本实用新型公开了一种牛奶灭菌装置，包括灭菌罐，所述灭菌罐内设有加热腔，所述加热腔与加热装置连通形成热水循环，所述加热腔内设有加热管和温度传感器，所述加热管周围设有加热丝，所述加热管的进料端与进料管连通，出料端从灭菌罐侧面穿出与出料管连通，所述出料管上设有出料泵，且出料管与冷却装置连通，所述冷却装置包括冷却管和冷却套管，所述冷却套管套设在冷却管外周且内部流动有冷却介质，所述冷却管和冷却套管均呈“U”形盘旋设置。本实用新型能够使牛奶在灭菌时受热均匀，快速对灭菌后的牛奶降温，牛奶的质量与口感好，生产加工效率高。