113 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
第 一 題25 分
請說明液蛋(liquid egg)之加工目的、製程、衛生品質管理,以及液蛋食品加工廠可採取哪些措施或策略因應淨零排放目標(請至少列出 3 項詳細說明之)。
登入後即可作答並保存紀錄。
核心觀念
液蛋是禽蛋經洗淨、風乾、打蛋去殼,再依產品需要分離蛋白與蛋黃、調配、殺菌或不殺菌,最後包裝並冷藏或冷凍的蛋製品。液蛋可供烘焙、麵食、調理食品等業者直接使用,省去下游打蛋與處理蛋殼的人力,也有利於規格化供料;但去殼後的蛋液失去蛋殼保護,且水分與營養豐富,容易受到微生物污染,因此必須將原料驗收、殺菌、冷鏈及防止殺菌後再污染串成完整管制鏈。
本題主要依據《食品安全衛生管理法》、《食品良好衛生規範準則》、《液蛋產品標示規定》及液蛋製造業者衛生作業指引作答。法規部分以命題當年(民國 113 年)法規為準。《液蛋衛生標準》原訂有殺菌及未殺菌液蛋的微生物限量,後已廢止,微生物要求改依《食品中微生物衛生標準》相關規定辦理。
解題方法
依「為何加工、如何製造、如何確保衛生、如何降低排放」四個層次作答。製程按產品流向排列,衛生管理則把每個製程可能導入或增殖危害的環節,對應到可操作的管制措施與紀錄。
一、液蛋加工目的
- **方便下游使用:**省去逐顆打蛋、分蛋及處理蛋殼的作業,減少人力、時間與作業空間需求。
- **規格化原料:**可依用途供應全蛋液、蛋白液、蛋黃液,或加糖、加鹽液蛋,便於控制配方與產品品質。
- **提升使用效率及食品安全:**中央化加工有利於統一驗收、設備清洗及殺菌管制,降低下游自行打蛋時造成的交叉污染風險。
- **延長保存與擴大流通:**經適當殺菌、冷卻及冷藏或冷凍,可延長保存期限並利於運輸;未殺菌液蛋則須特別標示與管控用途。
二、典型製程
原料蛋驗收 → 洗淨 → 風乾 → 打蛋去殼 → 蛋白與蛋黃分離(依產品需求)→ 過濾 → 冷藏暫存或立即殺菌 → 冷卻 → 充填密封 → 冷藏或冷凍貯運。
- **原料蛋驗收:**確認來源與進貨紀錄,檢查蛋殼及外觀,剔除腐敗、異味、污損嚴重或不符合驗收規格者。
- **洗淨與乾燥:**以符合飲用水水質標準的水洗淨蛋殼,完成沖洗後充分風乾,降低蛋殼表面污染物進入蛋液的機會。
- **打蛋、分離與過濾:**在清潔、乾燥且與洗選區適當區隔的作業區進行,依產品需求製成全蛋液、蛋白液或蛋黃液,再過濾蛋殼碎片、繫帶等異物。
- **調配及暫存:**依用途添加食鹽或蔗糖;打蛋後的液蛋應儘速冷卻至 以下,或立即進入殺菌程序。
- **低溫殺菌:**採低溫、足時間的巴氏殺菌,使液蛋達到微生物安全要求,同時避免過度加熱造成蛋白質凝固、功能性下降或風味改變。實際殺菌條件須依液蛋種類與製程驗證設定。
- **殺菌後處理:**殺菌液蛋迅速冷卻至 以下,在避免再污染的條件下充填至清潔容器、密封,並冷藏或冷凍貯運。
液蛋衛生作業指引列有建議殺菌條件,例如全蛋液為 維持 3.5 分鐘,蛋白液為 維持 3.5 分鐘;加糖或加鹽產品則因組成不同而有不同條件。考場作答應強調「依品項設定並驗證時間與溫度」,不可將單一條件套用到所有液蛋。
三、衛生品質管理
(一)原料與追溯
- 建立供應商及原料蛋驗收規格,檢查蛋殼完整性、清潔度、異味及外觀。
- 蛋殼破裂且蛋液滲漏者不得作為液蛋原料;蛋殼裂而殼膜仍完整、內容物未滲漏者,須符合規定並經適當清潔、冷藏處理。
- 保存蛋農或蛋商、畜養場、進貨日期、數量及批次資料,並連結至製程與成品紀錄,以利追溯追蹤及問題批次回收。
(二)防止原料污染與交叉污染
- 洗蛋用水須符合飲用水水質標準;洗淨時採流水或連續噴洗,避免浸泡,洗蛋廢水不得回收使用。
