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口渴了嗎?來瓶飲料吧!包裝飲料的誕生祕辛大公開

衛生福利部食品藥物管理署_96
・2018/07/05 ・4606字 ・閱讀時間約 9 分鐘 ・SR值 501 ・六年級

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本文由衛生福利部食品藥物管理署委託,泛科學企劃執行

來認識包裝飲料是如何誕生的吧!圖/igorovsyannykov @Pixabay

炎炎夏日,進便利商店買瓶冰涼的飲料兼吹冷氣,幾乎成為每天的例行活動,面對架上琳瑯滿目、容易讓人產生選擇障礙的各式包裝飲料,你曾想過它們是怎麼被製作出來的嗎?業者運用哪些食品加工技術,才能創造出品質穩定一致,又便於運輸、保存的好喝飲料呢?

來罐「和現泡的一樣」的包裝好茶

現泡茶跟包裝茶有什麼不同呢?圖/congerdesign@pixabay

包裝茶飲號稱「和現泡的一樣」,不僅是行銷文案而已,也是真實的製程!茶飲好不好喝的關鍵在於茶葉,但不論是綠茶、紅茶或烏龍茶,包裝茶和現泡茶一樣,都靠著茶葉泡水將茶湯「萃取」出來。

茶葉的萃取方式分為幾種;常見的是浸泡茶葉進行萃取,這種萃取方式就像是平常我們泡茶包的方法,會將茶包泡在熱水裡提上提下幾次;在包裝茶工廠中則是將茶葉放置在提籃中,再放入 60~70°C 的熱水中浸泡 15~25 分鐘,期間會重複進行浸泡 2~3 次左右。

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而另一種常見的萃取方式,則是使用翻轉煮茶機進行攪拌,將茶葉投入已經有 60~70°C 熱水的萃取罐中,翻轉攪拌。還有一種比較特別的則是讓茶葉籃在密閉的萃取釜中循環萃取茶湯,有點像是我們自己在家做冷泡茶,這種方式可以在比較低的溫度下進行,有些廠商標榜的「冷萃」技術就是利用這種方法。

那麼在製作包裝上由「茶葉萃取液」和「茶粉」製作的茶又是怎麼一回事呢?它們難道是化工合成茶嗎?母湯這樣想喔!(搖手指)

萃取獲得茶湯之後,還會經過很重要的步驟「過濾」:在萃取的過程中,難免有些細碎的茶葉渣渣逃出茶葉籃,如果放任不理的話,會讓茶湯越來越苦澀喔!一定要再經過過濾,而經過濾處理的茶湯就稱為「茶葉萃取液」或是「茶葉萃取物」。包裝茶製作廠商本身如果沒有萃取設備,就會購買茶葉萃取液使用;這樣製作成品的成分說明就必須標明為「茶葉萃取液」或是「茶葉萃取物」。如果廠商是自己從茶葉進行萃取,那麼成分標示寫「茶」、「茶葉」、「茶葉萃取液」或「茶葉萃取物」都可以。

包裝茶是怎麼煉成的?(點圖放大)

萃取液濃縮乾燥製成粉末,就是即溶茶粉啦;另一種茶粉則是將茶葉磨成粉末,如常被作為日本特產的抹茶粉,這些粉末也被稱為「茶粉」。在包裝茶裡添加茶粉可以讓茶飲增添濃厚感。所以下次別再看到「萃取液」或是「茶粉」就擔心喝到化工合成茶,原料都是天然茶葉哦!

