114 高普考高考二級 農產加工 食品加工學研究 考古題詳解

核心觀念

本題考查五種食品加工技術的基本原理、操作方式及適用目的。作答時除了翻譯英文名稱，也要說明其「如何作用」及「帶來什麼加工效果」。其中，微波冷凍乾燥、逆滲透與刮面式熱交換器屬於乾燥、濃縮及加熱設備技術；電漿殺菌與超音波萃取則分別利用活性物種和聲波空化效應。

解題方法

依各術語的核心作用分類說明：

1. 先寫出慣用中文譯名。
2. 再指出主要的物理或化學原理。
3. 最後說明食品加工上的用途及特性，並提醒常見限制。

各名詞說明

(一) Microwave freeze-drying：微波冷凍乾燥

將食品先冷凍，再於低壓環境中利用微波供應能量，使食品中的冰直接昇華成水蒸氣，並由冷凝器捕集水蒸氣，以達到乾燥目的。其主要乾燥階段是昇華，食品不需先將冰融化，因此可較好地保留多孔結構、復水性與風味。

微波能在物料內部產生介電加熱，可加速供熱與昇華，縮短乾燥時間。但微波能量分布若不均，容易造成局部過熱或乾燥不均，操作時須控制微波功率、真空度及物料厚度。

(二) Reverse osmosis：逆滲透（反滲透）

利用半透膜及外加壓力，使水分子由高溶質濃度的一側透過膜，朝低溶質濃度的一側移動；施加壓力須大於溶液的滲透壓，才能使水的流動方向逆於自然滲透方向。膜會截留大部分溶質，因此可移除水分、濃縮食品液體。

逆滲透常用於果汁、乳品等液態食品的低溫濃縮，與蒸發濃縮相比，可減少熱敏感成分及香氣因受熱而劣變。限制包括膜污染、濃差極化及可達濃縮程度受滲透壓與膜特性限制。

(三) Plasma sterilization：電漿殺菌

以電能使氣體部分游離，形成含有離子、電子、激發態分子、自由基及其他活性物種的電漿，藉由活性物種、紫外光或帶電粒子等作用，破壞微生物的細胞膜、蛋白質或遺傳物質，降低微生物數量。

食品加工常探討低溫電漿處理，適合用於食品表面、包材或設備表面的微生物控制，可減少傳統高溫處理造成的品質變化。處理效果受氣體種類、電壓、處理時間、食品表面狀態及微生物種類影響。答題時宜指出：食品文獻中常稱「電漿殺菌」，實際效果須依處理條件與目標微生物評估，不能一概視為已達到無菌商業滅菌。

核心觀念

本題考查水分含量的濕基與乾基換算、乾物質守恆，以及熱風輔助射頻乾燥的作用原理。

• 濕基水分含量：水的質量占物料總質量的比例，$X_{wb}=m_w/(m_w+m_s)$。
• 乾基水分含量：水的質量相對於乾物質質量的比例，$X_{db}=m_w/m_s$。
• 發芽與乾燥過程中，若假設乾物質沒有流失，乾物質質量可作為計算基準。

解題方法

（一）換算乾基水分含量

糙米總重為 $10\ \mathrm{kg}$，濕基水分含量為 $14\%$，故水分與乾物質分別為：

$$m_w=10\times0.14=1.4\ \mathrm{kg}$$ $$m_s=10-1.4=8.6\ \mathrm{kg}$$

因此乾基水分含量為：

$$X_{db}=\frac{1.4}{8.6}=0.1628\ \mathrm{kg\ 水/kg\ 乾物}$$

（二）求發芽米總重量

浸泡、濾水及發芽後，題目給定濕基水分含量升至 $32\%$。假設乾物質質量維持 $8.6\ \mathrm{kg}$，設此時發芽米總重為 $M$，則乾物質占總重的 $68\%$：

$$0.68M=8.6$$ $$M=\frac{8.6}{0.68}=12.647\ \mathrm{kg}$$

因此發芽米總重量約為 $12.65\ \mathrm{kg}$。浸泡用水的 $20\ \mathrm{kg}$ 是處理用水，濾水後不計入產品重量。

（三）求水分蒸發速率

乾燥前乾物質為 $8.6\ \mathrm{kg}$，且假設乾燥時乾物質不變。乾燥後濕基水分為 $14\%$，故乾燥後總重為：

核心觀念

蔬果褐變是加工、切削或貯藏期間，色素或褐色聚合物生成而造成色澤變深的現象。依反應性質，主要分為酵素性褐變、梅納反應褐變、焦糖化褐變、抗壞血酸褐變四類。解題時先辨認褐變來源，再說明抑制方法如何切斷反應中的酵素、氧氣、底物或反應條件。

