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你翻身,你起床,「智慧床墊感應模組」都知道

創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
・2015/03/10 ・1464字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 505 ・六年級

文 / 陸子鈞
動態圖表 / 林慧秋、林忠衡

長輩在夜間下床如廁,因為光線昏暗或者無人陪同而發生跌倒意外時有所聞。由工研院研發的「智慧床墊感應模組」,能精確感測臥床長輩的動作,當長輩夜間下床時發出訊號通知照護者,或者打開走廊的燈光,避免跌倒意外發生。

照護機構的意外中,超過六成是離床後發生,為了解決這個問題,工研院南分院雲端服務中心的研發經理黃永慶博士提到,一些機構嘗試舖一張壓感地毯在床邊,只要長輩一離床踩到,就發出通知給照護者,「可是長輩都很怕麻煩別人,所以他們後來都會跨過地毯,也就沒辦法感測到離床了。」床墊感測雖然可以避免這問題,但是要藉由床墊感測離床並沒有這麼容易。

工研院南分院雲端服務中心的研發經理黃永慶博士。
工研院南分院雲端服務中心的研發經理黃永慶博士。

研究團隊一開始設計的感測床墊,只有當臥床的長輩下床才能感測得到,當照護人員收到通知前往,長輩通常已經下床走動了。此外,黃永慶博士補充道,「床墊感測訊號也只有『0或1』,沒辦法辨別翻身或者更複雜的動作,不是很實用。」後來,研究團隊以觸控式螢幕使用的「電容導電感應」,取代原先的壓感感應,即使隔著很厚的被單或者衣物,也能感測!

而且「智慧床墊感應模組」能夠根據感測點受壓力的位置與數量,判斷臥床者的多種動作,避免系統將翻身誤判成離床;在實際應用的情境,臥床長輩在離床前會先坐在床緣,感應器受到壓力的位置絕對和躺臥不同,此時發出訊號通知,照護者就能在長輩離床前及時趕到。

為了要讓智慧床墊感應技術更加實用,研究團隊將感應器模組化,如果照護機構的床鋪較大,只要多增加感應器模組的數量即可,而且不必擔心組裝錯誤影響功能,黃永慶說:「為了讓沒有資通訊技術背景的照護人員也可以順利組裝,我們特別設計讓模組在開機之後都會先自動組態,知道各偵測器的位置。」感應器的訊號會透過無線模組傳輸到接收器,省去佈線的麻煩,對擁有數十張甚至上百張床的照護中心來說非常方便。

模組化的設計,圓型的電路就是「電容導電感應」,可視床墊大小加裝感應列。
模組化的設計,圓型的電路就是「電容導電感應」,可視床墊大小加裝感應列。
無線模組,可以將感應訊號傳送到接收基地台。
無線模組,可以將感應訊號傳送到接收基地台。

這套系統因為能判斷臥床長輩的確切動作,所以還能看出夜晚翻身的次數是否有改變,作為睡眠品質依據。黃永慶分享,其中有一家照護機構試用了這套系統,發現一位老先生某天晚上翻身很頻繁,起初以為是系統出了問題,後來才知道「原來是老先生的家人隔天要來探望他,影響他的心情所以睡不好。」系統雖然精準,但是照護還是得回歸到人與人之間的關係。

研發團隊
研發團隊

目前這套系統已經在20家照護機構示範安裝,也將相關技術轉移給器材製造商及網路服務業者。台灣現有機構照護床數超過9萬床,加上高齡化趨勢,這套技術很具市場潛力。研究團隊目前正試圖將感應模組以導電塗料或者導電纖維取代,直接製成「感應床單」,可水洗的特性會讓照護機構更方便使用。不僅是照護領域,未來「智慧床墊感應模組」還能應用到智慧生活中,像是起身之後自動開啟臥室夜燈,或者翻身頻繁時系統自動調整空調。


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創新科技專案 X 解密科技寶藏_96
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糖漿加了小蘇打粉就膨漲?解析《魷魚遊戲》中的椪糖製作原理

Evelyn 食品技師_96
・2021/10/27 ・2842字 ・閱讀時間約 5 分鐘

超夯韓劇《魷魚遊戲》近期成為熱門討論話題,尤其椪糖關卡使南韓童年美食遊戲「戳椪糖」爆紅,劇情中玩家必須使用牙籤將椪糖上的圖案取下來,若失敗可是會直接被開槍爆頭,不過在臺灣其實也有很相似的古早味的零食椪糖喔!