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但包裝茶飲還是跟一般的現泡茶有點不一樣,現泡茶通常即泡即飲──如果沒有這樣做,你可能會發覺到隔夜茶會出現變色、味道改變的現象,這是由於天然的茶湯其實相當容易氧化。因此為了能夠較長期存放、運送,包裝茶飲通常會再額外添加「L-抗壞血酸」或是「異抗壞血酸鈉」。這樣的名字聽起來好像很可怕,但其實它們就是「維生素 C」,這些都是符合食品添加物使用規範的「抗氧化劑」,添加的主要目的便是為了避免食品氧化造成色澤、口感和風味的變化。

另一個常在包裝茶飲中出現的食品添加物「碳酸氫鈉」,就是俗稱的小蘇打,可以把茶湯的 pH 值調整為中性偏鹼,茶湯的口味與顏色就能保持更長的時間,小蘇打的另一個妙用是能夠產生微量氣泡,讓茶飲口感更好!

過濾後的茶湯在添加內含成分之後,還要經過降溫、殺菌、冷卻等等步驟,才會裝瓶,變成我們在便利商店中買到的包裝茶飲。

經過繁複的製程,才能獲得常見的包裝茶飲。攝影/TW

香醇的咖啡是怎麼來的?

包裝咖啡的製程與前面的包裝茶飲有點類似;包裝咖啡主要成分通常有咖啡萃取液、水、砂糖、奶粉;其中「咖啡萃取液」其實就是從咖啡豆萃取的咖啡汁液,而不是指化學合成產生的咖啡香精喔!若使用香精都會在成分表另外標示!

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香醇的咖啡是許多人每日必備的飲品。圖/cocoparisienne@pixabay

而包裝咖啡依殺菌方式不同可以將保存方式分為「冷藏」及「常溫」兩者。冷藏的包裝咖啡保存期限較短,但風味會比較接近現煮咖啡。而常溫保存的咖啡則是因為製程中經過高溫高壓殺菌,所以能夠在常溫中保存。不過,由於內含的牛奶成分經過高溫處理後,味道常會發生變化。因此常溫保存的咖啡喝起來往往和現煮咖啡的風味差異甚大。

為了讓產品品質穩定,業者也會在混合各種配料階段加入碳酸氫鈉(小蘇打),調整酸鹼值。小蘇打還有一個附加功能,就是避免讓包裝咖啡裡的牛奶成分凝固。

另一種常見的食品添加物是「乳化劑」,例如脂肪酸甘油酯等,可以讓咖啡中的油脂與水份均勻分布。畢竟打開飲料看見上面浮了一層油,也是會很令人害怕的。同樣含有牛奶成分的奶茶中通常會添加乳化劑,也是同樣為了避免油水分離發生。

認識包裝咖啡。(點圖放大)

 

給外食族的果蔬汁

果蔬汁(俗稱蔬果汁)的原料就跟包裝茶飲一樣,都源自天然來源。果蔬汁一般的製程就像我們手動榨果汁,挑選完水果後使用榨汁或果汁機。果蔬汁會首先經由篩選原料,其次洗滌材料,然後依據果蔬汁的種類使用不同的機器進行破碎與榨汁。

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接下來「篩濾」階段會跟手動榨果汁有點不同,在這個階段中,除了使用物理方法濾掉蔬果碎片,也可能會使用單寧或明膠使果汁中的懸浮物沉澱方便除去。另外,由於目前的蔬果汁類飲料含果肉者較受歡迎,為了避免含果肉的混濁果汁儲存過久容易沉澱,通常也會使用黏稠劑如羧甲基纖維素、修飾澱粉或果膠以增加黏稠性、降低果汁的沉降速率。

罐裝果汁來到手中也是需要經過重重關卡的。圖/stevepb@pixabay

為了維持果汁成品品質的穩定度,篩濾後會再經過「調配」,也就是添加調味劑調整成分中的糖度、酸度、色澤等,調味劑種類包括甜味劑(如果糖、蔗糖〉或是酸味劑(如檸檬酸〉等。調配完成後,果蔬汁後半段的流程就如同包裝茶飲製程,經殺菌、包裝就完成囉。

果蔬汁根據其濃縮或稀釋的比例有非常多種不同的類別,值得注意的是,如果標示為「果蔬汁」,其果蔬汁需佔總體含量 10% 以上。而果蔬汁外標示如果顯示「風味」或是「口味」這樣的關鍵字,其實就是告訴你它果蔬汁含量低於百分之十,或根本沒有含果蔬汁喔!另外標示「濃縮還原果汁」,就是指有些廠商將濃縮果汁再加水還原的產品。

「營養添加飲料」加上營養添加劑,就健康了嗎?

