水產(chǎn)食品工廠設(shè)計(jì)教學(xué)思考及探索

田元勇，趙 慧，武 龍

（大連海洋大學(xué)，遼寧 大連 116023）

0 引言

在國(guó)家糧食安全和海洋強(qiáng)國(guó)建設(shè)背景下，2017年國(guó)家實(shí)施了“藍(lán)色糧倉(cāng)科技創(chuàng)新工程”。藍(lán)色糧倉(cāng)是以保障國(guó)民食物供給、優(yōu)化膳食結(jié)構(gòu)、推進(jìn)海洋漁業(yè)健康發(fā)展為目標(biāo)，以海洋空間為依托，以海洋生物資源開(kāi)發(fā)利用為手段，以現(xiàn)代海洋高新技術(shù)應(yīng)用為特征，以海洋水產(chǎn)品生產(chǎn)及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)為載體的海洋食物供給系統(tǒng)[1]。充分利用海洋生物資源增加食物供給量，對(duì)于保障我國(guó)糧食安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

水產(chǎn)品在許多國(guó)家作為蛋白質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的供給源，據(jù)2018年聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，全世界1.71×108t漁業(yè)資源中的約1.51×108t被用于人類(lèi)消費(fèi)，占漁業(yè)總產(chǎn)量的88%（2016年數(shù)據(jù)）[2]。2015年世界人均水產(chǎn)品消費(fèi)量為20.2 kg。尤其在以中國(guó)為代表的亞洲國(guó)家，水產(chǎn)品消費(fèi)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。在消費(fèi)構(gòu)成方面，鮮活水產(chǎn)品消費(fèi)占漁業(yè)總量的40%左右，其次為冷凍品、加工品和腌制品。水產(chǎn)品比畜產(chǎn)品等動(dòng)物源蛋白更易腐敗，在捕撈后處理、保鮮不當(dāng)、副產(chǎn)物的丟棄等都會(huì)造成資源的浪費(fèi)，無(wú)形中提高了最終產(chǎn)品的成本。此外，加工過(guò)程中的處理不當(dāng)也會(huì)造成營(yíng)養(yǎng)損失，甚至導(dǎo)致不能使用，造成浪費(fèi)。為確保水產(chǎn)品的品質(zhì)和安全，在捕獲后的處理、加工和運(yùn)輸?shù)确矫娑夹枰裢庾⒁?，需要根?jù)水產(chǎn)品的特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行有效的加工處理。水產(chǎn)品的這一特點(diǎn)對(duì)加工工廠提出了一些特殊的要求。目前，中國(guó)海洋大學(xué)、上海海洋大學(xué)、大連海洋大學(xué)、廣東海洋大學(xué)、浙江海洋大學(xué)等以海洋為特色高校都開(kāi)設(shè)了食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全的本科專(zhuān)業(yè)。其中部分院校還進(jìn)行了工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證，“食品工廠設(shè)計(jì)”課程在培養(yǎng)學(xué)生工程能力方面發(fā)揮著重要的作用。但是在該課程的教學(xué)過(guò)程中，普遍存在對(duì)水產(chǎn)品特殊性重視不夠的問(wèn)題。各海洋院校使用的教材和其他農(nóng)業(yè)類(lèi)院校幾乎沒(méi)有差別，針對(duì)水產(chǎn)品及加工的特點(diǎn)和教學(xué)中存在的問(wèn)題進(jìn)行了初步分析，力圖通過(guò)改變教學(xué)方式以提高課程的教學(xué)效果和學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量，為我國(guó)水產(chǎn)品工業(yè)自動(dòng)化水平提高培養(yǎng)人才。

1 水產(chǎn)品加工業(yè)的特點(diǎn)分析

水產(chǎn)品原料種類(lèi)繁多，制約了工廠自動(dòng)化的發(fā)展。水產(chǎn)品包括魚(yú)類(lèi)、蝦類(lèi)、貝類(lèi)、蟹類(lèi)、頭足類(lèi)、藻類(lèi)。每個(gè)產(chǎn)品根據(jù)加工工藝的不同，又可劃分為冷凍產(chǎn)品、即食產(chǎn)品、魚(yú)糜制品、干制海產(chǎn)品、腌制品等多個(gè)品種。大多數(shù)水產(chǎn)品加工廠都需具有多品種生產(chǎn)的能力，對(duì)工廠產(chǎn)品方案設(shè)計(jì)、工藝選擇、車(chē)間布局等方面均提出了更高的要求。

