食品热加工技术

國立宜蘭大學教學大綱科目名稱之中文名稱：熱加工技術英文名稱：Thermal Processing Technology授課教師：陳淑德開課系科別：食品科學系開課學制: 日間部二技、日間部四技、大學部、進修部四技開課年級：一、二、三、四、五開課學期：上、下、暑期學 分 數：演講時數：教科書目：自編講義 和Food Processing Technology Principles and Practices,2000. Fellows, P.J. Woodhead Publishing limited 偉明圖書有限公司代理參考書目：1.Introduction to Food Engineering, 2001. Singh, R. P. and Heldman, D.P. A.P. Orlando, Florida, USA 偉明圖書有限公司代理. 2. Fundamentals of Food Processing Engineering, 1991. R.T. Toledo. Avi. 藝軒圖書出版社代理3. Principles of food processing, Heldman, D.R. and Hartel,R.W. Chapman & Hall. 4.無菌加工及包裝技術研習班講義 1994. 食品工業發展研究所5.食品工程學 1992. 孫朝棟 藝軒圖書出版社教學目的：應用熱傳和動力學於無菌加工和罐頭殺菌及熱加工處理。上課方式：課堂講解、演練、小考和考卷檢討。考試及成績計算方式：期中考：30%，期末考：30%，平時成績包含小考、上課態度、有關熱加工的英文期刊論文讀書報告、出席狀況：40%課程大綱：週次 內 容一簡介熱傳和熱加工技術二熱傳三動力學、微生物加熱致死動力學四罐頭殺菌值之計算 五熱加工時營養成分流失之動力學六流變學其於熱加工處理之應用七熱交換機在無菌加工上之應用八殺菁九期中考十 巴斯德滅菌十一 殺菌十二 蒸發和蒸餾十三 擠壓十四 乾燥十五 烘烤十六 油炸十七 利用微波和輻射能的熱加工十八 期末考第一週國立宜蘭大學九十四學年度教學大綱學制四技：二技：日：夜：系別食品科學糸年級四學期上學分數上課時數22科目名稱中文：熱加工技術授課老師陳淑德英文：Thermal Processing Technology建議先修課程：食品加工工程教科書目: 自編講義及 Food Processing Technology Principles and Practices,2000. Fellows, P.J. Woodhead Publishing limited 偉明圖書參考書目:1. Introduction to Food Engineering, 1993. Singh, R. P. and Heldman D.P. A.P. Orlando, Florida, USA 偉明圖書有限公司代理2. Fundamentals of Food Processing Engineering, 1991. R.T. Toledo. Avi.3. Principles of food processing, Heldman, D.R. and Hartel,R.W. Chapman & Hall.4. 菌加工及包裝技術研習班講義 1994. 食品工業發展研究所5. 食品工程學 1992. 孫朝棟 藝軒圖書出版社6. 基礎酵素學 1987。呂鋒洲 林仁混 聯經出版社教學目的:將熱傳和動力學應用於無菌加工和罐頭殺菌，及熱加工技術之應用。上課方式: 課堂講解、演練、小考和考卷檢討。考試及成績計算方式:期中考和期末考各佔30%，平時成績佔40% (含報告、出席、小考)課程計畫:週次內 容週次內 容一簡介熱傳和熱加工技術十期中考檢討及營養成分流失之動力學二熱傳 (p26-p31)十一流變學及其於熱加工處理之應用(p21-p26, p264-p268)三熱能在食品加工上應用(p32-p39)十二熱交換机和無菌加工的殺菌時間計算四反應動力學十三殺菁、滅菌 (p233-p249)五酵素催化反應的動力學十四蒸發和蒸餾 (p278-p293)(quiz 2)六微生物加熱致死動力學(p40-p43) (quiz 1)十五擠壓和乾燥 (p294-p339)七罐頭殺菌值之計算(I) (p250-p258)十六烘烤和油炸 (p341-p362)八罐頭殺菌值之計算(II) (p258-p262)十七微波和輻射能的熱加工(p363-p383) (交報告)九期中考十八期末考.tw/_newfiles/popular_science.asp?add_year=2004&popsc_aid=137食品包裝容器的發展 蔣丙煌 臺灣大學食品科技研究所 93/12/07科學發展2004年12月，384期，3843頁(pdf檔) (第一週)在物質文明高度發展的今天，食品包裝容器成為生活中隨處可見且不可或缺的產品。各種製作精美，外觀引人注目的包裝食品陳列在各型賣場的貨架上，五花八門，常令人眼花撩亂，仔細觀察這些包裝材料，不外乎塑膠、金屬、玻璃、與紙四大類。