炎炎夏日另一種讓人無法抵抗的誘惑當然是碳酸飲料了,冰涼的碳酸水配上酸酸甜甜的味道,帶來消暑的快感。為了避免只是攝取含熱量的「垃圾食物」,如果改挑選含有維生素添加的「營養添加飲料」有比較健康嗎?

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目前市面上可以找到的「營養添加飲料」,主要的製程跟一般碳酸飲料的製程十分相似(喝起來也差不多)。碳酸飲料的製程,主要步驟在於將原水經過濾、殺菌之後,再「調配」加入香料以及砂糖、檸檬酸等「調味劑」食品添加物;再經冷卻加壓,加入二氧化碳氣體,而後封罐就完成了。

在調配階段,如果額外加入「營養添加劑」,所獲得的碳酸飲料也被稱為「營養添加飲料」。目前市面上這類飲料中最常見的營養添加物主要為可溶於水的維生素C 與維生素 B群;由於維他命B 溶於水帶黃色,也讓這類的碳酸飲料多半為淺黃色。

含有維生素,這類飲料就可以任意享用了嗎?不,其實還是要注意份量喔!這類「營養添加飲料」本質還是滿接近碳酸飲料,應注意其中的糖份,不要不小心就攝取了過多的熱量。

另外,即使是我們生命所需的維生素,使用上也須謹記「劑量決定毒性」這一點,攝取太多無法帶來好處。因此在「食品添加物使用範圍及限量劑規格標準」中,也針對營養添加劑有相當嚴格的標準,對於非特殊營養補充的一般食品(如本文中的營養添加飲料)中添加的含量均限制在每 300 克(或有標示的話每日食用量)不得高於營養素攝取參考量(dietary reference intakes; DRIs)的  150%。如果真的有營養不足的疑慮,應適時請教醫生,並且維持均衡飲食喔。

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除了這類「營養添加飲料」,一般市面上的食品也可能因為加工或儲存而影響內含的營養素,這時就可以透過營養添加劑適度補強或增強營養價值,最常見的例子是在乳製品中添加維生素 A 及 D、在榖類製品中添加維生素 B群等。

透明飲料、氣泡水的製造祕密!

前面我們談了那麼多的飲料,卻還有兩個包裝飲料界的新寵兒沒談到呢:想喝水卻又不甘於平凡嗎?就讓我們來聊聊氣泡水和一樣「透明感」十足的加味水吧!

最近可以看到在便利商店裡氣泡水的選擇變得非常多樣,不過其實氣泡水的製程與前面提到的「碳酸飲料」極為類似,差異則是在與部分高熱量的碳酸飲料相比,氣泡水大部分多為「零熱量」,也就是除了含有碳酸(加壓打入二氧化碳生成碳酸)、加入調味的香料之外,沒有再額外添加其他東西。

有些網路資訊流傳氣泡水可以促進新陳代謝和減肥等等的功效,或者說氣泡水會傷害骨骼、胃以及牙齒等等謠言,目前都沒有值得信賴的研究及證據可以證實。

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近來爆紅、人人都想嚐鮮喝看看的「透明飲料」又是怎麼製成的呢?其實,無論是透明奶茶、透明檸檬紅茶,也和氣泡水差不多,在製程的調味階段添加了香料。香料主要是具有揮發性的芳香物質,可以賦予飲料截然不同的風味。

還有一些透明飲料為了要增加「奶味」卻不想呈現混濁顏色,會在調味時加入「乳清發酵液」,並且另外添加抗氧化劑以穩定產品品質。

各式各樣的透明飲料推陳出新,未來又會有那些新花樣呢?Company@pixabay

目前透明飲料仍然繼續推陳出新,除了水果、茶飲風味之外,還推出「透明拿鐵」和「透明啤酒」等新產品,飲料業者不僅在製造流程發揮巧思,更結合食品添加物翻玩創意,相信未來會出現更多有意思的飲料,為消費者帶來更多感官衝擊!

