110 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

本題考查食品乾燥與脫水加工設備的除水原理、熱質傳方式及產品適用性。乾燥的共同目的，是降低食品中的水分活性與含水量，以抑制微生物生長及酵素、化學反應，延長保存期限；不同方法的差異主要在於供熱方式、操作壓力、物料形態與乾燥溫度。

乾燥時，熱量傳入食品，使水分蒸發或昇華；水蒸氣再由食品內部移至表面，並被周圍氣流或真空系統帶走。選擇方法時，需兼顧乾燥速率、熱敏感性、產品形狀、品質與設備成本。

解題方法

依序交代五種方法的操作條件、熱質傳原理，再各舉一至數項食品應用。作答時要把「減壓乾燥」與「冷凍乾燥」區分清楚：前者主要是降低沸點後蒸發水分；後者則是先凍結，再使冰於低壓下昇華。

各種乾燥方法的原理與應用

一、冷凍乾燥（freeze drying）

**原理：**先將食品冷凍，使其中水分形成冰晶，再於真空條件下供給熱量，使冰不經液態直接昇華為水蒸氣。昇華所需熱量由加熱板或其他熱源提供，水蒸氣則由低溫冷凝器捕集。初級乾燥移除冰晶，後續可再進行二級乾燥，去除部分吸附水。

由於乾燥過程中的產品溫度較低，能減少熱敏感成分的破壞，並保留多孔結構；產品復水性通常良好。缺點是設備與操作成本高、乾燥時間較長。

**應用：**即溶咖啡、冷凍乾燥水果、菌種與益生菌、即食湯料及部分高價值食品原料。

二、減壓乾燥（vacuum drying）

**原理：**在密閉設備中降低壓力，使水的沸點下降，並在較低溫度下蒸發除水。熱量可由加熱盤、夾套或其他方式傳給物料；產生的水蒸氣由真空系統移除或冷凝回收。

減壓乾燥仍是液態水蒸發，與冷凍乾燥中冰的昇華不同。降低操作溫度可減少氧化及熱劣變，但乾燥效果仍受物料厚度、熱傳與水分向外移動速度影響。

**應用：**熱敏感果蔬或藥食原料、香料、濃縮食品，以及不宜在高溫或氧化環境下加工的產品。

三、熱風乾燥（hot-air drying）

**原理：**以加熱後的空氣流經食品表面，透過對流將熱量傳給物料，使水分蒸發；水蒸氣由氣流帶離。食品內部水分再向表面移動，以補充蒸發掉的水分。

核心觀念

非熱加工是指在不以高溫作為主要加工因子的條件下，利用物理能量或物理作用，達到食品保藏、微生物控制或品質改善的加工方式。部分非熱技術仍會產生少量熱，因此重點在於主要作用機制不是加熱，而非食品完全不升溫。

本題核心是說明兩件事：非熱加工的目的，以及不同技術如何達成這些目的。常見目的包括：

• 降低病原菌、腐敗菌及部分酵素的活性，延長保存期限。
• 減少傳統加熱造成的風味、色澤、質地及營養成分變化，維持較接近新鮮食品的品質。
• 改善加工效率，例如促進萃取、乾燥、解凍或物質傳輸。
• 降低對化學防腐劑或高強度熱處理的依賴。

解題方法

依「加工目的 → 技術原理 → 食品應用與限制」逐項作答。四例選擇作用原理清楚、用途具代表性的非熱加工技術，並指出其主要效果及適用範圍。

四種非熱加工技術

一、高壓加工（High Pressure Processing, HPP）

將食品置於密閉容器中，以高靜水壓均勻加壓，使微生物細胞膜及部分蛋白質結構受損，降低營養型微生物的存活能力。常用於果汁、果泥、即食肉品等包裝食品，可延長保存期限並保留較多新鮮風味。

高壓對細菌芽孢的控制效果有限，常須配合其他處理；食品的酸鹼值、成分及處理條件也會影響效果。

二、脈衝電場（Pulsed Electric Field, PEF）

以短時間、高強度的電場脈衝處理食品，使微生物細胞膜產生電穿孔，造成細胞內容物外漏與失活。較適合液態或可泵送食品，例如果汁、乳品及液態蛋品，可降低微生物量並延長冷藏保存期限。

核心觀念

冷藏與冷凍都是以低溫降低食品中微生物生長、酵素反應及化學反應速率的保存方法。兩者的關鍵差異在於：**冷藏主要降低溫度，食品中的水仍以液態為主；冷凍則使部分水結冰，降低可供微生物利用的水分，並使食品溫度降至冰點以下。**低溫能延緩品質劣變，卻不能取代衛生處理，也不能使已腐敗或受污染的食品恢復安全。

食品冰點通常不是純水的 $0^\circ\mathrm{C}$。食品含有糖、鹽、有機酸等溶質，初始冰點會下降，且隨水分逐步結冰，未凍結液相中的溶質濃度升高，食品的冰點也會進一步降低。