當然，有一些材料是這四種材料結合而成的複合體，使得食品包裝容器更形多樣化。塑膠一般而言，由於塑膠的密度低，重量比金屬或玻璃都輕很多，在加工或使用時比較輕便。塑膠有很強的韌性，不像玻璃那麼容易破碎，不像罐頭受到壓力時容易凹陷，也不像紙那樣容易被撕裂。許多塑膠材料很容易成型且塑膠遇熱易熔，使得它很容易密封。另外塑膠包裝材料有很好的阻隔性，無論是水蒸氣或氧氣都不容易透過塑膠容器，因此可以延長貯存時間。金屬利用金屬製成罐頭來包裝食品是一種簡單而有效的保存食品方式。常用於製罐的兩種金屬為馬口鐵皮和鋁。馬口鐵皮的主體是鐵皮，並在表面鍍錫，再使用鉻化合物使錫層上形成鉻氧化物，以使馬口鐵皮不易被氧化而變質。最後在馬口鐵皮表面又塗上層很薄的油或塗高分子成分的漆。金屬罐頭是一種密封性良好，可以完整保護食品的包裝容器。食物放在金屬罐中經過封罐及滅菌等程序可以儲放數年而不會腐敗。玻璃玻璃是利用砂、蘇打灰（碳酸鈉）、石灰石以及其他添加物，在約攝氏 1,500 度的高溫下融熔而成的。現代的設備每分鐘可生產一百個以上的玻璃容器，使玻璃容器在食品包裝上占一席之地。利用玻璃來包裝食品有許多優點：不會腐蝕，水蒸氣、氧氣、與香氣均無法穿透，阻隔性極佳、透明、衛生、無味、可回收再利用、可微波、可承受高溫殺菌等。但是由於玻璃容器不耐衝擊，易碎、重。紙依據原料的不同，紙可分為木漿紙、非木植物纖維紙、以及再生紙。一般製紙的程序包括製漿、調製、抄造、及加工等主要步驟。為了增加紙的耐用性，在製紙的過程中常添加化學助劑，例如濕強劑、乾強劑、防油劑等。但是必須使用安全合乎法規的添加劑，否則在包裝食品後溶出至食品中，影響身體健康。其他包裝容器可微波包裝容器為了解決油炸食品經微波加熱後的酥脆度不足的問題，許多包裝容器內加入了加熱片。加熱片是由金屬與塑膠貼合而成，在微波存在時會快速生溫，因此可以使與它接觸的食品呈現酥脆或焦黃的狀態，常用於冷凍披薩餅等食品。加熱片也用於需要快速升溫且可微波的爆米花產品，在局部迅速加熱的情況下，玉米才能迅速膨發。可分解性食品包裝容器分解性的包裝材料有三類，一是生物可分解性材料，藉由環境中微生物把它分解成二氧化碳與水。另一是光分解性材料，利用日光中的紫外線促使分解性包裝材料的大分子的主鏈斷裂，使其分解。第三類是氧化分解性材料無菌包裝無菌包裝是現代食品包裝的重要發展項目之一。為了達到長期儲存食品的目的，一般是使用金屬罐頭或殺菌軟袋包裝食品，然後再採用高壓高溫方式殺菌。然而，無菌包裝則採用不同的方法，它是把食品與包裝材料分別殺菌之後，再在無菌的環境中，以無菌的包裝材料包裝無菌的食品，如此生產的包裝食品也可以像罐頭一樣在常溫下儲存相當長的時間。我們在市面上常能買到不用冷藏、外觀是長方形紙盒的牛奶或果汁飲料，都是採用無菌包裝的方式製造的。但是，看似紙盒的包裝盒，結構並不單純，常由五至七層軟性材料貼合（積層）而成，其中包括塑膠、鋁箔、以及紙板，如此才能獲得一個能夠挺立、具有良好阻隔性、可以充分保護食品的產品。活性包裝活性包裝是採用特殊的材料或裝置，這種材料或裝置在包裝食品後會與包裝內部的空氣或食品產生交互作用而達到延長食品儲存期限的目的。最常見的有脫氧包裝系統、控制二氧化碳生成或吸附的包裝系統、吸附乙烯系統、含保存劑（防腐劑、抗氧化劑）的包裝系統、以及控溼包裝系統等。在控制氣體組成方面（氧氣與水蒸氣），最常使用的是在食品包裝容器中放入脫氧劑或乾燥包。.tw/d/pdf/Report/02/008/01/02_008_01_00.pdf一般日本漢方藥業者之製造過程，大致如下所示：生藥原料 搗碎 萃取 分離 濃縮 噴霧乾燥 藥粉末製劑臺北醫學大學九十四學年度推廣教育:中草藥萃取及分離技術目的:中草藥是華人數千年累積的智慧結晶，也是台灣在生物科技發展方面最具前景的領域之一，在回歸傳統的潮流下，植物藥逐漸引起各界關注及興趣，由中草藥中提取有效成份的萃取和分離技術成了熱門的技術。上課(講演)部分(A) 藥材前處理及成分分析(B) 萃取法: (1)煎煮法 (2)浸漬法 (3)滲漉法 (4)回流法 (5)超音波萃取法 (6) 超臨界萃取法(C) 分離法: (1)薄膜過濾法 (2)高速離心法 (D) 乾燥法: (1) 冷凍乾燥法 (2) 噴霧乾燥法(E) 檢驗技術層析檢驗法-薄層色層分析、膏速率液相色層分析二、 實驗部分藥材前處理、萃取、分離及成分檢測等品質管制(A) 滲漉法 (B)回流法 (C)超音波萃取法.tw/d/pdf/Report/02/008/01/02_008_01_00.pdf一般日本漢方藥業者之製造過程，大致如下所示：生藥原料 搗碎 萃取 分離 濃縮 噴霧乾燥 原料藥粉末製劑.醫療用漢方提煉製劑的製劑化包括:生藥原料的研究、漢方提煉製造技術、製劑化技術、品質管理技術、藥效安全性的評價.各製造工程中影響品質的製造條件包括:抽出工程w抽劑比 w昇溫速度 w抽出回數w攪拌迴轉數 w加熱量/時間 w生藥投入順序w抽出溶媒溫度固液分離工程w分離方式 w給液溫度 w過濾w迴轉數 w分離速度濃縮工程w濃縮方式 w液溫 w濃縮度w真空度乾燥工程 w乾燥方式 w送風方式罐頭食品工廠良好作業規範專則.tw/lawsexecution/16.doc3 專門用詞定義3.1食品：指供人飲食或咀嚼之物品及其原料。