漁獲量不可控因素多，不利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化。由于氣候、季節(jié)等因素的影響，產(chǎn)量波動(dòng)特征明顯。此外，捕撈季節(jié)、漁獲物的部位不同，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的含量也會(huì)有波動(dòng)[3]。導(dǎo)致很難保證穩(wěn)定的生產(chǎn)規(guī)模，為了保證產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化，生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)難度更大。

水產(chǎn)品容易腐敗變質(zhì)，對(duì)車(chē)間提出了更高的要求。為確保產(chǎn)品的品質(zhì)安全，從捕撈開(kāi)始，海上運(yùn)輸、陸基貯藏、加工車(chē)間、經(jīng)營(yíng)銷(xiāo)售等各環(huán)節(jié)都需要相對(duì)應(yīng)的冷鏈提供保障[4]。水產(chǎn)品加工廠在設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮到對(duì)冷庫(kù)的需求、加工車(chē)間的溫度控制、衛(wèi)生控制等多種因素。

水產(chǎn)品加工具有勞動(dòng)力密集、自動(dòng)化程度低的特征。在產(chǎn)品的生產(chǎn)品種、規(guī)格、加工工藝、包裝方式、貯藏方式等方面需要考慮因素較多。需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析。

2 海洋大學(xué)“食品工廠設(shè)計(jì)”教學(xué)中存在問(wèn)題

生源中有大多數(shù)來(lái)自?xún)?nèi)陸地區(qū)，其中有一些學(xué)生可能在入學(xué)前很少接觸水產(chǎn)品，缺少對(duì)水產(chǎn)品的基本認(rèn)識(shí)。以大連海洋大學(xué)2017屆畢業(yè)生為例，在食品科學(xué)與工程、食品質(zhì)量與安全2個(gè)專(zhuān)業(yè)，共4個(gè)班級(jí)中都開(kāi)設(shè)了“食品工廠設(shè)計(jì)”課程，修讀課程的115人中，男生33人，女生82人，總體男女比例為1∶2.48。學(xué)生來(lái)源于15個(gè)省，分布較廣但不均衡，其中本地（大連）生源人數(shù)為17人，所占比例為14.78%；外地生源主要來(lái)自遼寧省內(nèi)其他城市及外省。

大連海洋大學(xué)2017屆學(xué)生生源地分布見(jiàn)圖1。

圖1 大連海洋大學(xué)2017屆學(xué)生生源地分布

其中有50%以上學(xué)生都來(lái)自于內(nèi)陸。雖然在大三的課程中開(kāi)設(shè)了“水產(chǎn)品加工工藝學(xué)”，但是只有課本的知識(shí)講授，很難支撐學(xué)生進(jìn)行綜合性的工廠設(shè)計(jì)的能力要求。

“食品工廠設(shè)計(jì)”應(yīng)該是食品類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生大學(xué)期間最后開(kāi)設(shè)的課程，該課程需要學(xué)生在修讀了“食品工廠相關(guān)的法律法規(guī)”“食品機(jī)械與設(shè)備”“食品加工工藝學(xué)”“食品質(zhì)量管理與控制”“食品安全學(xué)”等相關(guān)課程之后，才能很好地理解課程內(nèi)容。該課程對(duì)學(xué)生的綜合能力、實(shí)踐能力要求比較高。比如工廠總平面設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合利用。需要熟悉國(guó)家對(duì)食品工廠建筑、衛(wèi)生的法律法規(guī)，ISO22000、HACCP質(zhì)量體系認(rèn)證等方面的要求，還要熟悉食品加工、管理、設(shè)備等多方面知識(shí)。通過(guò)該課程學(xué)習(xí)，為學(xué)生能在食品類(lèi)工廠中從事理、衛(wèi)生管理、工藝設(shè)計(jì)、車(chē)間設(shè)計(jì)等方面的工作奠定基礎(chǔ)。但是食品行業(yè)涉及面非常廣，以學(xué)校2016版培養(yǎng)方案為例，“食品工廠設(shè)計(jì)”課程包括24學(xué)時(shí)理論學(xué)習(xí)和1周實(shí)踐訓(xùn)練，很難做到面面俱到。海洋類(lèi)大學(xué)開(kāi)設(shè)的“食品工廠設(shè)計(jì)”應(yīng)該在教學(xué)過(guò)程中有所側(cè)重。