韓式椪糖。圖/WIKIPEDIA by 도자놀자

臺南人的童年零食——古早味椪糖

椪糖,又名膨糖、發財糖、泡糖,是四、五年級生臺南人的童年零食。那個年代生活單純,還沒有太多的娛樂、精緻美食可供選擇,在廟口歌仔戲、布袋戲戲棚下煮椪糖的攤販,是當時孩童的娛樂及零食來源。

剛煮好的椪糖長得就像胖嘟嘟的核桃酥餅,吃起來焦香酥脆、入口即化,雖然只是純粹的甜味,在物質稀缺的當時,已經十分幸福了。

而椪糖的製作流程很簡單,將砂糖或二砂與水倒入大湯勺中,置於爐火上加熱並攪拌,至糖漿變成紅褐色時,加一點小蘇打粉至大湯勺中拌勻,糖漿便會迅速膨脹鼓起,待其冷卻定型後即完成。

而韓國的椪糖與臺灣的椪糖作法及原理大同小異,只是塑形的方式不太一樣,韓版的會壓扁再壓上圖案,弄成扁扁的薄餅狀;臺版的就讓他自然膨脹成球狀,表面帶點裂痕,模樣也是十分討喜可愛。

台式椪糖。圖/WIKIPEDIA

影響椪糖質地最關鍵的因素——溫度

若有做過椪糖就會知道,小蘇打粉加進去的時機點很重要,太早或太晚皆會導致成型失敗,這是為什麼呢?因為加熱溫度是影響糖的結晶、軟硬度和焦糖化的主要因素,不同的加熱溫度,糖的結晶狀態、質地和色澤都會不同。

糖液在加熱時,會有兩種情況發生:

  • 一、水分不斷蒸發,使溶液濃度增加。
  • 二、隨著溶解的糖增加,沸點會不斷上升,因此糖液的溫度要小心控制。

「糖液的濃度」與最後成品的「軟硬度」有直接關係,濃度不夠會過軟,椪糖表面無法形成保護殼而無法膨脹成型;濃度過高會過硬,椪糖膨脹不易,容易縮小或塌陷。

而當糖液加熱至攝氏 130 度左右時滴入冷水中,會形成能保持形狀且具可塑性的硬球,這時候糖液的質地是能讓椪糖膨發效果最佳的狀態,因此不會用肉眼判斷添加小蘇打粉至糖漿的好時機沒關係,可以在加熱的同時,使用專門測糖液的溫度計測量糖溫就可以了!

東京淺草的街頭小販手工製作椪糖。圖/WIKIPEDIA

糖怎麼轉變成令人誘惑的焦糖色呢?

說到糖的加熱,就不得不提到焦糖化反應(caramelization)了,它是自催化的非酵素性褐變(non-enzymatic brownin)反應,指的是蔗糖這類的小分子醣類於高溫環境發生脫水、聚合的反應,顏色逐漸轉變成金黃、淺褐至深褐色的產物 (通稱為焦糖) 的過程。

這個過程非常複雜,反應溫度通常在攝氏 120 度以上,在酸性與鹼性環境下均會發生。在食品工業上可製造成焦糖色素,作為食品添加物使用,常添加於醬油、糖漿、可樂或酒類等食品中。

焦糖的色澤會隨加熱溫度及時間的增加,由金黃、琥珀、淺褐、褐、深褐色至焦黑碳化;味覺的變化則是先為甜味,隨著顏色加深逐漸轉至苦味,最後甚至可能出現辛辣味。 

攝氏 130 度的糖液大概是呈現淡淡的金黃色,不過這是單純以細砂糖製作來看,若使用二砂製作椪糖的話,那糖液一開始就會是呈現金黃色了。

糖漿色澤與溫度的變化。圖/參考資料 4

椪糖膨脹的關鍵——碳酸氫鈉遇熱分解

在加熱攪拌過程中,糖液已經拌入許多空氣,隨著加熱空氣持續在膨脹,水氣也一直持續蒸發,直到糖液加熱到攝氏 130 度的糖漿時,須離開熱源並加入小蘇打粉。

小蘇打粉即是碳酸氫鈉(sodium bicarbonate),受到高溫直接分解產生大量二氧化碳氣體。最外層接觸到空氣的糖液最先冷卻,變硬形成保護殼,椪糖膨脹隆起,待膨脹停止後,內部的構造就形成具有許多小氣孔的蓬鬆質地。

椪糖會不會致癌?