3.1.1罐頭食品：指食品封裝於密閉容器內，於封裝前或封裝後施行商業殺菌而可在室溫下長期保存者。低酸性罐頭食品：指內容物達平衡後，其pH值大於4.6及水活性大於0.85之非酒精性飲料及罐頭食品。該類產品必須採用殺菌值大於3.0之方法殺菌。酸化罐頭食品：以低酸性或酸性食品為原料，添加酸化劑及（或）酸性食品來調節其pH值，使其最終平衡pH值小於或等於4.6（水活性大於0.85）之罐頭食品。酸性罐頭食品：指加工過程中不添加任何酸化劑或酸性食品，且其內容物之最終平衡pH值小於或等於4.6（水活性大於0.85）之罐頭食品。低水活性罐頭食品：指加工過程中不添加任何酸化劑或酸性食品，且其內容物水活性小於0.85，但pH值大於或等於4.6之罐頭食品。商業殺菌:3.8.1食品之商業殺菌：指其殺菌程度足以使食品無有害人體健康之活性微生物或孢子存在，並抑制腐敗性微生物之活性，使該產品在有效保存期限內之常溫儲運過程中，該等微生物不得生長且不得產生毒素之殺菌方法。3.8.2無菌加工包裝設備及容器之商業殺菌：指其殺菌程度足以使相關設備及容器於施行加熱、化學殺菌劑（如過氧化氫）、或其他有效處理後，使其達到商業殺菌之目的，且所產製之罐頭食品無有害人體健康之活性微生物或孢子存在，並可抑制腐敗性微生物，使該產品在有效保存期限內之常溫儲運過程中，微生物不得繁殖且不得產生毒素之殺菌方法。3.9無菌加工包裝系統：指食品與容器分別以適當方法殺菌後，於無菌環境下充填、輸送及密封之罐頭食品製造系統。3.10殺菌值：以分鐘為單位。表示加熱處理條件之殺菌程度，其熱致死總效應相當於瞬間昇溫達基準溫度250（121.1）時，對Z值等於18之細菌或其孢子（如肉毒桿菌）之殺滅能力。例如，某產品之加熱條件為：裝罐量95公克，昇溫時間9分鐘，殺菌初溫60，殺菌溫度120及殺菌時間40分鐘，如該條件之殺菌值為7.5，表示其熱致死總效應相當於瞬間昇溫達250加熱7.5分鐘之殺菌程度。3.11D值與Z值：D值係指某一溫度下殺滅原有細菌數90%之所需時間，亦即細菌死滅曲線通過一個對數周期所需時間。Z值為某細菌之D值變化10倍或1/10倍之溫度差距，換言之，是細菌耐熱性曲線通過一個對數周期所需之溫度差距。3.12殺菌條件：指罐頭食品為達到商業殺菌安全，所採行之控制處理及殺菌步驟。3.13殺菌重要因素：指特定罐頭食品之特性，加工條件等有關因素，當其偏離設定界限時，會導致殺菌不足及產品安全問題。常見殺菌重要因素有：罐型大小、配方、糖度、澱粉濃度、黏度、固形量或裝罐量、內容量或固液比、殺菌初溫、昇溫時間、切片大小及形狀、裝填方式、排罐方式、殺菌溫度及時間、水活性、真空度及上部空隙等。3.14殺菌初溫：開始殺菌前，該釜次即將殺菌之全數罐頭中，最冷一罐之平衡溫度。6.4低酸性罐頭食品殺菌系統6.4.1靜置式殺菌釜蒸汽加壓殺菌釜.1水銀溫度計每一殺菌釜至少裝設一具，其刻度總長至少7英吋，且範圍不超過55刻度，能指示0.5；每年至少應送認可機構校正一次無誤後始可使用；水銀柱不得斷離，且須裝在殺菌釜操作人員易正確視讀位置；感溫管須裝在釜殼內或相連於釜殼之溫度井內，溫度井須有一1/16英吋以上之洩汽栓，於殺菌過程中須將洩汽栓旋開使蒸汽不斷逸出。.2溫度記錄儀每一殺菌釜至少裝設一具正確之溫度記錄儀，記錄儀表格在殺菌溫度10內，每英吋之刻度不得超過25，殺菌溫度5範圍內，每刻度不得超過1，其感溫管須裝在釜殼或相連於釜殼之溫度井內，且溫度井必須裝一1/16英吋之洩汽栓，殺菌過程中須旋開讓蒸汽不斷逸出，記錄儀指示溫度必須儘可能調整與準確之水銀溫度計一致，但不得高於水銀溫度計；記錄儀須有預防非授權或殺菌技術管理人員任意變動之措施，如加鎖或貼警告標示非殺菌技術管理人員不得擅動。.3壓力錶每一殺菌釜至少裝設一具，刻度盤至少4又1/2英吋，每一小刻度應能指示0.1Kg/cm2，每年至少應送認可機構校正一次無誤後始可使用。.4蒸汽控制器應裝設自動蒸汽控制器，維持釜溫於正確之殺菌溫度，得為溫度記錄與控制合一之裝置。.5進汽管路口徑應不得小於1英吋，立式釜之進汽口應在釜底中央；臥式釜釜長在9公尺以內者，其進汽口位置應在釜底縱向中央線部位。.6噴氣管及噴氣孔噴氣管管徑應不大於進汽管且不小於1英吋，臥式釜之噴氣管必須延伸釜底全長，其噴孔應有三排，一排於頂線，另兩排與頂線成45夾角，相鄰兩排孔口應錯開，噴氣孔之孔數應使臥式釜與立式釜之噴氣孔總截面積分別等於進汽管路最小截面積之1.5至2倍及1至1.5倍。.7洩汽栓口徑須為1/8英吋以上（溫度井所裝者除外），其裝設位置，須能使操作者察知其運作狀況，且整個殺菌過程中，必須保持全開，以維持良好之蒸汽循環。臥式釜之洩汽栓必須位於釜頂部兩端12英吋以內，且栓與栓之間不得超過8英呎。立式釜必須至少有一洩汽栓裝在進汽口之相反位置。.8殺菌籃框及容器排放方式必須以金屬條、沖孔網金屬板或其他適當材料製作。