- 洗選區與打蛋加工區應適當區隔;打蛋區維持清潔、乾燥、無病媒侵入,降低環境污染進入蛋液的機會。
- 打蛋、分離及過濾設備應選用易清洗、易消毒的材質與設計;人員落實手部清潔消毒及衛生作業。
- 打蛋設備、管路與器具須依規定於操作前、操作後及作業期間定期清洗消毒;
第 二 題25 分
何謂組織化植物蛋白(Textured vegetable protein, TVP)?請舉出 2 種生產組織化植物蛋白之加工技術,並說明其產品特性、設備需求,以及加工控制系統有何異同。
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核心觀念
組織化植物蛋白(textured vegetable protein, TVP)是將大豆等植物蛋白原料加工成具有纖維狀、層片狀或多孔結構的蛋白食品,使其咀嚼感與外觀可模擬肉類,並能吸水、吸附調味料。常見原料包括脫脂大豆粉、大豆濃縮蛋白及大豆分離蛋白;產品可製成乾燥顆粒、片狀或仿肉塊,使用前通常須復水。
本題重點是比較兩種組織化技術的成形原理、產品結構、設備配置與控制系統。可用「原料如何形成結構、靠何種設備施加熱與機械作用、哪些參數決定品質」作答。
解題方法
選取食品加工上具代表性的兩種方法比較:
- 擠壓組織化(extrusion texturization):以螺桿輸送、混合、加熱與剪切,使蛋白質變性並在模頭成形。
- 紡絲法(fiber spinning):先配製蛋白質溶液,再經噴絲孔形成細絲,凝固後集合成纖維束。
這兩種方法的主要差異在於:擠壓法以螺桿中的熱與剪切直接形成多孔或纖維狀結構;紡絲法則先把蛋白質製成溶液,再藉由噴絲與凝固形成較明顯的纖維。
加工技術比較
| 比較項目 | 擠壓組織化 | 紡絲法 |
|---|---|---|
| 基本原理 | 植物蛋白與水混合後,在加熱的擠壓機內受螺桿剪切、混合與壓縮;蛋白質變性、展開並重新聚集,通過模頭時成形。快速降壓時,水分可能汽化膨脹,形成多孔組織。 | 將蛋白質配製成適當黏度的溶液或漿液,經噴絲孔擠出至凝固浴,使蛋白質凝固成細絲;再集合、拉伸與成形為纖維束或仿肉組織。 |
| 產品特性 | 高水分擠壓可製得纖維感較強、含水量高的產品;低水分擠壓常製成乾燥、多孔的顆粒或片狀產品,復水後可吸水並吸附調味料。產品大小及膨發程度受配方與操作條件影響。 | 可形成較連續、方向性較明顯的纖維,纖維排列與束狀結構較易控制;產品通常須經集合、調味及後續成形,流程與設備較複雜。 |
| 主要設備 | 原料混合與調質設備、單螺桿或雙螺桿擠壓機、加熱筒、模頭、切刀;必要時另設乾燥、冷卻及包裝設備。高水分擠壓常使用較長的冷卻模頭以協助形成纖維結構。 | 蛋白質溶解與混合槽、過濾設備、計量泵、噴絲頭、凝固浴槽、導絲及拉伸設備、纖維集合與成形設備;後段可加設熟化、調味及包裝設備。 |
| 重要控制條件 | 原料水分、配方與蛋白質含量、螺桿轉速、進料量、筒身各區溫度、模頭溫度與壓力、停留時間、切刀速度及乾燥條件。這些條件共同影響膨發、孔隙、纖維感與復水性。 |
第 三 題25 分
請說明低酸性罐頭食品之定義與其殺菌製程管理原則,包括殺菌方式、殺菌指標菌,以及殺菌值的計算(包括溫度與時間所累積之熱致死總效果)。
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核心觀念
本題考查低酸性罐頭的判定、商業滅菌目的,以及如何以殺菌值量化整段加熱歷程的總致死效果。法規部分以命題當年(民國 113 年)法規為準。
