109年第一次食品技師

食品加工學

申論題

Sous Vide是1970年由法國人發明的真空低溫烹調方法，國人稱：舒肥法。其典型加工流程如下：
食材＋配料→前處理 →冷卻→真空包裝→低溫烹調（水浴）→冷卻（冰水浴）→冷藏（復熱→食用）
現有一食品加工廠，依上述流程生產「冷藏舒肥調理雞胸肉」，產品描述如下：
內容物：雞胸肉片（最厚處約4公分），胡椒粒，鹽（<1%）。
產品特性：pH6.3~6.7, AW>0.98，不含任何食品添加物。
產能：每批次生產500包（200g/包）。注意不是家庭式小量生產
低溫烹調條件：水溫65°C/60分鐘
保存條件與期限：3°C以下14天
包材：聚丙烯（PP）
下表為此類產品中，可能被關切的病原菌與其生長的限制條件:
病原菌最低AwpH範圍溫度範圍（°C）氧氣需求
仙人掌桿菌.924.3~9.34~55兼性厭氧
產氣莢膜桿菌.935.0~9.010~52厭氧
蛋白質分解性肉毒桿菌.9354.6~9.010~48厭氧
非蛋白質分解性肉毒桿菌.975.0~9.03.3~52厭氧
李斯特菌.924.4~9.40~45兼性厭氧
沙門氏菌.943.7~9.55~46兼性厭氧
金黃色葡萄球菌.854.0~9.810~48兼性厭氧
根據以上資料，回答下列問題：
擬答
柵欄技術亦可稱為組合式的抑菌技術，是結合一種以上食品保藏因子(如水活性、pH等)共同保障食品的穩定性和安全性。如果將每一種食品保藏因子看成是一個阻礙微生物跨越的柵欄，那麼微生物是否能跨越柵欄將是決定食品保存性的關鍵。在一個食品體系中，微生物是可以連續跨越許多個柵欄。如果我們適度的提高某些保藏因子的強度(亦即將某個柵欄的高度提高)，微生物便無法逾越，如此便確保了產品的品質，亦可避免單一處理條件較強，而傷害產品的情形。柵欄因子的合理組合應是既能抑制微生物活性，又盡可能地改進產品的感官質量、營養性和經濟效益。
  1. 加工中各種防腐保鮮方法，不同種類的產品有其特有抑菌柵欄相互作用著，兩個或兩個以上之柵欄因子的作用有相乘的效果，而不僅僅是單一柵欄作用的累加，這即是「柵欄效應」(Hurdle Effect)的原理。其處理溫和，可產生口感好、營養佳之高品質食品。因此，我們即以食品中傳統的柵欄效應為基礎，探討在食品上之品質改進及衛生、貯存安全性之評估，以延長產品之保存性，提高產品之經濟效益。
  2. 食品的加工過程中不可能每一種柵欄都使用，此外，同一種柵欄對食品品質具有正反面兩種效果，當柵欄強度超過某一種閾值時，反而會對食品的品質造成不良的影響。

本題所適用的欄柵技術有：
  1. 加熱處理（heating）：殺滅微生物、破壞酵素活性
  2. 冷凍冷藏（cooling and freezing）：抑制微生物生長、抑制酵素活性
  3. 包裝密封（sealing）：隔絕空氣、抑制好氣性微生物生長
  4. 調整pH值（pH control）：抑制微生物生長與酵素活性
擬答
家庭式的操作可以較精準的控制時間與溫度，因此在品質的維持上較沒有問題，而量產式因為包裝數量太多，因此在操作時間上會有延長，所以就必須要採用機器作業，以提升能效，以輸送帶的方式，進行包裝的封合。
另外因為批量生產，處理時間較為攏長，因此在產品殺菌完成後，仍需要有一保溫裝置（維持65°C），以確保產品的品溫仍能達到要求。
擬答
  1. 原料：
    主要傳染途徑是以食品原料為媒介，若曾受李斯特菌感染的原料，進行加工就有可能導致。其他易受感染之食品包括生菜沙拉、即食食品、加工肉類製品、熱狗、乳酪、奶油、沙拉醬及未經適當殺菌的牛奶及冰淇淋等。
    需經常接觸原料的工作者，例如獸醫、畜牧業、寵物飼養者、禽鳥飼養者。生食者與實驗室工作人員也屬於感染高危險群。
  2. 溫度：
    可生長的溫度範圍在0～45℃之間，最適合溫度為30～37℃，特別是在冷藏溫度4～10℃仍可繁殖。因此冷藏溫度一定要嚴密控管。另外復熱也需要完全，才能保證。
  3. 器具使用：
    生鮮和熟食所使用之容器、刀具及砧板應分開，勿混合使用，並且分開儲藏。食品與食品處理器具之製造者應了解此病特性，工廠和設備設計應有利清洗和消毒以降低可能之污染。
擬答
兩個主要的控制CCP點分別是在烹調條件：水溫65°C，由上表得知，各相關微生物的最適生長溫度最高者55°C，因此高溫的管制界線就設定在65°C，在這溫度下，大部分的微生物將無法生長。