使用沖孔網金屬板，其孔度應相當於孔徑1英吋，相鄰兩孔中心距離2英吋，或孔口總截面積不小於板面積之36%。容器各層間使用隔板者，其孔度應與沖孔網金屬板相同。殺菌時容器排放方式必須符合殺菌條件之規定（無規定則免）。.9籃框支架靜置式殺菌釜底部不得裝設擾流板。立式釜釜底必須裝設籃框支架。.10加壓空氣管加壓冷卻用之加壓空氣管必須裝設適當管閥，如球閥（Globe valve）或球塞閥（Ball valve），防止殺菌過程空氣滲入釜內。.11進水管、排水管、排水閥及安全閥進水管必須裝設適當管閥，如球閥（Globe valve）或球塞閥（Ball valve），以防止殺菌過程冷水漏入釜內。應由頂部進水，且使釜內罐頭均勻降溫為原則；排水管管徑應不小於進水管；必須使用無阻礙不漏水之排水閥，排水口均應裝設濾網，每一殺菌釜必須裝設安全閥，其口徑不得低於進汽管管路。.12蒸汽主管其配管應適當，且應裝設洩水栓。應裝有能正確指示之壓力錶，並位於殺菌區蒸汽主管末端且殺菌操作人員可明確視讀處。.13排氣管路其管徑之總截面積應比進汽口之截面積大，管閥必須為閘式閥、旋塞閥或其他能迅速全開之適當管閥，且不得直接與密閉之管路連接。位置應裝在釜體進汽口相反部位，排氣管路之出口應直通大氣，且管路配置應避免直角彎曲或其他阻滯排氣之情形，其長度不應超過45公分，得以排氣連管將蒸汽導離殺菌場所，排氣連管應大於排氣管，於連管底部留有冷凝水出口。排氣主管之截面積又必須大於所連接排氣口或排氣連管之總截面積。數個靜置式釜以排氣總管連接各釜排氣口、排氣連管或排氣主管者，其截面積必須大於所連接之排氣口、排氣連管或排氣主管之總截面積，且不得裝置任何開關。靜置式熱水加壓殺菌釜.1水銀溫度計同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.2溫度記錄儀同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.3壓力錶同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.4蒸汽控制器同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.5殺菌籃框及容器排放方式同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.6噴氣管及噴氣孔同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。立式殺菌釜之噴氣孔呈單排，噴角為水平向下15，噴氣孔不得有阻塞之情形。.7籃框支架同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.8排水閥同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.9水位計每一殺菌釜應裝設一具，藉以判知釜內水位位置，昇溫、殺菌及冷卻過程，釜內水位須蓋過最上層容器（宜為4-6英吋）。.10空氣之供應與控制空氣壓力應以自動壓力控制器控制，必須提供適當壓力及流量之空氣，其管路應裝設止逆閥，以防止釜內水逆流入管。昇溫、殺菌及冷卻過程中，必須連續維持空氣或水之循環，以空氣促進循環，應自進汽口與釜底蒸汽控制閥之間位置，將壓縮空氣導入蒸汽進汽管路。.11水循環系統噴水管之噴水孔應平均分佈，噴水孔之總截面積不應大於泵之出水管截面積，釜底抽水口必須裝設濾網，以免碎屑進入水循環系統，循環泵應有信號指示裝置，於泵停止運轉時能警示操作者。.12冷卻水之供應其管路應裝設止逆閥，臥式釜之冷卻水必須自循環泵之抽水部分導入，立式釜則應自釜頂水面與最上層容器之間導入（宜在溢流管下方2英吋）。.13釜內上部空隙釜頂與水面之間應保持足夠之上部空隙（宜為4英吋以上），以便控制釜內壓力。6.4.2轉動式殺菌釜非連續式蒸汽加壓殺菌.1水銀溫度計同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.2溫度記錄儀同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.3壓力錶同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.4蒸汽控制器同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.5洩汽栓口徑須為1/8英吋以上（溫度井所裝者除外），其裝設位置，須能使操作者察知其運作狀況，且整個殺菌過程中，必須保持全開，以維持良好之蒸汽循環。.6排氣及排除冷卻水殺菌前必須將釜內空氣排除，開始進汽時，應將排水閥或洩水栓打開足夠時間，以排除冷凝水。.7殺菌釜轉數應符合殺菌條件之規定，轉數調節裝置必須有預防非授權或殺菌技術管理人員任意變動之措施，如加鎖或貼警告標示非殺菌技術管理人員不得擅動。