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牛奶保质期的长短是由杀菌方式决定的。需冷藏保存且保质期在3-7天左右的牛奶属于巴氏杀菌奶，这种牛奶经过低温杀菌处理。无需冷藏的牛奶也被称为纯牛奶，采用超高温杀菌处理，超高温杀菌即经过4-15秒135-152摄氏度瞬间灭菌处理，这类乳制品的保质期通常可达6至9个月。
目前国际上通用的巴氏高温消毒法主要有两种：第一种是将牛奶加热到62℃-65℃，保持30min。采用这一方法，可杀死牛奶中各种生长型致病菌，灭菌效率可达97.3%-99.9%，经消毒后残留的只是部分嗜热菌及耐热性菌以及芽孢等，但这些细菌多数是乳酸菌，乳酸菌不但对人无害反而有益健康；第二种方法将牛奶加热到75℃-90℃，保温15s-16s，其杀菌时间更短，工作效率更高。但杀菌的基本原则是，能将病原菌杀死即可，温度太高反而会有较多的营养损失。
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