就從焦糖化反應可製造出焦糖色素的標準來看,聯合國農糧醫藥食品添加物專家聯席委員會(Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives, JECFA)將焦糖色素分成四類:

第一類:普通焦糖 (plain caramel)

第二類:亞硫酸鹽焦糖 (sulfite caramel)

第三類:銨鹽焦糖 (ammonia caramel)

第四類:亞硫酸-銨鹽焦糖 (sulfite ammonia caramel)

不同類別的焦糖色素,具有不同的焦體電荷、安定性與色度,用途亦各不相同。我國針對這四類焦糖色素有明確訂定,規範細節可見衛福部食藥署公告的食品添加物使用範圍及限量暨規格標準[8]

數十年來眾多針對焦糖色素所進行的毒理學研究,特別是安全疑慮比較高的第三類及第四類焦糖色素,都發現焦糖色素不具基因毒性、遺傳毒性與致癌性,確認焦糖色素是安全的食品添加物。

加上椪糖才加熱到攝氏 130 度,焦糖化反應影響因素很少,所以吃椪糖其實不必太過擔心致癌風險。

可樂、醬油經常添加焦糖色素。圖/WIKIPEDIA

跟致癌比起來,你比較需要擔心熱量

比起擔憂致癌疑慮,椪糖的熱量才是比較需要注意的地方,畢竟它幾乎都是由精製糖所製成。

我國衛福部國民健康署建議「精製糖建議攝取上限為 10% 以內,例如:總攝取熱量若為 2000 大卡,精製糖攝取量就不宜超過 200 大卡,每日精製糖攝取量最好能控制在 50 克以內。」最佳的情況,是每日不超過 25 克,其實就相當於一個椪糖 (20 克上下) 的重量了。

所以當你開心吃著好吃又好玩的椪糖時,還是要記得別吃太多,以避免攝取過多的精製糖及熱量,而賠上健康喔!

參考資料

  1. 國立台中教育大學科學教育與應用學系 科學遊戲實驗室,膨糖:http://scigame.ntcu.edu.tw/chemistry/chemistry-005.html
  2. 施明智 (2021)。食物學原理 (第三版)。新北市:藝軒圖書出版社。
  3. Mcdowell, E. J. (2015) Everything You Need to Know to Make Caramel Candies at Home. Retrieved from https://food52.com/blog/12212-everything-you-need-to-know-to-make-caramel-candies-at-home (Oct 10, 2021)
  4. 徐若瑄 (2017)。利用科學方法研究古早味椪糖。中華民國第 57 屆中小學科學展覽會。新北市。
  5. 戴士傑,2006。焦糖化產物的特性及其與酚類物質交聯程度之探討。國立屏東科技大學食品科學系碩士學位論文。屏東。
  6. 張月櫻,焦糖色素與 4-MEI (4-甲基咪唑) 說明稿 (2013)。檢自https://www.food.org.tw/TW/DisquisitionDetail.aspx?DisquisitionID=iZcsl/uRyXg= (Oct 10, 2021)
  7. 衛生福利部食品藥物管理署,食品添加物使用範圍及限量暨規格標準 焦糖色素 (2013)。檢自https://consumer.fda.gov.tw/Law/FoodAdditivesListDetail.aspx?nodeID=521&id=854 (Oct 10, 2021)
  8. 灃食公益飲食文化教育基金會,精製糖與非精製糖的差別為何? (2019)。檢自https://www.foodnext.net/science/machining/paper/5470279180 (Oct 10, 2021)

Evelyn 食品技師_96
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國立大學食品科學研究所畢業,現為一名食品技師兼食品研發專員,對食品科學充滿熱忱。有鑒於近年發生許多食安風暴,大眾對於食品安全的關注越來越高,網路上卻充斥著不實資訊或謠言。希望能貢獻微薄之力寫些文章,讓更多人有機會認識食品科學的正確資訊!想獲得更多食品營養資訊可追蹤作者的粉絲專頁 https://www.facebook.com/profile.php?id=100066016756421
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