非連續式熱水加壓殺菌.1水銀溫度計同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.2溫度記錄儀同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.3壓力錶同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.4蒸汽控制器同靜置式蒸汽加壓殺菌釜。.5空氣之供應與控制同靜置式熱水加壓殺菌釜.6殺菌釜轉數同非連續式蒸汽加壓殺菌6.4.3無菌加工包裝系統產品殺菌.1溫度顯示裝置每一產品殺菌單元至少應裝設一具水銀溫度計或其他溫度顯示裝置（如熱電偶記錄器），水銀溫度計之刻度能指示0.5，刻度總長至少7英吋，且範圍不超過55刻度；每年至少應送認可機構校正一次無誤後始可使用;水銀柱不得斷離，且須裝在殺菌釜操作人員易正確視讀位置;殺菌溫度應以水銀溫度計或溫度顯示裝置為準，而非以溫度記錄儀。.2溫度記錄儀每一產品殺菌單元必須裝設準確之溫度記錄儀，應裝於恆溫保溫管與冷卻器進口間之恆溫保溫管出口，能直接感測產品溫度處；記錄儀表格在殺菌溫度10內，每英吋之刻度不得超過25，殺菌溫度5範圍內，不得超過1，記錄儀指示溫度必須儘可能調整與準確之水銀溫度計一致，但不得高於水銀溫度計；記錄儀須有預防非授權或殺菌技術管理人員任意變動之措施，如加鎖或貼警告標示非殺菌技術管理人員不得擅動。.3溫度控制器於產品殺菌單元最終加熱器出口處，應裝設準確之溫度控制器，確保產品維持指定之殺菌溫度;記錄表格之刻度於殺菌溫度5範圍內，不得超過1。.4產品熱交換機其設計、操作及管制方法，應確保熱交換機中已殺菌產品之壓力大於未殺菌之冷產品，以防止未殺菌之冷產品滲入已殺菌之熱產品。.5壓差控制記錄器熱交換機上已殺菌產品出口處及未殺菌產品出口處，均應裝設壓差控制記錄器，其刻度每英吋不得超過20psi，精度應達每格2psi；宜由認可機構校正後方可使用，爾後宜每三個月校正一次。.6定量泵應裝設在恆溫保溫管前之部分，能確保殺菌條件指定之產品流速，須有預防非授權或殺菌技術管理人員任意變動之措施，如加鎖或貼警告標示非殺菌技術管理人員不得擅動。.7產品恆溫保溫管其設計須能連續使產品滯留於管內足夠時間，並應符合殺菌條件所指定者，管之出口及進口之間不得有任何加熱裝置，恆溫保溫管必須向上傾斜，其傾斜度至少0.25英吋/英呎（2.1公分/公尺）。.8分流系統應裝設分流系統於產品冷卻器與產品充填機或無菌貯存桶之間產品管路，其設計能自動將產品導離充填機或無菌貯存桶，並應裝設自動控制器及警報系統，防止恆溫保溫管之溫度或熱交換機壓差低於殺菌條件時，產品流入充填機或無菌貯存桶。.9恆溫保溫管之後續設備製造流程上接於恆溫保溫管後之產品冷卻器、無菌貯存桶、或其他具有轉軸、閥柄之設備及設備連接部分等有微生物侵入污染之潛在危險者，應裝蒸汽密封或其他阻絕裝置，並有適當方法供操作者監視其有效運作。.10恆溫保溫管溫度之跌降處理恆溫保溫管內產品溫度跌降低於殺菌條件者，應將產品導離充填機或無菌貯存桶，殺菌不足之產品已充填於容器者，應將其與殺菌完全之產品分開，依殺菌變異處理之規定處理之，恆溫保溫管及系統後續部分中受溫度跌降者，均應再殺菌至商業無菌後，始得重新將產品導入充填機或無菌貯存桶。.11熱交換機壓差之變異處理使用產品熱交換機者，如已殺菌產品對未殺菌產品之壓差未大於1psi時，應以分流系統將產品導離充填機或無菌貯存桶，殺菌不足之產品已充填於容器者，應將其與殺菌完全之產品分開，依殺菌變異處理之規定處理之，並應將壓差變異原因矯正及設備中受影響之部分殺菌至商業無菌後，始得重新進行產品殺菌及充填作業。.12無菌貯存桶之變異處理維持無菌貯存桶無菌狀態之超壓無菌空氣或其他保護方法發生異常，使效果低於殺菌條件要求時，有受污染可能之產品必須完全去除，並將無菌貯存桶殺菌至商業無菌後，始得重新產品殺菌及充填作業。容器殺菌及產品充填密封作業.1容器殺菌時間應以適當方法控制容器殺菌條件（殺菌劑濃度、時間或速度），並應符合指定之殺菌程度。速度調節器須有預防非授權或殺菌技術管理人員任意變動之措施，如加鎖或貼警告標示非殺菌技術管理人員不得擅動。.2變異處理充填條件若低於殺菌條件所指定時，必須停止充填作業，或以適當方式將已充填之產品分離處理，如以分流系統將產品導離充填機或停止容器進入充填機。容器殺菌未符合指定條件但已用之充填為成品者，必須將其與殺菌符合指定條件之正常成品分開，並依殺菌變異處理規定處理之。6.4.4若罐頭食品工廠之殺菌設備與上述所列條文不同時，應提出政府認可機構之殺菌設備熱分佈均勻測試證明。.tw/_newfiles/popular_science.asp?add_year=2004&popsc_aid=137食品包裝容器的發展 蔣丙煌 臺灣大學食品科技研究所 93/12/07科學發展2004年12月，384期，3843頁(pdf檔)在物質文明高度發展的今天，食品包裝容器成為生活中隨處可見且不可或缺的產品。各種製作精美，外觀引人注目的包裝食品陳列在各型賣場的貨架上，五花八門，常令人眼花撩亂，仔細觀察這些包裝材料，不外乎塑膠、金屬、玻璃、與紙四大類。當然，有一些材料是這四種材料結合而成的複合體，使得食品包裝容器更形多樣化。