108 食品技師高等考試 食品技師 食品加工學（第一次） 考古題詳解

核心觀念

食品冷凍時，水分會形成冰晶。冷凍儲藏期間，即使食品整體仍維持凍結，冰晶也可能因溫度、含水狀態或冰晶間的差異而發生溶解、移動或合併，造成冰晶尺寸、形狀與分布改變；這種冰晶結構的變化稱為再結晶。

常見的再結晶型態可分為：

1. 遷移再結晶（migratory recrystallization）：小冰晶的水分子移向較大的冰晶，使小冰晶縮小或消失、大冰晶持續長大。這與小冰晶和大冰晶間的化學潛勢差異有關，是冷凍食品儲藏期間常見、且與溫度波動密切相關的型態。
2. 聚集再結晶（accretive recrystallization）：相鄰冰晶彼此接觸、合併，形成較大的冰晶，晶體數目減少。
3. 圓整再結晶（rounding recrystallization）：原本形狀不規則的冰晶逐漸變得較圓滑，降低表面能；其變化重點在晶體形狀，不一定伴隨顯著的整體尺寸增加。

解題方法

本題依序說明「再結晶的定義與型態」，再連結「溫度波動如何促使冰晶變化」，最後指出冰晶變化對食品品質的影響。作答時應把冰晶變大或形狀改變與食品組織受損連在一起，避免只列出型態名稱。

溫度波動對品質的影響

核心觀念

家用冰箱與食品工廠常見的機械式冷藏（凍）設備，主要利用蒸氣壓縮式冷凍循環。其核心不是「製造冷量」，而是消耗外部功，把熱量由低溫的冷藏（凍）空間移至較高溫的周圍環境。

循環可用能量平衡表示：

其中 $Q_L$ 是蒸發器自食品或庫內吸收的熱量，$W$ 是壓縮機輸入的功，$Q_H$ 則是冷凝器向外界排出的熱量。因此，冷凍機在庫內吸熱的同時，必須在設備外排出更多熱量。

解題方法：依冷媒流向說明循環

依「壓縮 → 冷凝 → 膨脹 → 蒸發」的順序，說明冷媒在各元件中的狀態變化與熱量流向，即可完整回答降溫原理及必要元件。

1. 壓縮機：提高壓力與溫度 壓縮機吸入蒸發器流出的低壓冷媒蒸氣，將其壓縮成高壓、高溫蒸氣。壓縮機提供循環所需的機械功，也建立高壓側與低壓側的壓力差，使冷媒能持續流動。

2. 冷凝器：向外界放熱並液化 高壓、高溫冷媒蒸氣流經冷凝器，將熱量排至周圍空氣或冷卻水，並凝結成高壓液態冷媒。冷凝器排出的熱量包括庫內移出的熱量及壓縮機輸入的功。

3. 膨脹裝置：降壓、降溫並控制流量 高壓液態冷媒通過膨脹閥或毛細管，壓力迅速下降，部分冷媒閃發成蒸氣，使冷媒混合物溫度降至適合蒸發的低溫。此處也負責控制進入蒸發器的冷媒流量。節流過程通常近似為等焓過程。

核心觀念

本題考食品輻射照射的殺菌機制、三種常用照射源的特性，以及吸收劑量的定義與單位。食品照射是利用游離輻射將能量傳入食品，使微生物、害蟲或食品本身發生物理與化學變化；其殺菌效果取決於照射源、吸收劑量、微生物種類及食品組成等因素。

解題方法

答題時依序說明三件事：先交代輻射如何使微生物失活，再比較伽馬射線、電子束與 X 射線的穿透與設備特性，最後定義吸收劑量並列出單位。比較照射源時，掌握「穿透能力、劑量率、是否需要放射性核種」即可。

輻射殺菌原理

食品中的水分及其他分子吸收游離輻射能量後，會產生離子、激發分子及自由基。自由基可直接攻擊微生物的核酸與細胞重要成分；水分子輻射分解所產生的活性物種，也能間接破壞微生物的 DNA，造成單股或雙股斷裂，使其無法複製、代謝或形成菌落。

輻射也能直接使微生物的遺傳物質受損。微生物受損程度與吸收劑量有關，劑量提高通常可增加殺菌效果，但實際所需劑量仍受菌種、食品成分及包裝條件影響。食品輻射照射不等於使食品具有放射性；常用食品照射源的能量條件不會使食品產生誘發放射性。