（一）蔬果褐變的四種類型

1. 酵素性褐變 蔬果組織受切削、碰撞或剝皮而破壞後，原本分隔的酚類底物與多酚氧化酶（polyphenol oxidase, PPO）接觸，並在氧氣存在下氧化生成醌類。醌類再聚合形成褐色物質。蘋果、梨、馬鈴薯切面變褐是常見例子。

2. 梅納反應褐變（非酵素性） 還原糖的羰基與胺基酸、胜肽或蛋白質的胺基反應，經一連串反應形成褐色高分子物質。加工或貯藏時，溫度、時間、糖與胺基化合物含量及水活性都會影響反應速度。

3. 焦糖化褐變（非酵素性） 糖在高溫下受熱分解、脫水及聚合，不必有胺基化合物參與，即可生成焦糖色素與香氣物質。濃縮或加熱含糖食品時較易發生。

4. 抗壞血酸褐變（非酵素性） 抗壞血酸氧化分解後生成脫氫抗壞血酸及其他中間產物，進一步形成褐色物質。果汁等含維生素 C 的產品在加工或貯藏期間可能發生此類褐變。

（二）防止水果酵素性褐變的機制與三種方法

**解題方法：**酵素性褐變須有 PPO、酚類底物及氧氣參與。因此可從破壞酵素、隔絕氧氣，以及抑制氧化或阻止褐色產物形成三個方向控制。

1. 熱處理使酵素失活 以適當的燙漂或加熱使 PPO 變性，降低其催化能力。加熱條件須足以使酵素失活，同時避免過度造成果蔬軟化或品質劣化。

2. 排除或減少氧氣 以真空、惰性氣體置換、包裝隔氧，或在切面覆以糖液、酸液等方式減少氧氣接觸，使 PPO 氧化酚類的反應受限。

核心觀念

茶葉製程所稱的「發酵」，主要是茶菁中的多酚類在酵素作用下氧化，並非微生物發酵。茶菁受傷後，兒茶素等茶多酚與多酚氧化酶接觸，逐步形成茶黃素、茶紅素等氧化產物；製程中以殺菁加熱使酵素失活，即可停止或大幅減緩氧化。

茶飲品加工則須同時掌握茶成分萃取、風味與色澤控制、微生物殺滅，以及包裝後的保存條件。一般保特瓶茶飲可使用熱充填或無菌充填；題目所稱「冷壓茶飲品」則以包裝後高壓處理（HPP）作答，並配合冷藏保存。

解題方法

先依茶葉的氧化程度列出三類，再以「殺菁時機」與「是否另設發酵步驟」比較製茶流程。飲料部分則分別沿著「萃取、調配、充填、殺菌、冷卻、儲放」說明：保特瓶茶飲以熱處理或無菌系統達到常溫保存；冷壓茶飲以高壓非熱加工維持較接近新鮮茶湯的風味，並以冷藏抑制微生物生長。

（一）依發酵程度分類

1. 不發酵茶：代表為綠茶，如龍井、碧螺春或煎茶。
2. 部分發酵茶：代表為青茶，如包種茶、烏龍茶。
3. 全發酵茶：代表為紅茶，如臺灣紅茶、祁門紅茶。

（二）由茶菁製茶的流程及差異

1. 不發酵茶：綠茶

**流程：**採摘 → 殺菁 → 揉捻或整形 → 乾燥。

殺菁通常採蒸菁或炒菁，目的是迅速使多酚氧化酶等酵素失活，抑制茶多酚氧化，保留綠色與較清新的茶香。茶葉接著揉捻或整形，使外觀符合產品型態，也使乾燥與沖泡萃取較為均勻。

2. 部分發酵茶：包種茶、烏龍茶

**流程：**採摘 → 日光萎凋 → 室內萎凋及攪拌（做青）→ 殺菁 → 揉捻或團揉 → 乾燥；部分產品再焙火。

萎凋使茶菁失水、葉片柔軟；做青造成葉緣及葉片局部受傷，促進部分酵素氧化，形成花香、果香及茶湯色澤變化。待氧化程度達產品所需後，以殺菁停止酵素作用。因此，部分發酵茶的關鍵在於「先適度氧化、再殺菁」。

