巴氏杀菌法是一种利用较低的温度来杀死病菌同时保持物料中的营养物质及风味不变的杀菌法,可最大限度地保持食品的色、香、味、营养成分和组织质地,已广泛的应用于乳品、食品、制药、饮料等工业部门,目前应用较多的是用来生产巴氏杀菌奶。本论文研究的是热泵型巴氏杀菌系统,生产巴氏杀菌奶的整个流程中既需要加热,在杀完菌后也需要对牛奶进行冷却,而热泵是一种将低温热源的热能转移到高温热源的装置,能同时完成加热与制冷,所以将热泵装置与巴氏杀菌设备相结合,可以很好的提高能源利用率,降低运行成本。首先,通过将热泵型巴氏杀菌系统与目前市场上常用的电加热型巴氏杀菌系统在技术、经济性等方面进行对比,结果表明热泵型巴氏杀菌系统初投资相对较低,运行成本要比电加热型巴氏杀菌系统显著降低,加上其使用寿命较长,安全性较好,市场前景较好。其次,为提高热泵型巴氏杀菌系统的性能并考虑实际运行工况,对系统部件、系统匹配及操作工艺参数等方面进行了优化,其中,部件方面的优化针对巴氏杀菌罐进行,主要包括杀菌罐长径比、罐的装满系数、杀菌罐夹套的选择、搅拌叶轮的直径等；系统匹配的优化主要包括水箱容量与牛奶容量比值的选择；系统操作工艺参数的优化主要包括冷热水箱内水的初始温度、不同阶段牛奶的升温及降温幅度等。最后,建立热泵型巴氏杀菌系统的实验装置,以水模拟牛奶,利用热泵制得的热’冷量,给模拟杀菌罐中的牛奶进行加热及冷却,得到不同阶段牛奶的升温及冷却规律和热泵装置在运行过程中的性能变化规律。实验结果表明,在牛奶的升温及冷却阶段,先是利用水箱内蕴含的热冷量与牛奶换热,进而利用热泵开机制得的热冷量与牛奶继续换热的操作方案能满足巴氏杀菌系统对热冷量的需求,验证了热泵型巴氏杀菌系统的可行性。