塑膠包裝容器塑膠包裝材料的興起與人們生活形態的改變息息相關。由於人口的高度成長、糧食不足的壓力日增，使得如何利用輕便的包裝方式來方便食品的貯存與運輸，以及增加食品的保存期限，變得非常重要。而塑膠包材正好可以滿足這些需求。塑膠包裝材料究竟擁有哪些性質使得它們這麼好用？一般而言，由於塑膠的密度低，重量比金屬或玻璃都輕很多，在加工或使用時比較輕便。塑膠有很強的韌性，不像玻璃那麼容易破碎，不像罐頭受到壓力時容易凹陷，也不像紙那樣容易被撕裂。許多塑膠材料很容易成型，稍為加熱便可以使它軟化，賦予它一定形狀，只要在溫度降低後就可以定型。我們常看到水電工在接塑膠水管時，用瓦斯槍稍為加熱一下就可以使塑膠管軟化，任人擺布成各種形狀。許多塑膠遇熱易熔，使得它很容易密封。在許多商店都可以看到店員把食品置於塑膠袋中，用熱封機一壓就可以封袋，十分方便。另外，很重要的是，現在的科技使得塑膠包裝材料有很好的阻隔性，無論是水蒸氣或氧氣都不容易透過塑膠容器，因此可以延長貯存時間。 由許多所謂的單體個個相接，聚合而成的高分子物質。分子量在五千到十萬左右。有些塑膠是由一種以上的單體構成的，形成所謂的共聚合物，而能有特殊的性質。常用於食品包裝容器的塑膠種類很多，包括聚乙烯（polyethylene, PE），聚丙烯（polypropylene, PP），聚氯乙烯（polyvinyl chloride, PVC），聚苯乙烯（polystyrene, PS）等，性質皆不盡相同。就食品包裝容器的需求而言，最重要的性質包括強韌程度、透氧率、透水氣率、熱封性、以及耐熱性。為了產生合乎特殊需求的塑膠包裝材料，有時候會把不同材質貼合而成所謂的積層膜，使包裝材料的整體性質更合乎需求。金屬包裝容器利用金屬製成罐頭來包裝食品是一種簡單而有效的保存食品方式。常用於製罐的兩種金屬為馬口鐵皮和鋁。馬口鐵皮的主體是鐵皮。把鐵皮置入融熔的錫液中，通電而把錫鍍在鐵皮上製成所謂的馬口鐵皮。為了提高馬口鐵皮的耐腐蝕性，把它加熱處理，使錫層與鐵皮層之間產生錫鐵合金；然後再使用鉻化合物使錫層上形成鉻氧化物，使馬口鐵皮不易被氧化而變質。最後，為了馬口鐵皮的表面潤滑，使它在製造罐頭時容易操作，並且防止生銹，又塗上層很薄的油。 因此，看似簡單的罐頭鐵皮其實結構也不是那麼單純。為了進一步防止食物中的成分造成罐壁的腐蝕，馬口鐵皮也常塗布一層塗料。根據食品的特性，有一次塗漆或兩次塗漆。塗料是高分子成分，如環氧樹脂、壓克力樹脂及聚酯樹脂等。塗漆後通常需經烘烤使其固定。 有良好延展性的金屬。由於鋁與空氣接觸後很容易在表面形成一層氧化鋁的薄膜，因此具有很好的抗腐蝕性。但是這一層氧化鋁薄膜遇到鹵素離子，如食鹽中的氯離子，易受到破壞，因此在實務面仍需要塗布一層高分子薄膜以免受到食物中成分的侵蝕。 金屬罐頭是一種密封性良好，可以完整保護食品的包裝容器。食物放在金屬罐中經過封罐及滅菌等程序可以儲放數年而不會腐敗。但是，現代人的飲食觀念是以新鮮為主流訴求，使得風光一時的金屬罐頭有逐漸沒落的傾向。不過，無論如何，金屬罐頭在可預見的將來仍然是一種相當重要的食品包裝容器。玻璃玻璃是利用砂、蘇打灰（碳酸鈉）、石灰石以及其他添加物，在約攝氏 1,500 度的高溫下融熔而成的。把一小團融熔的玻璃置入模具中，吹成容器的形狀後，經冷卻、退火等步驟即可製成玻璃容器，用於食品包裝。現代的設備每分鐘可生產一百個以上的玻璃容器，使玻璃容器在食品包裝上占一席之地。利用玻璃來包裝食品有許多優點：不會腐蝕，水蒸氣、氧氣、與香氣均無法穿透，阻隔性極佳、透明、衛生、無味、可回收再利用、可微波、可承受高溫殺菌等。但是由於玻璃容器不耐衝擊，易碎、而且比其他材質的容器重，因此它的應用也受到一些限制。紙依據原料的不同，紙可分為木漿紙、非木植物纖維紙、以及再生紙。一般製紙的程序包括製漿、調製、抄造、及加工等主要步驟。為了增加紙的耐用性，使它適合用於食品包裝容器，在製紙的過程中常添加化學助劑，例如濕強劑、乾強劑、防油劑等。但是必須使用安全合乎法規的添加劑，否則在包裝食品後溶出至食品中，影響身體健康。重要發展可微波包裝容器食品包裝容器的發展是隨著人們生活形態起舞的。自一九七年代微波技術開始應用於食品加熱以來，包裝材料或形態對微波加熱的影響的研究就蓬勃地展開。諸如包裝材質受微波加熱可能衍生的安全性問題、微波加熱時食品受熱不均勻的現象及其與包裝容器形狀的關係等，都是大家探討的課題。目前，市面上已經有許多能長期常溫儲藏、冷藏、或冷凍的包裝食品都可直接採用微波加熱。為了解決油炸食品經微波加熱後的酥脆度不足的問題，許多包裝容器內加入了加熱片。加熱片是由金屬與塑膠貼合而成，在微波存在時會快速生溫，因此可以使與它接觸的食品呈現酥脆或焦黃的狀態，常用於冷凍披薩餅等食品。加熱片也用於需要快速升溫且可微波的爆米花產品，在局部迅速加熱的情況下，玉米才能迅速膨發。大家可能都有個概念，就是金屬容器不能放入微波爐中加熱，否則會引起火花，導致危險。但是，現代的包裝科技已經把金屬與塑膠複合，就是把塑膠用黏著劑貼合在鋼板上，製成易開罐、餐盒等包裝容器，可以直接用微波加熱其中的食物，十分方便。