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講 師 簡 介 余 嚴 尊
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講 師 簡 介 余 嚴 尊. 個 人 照 片. 學經歷 台灣大學食科所 博士 宜大食品創意暨教育發展中心 主任 台灣食品技師協會 理事長 辦公室與研究室位置 生資大樓 249 室 食品創意暨教育發展中心 （ 生資大樓 811 、 812 、 813 室 ） 0933986247 15017951207 [email protected] 專業領域與研究方向 專長領域 ： - PowerPoint PPT Presentation
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講 師 簡 介 余 嚴 尊
學經歷 台灣大學食科所 博士
宜大食品創意暨教育發展中心 主任 台灣食品技師協會 理事長
辦公室與研究室位置 生資大樓 249 室 食品創意暨教育發展中心 （生資大樓 811 、 812 、 813 室） 0933986247 15017951207 [email protected]
專業領域與研究方向 專長領域： 食品 ( 農產 ) 加工、機能性食品、糖果米穀加 工 食品教育、食品工廠設計規劃與管理輔導
主要研究方向： 1. 可食性水草的機能性驗證與開發 2. 保健食品之載體技術平台建立 3. 加值農產品伴手禮開發 4. 食品創意暨教育發展教學模組開發 5. 米穀、糖果製程研究開發
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High Pressure Processing食品高壓加工技術
余嚴尊0933986247
Textbook
High Pressure Processing of Foods (Institute of Food Technologists Series) [Hardcover]
Florence Feeherry (Author), Christopher Doona (Author), C. Patrick Dunne (Foreword)
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大綱一、高壓食品起源和發展史
二、何謂高壓食品
三、高壓食品面臨到的問題
四、高壓技術在食品加工中的應用
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一、起源和發展史
此高壓殺菌 1896年由 Prof. Burt Heit 發現，在經過約 100年後，由於大型加工機械技術之進步，才開使有商業化的設備生產。
量產化的設備最早於 1990年由日本公司開始使用，之後有法蘭西、美國、瑞典等公司開發成功商業化量產果汁、水果製品、水產品、果奶、即食 (RTE)肉品等產品。
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發展史
1899年美國力學家 Hite發現 450MPa下處理牛奶，可延長保鮮期
1914年美國物理學家 P.W.Biagman報告淨水壓下蛋白質變性和凝固
1986年日本京都大學林力丸率先開展高壓食品研究
1991年日本開始試銷高壓 1號食品－果醬 1992年在法蘭西召開高壓食品專題研討會
起源和發展史
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二 . 何謂高壓食品 定義 : 高壓技術 ( 冷殺菌技術 ) 是將食品在 100 ～
1000 M Pａ的壓力下進行處理和加壓，生物材料會發生不可逆反應。
高壓技術如同加熱一樣會使食品中的酵素、蛋白質、澱粉等生物高分子物質分別失去活性、變性和糊化，同時使微生物為主的生物死滅。
高壓壓力處理能破壞微生物的細胞膜，從而達到滅菌消毒的目的。
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10x
-
Size CD
10x
-
Two hundred3,000 kg elephants standing on a piston with a diameter of a CD, create a pressure of 600 MPa, 6000 bar or 90,000 PSI.
高壓壓力特性
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You can create a hydrostaticpressure by squeezing on a water
filled plastic bottle. No matter how hard you squeeze, you can not crush
a grape placed inside.
Hydrostatic pressure creates no shear force to distort food particles. Thus, any moist food such as a whole grape can be exposed to ultrahigh pressures without being crushed.
Crush a grape?
Impossible !