  1. 宣稱含果蔬汁之市售包裝飲料標示規定(2014)。食品藥物消費者知識服務網。
  2. 密閉容器包裝食品殺菌管理手冊(2015)。衛生福利部食品藥物管理署。
  3. 食品添加物使用範圍及限量暨規格標準
  4. 李錦楓、張哲朗、蔡育仁等《圖解食品加工學與實務》,台灣五南圖書出版股份有限公司。
  5. 施明智等《食品加工學》,台灣五南圖書出版股份有限公司。
  6. 黃登福、陳建元《實用食品添加物》,華格那企業。





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衛生福利部食品藥物管理署_96
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衛生福利部食品藥物管理署依衛生福利部組織法第五條第二款規定成立,職司範疇包含食品、西藥、管制藥品、醫療器材、化粧品管理、政策及法規研擬等。 網站:http://www.fda.gov.tw/TC/index.aspx

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ECU: 汽車大腦的演化與挑戰
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2025/07/02 ・3793字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文與 威力暘電子 合作,泛科學企劃執行。

想像一下,當你每天啟動汽車時,啟動的不再只是一台車,而是一百台電腦同步運作。但如果這些「電腦」突然集體當機,後果會有多嚴重?方向盤可能瞬間失靈,安全氣囊無法啟動,整台車就像失控的高科技廢鐵。這樣的「系統崩潰」風險並非誇張劇情,而是真實存在於你我日常的駕駛過程中。

今天,我們將深入探討汽車電子系統「逆天改運」的科學奧秘。究竟,汽車的「大腦」—電子控制單元(ECU),是如何從單一功能,暴增至上百個獨立系統?而全球頂尖的工程師們,又為何正傾盡全力,試圖將這些複雜的系統「砍掉重練」、整合優化?

第一顆「汽車大腦」的誕生

時間回到 1980 年代,當時的汽車工程師們面臨一項重要任務:如何把汽油引擎的每一滴燃油都壓榨出最大動力?「省油即省錢」是放諸四海皆準的道理。他們發現,關鍵其實潛藏在一個微小到幾乎難以察覺的瞬間:火星塞的點火時機,也就是「點火正時」。

如果能把點火的精準度控制在「兩毫秒」以內,這大約是你眨眼時間的百分之一到千分之一!引擎效率就能提升整整一成!這不僅意味著車子開起來更順暢,還能直接省下一成的油耗。那麼,要如何跨過這道門檻?答案就是:「電腦」的加入!

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工程師們引入了「微控制器」(Microcontroller),你可以把它想像成一顆專注於特定任務的迷你電腦晶片。它能即時讀取引擎轉速、進氣壓力、油門深度、甚至異常爆震等各種感測器的訊號。透過內建的演算法,在千分之一秒、甚至微秒等級的時間內,精準計算出最佳的點火角度,並立刻執行。

從此,引擎的性能表現大躍進,油耗也更漂亮。這正是汽車電子控制單元(ECU)的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)。

汽車電子控制單元的始祖—專門負責點火的「引擎控制單元」(Engine Control Unit)/ 圖片來源:shutterstock

ECU 的失控暴增與甜蜜的負荷

第一顆 ECU 的成功,在 1980 年代後期點燃了工程師們的想像:「這 ECU 這麼好用,其他地方是不是也能用?」於是,ECU 的應用範圍不再僅限於點火,燃油噴射量、怠速穩定性、變速箱換檔平順度、ABS 防鎖死煞車,甚至安全氣囊的引爆時機……各種功能都交給專屬的 ECU 負責 。

然而,問題來了:這麼多「小電腦」,它們之間該如何有效溝通?