可分解性食品包裝容器由於食品包裝容器的大量使用，造成了嚴重的環保問題。因此，近年來食品包裝產業與學術界都極為重視可分解性材料的研發。可分解性的包裝材料有三類，一是生物可分解性材料，藉由環境中微生物把它分解成二氧化碳與水。另一是光分解性材料，利用日光中的紫外線促使分解性包裝材料的大分子的主鏈斷裂，使其分解。第三類是氧化分解性材料，顧名思義，是靠包裝材料與氧作用形成氧化物而分解。有些可分解包裝材料是藉由上述分解機制的結合而達到分解目的。無論如何，生物可分解性食品包裝材料是較受到重視的。物可分解性包裝材料的種類很多，有利用天然原料，如澱粉、植物性蛋白質（如玉米蛋白）、幾丁聚醣、纖維素，經過化學修飾後製成包裝容器。有些合成的高分子本身就具有生物可分解性，可用作包裝容器的原料。不過這些生物可分解性材料製成的容器，大多數有氣體或水蒸氣阻隔性較差的問題，使得它們的應用受到限制。無菌包裝無菌包裝是現代食品包裝的重要發展項目之一。為了達到長期儲存食品的目的，一般是使用金屬罐頭或殺菌軟袋包裝食品，然後再採用高壓高溫方式殺菌。然而，無菌包裝則採用不同的方法，它是把食品與包裝材料分別殺菌之後，再在無菌的環境中，以無菌的包裝材料包裝無菌的食品，如此生產的包裝食品也可以像罐頭一樣在常溫下儲存相當長的時間。我們在市面上常能買到不用冷藏、外觀是長方形紙盒的牛奶或果汁飲料，都是採用無菌包裝的方式製造的。但是，看似紙盒的包裝盒，結構並不單純，常由五至七層軟性材料貼合（積層）而成，其中包括塑膠、鋁箔、以及紙板，如此才能獲得一個能夠挺立、具有良好阻隔性、可以充分保護食品的產品。活性包裝傳統的食品包裝方式，嚴格地說，都是採用消極性的防衛措施，利用材料本身的阻隔性與形成容器時的密封性，把食品與外界環境阻隔，如此達到保護食品的目的。近年來發展的活性包裝系統則採用較為積極的措施來保護食品。活性包裝是採用特殊的材料或裝置，這種材料或裝置在包裝食品後會與包裝內部的空氣或食品產生交互作用而達到延長食品儲存期限的目的。活性包裝的型式很多，最常見的有脫氧包裝系統、控制二氧化碳生成或吸附的包裝系統、吸附乙烯系統、含保存劑（防腐劑、抗氧化劑）的包裝系統、以及控溼包裝系統等。在控制氣體組成方面（氧氣與水蒸氣），最常使用的是在食品包裝容器中放入脫氧劑或乾燥包。脫氧劑依組成的不同可分成兩類，一是以無機化合物，如硫酸亞鐵為主體，另一種是以有機化合物，如酵素、抗壞血酸（維生素）、亞麻油酸、維生素為主體。這些脫氧劑都是利用自身與包裝容器內的氧反應，把它消耗殆盡，使得容器內的食品免於受到氧氣影響而發生劣變。除了把脫氧劑或乾燥劑小包置於食品包裝容器內之外，也有業者把它們製成薄片，直接貼在容器內。例如，有一美國專利，是以鐵粉與活性碳及氯化鈉溶液混合後乾燥，再把乾燥的粉末與紙漿及聚乙烯混合，塗布在不織布上，然後，把這具有脫氧劑成分的不織布夾在兩層高透氣性的塑膠膜之間，即成為一可貼於包裝容器內壁的脫氧貼片。另外，也有把脫氧劑置於瓶蓋內。還有一種裝啤酒的瓶子是把活的乾燥酵母菌粉與蠟混合，塗布在瓶蓋內襯的 PE 膜上。在儲存期間，啤酒的水分會漸漸滲透到蠟中，使酵母菌活化。酵母菌生長代謝時會消耗氧，如此恰好能保持啤酒的風味。類似於脫氧的功能，也可以利用化學反應使包裝容器內產生二氧化碳，以增加食品的保存期限。例如，在前述的脫氧配方中加入碳酸鹽類與有機酸，當碳酸鹽遇水解離，與有機酸反應，就會釋出二氧化碳。在建構具有防溼功能的食品包裝容器方面，首先需要有防濕包裝材料。玻璃與金屬基本上是可以防溼的，但是不適用於需要用軟性材料包裝的食品。一般軟性包裝材料，常需使用積層膜來防溼，例如紙PE鋁箔PE 的基層材料就有很好的防溼效果。有一種日本的軟性包裝材料，名為Toyal Dry，中間層中含有吸溼樹脂，可以吸收同重量的水分，是一種能澈底防潮的軟性包裝材料。把防腐劑或抗氧化劑等保存劑直接加入食品中可以延長食品儲存期限，而這也是在加工食品時常用的方法。但是，食品的腐敗劣變通常由表面開始，把防腐劑或抗氧化劑混合在整體食品中是有些多餘的，有一類包裝材料的設計就是為了解決這個問題。構想很簡單，只是把防腐劑或抗氧化劑加入包裝材料中。在包裝食品後，包裝材料與食品密切接觸時，保存劑可釋放到食品表面，達到保存食品的功效。但是，由於保存劑會自食品表面擴散至食品內部，而使得表面濃度降低，失去了保護食品的功效。因此，如何控制保存劑的釋出速率，維持它在食品表面一定的濃度是一個重要的課題。日本有一家公司發展出一種抗微生物膜，膜中添加了沸石及某種金屬。根據業者提供的資訊，該膜在包裝食品後，由於有水氣與氧的存在，沸石與金屬作用產生活性氧，釋出後可以抑制微生物的生長。 近數十年來，臺灣乃至於全球先進國家的社會結構與消費行為有了不少變化。小家庭或單親家庭及單身人口在社會中占的比率愈來愈高，職業婦女大幅增加，夫妻同時在外地工作已經是年輕家庭的常態，老年人口增加、外食人口增加，以及環保訴求等現象都影響了食品包裝與容器的發展。食品包裝科技一直努力地配合時代的需求而改變。研究歷史的人常根據古人使用的器皿，從石器、陶器、鐵器等了解時代的演變與當時人們生活的方式。