依當時「罐頭食品工廠應符合食品安全管制系統準則之規定」,低酸性罐頭食品是指內容物平衡 pH 值大於 4.6、水活性大於 0.85,裝入密封容器,並在包裝前或包裝後施行商業滅菌處理的食品。商業滅菌的目標,是使食品在常溫貯運下,不會有危害健康的微生物生長。
低酸性食品的酸度不足以抑制肉毒桿菌孢子,因此殺菌製程須以 肉毒桿菌(Clostridium botulinum)孢子的熱抗性作為主要安全基準。殺菌不是單看釜溫或保溫時間,而是評估食品冷點在整段製程中累積的致死效果。
解題方法:先界定食品,再說明製程控制與殺菌值
一、殺菌方式
低酸性罐頭常以高壓蒸汽或其他適當熱媒,在密閉容器中進行加壓熱殺菌;也可採取經驗證的無菌充填等商業滅菌製程。無論採何種方式,都須依產品、容器、裝填量及設備建立經驗證的殺菌條件,使最不利位置仍達到規定的殺菌效果。
二、製程管理原則
殺菌製程應按產品與包裝條件建立及遵循預定殺菌程序,並將關鍵因子納入管制,例如初溫、裝填量、固液比、容器大小與型式、頂隙、黏度、殺菌釜裝載方式、釜內排氣與熱分布、殺菌溫度與時間、冷卻條件等。操作時應監測並記錄重要參數,確保溫度測量及計時設備準確,並妥善管理封罐與密封完整性。若製程偏離既定條件,須依偏差處理程序評估並處置受影響產品。
三、殺菌值與計算
殺菌值 是將食品在變動溫度下的致死效果,換算成基準溫度 **121.1°C(250°F)**下的等效加熱時間。一般食品加工學計算採參考溫度 、;其中 值表示使微生物熱致死時間改變 10 倍所需的溫度變化。
瞬時致死率為:
因此整段製程的殺菌值為:
若 ,則:
第 四 題25 分
液體食品的濃縮可利用蒸發器進行之。請說明蒸發器的基本構成部件,並比較單效蒸發器(single effect evaporator)與多效蒸發器(multi-effect evaporator)的操作特點及優缺點。
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核心觀念
蒸發器利用加熱使液體食品中的水分汽化,以提高食品固形物濃度。溶質通常留在液相,水蒸氣則自濃縮液中分離。食品常採真空操作,以降低沸點、減少熱敏成分受熱劣變。
本題重點是蒸發器的基本構成,以及單效和多效操作如何利用熱能。比較時要掌握「效」的定義:一個效是指一組蒸發與加熱單元;多效操作將前一效產生的水蒸氣,作為下一效的加熱蒸汽。
常用的蒸汽經濟度為:
單效蒸發器的蒸汽經濟度通常約為 ;多效蒸發器則藉由重複利用蒸氣潛熱,使蒸汽經濟度提高。實際數值會受進料溫度、沸點上升、熱損失及設備操作條件影響。
解題方法
可先說明蒸發器如何傳熱與分離,再比較蒸氣的利用方式:
- 加熱介質在加熱面釋出熱量,使食品液體沸騰。
- 蒸氣與濃縮液離開加熱區後進入氣液分離區,回收液滴並降低液滴夾帶。
- 產生的水蒸氣依效數而有不同去向:單效通常送往冷凝器;多效則先用於後續較低壓的效,末效蒸氣再冷凝。
以這個流程切入,可清楚說明多效蒸發器為何較省新鮮蒸汽,也能看出其設備與操作較複雜的原因。
蒸發器的基本構成部件
- 加熱部或加熱面:常稱加熱室或加熱器(calandria),以蒸汽等加熱介質間接加熱食品液體。管式、板式等型式皆可作為加熱面。
- 蒸發室與氣液分離器:提供液體沸騰及蒸氣逸出的空間,將水蒸氣與濃縮液分開;除沫裝置可減少液滴隨蒸氣帶出。
- 蒸氣管路與冷凝器:輸送蒸氣;單效系統通常將蒸氣送入冷凝器冷凝,多效系統則將前效蒸氣導入下一效加熱室,末效蒸氣再冷凝。
- 真空與抽氣設備:在減壓下操作,以降低食品液體的沸點;並移除系統中的不凝結氣體。
- 進料、濃縮液與冷凝水管路:分別供應待濃縮液、排出濃縮食品,以及排放加熱蒸汽凝結形成的冷凝水。
各型蒸發器的結構會因加熱面形式、食品性質和操作方式而異,但加熱、蒸發、氣液分離及蒸氣處理是基本功能。