目前，出版的“食品工廠設(shè)計(jì)”的教材沒(méi)有考慮到水產(chǎn)品加工的特殊性。水產(chǎn)品加工在廠址選擇、工廠平面設(shè)計(jì)、車(chē)間設(shè)計(jì)、車(chē)間衛(wèi)生等方面和農(nóng)副產(chǎn)品、飲料等具有較大的差異。例如，鮮、凍動(dòng)物性水產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中第3.1條規(guī)定：貝類(lèi)、淡水蟹類(lèi)、龜、鱉、黃鱔應(yīng)活體加工，其冷凍品應(yīng)在活體狀態(tài)下清洗（宰殺或去殼）后冷凍；第3.2條規(guī)定：冷凍性水產(chǎn)品應(yīng)貯藏在-18℃活更低的溫度下，禁止與有毒、有害、有異味物品同庫(kù)貯藏。決定了水產(chǎn)品加工廠在選址時(shí)應(yīng)靠近碼頭或者養(yǎng)殖場(chǎng)。此外，水產(chǎn)品具有高度易腐的特點(diǎn)，對(duì)工廠的硬件方面也有一些特殊要求[5]。

教學(xué)過(guò)程中，不論是授課教師還是學(xué)生都缺少一線的工作經(jīng)驗(yàn)。單純通過(guò)理論的講授，對(duì)于沒(méi)有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的學(xué)生，甚至對(duì)水產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)都不足，導(dǎo)致學(xué)習(xí)興趣不高、理解程度低。通過(guò)實(shí)地參觀工廠是提高學(xué)生認(rèn)知的有效手段，但由于食品車(chē)間對(duì)衛(wèi)生的特殊要求，也很難同時(shí)接收多名學(xué)生深入一線進(jìn)行實(shí)踐。實(shí)習(xí)更多以參觀為主，發(fā)揮作用 有限。

3 解決方案探索

針對(duì)以上問(wèn)題，學(xué)院組織全體教師進(jìn)行教學(xué)研討，對(duì)培養(yǎng)方案和教學(xué)大綱進(jìn)行了修訂。在培養(yǎng)方案設(shè)計(jì)和教學(xué)內(nèi)容組織的過(guò)程中充分考慮到各門(mén)課程的銜接，在“專(zhuān)業(yè)導(dǎo)論課”“食品標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)與審核認(rèn)證”“食品工藝學(xué)”“食品機(jī)械與設(shè)備”“食品包裝學(xué)”“食品質(zhì)量管理與控制”等課程中，以水產(chǎn)品加工為主線，對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)。此外，增加了2.0學(xué)分的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐要求，即要求每個(gè)學(xué)生在畢業(yè)之前需要通過(guò)大學(xué)生創(chuàng)新大賽等活動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)活動(dòng)，自2017年開(kāi)始，舉辦了學(xué)校首屆“海洋食品創(chuàng)新大賽”。圍繞海洋水產(chǎn)食品創(chuàng)新研發(fā)面向全校學(xué)生征集創(chuàng)意。然后通過(guò)產(chǎn)品創(chuàng)意、技術(shù)路線、包裝質(zhì)保等方面對(duì)創(chuàng)意書(shū)進(jìn)行考核，經(jīng)過(guò)專(zhuān)家初評(píng)，共遴選出35個(gè)產(chǎn)品創(chuàng)意進(jìn)入產(chǎn)品開(kāi)發(fā)階段，最終制作實(shí)物并形成研發(fā)報(bào)告。要求每名學(xué)生進(jìn)入大四之前，必須參與一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，通過(guò)實(shí)際的操作加深對(duì)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)。增加1.0學(xué)分的“食品工廠設(shè)計(jì)”實(shí)習(xí)，針對(duì)自己設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行工廠化生產(chǎn)設(shè)計(jì)，再通過(guò)邀請(qǐng)?jiān)谑称沸袠I(yè)一線工作的畢業(yè)生舉行講座、點(diǎn)評(píng)等方式加強(qiáng)學(xué)生對(duì)水產(chǎn)品工廠的認(rèn)識(shí)。