高壓壓力特性
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HPP Products after 600 Mpa 2 min
Cup Before after
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高壓加工的優點1.在不須加熱的情況下，可達到將為生物殺死之效用。
2.可維持食品之新鮮度、品質和延長食品的保存期限。
3.可減少一些加工過程 ( 如 : 熱加工 ) ，造成食品之變質，如像是一些熱敏感性食品 ( 如 :果汁 ) ，可藉由此方式處理 , 減少營養物質的損失。
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4.由於高壓對小分子物質作用很小，因此風味物質、色素、維生素等成份儲存完好。
5.時間短，能耗低。其能耗僅為加熱法的十分之一。
6.保質期長，操作簡化。
高壓加工的優點
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8.比傳統加工更為新鮮且外觀、質地、口感、營養價值性也較好，基於上述優點也較受消費者接受。
9.商業上可利用性 : 目前高壓食品在其美國、歐洲、日本皆有廣泛之發展且應用食品相當廣泛，像是肉類、蔬菜、牡蠣、火腿、果汁、沙拉等食品。
10.高壓食品的經濟價值 : 生產自動化，具有相當高之產量 ( 如 : 若一個 215升的高壓加工生產單位，每年將會有 2 億磅產量 ) 。
高壓加工的優點
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三、高壓食品面臨到的問題
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高壓加工對食品安全性之影響對於食品的安全性：決定在於經由加工方式處理後是不是能降低食品的生菌數，並且能夠不傷害食品的營養物質或機能性成分。
目前應用高壓技術在食品保存上，已經是被食品工業所認可之方法，然而比較其傳統的熱加工，高壓加工是一個不錯之選擇。
微生物對於高壓的耐受性也皆有不同，可能的一些影響因子有壓力的範圍、溫度、處理時間的長短等。
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高壓加工食品的保存期限影響因子( 會影響保存期限 ): 1.酸度
2.食品本身組成 : (如脂質. 蛋白質等) （參下頁）
3.微生物的種類
4.孢子存在的量
5.微生物的抗壓性
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食品酸度的影響
基於不適宜的生長條件 ,加速微生物死亡
配合食品 ( 如果汁 ) 本身低的 PH值 , 使微生物較不適宜生長
配合高壓加工 , 可以使微生物破壞
確保食品之安全
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食品本身組成之影響
蛋白質
脂質
醣類
微生物
保護作用
1. 抵抗壓力增加
2. 增加存活率
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微生物對高壓加工之耐受性低
高
耐受性
革蘭式陰性菌
酵母菌
黴菌
革蘭氏陽性菌和細菌孢子
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不同的壓力處理對李士特單胞菌的死滅情況
Fig
( 資料來源 : 期刊 High pressure processing for food safety,2005)
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此表為三種不同微生物，在一定的壓力處理下，其所需之 D 值 ( 加熱至死所需時間）
( 資料來源 : 期刊 High pressure processing for food safety,2005)
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高壓加工食品如何保存？1.配合冷凍儲藏
2.食品包裝完全緊封
3.控制溫度、溼度
4.控制儲藏室氣體成分，減少不必要的氧化
5.調控食品的酸鹼值
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高壓加工技術
1. 分為兩種 : 高靜水壓技術 (HHP)
超高壓技術 (UHP)
2. 兩者原理和可應用性 : 相同，但應用性有異
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高靜水壓技術 (HHP)
原理 : 高靜水壓是以 Pascal 原理，在密閉空間充滿液體，並在不使液體洩漏下 , 強力壓下活塞，在內部所產生的壓力。高靜水壓可在任一點均不衰減下傳至所有方向，容器內部均受同等壓力之作用。
高靜水壓 (High Hydrostatic Pressure, HHP)可以減少微生物、影響酵素活性及改變食品結構性與功能性。
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HPP limitations （限制） Bacterial spores are not inactivated by pressure
alone – Most suitable for acid foods – Products need refrigeration for shelf-life and non
acid foods for food safety without other preservation measures
Batch process or semi batch process Total process cost/kg is higher than e.g. heating 若要用高壓處理的食品水分太低 , 在進行高壓處理的過程中 , 容易被壓碎