三種常用食品輻射照射源比較

核心觀念

無菌加工製罐是將食品與包裝容器分別殺菌，再於無菌條件下充填、密封，使成品在常溫貯藏下達到商業無菌。它不同於一般罐頭「先裝罐密封、再對整罐加熱殺菌」的流程。

本題重點是分清三條控制線：食品產品、包裝材料／容器、加工與充填設備都須達到適當的商業無菌；而產品殺菌後至密封完成前，產品與容器內表面必須避免再受污染。

解題方法

依製程順序說明各步驟，再標示哪些作業須在無菌區進行，最後說明如何維持該區的無菌狀態。需特別注意：產品的殺菌通常在獨立的連續式加熱系統中完成，不必將整個殺菌設備都視為充填無菌區；無菌區的核心是無菌產品、無菌包材與無菌設備接觸並完成充填封口的範圍。

生產流程與無菌區作業

1. 食品前處理：原料驗收、清洗、分級、切割、配料或均質等，依產品需要於一般衛生控制區完成。
2. 食品殺菌：食品以適當的連續式熱處理程序殺菌，常見設備如管式或刮板式熱交換器；必要時採高溫短時間處理。殺菌條件須依食品酸度、黏度、粒子大小與目標微生物設計，確保產品達商業無菌。
3. 殺菌後冷卻與無菌輸送：產品冷卻至適合充填的溫度，經無菌管線、無菌泵與無菌平衡槽輸送，避免重新污染。
4. 包材與容器殺菌：容器、包裝材料及封口材料須以適當方法殺菌，例如蒸汽、熱水、過氧化氫或其他經驗證的處理方式；殺菌方法須配合包材特性。
5. 無菌充填與密封：在無菌區內，將已殺菌產品充填至已殺菌容器，並使用已殺菌的封口材料或容器蓋立即密封。密封需形成可靠的氣密封口，防止後續微生物進入。
6. 封口檢查與後續處理：檢查封口完整性及包裝狀況；成品依設備流程離開無菌區，再進行必要的外包裝、標示與貯運。

應在無菌區完成的步驟是：已殺菌產品進入充填設備後的輸送與暫存、已殺菌容器／包材進入充填位置後的處理、無菌充填，以及封口完成前所有可能讓產品或容器內表面暴露於環境的操作。

核心觀念

本題考食品加工與保存的四個名詞，重點是說明各自的原理、加工目的與應用方式：

1. Ohmic Heating（歐姆加熱）：利用電流通過食品時產生的電阻熱，使食品升溫。
2. 包冰（Glazing）：在冷凍食品表面形成薄冰層，減少脫水與氧化。
3. Retort Pouch（殺菌軟袋）：可耐受高溫高壓殺菌的複合材料軟性包裝。
4. 架儲期（Shelf life）：食品在特定條件下維持安全與品質，仍適合食用或銷售的期間。

解題方法

這是名詞解釋題，可依「定義 → 原理或構造 → 功能與應用」作答。每一項都要說明它如何作用，以及在食品加工或保存中解決什麼問題；只寫中文譯名或單一用途，難以完整呈現概念。

各名詞詳解

（一）Ohmic Heating（歐姆加熱、電阻加熱）

歐姆加熱是將食品置於兩電極之間，施加交流電，使電流通過食品；食品因具有電阻而產生熱能，進而由內部快速升溫。其體積發熱功率可表示為：

其中，$q'''$ 為單位體積的發熱率，$\sigma$ 為食品的電導率，$E$ 為電場強度。食品中的水分、鹽類及其他離子會影響電導率，因此食品組成與電場條件都會影響升溫情形。

歐姆加熱的特色是食品本身直接產熱，能減少只靠外部傳熱時的升溫限制，適合含有固體顆粒的液態食品或部分流體食品，例如湯品、醬料及含顆粒產品。實際加工仍須控制電導率差異、食品尺寸與形狀，避免局部升溫不均。

（二）包冰（Glazing）

包冰是將已冷凍的魚、肉或其他食品短暫浸入冷水，或以噴淋方式使食品表面形成一層薄冰。包冰層可隔絕或減少食品表面與空氣接觸，降低冷凍儲藏期間的水分昇華、表面乾燥及脂肪氧化，並減少凍燒（freezer burn），維持產品外觀與品質。

包冰層會隨儲藏時間逐漸消耗，因此它是食品表面的保護層，不能取代適當包裝及冷凍溫度管理。包冰量也須適當；過多會增加表面冰量與產品重量，且解凍後包冰融水會流失。