授課教師深入冷凍魚(yú)片、魚(yú)糜、魚(yú)罐頭、干燥裙帶菜等水產(chǎn)品的生產(chǎn)一線，拍攝生產(chǎn)的過(guò)程視頻，在授課過(guò)程中進(jìn)行放映，使學(xué)生對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)有整體的印象。解決由于人數(shù)眾多，實(shí)際參觀困難的問(wèn)題。針對(duì)具體工廠的產(chǎn)品生產(chǎn)方案、班次、生產(chǎn)工藝流程、物流衡算、水電計(jì)算進(jìn)行水產(chǎn)品工廠設(shè)計(jì)內(nèi)容的講授，提高學(xué)生對(duì)該課程的理解。

將復(fù)雜的水產(chǎn)品工廠車(chē)間設(shè)計(jì)進(jìn)行簡(jiǎn)單化，提高學(xué)生對(duì)核心問(wèn)題的理解。如利用家庭的廚房便于操作的案例作為模型，介紹食品工廠人流的設(shè)計(jì)。廚房包括冰箱、原料清洗水槽、切菜操作臺(tái)、灶具、抽油煙機(jī)、微波爐、洗碗機(jī)、餐具柜、收納柜等設(shè)備和操作空間。分別可以看作食品工廠的原料庫(kù)、預(yù)處理車(chē)間、調(diào)理車(chē)間、成品庫(kù)等功能區(qū)，以及加工設(shè)備。根據(jù)廚房的水槽、灶具、冰箱的布局及操作人員的路線可進(jìn)行如圖2A所示的I型設(shè)計(jì)，B所示的L型設(shè)計(jì)，以及C所示的U型設(shè)計(jì)，對(duì)食品車(chē)間進(jìn)行具有同樣的原理。

廚房布局及路線設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

圖2 廚房布局及路線設(shè)計(jì)

基于虛擬仿真進(jìn)行生產(chǎn)車(chē)間設(shè)計(jì)教學(xué)。校辦工廠時(shí)保證學(xué)生實(shí)習(xí)的最佳解決方案，但是實(shí)習(xí)工廠因設(shè)備體積大、購(gòu)置和維修成本均較高、利用率低等原因，對(duì)于大多數(shù)高校都不具備建設(shè)條件。通過(guò)虛擬仿真軟件，每個(gè)學(xué)生都可以在電腦上進(jìn)行操作，仔細(xì)觀察工廠布局、設(shè)備布局，以達(dá)到較好的教學(xué)效果[6]。如加工過(guò)程中的加熱、殺菌等單元操作，學(xué)生也可以通過(guò)虛擬軟件提高理解，對(duì)大型笨重設(shè)備的布局有直觀的認(rèn)識(shí)。食品工廠設(shè)計(jì)比較困難的是需要考慮物流路線、人流路線和廢棄物排放路線，在保證食品衛(wèi)生（如HACCP等）的基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的清潔分區(qū)設(shè)計(jì)，需要同時(shí)滿足所有條件。如果在設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)移動(dòng)路線的交叉會(huì)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成風(fēng)險(xiǎn)，移動(dòng)距離加大，會(huì)影響生產(chǎn)效率。通過(guò)虛擬仿真軟件，可以簡(jiǎn)單進(jìn)行多種方案設(shè)計(jì)比較，使學(xué)生更好地理解工廠設(shè)計(jì)的重要性。

積極導(dǎo)入PBL教學(xué)模式改革，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。PBL（Problem-Based Learning）是以問(wèn)題及基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)[7]，強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性，不是傳統(tǒng)教學(xué)的教師講授為主，將學(xué)習(xí)與實(shí)際問(wèn)題掛鉤。結(jié)合具體的工廠設(shè)計(jì)案例，分析設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展討論。和傳統(tǒng)的教師講授相比，以解決實(shí)際問(wèn)題為中心，學(xué)生為主體，利用多種學(xué)習(xí)途徑，教師更多承擔(dān)支持和引導(dǎo)。通過(guò)以上的教學(xué)改改，極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將枯燥的理論知識(shí)和實(shí)際工廠問(wèn)題結(jié)合，為學(xué)生構(gòu)建了相對(duì)靈活的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，通過(guò)學(xué)生間合作解決問(wèn)題，形成了學(xué)生解決問(wèn)題的技能和自主學(xué)習(xí)的能力。