110 高普考高考三級 農業機械 農產加工學 考古題詳解

110 年・高普考・高考三級・農業機械
試題代碼 農產加工學

第 一 題20 分

在農產品加工過程中,固體原物料之輸送可利用運送機(conveyor)進行之。請舉出 3 種類型的運送機,並說明其運送操作的特色及適用產品。

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核心觀念

運送機是以連續或間歇方式,將固體原料沿固定路徑移送的設備。選用時,須考量原料的形狀、粒徑、含水率、流動性、易碎程度,以及輸送方向、距離與衛生要求。

本題要求舉出三種運送機,並說明各自的運送方式、操作特色與適用產品。常見且具代表性的種類包括帶式運送機、螺旋運送機與斗式升運機。

解題方法

可依運送機的主要工作構件與輸送方向作答:帶式運送機適合水平或緩斜輸送;螺旋運送機以旋轉螺旋推送物料,適合短距離密閉輸送;斗式升運機則以料斗連續提升散裝物料,主要用於垂直輸送。每一種都交代「如何運送、操作特性、適用物料」,即可完整回應題意。

三種運送機比較

類型運送操作特色適用產品
帶式運送機(belt conveyor)以馬達帶動無端輸送帶循環運轉,物料放在帶面上移動。輸送平穩、連續,對物料的擠壓與碰撞較少,適合長距離、大量輸送;可水平或緩斜配置,若要增加傾角,可使用擋板或特殊帶面防止物料滑落。包裝食品、蔬果、穀粒、塊狀或片狀原料;對外形完整或易碎產品,平穩輸送較有利。
螺旋運送機(screw conveyor)在槽體或管體內裝設螺旋葉片,螺旋軸旋轉時推動物料沿軸向前進。
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第 二 題20 分

何謂乳化(emulsification)?請舉出 3 種類型的乳化機,並說明其乳化作功方式及適用之農產加工品。

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核心觀念

乳化是將一種液體以細小液滴分散於另一種互不相溶的液體中,形成分散系的操作。液滴所在的液體稱為分散相,連續存在的液體稱為連續相。依油、水兩相的分布,可分為油滴分散在水中的油包水型(O/W),以及水滴分散在油中的水包油型(W/O)。

乳化作業須提供能量,使液滴變細並增加兩相接觸面積;通常也需乳化劑降低界面張力,協助乳化液維持穩定。乳化機的主要差別,在於如何對物料施加剪切、衝擊或其他分散作用。

解題方法

題目要求三種乳化機,並說明作功方式及適用產品。作答時可按「設備名稱 → 作用原理 → 適用加工品」逐項說明,並挑選作功機制不同的機種,以呈現對乳化原理的掌握。

三種乳化機及其應用

乳化機乳化作功方式適用農產加工品
膠體磨(colloid mill)物料通過高速旋轉的轉子與固定定子之間的狹窄間隙,受強烈剪切、摩擦及湍流作用,使液滴細化、均勻分散。間隙可調,適合連續處理。沙拉醬、果醬或果泥、番茄醬、花生醬等需細化及均質的產品。
高壓均質機(high-pressure homogenizer)以高壓將物料推過狹小閥隙或均質閥,液流高速噴出並產生強烈剪切、紊流及壓力變化,使液滴破碎、粒徑縮小。牛乳、豆乳、乳飲料、果汁飲料及乳化飲品。
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第 三 題20 分

請說明流動層乾燥(fluidized-bed drying)與泡沫乾燥(foam-mat drying)之作功方式及特點,並舉例說明其適用於何種農產加工品之製造。

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核心觀念

本題比較兩種乾燥方式的作功原理、產品特性與適用加工品:

  • 流動層乾燥:以熱空氣由下而上穿過顆粒物料,使顆粒懸浮、翻動並呈流動狀態,讓物料與熱空氣充分接觸而乾燥。
  • 泡沫乾燥:將液狀或半液狀食品與起泡劑、安定劑混合並打成泡沫,再將泡沫薄層乾燥;乾燥後形成多孔、易碎的薄片或粉末。

兩者的主要差異在於:流動層乾燥是讓固體顆粒在氣流中流動;泡沫乾燥則是讓液狀食品先起泡,再以薄層形式乾燥。

解題方法

依「物料形態 → 乾燥方式 → 特點 → 適用產品」分別說明,最後對照兩者的優缺點與用途。作功方式須交代熱空氣與物料如何接觸;特點則從乾燥速率、產品品質及適用物料型態著手。

一、流動層乾燥

**作功方式:**將濕潤的顆粒或切碎物料置於有孔底板上,熱空氣由底部向上通入。當氣流速度足以支撐物料重量時,顆粒便懸浮並彼此翻動,形成類似沸騰液體的流動層。熱量由熱空氣傳給物料,水分則由物料表面蒸發並隨排氣帶走;必要時可連續補入濕料、排出乾料。

特點:

  1. 氣體與顆粒接觸面積大、混合均勻,通常具有較高的熱傳與質傳速率,乾燥時間較短。
  2. 層內溫度較均勻,適合大量顆粒物料連續乾燥。
  3. 物料需具備適當粒徑與流動性;過細粉末易被氣流帶走,過黏或易結塊物料則不易形成穩定流動層。
  4. 顆粒互相碰撞及翻動可能造成磨損或破碎,因此不適合容易受損的脆弱物料。
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第 四 題20 分

請說明下列熱加工相關方法或名詞之意涵。(每小題 5 分,共 20 分)

(一) 瞬間 18 加工(Flash-18 processing)

