廚房裡辦不到的加工技術:認識現代食品加工

  • 作者/朱中亮,財團法人食品工業發展研究所資深研究員

為了生產更天然、新鮮、少添加物使用的加工食品,食品科學家積極研發各種對食品品質破壞較小的非熱加工技術,希望突破熱殺菌的極限。

本期ILSI Taiwan專欄邀請財團法人食品工業發展研究所朱中亮資深研究員介紹現代食品加工技術,包括無菌加工技術、超高溫短時間滅菌技術、冷凍乾燥、欄柵技術、薄膜除菌等殺菌技術,以及製造外觀花俏食品的擠壓加工技術。

無菌加工技術:滅菌之餘美味依舊

隨著食品科技日新月異的發展,許多食品加工技術已非是在廚房中就能辦到的程度。首先要談的「無菌加工」,絕對是能被譽為20世紀食品界重大里程碑的一項技術。

無菌加工是相對於傳統的罐頭加工發展出來的先進技術。罐頭加工將食品原料殺菁後,裝至鐵罐並封口隔絕外界環境,再透過殺菌釜高溫滅菌,將鐵罐內部的微生物都殺死後,才能常溫保存。但是這樣滅菌處理的食品因經過長時間加熱殺菌,風味並不好。

因此科學家想到,在原料填充至罐頭前先滅菌處理,而包裝容器也同樣先滅菌,使食品與容器都達到無菌狀態,最後才在無菌環境中充填並封罐,如此便能降低滅菌的溫度與時間,讓產品的美味依舊,譬如果汁就是無菌加工中最成功的商品之一。

滅菌技術強調殺菌溫度與時間的權衡,提高溫度就能大幅減少加熱時間。

譬如說罐頭要在 121℃ 下殺菌數十分鐘才能達到的滅菌效果,無菌加工則是將溫度提升至 135℃,只需要數秒鐘即可達到相同的效果,且能保留更多的食品風味。現今食品工廠中製作果汁或乳品等,在全自動化的產線中只需要一兩個人力控制機器,產品全在密閉的管線中輸送滅菌,最後才在無菌環境進行包裝。常見的利樂包、部分的包特瓶裝飲料也都是應用無菌加工技術的產品。

一碗泡麵的誕生,需要運用許多現代食品加工技術,如:蔬菜的冷凍乾燥技術、速食麵條的油炸乾燥技術,以及即食調理包的殺菌軟袋技術等。

當我們飢腸轆轆卻不知該吃什麼時,只要撕開包裝、注入熱水,等待片刻就能享用的泡麵深獲許多人喜愛。別小看一碗簡單的泡麵,背後可是應用了許多現代食品加工技術,如:蔬菜的冷凍乾燥技術、速食麵條的油炸乾燥技術,以及即食調理包的殺菌軟袋技術等。

冷凍乾燥與傳統熱風乾燥相比,能保持食物乾燥前的外觀,其原理是先將食品中的水分凍結,然後控制在真空壓力下能直接將冰昇華為氣態水,因此食物形態能被完整保存,同時在食品中形成許多微孔也造就了食品具有較佳的復水性,冷凍乾燥的食品便能快速吸水沖泡開來;麵條則是煮熟後利用高溫油炸逼出水分,使原本水分存在的地方產生孔洞,同樣達到快速沖泡復水食用的目的。

經過乾燥後的食品本身水活性低,可以長久保存,因此不需要額外添加防腐劑。但速食麵會添加抗氧化劑,原因在於麵條油炸後含油,若不添加抗氧化劑,會造成油脂酸敗,反倒可能產生對人體有害的物質。另外,碗裝泡麵的容器也須經過高溫溶出測試,確定在熱水中泡一段時間後不會溶出對人體有害的物質,才能當作食品容器,消費者在選購上也可以安心。

食品擠壓加工技術:花俏食品外觀靠這招

擠壓加工或許沒那麼容易理解,它的做法與製作塑膠製品的原理─「塑膠射出成型」有些類似。首先將食品原料填充進擠壓機,接著經過揉合、必要時加熱,食品的特性會變得像泥狀。擠壓加工就是趁著食品在泥狀時,迅速將其噴出成形,常見的應用像是貝殼狀或螺旋狀的義大利麵、各種形狀的零食,或是現在正夯的植物肉等。

