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高考申論題 108年 [農業機械] 農產加工學

第 一 題

📖 題組:
沖泡式穀豆雜糧粉產品為市面上常見之即食沖泡飲品,其內容物之特點在於穀豆雜糧等需先熟化,請說明下列熟化技術或設備之原理與重要品質影響參數;(一)滾筒乾燥(drum drying),(二)擠壓(extrusion),(三)膨發槍(gun puffing),(四)連續式浮動層乾燥/炒焙機。(每小題 5 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

滾筒乾燥(drum drying)

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看到「滾筒乾燥」,應立即聯想到「熱傳導」與「薄膜乾燥」的核心機制。答題時需先建構設備的物理模型(蒸汽加熱旋轉圓筒、刮刀),再推導出影響乾燥與熟化品質的操作變數(溫度、轉速、膜厚),並結合澱粉糊化與水活性控制作答。

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【破題】滾筒乾燥(Drum drying)係利用熱傳導原理,將流體或半流體物料塗佈於內部通入高溫蒸汽之旋轉金屬圓筒表面,使其在短時間內完成乾燥與熟化(澱粉糊化)之加工設備。 【論述】 一、設備原理與熱傳遞機制

小題 (二)

擠壓(extrusion)

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看到本題,應先將「擠壓」定調為高溫短時間(HTST)的熱機械加工技術。核心破題點在於「螺桿的剪切力+熱能+高壓」使澱粉糊化,以及「出模孔瞬間失壓」造成的水分閃發與膨發。接著,系統性列出影響品質的參數,如原料水分、螺桿轉速、套筒溫度,並補充擠壓後產品水活性(aw)下降對食品安全的益處。

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【破題】擠壓(extrusion)為一種典型的高溫短時間(HTST)熱機械加工技術,在單一設備內連續完成輸送、混合、剪切、加熱、熟化與成型,為生產高復水性沖泡穀豆粉之核心技術。 【論述】 一、設備結構與加工原理

小題 (三)

膨發槍(gun puffing)

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解題應先點出『高溫高壓瞬間降壓』的核心物理相變原理(過熱水分急遽汽化),並描述耐壓密閉艙的機械結構。接著分析原料水分、加熱溫度與壓力差等參數如何決定澱粉糊化度(α化)與多孔性結構,從而推導出其對沖泡穀粉復水性與風味的影響。

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【破題】 膨發槍(Gun puffing)熟化技術,係利用高溫高壓環境下瞬間降壓,使穀豆內部之過熱水分急遽汽化,產生強大內部膨脹力,導致組織破裂並形成多孔性結構之物理加工法。 【論述】

小題 (四)

連續式浮動層乾燥/炒焙機

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看到「浮動層(流化床)」,應直覺聯想到氣流由下而上將顆粒吹起呈懸浮狀態,藉此達成極佳的氣固接觸與對流熱傳效率。答題時需精確描述熱風流向與懸浮原理,並將操作參數(風速、溫度、停留時間)連結至穀豆的糊化程度與水活性(aw)控制,以凸顯食品工程與食安觀點。

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【破題】 連續式浮動層乾燥/炒焙機(Continuous Fluidized Bed Roaster)係利用向上的熱氣流使穀豆顆粒懸浮如沸騰流體般運動,藉由極高的對流熱傳效率,達成穀豆快速且均勻的熟化(澱粉α-化)與乾燥。 【論述】

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