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為了解決這個問題,1986 年,德國的博世(Bosch)公司推出了一項劃時代的發明:控制器區域網路(CAN Bus)。你可以將它想像成一條專為 ECU 打造的「神經網路」。各個 ECU 只需連接到這條共用的線路上,就能將訊息「廣播」給其他單元。

更重要的是,CAN Bus 還具備「優先通行」機制。例如,煞車指令或安全氣囊引爆訊號這類攸關人命的重要訊息,絕對能搶先通過,避免因資訊堵塞而延誤。儘管 CAN Bus 解決了 ECU 之間的溝通問題,但每顆 ECU 依然需要獨立的電源線、接地線,並連接各種感測器和致動器。結果就是,一輛汽車的電線總長度可能達到 2 到 4 公里,總重量更高達 50 到 60 公斤,等同於憑空多載了一位乘客的重量。

另一方面,大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。更別提這些密密麻麻的線束,簡直是設計師和維修技師的惡夢。要檢修這些電子故障,無疑讓人一個頭兩個大。

大量的 ECU 與錯綜複雜的線路,也讓「電子故障」開始頻繁登上汽車召回原因的榜首。/圖片來源:shutterstock

汽車電子革命:從「百腦亂舞」到集中治理

到了2010年代,汽車電子架構迎來一場大改革,「分區架構(Zonal Architecture)」搭配「中央高效能運算(HPC)」逐漸成為主流。簡單來說,這就像在車內建立「地方政府+中央政府」的管理系統。

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可以想像,整輛車被劃分為幾個大型區域,像是車頭、車尾、車身兩側與駕駛艙,就像數個「大都會」。每個區域控制單元(ZCU)就像「市政府」,負責收集該區所有的感測器訊號、初步處理與整合,並直接驅動該區的馬達、燈光等致動器。區域先自理,就不必大小事都等中央拍板。

而「中央政府」則由車用高效能運算平台(HPC)擔任,統籌負責更複雜的運算任務,例如先進駕駛輔助系統(ADAS)所需的環境感知、物體辨識,或是車載娛樂系統、導航功能,甚至是未來自動駕駛的決策,通通交由車輛正中央的這顆「超級大腦」執行。

乘著這波汽車電子架構的轉型浪潮中, 2008 年成立的台灣本土企業威力暘電子,便精準地切入了這個趨勢,致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台。他們專精於開發電子排檔、多功能方向盤等各式汽車電子控制模組。為了確保各部件之間的溝通順暢,威力暘提供的解決方案,就像是將好幾個「分區管理員」的職責,甚至一部分「超級大腦」的功能,都整合到一個更強大的硬體平台上。

這些模組不僅擁有強大的晶片運算能力,可同時支援 ADAS 與車載娛樂,還能兼容多種通訊協定,大幅簡化車內網路架構。如此一來,車廠在追求輕量化和高效率的同時,也能顧及穩定性與安全性。

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2008 年威力暘電子致力於開發整合 ECU 與區域控制器(Domain Controller)功能的模組化平台 /圖片來源:shutterstock

萬無一失的「汽車大腦」:威力暘的四大策略

然而,「做出來」與「做好」之間,還是有差別。要如何確保這顆集結所有功能的「汽車大腦」不出錯?具體來說,威力暘電子憑藉以下四大策略,築起其產品的可靠性與安全性:

  1. AUTOSAR : 導入開放且標準化的汽車軟體架構 AUTOSAR。分為應用層、運行環境層(RTE)和基礎軟體層(BSW)。就像在玩「樂高積木」,ECU 開發者能靈活組合模組,專注在核心功能開發,從根本上提升軟體的穩定性和可靠性。
  2. V-Model 開發流程:這是一種強調嚴謹、能在早期發現錯誤的軟體開發流程。就像打勾 V 字形般,左側從上而下逐步執行,右側則由下而上層層檢驗,確保每個階段的安全要求都確實落實。
  3. 基於模型的設計 MBD(Model-Based Design) 威力暘的工程師們會利用 MatLab®/Simulink® 等工具,把整個 ECU 要控制的系統(如煞車),用數學模型搭建起來,然後在虛擬環境中進行大量的模擬和測試。這等於在實體 ECU 誕生前,就能在「數位雙生」世界中反覆演練、預先排除設計缺陷,,並驗證安全機制是否有效。
  4. Automotive SPICE (ASPICE) : ASPICE 是國際公認的汽車軟體「品質管理系統」,它不直接評估最終 ECU 產品本身的安全性,而是深入檢視團隊在軟體開發的「整個過程」,也就是「方法論」和「管理紀律」是否夠成熟、夠系統化,並只根據數據來評估品質。

既然 ECU 掌管了整輛車的運作,其能否正常運作,自然被視為最優先項目。為此,威力暘嚴格遵循汽車業中一本堪稱「安全聖經」的國際標準:ISO 26262。這套國際標準可視為一本針對汽車電子電氣系統(特別是 ECU)的「超嚴格品管手冊」和「開發流程指南」,從概念、設計、測試到生產和報廢,都詳細規範了每個安全要求和驗證方法,唯一目標就是把任何潛在風險降到最低

有了上述這四項策略,威力暘確保其產品從設計、生產到交付都符合嚴苛的安全標準,才能通過 ISO 26262 的嚴格檢驗。

然而,ECU 的演進並未就此停下腳步。當ECU 的數量開始精簡,「大腦」變得更集中、更強大後,汽車產業又迎來了新一波革命:「軟體定義汽車」(Software-Defined Vehicle, SDV)。

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軟體定義汽車 SDV:你的愛車也能「升級」!

未來的汽車,會越來越像你手中的智慧型手機。過去,車輛功能在出廠時幾乎就「定終身」,想升級?多半只能換車。但在軟體定義汽車(SDV)時代,汽車將搖身一變成為具備強大運算能力與高速網路連線的「行動伺服器」,能夠「二次覺醒」、不斷升級。透過 OTA(Over-the-Air)技術,車廠能像推送 App 更新一樣,遠端傳送新功能、性能優化或安全修補包到你的車上。

不過,這種美好願景也將帶來全新的挑戰:資安風險。當汽車連上網路,就等於向駭客敞開潛在的攻擊入口。如果車上的 ECU 或雲端伺服器被駭,輕則個資外洩,重則車輛被遠端鎖定或惡意操控。為了打造安全的 SDV,業界必須遵循像 ISO 21434 這樣的車用資安標準。

威力暘電子運用前面提到的四大核心策略,確保自家產品能符合從 ISO 26262 到 ISO 21434 的國際認證。從品質管理、軟體開發流程,到安全認證,這些努力,讓威力暘的模組擁有最高的網路與功能安全。他們的產品不僅展現「台灣智造」的彈性與創新,也擁有與國際大廠比肩的「車規級可靠度」。憑藉這些實力,威力暘已成功打進日本 YAMAHA、Toyota,以及歐美 ZF、Autoliv 等全球一線供應鏈,更成為 DENSO 在台灣少數核准的控制模組夥伴,以商用車熱系統專案成功打入日系核心供應鏈,並自 2025 年起與 DENSO 共同展開平台化量產,驗證其流程與品質。

毫無疑問,未來車輛將有更多運作交由電腦與 AI 判斷,交由電腦判斷,比交由人類駕駛還要安全的那一天,離我們不遠了。而人類的角色,將從操作者轉為監督者,負責在故障或斷網時擔任最後的保險。透過科技讓車子更聰明、更安全,人類甘願當一個「最弱兵器」,其實也不錯!

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