欄柵技術:多管齊下保持品質

欄柵技術的原理如同治療愛滋病的雞尾酒療法,如果給予一種藥物無法控制病毒,那就給予多種藥物進行治療,將病毒量控制到最低。罐頭食品是以高溫滅菌,讓食品中的微生物一槍斃命無法存活,但缺點是可能會使食品風味變差,並非適合所有的食品;而欄柵技術則是多管齊下的策略,結合各種控制微生物的因子,如:降低水活性、pH值、添加防腐劑、真空包裝去除氧氣或填充惰性氣體、以及冷藏等,藉由調控多種因子,以維持產品品質並延長保存期限。這項技術可謂知易行難,需要十分良好的製程管控才能辦到,在食品科技中稱為 HACCP (Hazard Analysis and Critical Control Points,危害分析重要管制點),這項技術多年來已廣為食品工廠應用。

薄膜除菌技術:讓飲料好喝又能保存

薄膜除菌技術顧名思義就是使用一種能讓食品中的水與各種成分(如香氣、維生素、蛋白質等)可以通過,但細菌無法通過的薄膜,以達到除菌效果。一般現打的西瓜汁大概放置一天就腐壞不能飲用,但使用薄膜除菌技術包裝的西瓜汁,存放時間能延長到將近兩星期。而為了確定薄膜的有效性,食品科學家用已知最小的細菌測量通過薄膜的量,能減少99.999% 才能稱為有效薄膜,這也是此技術最困難之處。

薄膜除菌技術示意圖,資料來源:作者提供。

高壓加工技術:超高壓殺死細菌

前述如製作罐頭的熱滅菌技術、利用膜過濾的薄膜除菌技術等都是常見的殺菌方法。但如果不希望食品被過度加熱,也無法通過薄膜時,譬如魚肉這樣的食品該如何殺菌呢?科學家發現可以對食品施以高壓將微生物殺死。

高壓加工技術的原理是藉由施以高壓,改變細胞膜的通透性,導致細胞內物質流出,或是破壞細胞的繁殖功能使細胞死亡。此項技術是將食品包裝在至容器中放入可以耐高壓很厚的鋼管中,我們稱為高壓腔,在高壓腔注滿水後用高壓泵對管內注水加壓,使腔室內部的水壓到達將近 6000 大氣壓(世界上最深的海溝壓力也「只有」2000大氣壓),就可殺死微生物。由於容器內的食物是受到來自四面八方均勻的壓力,因此並不會造成食物形狀的改變,而且加壓是在室溫甚至低溫之下進行,食物的風味也不會被破壞。這是一項可以良好保持食品色香味的技術,但相對的製造成本也比加熱殺菌高出許多。

食品高壓加工技術從發展到成熟歷時將近百年的時間,除了設備的造價高昂之外,科學家們也必須證實這種方法確實能夠殺滅食品中的細菌,並且不會造成食品品質改變,目前在加拿大、美國、英國、歐盟都已經有研究證實。

高壓加工技術示意圖,資料來源:作者提供。

加工食品的美麗與哀愁

食品加工的目的有很多,如:提高食品的食用性、保存性、便利性、嗜好性、衛生安全、營養價值、運輸性、商業價值等,看似都立意良善,那為什麼社會上存有「加工食品就是不好的」、「加工食品就是沒營養」、「加工食品是造成文明病主因」等印象,原因出在哪裡呢?

身為一位食品研究者,當社會大眾對健康的需求日益增加時,我們的挑戰是製作出健康、少鹽、少油、少糖、無反式脂肪的食品,且無農藥殘留或毒素。然而過去的確有少數廠商並未花費足夠心力去達到這些目的,反而是為了在市場上取得競爭優勢,使用不正當手段製作產品,這毫無疑問是必須被檢討的。

本文目的是希望能讓讀者了解,市面上還存在許多並非單從字面上的名稱或感覺就能對它做出正確判斷的加工食品,也有許多運用適當的加工技術、用心實在的加工食品供民眾選擇,希望民眾能夠正確分辨出這些加工食品。

延伸閱讀

 

  • 本文轉載自 ILSI Taiwan-2019 年第 7 期《廚房裡辦不到的加工技術─認識現代食品加工》,歡迎喜歡這篇文章的朋友訂閱支持 ILSI Taiwan 喔!
  • 作者/朱中亮│資深研究員
    德國Hohenheim大學食品科技研究所博士,現任財團法人食品工業發展研究所資深研究員。專長為食品加工與製程,目前研究技術領域為食品非熱加工技術、冷藏食品保存期限預測及溫度管理技術等。

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關於作者

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