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HPP在食品上的應用包含 : 固液體混合之食品 . 高酸性食品等 ,另外目前在美國 . 日本 . 歐洲 , 已經應用在柳橙汁 . 蘋果醬 . 牡蠣 . 蕃茄沙拉等
但在一些低酸性食品 , 或是一些乾燥食品 ,較不能應用 , 其原因是低酸性 , pH值略高 , 無法抑制微生物的生長。
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超高壓技術 (UHP)
原理 : 食品置於數千個大氣壓之下，在不損傷食品材料本質情況下，對食品進行調和、改性和殺菌。
經過超高壓處理後的食品，所含的細菌都已經被殺死，因而食品可以長期保存而不變質。
在 6000個大氣壓下對生豬肉加壓 52分鐘，可以製成無菌火腿。把水果和砂糖裝入塑料袋中，經過超高壓處理就可以變成殺過菌的果醬。同時，食品原有的營養成分不發生改變，能夠保持食品原有的色、香、味，因而受到人們的歡迎。
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超高壓技術的抑菌原理 超高壓對微生物的致死作用主要是通過破壞其細胞壁，使蛋白質凝固，抑制微生物活性和 DNA等遺傳物質的複製等。一般而言，壓力越高殺菌效果越好。
優點：超高壓“冷殺菌”技術先進性是高壓、常溫滅菌，採用此技術對食品飲料處理後，不但具備高效殺菌性，而且能完好保留了食品飲料中的營養成分，產品口感佳，色澤天然，安全性高，保質期長，這是傳統高溫熱力殺菌方法所不具有的優點。
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UHP在食品之應用食品超高壓處理技術被稱為“食品工業的一場革命”、“當今世界十大尖端科技”等，可被應用於所有含液體成分的固態或液態食物，如水果、蔬菜、奶製品、雞蛋、魚、肉、禽、果汁和醬油、醋、酒類等。
超高壓食品符合 21世紀新型食品的簡便、安全、天然、營養的消費需求，相信它有巨大的替在市場和廣闊的發展前景。
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高壓技術所需的設備 主要有兩種類型的工業裝置一 種是處理包裝食品的批處理
系統，一般由 10～ 50升的壓力容器和一個壓力源組成 。包裝好的食品被裝入高壓容器中，壓媒通常是水，從底端被幫浦入容器中。壓力透過壓媒、食品迅速均勻地傳遞。於各個方向的壓力是相等的，不超過 15分鐘 。一旦達到預定的壓力，幫浦停止工作，關閉閥門，不需繼續提供能量就可以保持壓力。
另一種是在半連續系統中，液體食品可以直接置入壓力容器中。據報導，最近在美國喬治亞大學安裝了這 種系統，能處理液體或泥狀水果產品 ．使用的壓力 350ＭＰａ．流量為 15Ｌ／ｍｉｎ。
20世紀初高壓處理就已被應用於諸如陶瓷製模和金屬製造等。
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高壓食品加工系統 1.型號 :MFP-700
2.可 90秒內上升686MPa之壓力
3.簡單控制儀版 , 操作簡單
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柔性成型压机
等静压机
特殊压机
钢丝缠绕
台灣總代理綺灝國際有限公司。36
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四、高壓技術在食品加工中的應用 １ .在肉及肉製品上的應用 ２ .在魚製品中的應用 ３ .在果醬及果汁製品的應用 ４ .存釀酒中的應用 ５ .大豆製品的應用 ６ .在乳製品中的應用 ７ .在改善冷藏、冷凍食品貯藏特性方面
vedio
Avure Technologies Seafood High Pressure Proces
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HOW TO HPP WORK?
How high-pressure processing works - YouTube.flv
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在肉及肉製品上的應用 採用高壓技術保鮮是基於靜止酵素活性，它抑制微生物的特性已在肉製品中得到證實 。
高壓透過影響肌肉組織的肌原蛋白而提升肉的嫩度 。同時高壓技術能有助於保留僵肉的內在性質且提升肉質，免除屠殺後的突然冷卻，避免能量的損失還可以提升肉本身的內在性質 。
代替一些肉製品中用來提升結合力的添加劑，這項技術可以提升貨架期且不損失營養成份。
生豬肉經 400ＭＰａ～ 600ＭＰａ的處理 ，保持10ｍｉｎ．處理後的豬肉就可以吃 。
High pressure processing of meathttp://www.ifv.life.ku.dk/faggrupper/kemi/Forskning/Forskningsomraader/Hoejtryk/
High-pressure-processing-of-meat.aspx
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Figure 1. Formation of secondary lipid oxidation products in chicken breast muscle during chill storage in display cabinet after
pressure treatment of 10 min compared to raw meat and heat treated for 10 min meat.
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Figure 2. Rate development of log(TBARS) as a function of the pressure (pressure treatment for 10 min) compared to raw meat (asterisk).