第二個ＣＣＰ點則是冷藏溫度，由於李斯特箘最適溫度介在0~45°C，因此其冷藏管制界限，最好在0°C以下。
擬答
若要將產品保存期限延長到12個月，產品殺菌條件就要提高，因產品特性：pH6.3~6.7, AW>0.98，可參考的方法為ＵＨＴ：條件為135~145°C，數秒。或者是使用一般傳統罐頭殺菌的條件：121°C，數分鐘（需要測定產品熱穿透）找到合適的F0值，以上兩個方法都可以殺滅大部分的微生物，特別是罐頭殺菌指標，就是以肉毒桿菌來制定。
流程如下：
食材＋配料→前處理→冷卻→包裝→高溫殺菌→冷卻（降溫）→儲藏（復熱→食用）
擬答
非熱加工技術常用的有膜過濾技術，冷高壓殺菌技術。

膜分離技術是以濾膜作為選擇性障礙層，允許某些成分透過而保留混合物中的其他成分。在食品工業上，主要應用於製造過程中的前處理，去除雜質、除菌、濃縮、澄清、分離，甚至污水處理等。在分離過程中，不涉及相變化及化學變化，具有高效能、節省能源、避免環境污染等特點。膜過濾技術包括逆滲透、超濾、 電透析等，屬於非熱加工技術，可用於果汁、鮮乳、咖啡、茶等熱敏感產品的加工，水處理、植物蛋白加工、食用膠生產及啤酒生產等方面的應用以果汁為例，膜處理過程中不流失其風味、營養等，並保留產品的外觀，同時能降低產品的菌數，成品與現榨果汁感官品質無明顯差異。

優、缺點：
  1. 優點：
    1. 孔徑均勻，過濾精度高。能將液體中所有大於制定孔徑的微粒全部截留；
    2. 孔隙大，流速快。一般微孔膜的孔密度為107孔/cm2，微孔體積占膜總體積的70％～80％。由於膜很薄，阻力小，其過濾速度較常規過濾介質快幾十倍；
    3. 無吸附或少吸附。微孔膜厚度一般在90～150μm之間，因而吸附量很少，可忽略不計。
    4. 無介質脫落。微孔膜為均一的高分子材料，過濾時沒有纖維或碎屑脫落，因此能得到高純度的濾液。
  2. 缺點：
    1. 顆粒容量較小，易被堵塞；
    2. 使用時必須有前道過濾的配合，否則無法正常工作。

高壓加工技術是在1000～10000大氣壓的壓力下殺菌食品，一般文獻中常用MPa為壓力單位，1大氣壓相當0.1 MPa。在高壓下會破壞微生物的細胞膜，並且造成與繁殖相關的酵素變性，使食物中的微生物死亡或失去分裂生長的能力，以達到殺菌效果。

相對於傳統熱加工技術在加工過程中導致食品的變質，高壓加工處理後的食品能夠保持原有風味與營養價值，並能延長食品的保存期限。由於高壓是採用靜壓殺菌食品，壓力同時從四面八方均勻地壓在食品上，加上食物裡面大部分都是水分，受壓的時候，如同深海的生物一樣，生物體內充滿了水，水壓水，還是水，生物並沒有變形，所以食物不會變形破壞組織，更不會影響品質。用這個技術壓玫瑰花，壓過再拿出來，還是一朵玫瑰花，完全不會變。

當壓力達到4000～6000大氣壓之間，即使在室溫下，也能有很好的殺菌能力。有些產品為了保持品質，甚至在冷藏溫度下高壓處理，殺死病原菌的效果依然很好。例如出血性大腸桿菌O-157、李斯特菌、沙門氏菌，可以達到殺死99.999％的程度。英美等國的食品衛生部門也都認可高壓加工是一種巴斯德殺菌方法。

成本高昂以致發展受阻

對於病原菌一般而言，高壓的壓力必須到達4000大氣壓以上，才能有足夠的殺菌效果。在台灣與菲律賓附近，地球上最深的馬里亞納海溝底部，水壓也「只有」1100大氣壓。由此不難想像高壓加工設備造價高昂，高壓殺菌的成本也因此高於慣行的熱殺菌技術，而減緩了商業化應用的速度。因此，縱然各種實驗已證實高壓殺菌效果很好，也確實解決了高溫殺菌破壞風味口感的問題，一直到十多年前，歐美市場上才有較多的高壓殺菌產品推出。全球連鎖咖啡店業者星巴克在幾年前也開賣高壓殺菌果汁，從熱咖啡跨足冰果汁的生意。

降低高壓加工的成本，首要的工作是設計出更廉價的高壓設備，或是提高設備的批次處理量，降低產品處理的單價。目前商業化運轉的設備的處理容量已經達到450公升，對效率及成本都有很大的改進。加上多家設備商的投入，以廉價的設備增取市場，在未來高壓殺菌的成本可以預期會持續下降。

除了成本高，高壓對於孢子菌殺滅的能力很低，只能做到巴斯德殺菌，因此產品需要冷藏保存。雖然食品科學家已研發成功高壓輔助高溫滅菌（Pressure Assisted Thermal Sterilization）技術，符合肉毒桿菌商業滅菌的要求。如何能在室溫下進行高壓滅菌，達到產品可以常溫保存的目標仍待突破。高壓與欄柵技術結合，提高產品的保存性，是現在高壓技術研究的重點。

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