將來的歷史學家將更能依據食品包裝容器的發展來判斷我們今天的社會活動形態。Thermal Processing Technology 第二、三週Heat transfer: heat conduction, heat convection and heat radiation.Heat conduction is the movement of heat by direct transfer of molecular energy within solids.Heat convection is the transfer of heat by moving molecules (examples: air and liquid)Heat radiation is the transfer of heat by electromagnetic waves.Energy balances: input energy = output energy +energy accumulationSteady state heat transfer takes place when there is a constant temperature difference between two materials. Unsteady state heat transfer is more commonly found in food processing, because the temperature of the food and / or the heating or cooling medium are constantly changed. Steady state heat conduction: Table 1.5 Thermal conductivity (k) of selected foods and other materials. (metal ice frozen food fruit or vegetable water PE insulation materials freeze-dried foodsThermal conductivity of foods is influenced by cell structure, air trapped in the cells and moisture content, temperature, pressure etc.Applications: drying, frying, freeze-drying, freezing and thawingFactors influencing temperature changes of food during unsteady steady heat conduction: (1) temperature of the heating medium(2) the thermal conductivity of the food (3) the specific heat of the food.Heat convection: When a fluid changes temperature, the resulting changes in density establish natural convection currents.Applications: national-circulation evaporator, air movement in freezers, sterilization, forced convection in mixers, fluidized bed driers and air blast freezers, liquids pumped through heat exchangers.The surface heat transfer coefficient (h) is related to the physical properties of a fluid (density, viscosity, specific heat), gravity, temperature difference and size of container. For laminar flow through pipes: For turbulent flow through pipes: , n=0.4 for heating and n=0.3 for cooling. The overall temperature difference in Fig. 1.8: Liquids can be made to flow in either the same direction (co-current flow) and in opposite direction (counter-current flow) in a heat exchanger.Fig.