3. 全發酵茶：紅茶

**流程：**採摘 → 萎凋 → 揉捻或切碎 → 解塊 → 發酵（酵素氧化）→ 乾燥 → 分級。

萎凋使茶菁失水並利於後續揉捻；揉捻破壞細胞組織，使茶多酚與酵素接觸；其後在適當溫度、濕度與供氧條件下進行酵素氧化，形成紅茶特有的色澤與風味。達到所需氧化程度後乾燥，使酵素失活並降低水分，穩定成品。

製程差異整理

茶類	殺菁與氧化的先後	主要製程特徵
綠茶	先殺菁，抑制氧化	不安排做青或發酵，保留清新風味
包種茶、烏龍茶	先萎凋、做青，再殺菁	控制部分氧化程度，形成花果香與不同茶湯色澤
紅茶	揉捻後進行充分酵素氧化，再乾燥	以酵素氧化形成紅茶色澤與風味

（三）保特瓶裝茶飲品的製備及儲放

製備流程

核心觀念

本題考查果汁加工的兩種產品路線，以及濃縮時的水分移除機制：

1. 保特瓶楊桃汁：以榨汁、調配、殺菌與充填為主，重點是抑制微生物及酵素作用，並配合保特瓶耐熱性選擇充填方式。
2. 濃縮果汁：移除部分水分，提高可溶性固形物含量，方便貯存與運輸；飲用時再加水還原。
3. 真空蒸發與超過濾：前者以加熱蒸發水分，後者以壓力推動液體通過半透膜，依分子大小及膜孔徑分離成分。須注意，超過濾通常適合澄清果汁，並非有效提高糖度的主要濃縮方法。

解題方法

依序從「原料與榨汁」、「調配及保存」、「濃縮原理」、「品質影響」作答。流程題交代各單元操作及其目的；比較題則說明分離原理，並連結到香氣、色澤、營養、混濁度與可溶性固形物的差異。

（一）保特瓶楊桃汁製備

可採一般調配型果汁的製程：

原料選別 → 清洗 → 去除果梗及不良部位 → 切碎或破碎 → 榨汁 → 粗濾／精濾 → 調配 → 脫氣 → 殺菌 → 充填封蓋 → 冷卻 → 貯藏

1. 選果與清洗：選成熟、無腐敗及機械傷害的楊桃，清除泥沙與表面污染物，降低原料帶入的微生物。
2. 切碎、榨汁與過濾：破碎果實後榨汁，再以篩網或濾材除去果渣、種子及粗懸浮物；視產品需求製成澄清汁或保留部分果肉的混濁汁。
3. 調配：依產品規格調整果汁比例、糖度、酸度及風味，使批次間品質一致。添加物應符合食品法規及標示要求。
4. 脫氣：以真空等方式除去溶解及夾帶空氣，減少氧化、褐變與香氣劣變，也能降低後續加熱時起泡。
5. 殺菌：採適當的熱殺菌條件，降低致病菌及腐敗菌，並使相關酵素失活。實際時間與溫度須依酸度、包裝及設備條件設定。
6. 保特瓶充填：採用適合保特瓶耐熱規格的充填方式。若採熱充填，須使用可耐熱的瓶材，並依製程要求封蓋、倒瓶或處理瓶蓋接觸面，再冷卻；若採冷充填，則須先確保果汁與容器無菌，並採無菌充填。完成後檢查封口與包裝完整性。

（二）濃縮果汁製備

楊桃選果、清洗 → 榨汁 → 過濾／澄清 → 脫氣 → 預熱或酵素鈍化 → 濃縮 → 冷卻 → 包裝、冷藏或冷凍

先取得品質穩定的楊桃汁，除去果渣及不需要的懸浮物，再以真空蒸發等方法移除水分，使糖、有機酸及其他可溶性固形物濃度提高。濃縮程度以糖度或濃縮倍率控制；若以可溶性固形物表示，濃縮前後的物料衡算可寫為：

$$F x_F = P x_P$$

其中 $F$、$P$ 分別為濃縮前後果汁質量，$x_F$、$x_P$ 為其可溶性固形物質量分率。蒸發出去的水量為 $F-P$。