(二) 無菌加工(Aseptic processing)

(三) 熱充填(Hot filling)

(四) 熱致死時間曲線(Thermal death time curve)

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核心觀念: 這是一種用於罐裝食品的連續熱加工方法,名稱中的「18」指加工與充填環境約 18 psi 的加壓條件,不是加工時間或溫度。其目的在於快速加熱食品、縮短食品在高溫下的受熱時間,並在加壓環境中完成熱充填及罐內表面的殺菌處理。

解題方法: 依序說明加熱、加壓充填、罐內處理三個環節:

  1. 食品以蒸汽注入等方式快速加熱至殺菌溫度,常見例子約為 265∘F265^\circ\mathrm{F}。
  2. 食品在加壓環境下充填並封罐;壓力可避免高溫食品劇烈沸騰。
  3. 充填封罐後,罐頭通過連續式加熱設備,在約 255∘F255^\circ\mathrm{F} 的條件下保持所需時間,使罐內表面達到商業殺菌要求,再冷卻。

此法適合大型罐裝食品,能減少傳統罐內長時間加熱造成的質地與風味劣化。

解題技巧: 作答時抓住「食品先快速加熱、加壓熱充填、封罐後再控制保持時間」三個特徵。Flash-18 有壓力操作與罐內後續處理,不能直接等同於一般無菌加工。

(二)無菌加工(Aseptic processing)

核心觀念: 無菌加工是將食品與包裝材料分別處理至商業無菌,再於無菌環境中充填、密封,使成品在未開封狀態下可於常溫保存。

解題方法: 作答須涵蓋「食品殺菌、包材殺菌、無菌充填與密封」:

  1. 食品經高溫短時間等熱處理,使其達到商業無菌。
  2. 包裝材料與容器另行殺菌。
  3. 在無菌環境中將已殺菌食品充填至已殺菌包材,並立即密封。

其關鍵是食品與包材分別滅菌後,在充填過程中避免再污染。此法常用於乳品、果汁及液態食品,通常有助於降低長時間加熱對品質的影響。

解題技巧: 看到「食品與包材分開殺菌,再於無菌環境充填密封」,即可辨認為無菌加工。只將熱食品裝入容器,並不等於無菌加工。

(三)熱充填(Hot filling)

核心觀念: 熱充填是將已加熱的食品趁熱充填至容器並封口,利用產品本身的熱量,以及封口後必要的倒置或保溫,使容器內壁與封口部位受到熱處理。

解題方法: 作答時說明「食品先加熱、趁熱充填封口、以熱處理降低容器內污染」:

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第 五 題20 分

請寫出蔭油之製造程序,包括各加工步驟的目的,並說明壓榨製程中所使用的加工機械之操作原理。

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核心觀念

蔭油是以黑豆為主要原料,經蒸煮、製麴、加鹽醱酵及熟成,再將成熟醬醪壓榨取汁製成的釀造醬油。製程的核心,是先讓麴菌及後續醱酵作用分解原料中的蛋白質與碳水化合物,形成胺基酸、糖類及香氣成分,再以壓榨分離液相與固形物。

臺灣蔭油有乾式與濕式等製法;以下依常見的黑豆蔭油濕式釀造說明。各廠的原料比例、醱酵時間及設備細節會有差異。

解題方法

依製程順序作答,並逐步交代「操作」與「目的」;壓榨設備則說明其如何產生壓力、如何排出醬汁,以及固形物如何被截留。

製造程序與各步驟目的

  1. 原料選別、清理:選取完整黑豆,去除石粒、灰塵、莢殼及破損豆粒。此步驟可減少異物與微生物污染,維持原料品質。

  2. 浸豆:黑豆以水浸泡,使豆粒吸水膨潤、含水量提高。浸潤可使後續蒸煮較均勻,降低豆粒中心不易熟透的情形。

  3. 蒸煮:將浸泡後的黑豆蒸熟。蒸煮能使豆粒軟化、蛋白質變性,並降低原料中的雜菌與不利於醱酵的因子,使麴菌較易生長及利用原料。

  4. 冷卻、接種:蒸熟黑豆冷卻至適合麴菌生長的溫度,再接入種麴。冷卻可避免高溫傷害菌種;接種則使麴菌能在豆粒上均勻繁殖。

  5. 製麴:將接種後的黑豆置於適當溫度、濕度及通氣條件下培養,並視需要翻麴。麴菌生長時產生蛋白酶、澱粉酶等酵素,為後續蛋白質及碳水化合物的分解預備酵素。翻麴可散熱、供氧並改善菌絲生長均勻度。

  6. 洗麴、拌鹽或加鹽水:製麴完成後,依製法洗麴或調整鹽分,再與食鹽或鹽水混合。加鹽可抑制不耐鹽的雜菌,並建立適合醬油醱酵微生物的環境;濕式製法加入較多鹽水,形成可攪拌的醬醪。

  7. 入缸醱酵與熟成:將麴料與鹽混合後置入醱酵容器,經日曬、攪拌或其他熟成管理。麴酵素持續分解蛋白質及碳水化合物,微生物作用則形成醬油的鮮味、色澤與香氣。乾式製法的醬料含水較少,濕式製法則以較多鹽水醱酵,兩者的管理方式與產品風味有所不同。

  8. 壓榨取汁:將成熟醬醪裝入濾布袋或適當容器,以壓榨設備施壓,分離出含有可溶性成分的生蔭油,固形物則留在布袋或壓榨籠內。此步驟的目的在提高醬汁回收率,並將醬汁與豆渣等固形物分開。

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