冷凍食品的「最大冰晶生成帶」大致位於食品初始冰點以下至約 $-5^\circ\mathrm{C}$；通過此溫度範圍越快，越能減少大型冰晶形成。其界線會因食品組成及狀態而異，不宜視為所有食品都相同的固定數值。

解題方法

題目要求同時說明「加工技術」及「對食品的應用與品質之影響」，可依序從低溫原理、加工與設備、食品應用、品質變化及管理要點作答。冷藏、冷凍分開比較，再補充解凍與冷鏈管理，可完整回應題意。

一、冷藏技術

冷藏通常將食品控制在其冰點以上的低溫範圍，常見食品冷藏溫度約為 $0\sim 5^\circ\mathrm{C}$；實際設定須依食品種類、包裝、保存期限及相關規範調整。冷藏溫度越低，通常越能減緩微生物繁殖與酵素、氧化等反應，但不得低到使食品發生冷害或凍結。

常見技術如下：

• 機械式冷藏：利用冷凍循環，透過蒸發器移除庫內熱量，再由冷凝器排至外界。常用於冷藏庫、冷藏櫃、冷藏車及零售展示設備。
• 預冷：採冷風、冷水、真空或冰冷等方式，儘速移除採收或加工後食品的田間熱、製程熱。果蔬可採強制通風冷卻、水冷或真空預冷；肉品、乳品及加工食品則依產品與包裝選用冷卻方式。
• 冷藏氣調或氣體包裝：控制包裝內氧氣、二氧化碳等氣體比例，降低呼吸、氧化或部分微生物生長；須配合食品特性與低溫保存，不能單靠氣調取代溫度管理。
• 冰藏及冷媒接觸冷卻：以碎冰或冰水移除熱量，常見於魚貝類及部分蔬果。須注意融冰水排除與衛生，避免交叉污染。

二、冷凍技術

冷凍加工包括冷卻、成核、冰晶生長、凍結完成及低溫貯藏。冷凍時，食品中的水先形成冰晶，未結冰水相則濃縮溶質；保存期間仍須維持穩定低溫，避免部分融化後再結凍。

常見方法如下：

• 靜止空氣冷凍：以低溫空氣緩慢凍結，設備簡單，適合大型或包裝食品，但凍結時間較長，較易形成較大的冰晶。
• 鼓風冷凍：以低溫、高速循環空氣加快表面與內部熱傳，適用肉品、魚類及包裝食品；速度通常快於靜止空氣冷凍。
• 接觸式冷凍：食品夾於低溫金屬板間，或以包裝表面接觸冷卻面，傳熱效率高，適用厚度較一致的包裝食品。
• 流體化速凍（IQF）：以高速冷風使小型食品顆粒懸浮並快速凍結，適用豌豆、玉米粒、蝦仁及切丁蔬果等。顆粒可分散取用，較不易結成大塊。
• 低溫液體或冷凍劑冷凍：使用液態氮或二氧化碳等冷媒快速移除熱量，常用於高價值產品、小型產品或需快速凍結的食品；設備與操作成本較高，須控制凍結均勻性。
• 低溫貯藏：凍結後在穩定低溫下保存。許多商業冷凍食品以約 $-18^\circ\mathrm{C}$ 或更低溫度貯藏；產品規格與法規要求應另行遵循。

凍結時間常以普朗克式概念估算，說明食品尺寸、傳熱條件及凍結熱會影響凍結速度：

核心觀念

精製（refining）是以物理或化學加工方式，移除原料中某些組織或成分，使產品達到特定的外觀、風味、質地、保存性或用途。精製常能改善食品的整齊度、食用便利性及穩定性，但若被移除的部分富含營養素，也會降低成品的營養價值。

以稻米為例，精製主要是將稻穀加工成白米的碾磨、精白與拋光過程。稻穀由外而內依序包括稻殼、糠層（含果皮、種皮及糊粉層）、胚芽與胚乳。稻殼不可食；糠層與胚芽則含有較多膳食纖維、脂質、維生素與礦物質。白米精製的主要目標，是去除稻殼及部分糠層、胚芽，留下以澱粉為主的胚乳。

解題方法

可依「加工流程 → 精製移除哪些部位 → 營養變化 → 食用品質變化」作答。須區分稻殼去除與精白：稻殼去除是稻穀脫殼成糙米；進一步碾磨、精白及拋光，才是糙米加工成白米、降低糠層與胚芽含量的精製步驟。

稻米精製流程

1. 清理與礱穀：清除稻穀中的雜質，再以礱穀機脫除外殼，得到糙米。
2. 碾白、精白：以摩擦或研磨方式去除糙米外層的糠層及部分胚芽，控制碾磨程度，得到白米。
3. 拋光與分級：視產品需求進行表面拋光，並篩選、分級，去除碎米、色澤或外觀不合格的米粒。

糠層移除得越多，米粒越白、外觀越一致，但胚乳以外的營養豐富部分也隨之減少。

對營養價值的影響

• 膳食纖維減少：糠層含較多纖維，精白後白米的纖維含量低於糙米。
• 維生素與礦物質減少：糠層及胚芽富含維生素 B 群與礦物質；碾磨時這些部位連同部分營養素被移除。