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在魚製品中的應用 日本大洋漁業公司研究所採用高壓技術生產魚糕，產品在殺菌後其口感、風味都比較理想。
生產魚糕具體方法是︰將狹鱈魚糜裝入乙烯袋內，放入水中．從四周均勻地加壓到４００ＭＰａ，保持１０ｍｉｎ，就能製成魚糕 一加壓後的魚糕透明，嚼感堅實，破壞強度達１２００ｇ，其魚糕的彈性比原來產品（加熱 ９０℃、保 持 ３０ｍｉｎ）高５０％。
在日本高壓技術已經用來誘導不同類型魚糜的膠凝。優質凝膠可以在４００ＭＰａ的壓力下從青鱈 、沙丁魚中獲得。從海產品中獲得的凝膠比透過加熱所獲得的凝膠更柔滑，更具有彈性。日本學人試驗表明，貝類經過高壓處理，是完全可行的
海產品的取肉加工 高壓處理 (HPP) 不僅能豐富產品種類，而且還能拓展市場
商機，因而令現代的海產品加工商們從中獲益良多。 HPP 能改變粘連肉和殼的特殊蛋白的性質，從而能近乎
100% 地將肉從龍蝦、牡蠣、貝和其他新鮮產品中乾淨俐落地分離出來。 不論大小如何， HPP 都能在不對產品造成任何機械傷害的情況下取得最高的生產率。 此外，還可通過調整加工條件和提高蛋白質保持水分的能力（從而能減少存儲和烹飪過程中的水分流失）來改善肉的質地。 您的想像力有多豐富， HPP 的用途就有多廣泛。HPP 技術已獲得 FDA 、 USDA 和國際食品安全性群組織的認可。
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Avure Technologies Seafood High Pressure Processing (HPP) 2009 - YouTube.flv
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在果醬及果汁製品的應用 於高壓促進果實、砂糖果膠混合物的凝膠化，糖液向果肉
內滲透，並可同時滅菌︰實際生產時，在室溫下．加壓到４００ＭＰａ～６００ＭＰａ的壓力，保持在１０～３０ｍｉｎ即可得到成品一感官評價結果，加壓處理的果醬比加熱法的味道好。
日本、美國的一些飲料廠家已開始利用這項技術，小 川浩史等人分別對柑橘類果汁，在ｐＨ 值 ２．５～３．７範圍內進行加壓，壓力為１００ＭＰａ～６００ ＭＰａ，保 持 ５～１０ min的高壓處理時間結果表明，經過高壓處理的果汁達到商業無菌狀態，處理後果汁的風味、組成成分都沒有發生改變，在室溫下可保持數月。由此可見，對果汁進行高壓處理是原果汁長期儲存的有效方法之一。
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日本果汁加工範例
Future fruit preservation techniques - YouTube.flv
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釀酒中的應用 杭州商學院與浙江大学連合完成了浙江省重点科技攻关项目“高壓催陳黄酒的研究”
黃酒在 50～ 150MＰａ壓力下處理後色澤和風味不變︰酸度基本不變；揮發酯含量提升 20 ％ 左右；呈苦、澀味的氨基酸比例下降；呈甜、鮮味的氨基酸比例上升，處理後酒味更加鮮甜、爽口，醇香濃郁，總體催陳效果達一年以上超高壓催陳黃酒有較明效果。
以 150ＭＰａ、 30分鐘處理效果較好，且催陳化酒同時可以達到殺菌目的，節約能源，很有應用前景據悉國內外尚未有人做過超高陳化酒類的研究，該研究思路具有創新性。
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大豆製品的應用 高壓處理大豆分離蛋白獲得高品質的凝膠。高壓處理，蛋白質在高濃度條件只將形成凝膠，在低濃度時，蛋白質將保持溶液狀態但具有不同的功能
乳清蛋白是非常差的起泡劑，但高壓處理 β一乳清蛋白 ( 乳清中的主要成分 ) 可使其具有更強的表面活性從而改善其起泡穩定性。
在十分重視飲食營養的日本，已成功利用 IHT(瞬間高溫高壓 ) 技術使大豆的顆粒最大限度的細化．達到均質乳化的狀態，生產出了乳化蛋白的精華── 豆奶
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在乳製品中的應用 高壓處理能改善乳製品的質量，如酸奶、乾酪的品性。大約 80％ 的乳蛋白是酪蛋白，這些大的超分子聚合物被稱為膠束，它們足夠大以致於可以使光線發生散射，從而造成了牛奶的不透明現象。
而高壓處理可使微膠束破碎，因此，利用高壓處理乳製品，可以增加其硬度、強度和乳清分離的阻力。
