本申请涉及宠物食品的真空灭菌控制技术领域，具体涉及一种冻干宠物食品的真空灭菌处理方法、系统及设备，该方法包括：采集预包装冻干半成品当前灭菌时刻的前预设时长下所有采集时刻的历史温度和压力数据；根据各历史异常时刻及其邻域内的所有历史温度数据的分布情况和所有历史压力数据的离散程度，结合各历史异常时刻及其邻域内的所有历史温度数据和所有压力数据各自的变化趋势和平均分布情况，确定预包装冻干半成品当前灭菌时刻的历史控制误差，以对灭菌温度进行控制。本申请基于历史控制误差，改进PID控制器的比例增益，提高了真空灭菌过程中对温度控制的精确度。