

杀菌温度不足一般是因为换热面偏小所致, 如对番茄酱进行杀菌, 其换热系数一般在500～600kcal/m2·h·℃比较合适, 传热系数选择大了, 就可能导致杀菌温度不足的问题发生。

杀菌机冷却效果不佳有两种可能:一是冷却面积不足;二是没有充分利用杀菌后的余热对进料进行有效预热。杀菌机的杀菌温度都是逐级加热到所需要的温度, 不可能直接加热到很高温度, 用换热面积一次就完成杀菌任务。减少换热温差为了保证对物料进行有效加热, 同时不致使物料在换热器内迅速结垢或结焦。冷却也同样是这样, 一般是利用杀菌后的料液余热对进料进行预热降温, 然后再经过塔水冷却降温。冷却水量不足或冷却水的温度过高, 都会导致无法到达到预期的冷却效果。根据用户需要, 为了获得更低的温度, 往往还采用冰水进行降温, 即塔水冷却, 然后进入下一道工序。冷却段的传热系数与加热杀菌段的传热系数不同, 根据冷媒介质温度及其料液温度的传热进行确定, 一般要小于加热段的传热系数。

杀菌机结垢结焦严重有三种可能:一种是换热面积偏小所致。第二种原因板式杀菌机的板型不流畅, 导致结垢结焦速度加快。第三种原因是清洗不彻底, 清洗间隔时间过长所致。板式杀菌机的板型多为人字形及波浪形, 根据用户的应用反馈, 波浪形板片结垢结焦速度要快于人字形板片。管式杀菌机多采用螺纹波形管, 这样可提高传热系数。

杀菌机的清洗一般要经过水洗、碱洗、酸洗再进行水洗。由于清水洗间隔时间过长导致结垢结焦严重的现象比较普遍。清洗时泵的流量一般按1.5～2倍选择清洗的泵, 扬程根据杀菌机的类型阻力的大小进行确定, 如果是采用进料泵进行清洗, 多采用变频的形式。

杀菌机泵的选择原则是根据流量及沿程压力损失确定的。沿程压力损失包括两部分:一部分是管道沿程压力损失, 一部分是料液在换热器中的压力损失。物料特性不同即物浓度及物料粘度大小不同, 沿程压力损失也不相同, 浓度越高, 粘度越大, 压力损失也就越大。板式杀菌机的阻力要比管式杀菌机的阻力要大。粘稠物料如番茄酱类的沿程压力损失要比普通料液的压力损失大, 如番茄酱类物料的阻力就比普通的奶类物料高的多。

杀菌机的阻力计算比较复杂, 除了进行理论计算外, 还必须掌握物料在实际应用中的压力损失是多少, 杀菌机进出口都安装压力表, 前后压力表之差就是沿程压力损失, 然后对理论计算值进行修订, 多次的实践经验再加上理论计算即可确定出选择进料泵的方法。

近年来杀菌机在粘稠物料上出现的问题较多, 泵选择过小, 扬程不足最为普遍。对粘稠物料进料泵一般多选择容积泵或螺杆泵进料。对于粘稠物料如番茄酱类的进料泵一般按1.5～2倍的实际进料量确定, 基本上能够满足要求。

此外, 在杀菌过程中常常伴随均质过程, 设计者必须要了解均质机在实际生产中的位置, 均质机所处位置距离长短会直接影响到进料的阻力, 在生产线布局也必须力求设备紧凑, 不能随意改变原来工艺设计, 一经改变了就可能影响到杀菌机及其他设备的使用性能。

全自动杀菌机的阀门选择至关重要, 调节阀的误差精确程度关系到杀菌温度的稳定性与可持续性, 杀菌温度误差过大也会导致杀菌机出现杀菌温度不稳定的问题, 长期下去就会引起结垢结焦加速, 最终导致清洗间隔时间过短。因此在选择阀门时应选择精确度高、误差小的的阀门。

上述主要针对杀菌机的设计提出一些看法。总之, 设计杀菌机必须对料液的物理及化学特性有所了解和掌握, 尤其是物料中的干物质含量及粘度, 这两个特性决定了杀菌机的类型和结构。设计除了要做到有理论依据外, 还必须与生产实际结合起来。了解并掌握杀菌机在实际应用中的使用情况、生产状态参数, 然后融入到设计中去, 随时纠正设计中的不足, 这样杀菌机才能性能稳定, 质量提高。