由高壓處理牛奶製成的酸奶比常規方法製成的酸奶黏性更大、更稠或具有“更多奶油”。乳酪是典型的出售前需熟化數月的產品，某些情況下需要數年。試驗證明，高壓處理能加速其熟化，然而處理過程是複雜的，壓力對其的精確影響還不清楚。
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在改善冷藏、冷凍食品貯藏特性方面的應用
在 200 MPa壓力下，水能被冷至一 20℃而不凍結。因此，升高壓力可允許食品在零度以下長期存，而避免了因形成冰核而引起的問題。
更加吸引人的方面是在 200 MPa下冷至一 20 ℃， 然後釋放壓力導致水凍結。整個系統由於迅速均勻地進行，冷凍將在整個產品內部發生，從而能獲得對食品具有最小損傷的高品質冷凍產品。
具有最小損傷的快速解凍，透過上述過程的逆過程就可以獲得，即升高壓力到 200MPa，溫度升至 0 ℃ 以上，然後釋放壓力。
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消費者的接受程度
France:法國 Germany:德國 UK:英國
藉由研究者和民眾進行面談 , 經由統計製作有關民眾對高壓食品接受度的圖
( 資料來源 :Food , Agriculture Environment ﹠Vol.1(1):30-34 2003,Consmer attitudes to high pressure food processing)
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對於高壓食品的購買選擇條件
France:法國 Germany:德國 UK:英國針對該高壓食品的條件 , 讓消費者選擇 , 所做之統計圖( 資料來源 :Food , Agriculture Environment ﹠Vol.1(1):30-34 2003,Consmer attitudes to high pressure food processing)
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高壓加工技術的未來食品超高壓處理技術被稱為“食品工業的一場革命” “當今世界十大尖端科技”等，可被應用於所有含液體成分的固態或液態食物，如水果、蔬菜、奶製品、雞蛋、魚、肉、禽、果汁和醬油、醋、酒類等。
超高壓食品符合 21世紀新型食品的簡便、安全、天然、營養的消費需求，相信它有著巨大的替在市場和廣闊的發展前景。
VEDIO WATCH
(Gridpath HPP Center of Excellence )Gridpath HPP Center of Excellence - YouTube.flv
High Pressure Pasteurization from Butterball Canada - YouTube.flv
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參 考文 獻
1. 孫 穎 ．二 十 一世 紀 食 品科 技 發 展 趨 勢 ， 中國食品 發酵工業研究院． 2004 ． 4 ．
2. 楊淵明．食品保鮮高壓加工技術，總 裝備部科技成果辦公室 、 2001 ．1
3. 陸 啟 玉．加工新技術提升綠色食品性量，鄭州丁稃學院 ． 2002 ， 8 ．
4. 顯靜，吳同林編著．２ｌ世紀的衣食住行． 2006 ． 65. 范梅華譯．Ｐｏｕｌｔ - Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ．Ｎｏｖｅｍｂｅｒ 1999
6. 王澤．新興食品加工技術 ．高壓技術 ，２００１，（ 12 ）．４３ 7. 維普資訊 http://www.cqvip.com/8. High pressure processing for food safety,20059. Food , Agriculture Environment Vol.1(1):30-34 2003,Consmer attitudes ﹠
to high pressure food processing
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補充資料 M 是 10的六次方 ( 沒有單位 )
Pa 是壓力 ( 單位面積上所承受的力 ) 單位，為牛頓除以米 ( 即公尺 ) 平方而牛頓則是力和位移的乘積
一大氣壓是 101300 Pa，即為 0.1013 MPa
1 torr= 1mmHg, 760 torr = 14.7psi (1大氣壓 )
