基于“卓越計劃”的食品質量與安全專業(yè)“發(fā)酵工藝綜合實驗”教學探討

萬 萍，易曉成，劉達玉

（1.成都大學藥學與生物工程學院，四川成都 610106；2.四川工商職業(yè)技術學院酒類與食品工程系，四川都江堰 611830）

0 引言

2013 年教育部、農(nóng)業(yè)部、國家林業(yè)局聯(lián)合下發(fā)《關于實施卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計劃的意見》 （教高函[2013]14 號）[1]，正式啟動“卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計劃”，成都大學積極響應，組織實施了食品質量與安全專業(yè)卓越農(nóng)林人才教育培養(yǎng)計劃。通過改革人才培養(yǎng)模式、改革實踐教學內(nèi)容、強化實踐教學環(huán)節(jié)，提高了學生綜合實踐能力；并通過改善教師隊伍結構，設立“雙師型”教師崗位等，提升教師的實踐教學能力，以達到培養(yǎng)高水平食品質量與安全專業(yè)的復合型農(nóng)林人才的目的。

“發(fā)酵工藝綜合實驗”是食品質量與安全專業(yè)的專業(yè)選修課，也是一門重要的專業(yè)實踐課程。按照卓越計劃“以人為本，德育為先，能力為重，全面發(fā)展”的總體要求，在食品質量與安全專業(yè)實踐教學體系構架的前提下[2]，對“發(fā)酵工藝綜合實驗”課程從教學內(nèi)容、教學安排、教學方式、課程考核等方面進行了改革和探索。通過該課程的學習，使學生掌握酒類釀造的基本原理，學習啤酒釀造的工藝原理和操作方法，熟知啤酒釀造的設備，能解決啤酒生產(chǎn)中可能遇到的問題，并舉一反三、觸類旁通，達到對整個發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)的實際操作能力有更深刻的認識和提高。

1 “發(fā)酵工藝綜合實驗”課程教學內(nèi)容的構建

1.1 課程地位、教學目標、教學安排

“發(fā)酵工藝綜合實驗”是在學生學習了“生物化學實驗”“微生物學”“微生物學實驗”“食品分析及實驗”“釀酒工藝學”等基礎課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課后的一門重要的專業(yè)實踐課，總共24 學時，1.5 學分，安排在第6 學期。通過該課程的學習，學習啤酒釀造的工藝過程原理并掌握啤酒生產(chǎn)操作控制技術，比較不同類型的啤酒的釀造方法和釀造原理；熟知啤酒釀造設備，能解決啤酒生產(chǎn)中可能遇到的問題；分析判斷并掌握啤酒生產(chǎn)過程中的有關質量和安全的關鍵控制點，了解食品安全質量控制的重要性。同時，使學生對發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)的實際操作有更深刻的認識，達到舉一反三、觸類旁通的目的；并通過實踐學習，培養(yǎng)學生的崗位責任意識和團隊協(xié)作精神，樹立牢固的安全生產(chǎn)意識和強烈的責任感[3]，培養(yǎng)具有工程實踐能力的應用型人才。每次實驗課采取以班級為單位（不超過30 人），在全面了解啤酒生產(chǎn)全過程和操作要點的基礎上，將學生落實到具體的工作崗位中，重點負責該工段的主要工作，做到責任落實、分工明確，同時又強調團隊協(xié)作、相互配合。

1.2 教學條件（教學設備）

學校配備的HDSY100 啤酒教學實驗設備，由糖化系統(tǒng)（麥芽粉碎機、大米粉碎機、有效容積100 L糖化鍋、48 L 的糊化鍋、140 L 的過濾回旋槽、105 L的煮沸鍋、薄板冷卻器各1 個）、發(fā)酵系統(tǒng)（有效容積100 L 的發(fā)酵罐4 只）、手動灌裝機、CIP 洗滌系統(tǒng)（50 L 堿水罐、50 L 無菌水罐、微孔膜過濾器）、配電及發(fā)酵自控系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)等組成，設備完全模擬啤酒廠的生產(chǎn)，具有極強的可操作性。

2 教學內(nèi)容及目的

2.1 教學內(nèi)容的安排及要求

“發(fā)酵工藝綜合實驗”教學分為3 個部分。

第一部分：設備清洗與調試。該部分需要7～8 h，其教學目標主要對啤酒生產(chǎn)場地、設備（結構、功能及工作原理）、生產(chǎn)線布局、安全生產(chǎn)須知等進行介紹并對學生進行分組，落實崗位責任；學生通過該實驗熟知設備的構造及工作原理，熟悉設備間管道、閥門的連接，物料進出口的方向，對生產(chǎn)線的布局及各部分的功能、作用進行深入了解；掌握設備CIP 清洗的方法、原理和流程，以及設備的滅菌流程和安全注意事項，為投料生產(chǎn)做好充分的準備。

第二部分：啤酒釀造與品嘗。該部分的教學目標主要是認識啤酒釀造原料的類型及特點，掌握不同類型啤酒（全麥淺色啤酒和全麥黑色啤酒） 生產(chǎn)工藝及其操作要點，熟練掌握啤酒釀造設備的結構和操作控制，成功釀制出啤酒，并對所制作的產(chǎn)品進行分析、評品，比較不同類型啤酒的風味特點。通過該實驗旨在培養(yǎng)學生對連續(xù)生產(chǎn)的發(fā)酵產(chǎn)品的工藝過程和過程控制有充分的認識，培養(yǎng)學生高度的責任感、團隊協(xié)作精神，提升學生的溝通和組織協(xié)調能力等。

該部分內(nèi)容分包括麥汁制備、啤酒發(fā)酵和啤酒的品嘗。①麥汁制備。麥汁制備是啤酒生產(chǎn)過程中最關鍵的工序，需要9～10 h。首先是原料的粉碎，要求了解原料的組成特性、原料粉碎的要求、粉碎所采用的設備，對輥式粉碎機的構造、工作原理、輥距的調節(jié)，以及粉碎對糖化工藝的影響，設備故障的排除等；同時需要學生掌握麥汁制備中所涉及的糊化鍋、糖化鍋、過濾槽、煮沸鍋、麥汁冷卻設備的構造和工作原理；掌握麥汁制備中每個工序的目的、原理、影響因素和設備正確的操作方法、設備故障排除、突發(fā)問題的處理等；掌握麥汁濃度的控制和調節(jié)的方式；了解糖度計設計原理，熟練使用糖錘度計測定糖度的方法。②啤酒發(fā)酵。啤酒發(fā)酵分為主發(fā)酵、后發(fā)酵與貯酒等，這個過程需要20 d以上。主發(fā)酵階段要求學生熟練掌握活性干酵母的活化與無菌接種的方法，啤酒低溫發(fā)酵的原理和控制技術，學會發(fā)酵罐壓力的控制方法；通過控制制冷機和冰水罐來控制發(fā)酵溫度；利用氧氣高壓鋼瓶對麥汁充氧；熟練掌握發(fā)酵罐壓力的控制及二氧化碳高壓鋼瓶的使用。③啤酒品嘗。學會啤酒的評品方法，對所做的啤酒要進行比較品嘗，不僅要評品自己做的酒還要品評其他班級所做的其他類型和同類型的酒，并找出影響酒質的原因，以指導生產(chǎn)。通過分析總結，使學生對啤酒生產(chǎn)過程中影響啤酒質量的關鍵因素有充分的認識和了解，完成理論—實踐—理論的升華，并提高對啤酒的鑒賞力。

第三部分：設備清洗與消毒。啤酒生產(chǎn)結束后，要求學生對生產(chǎn)所使用的發(fā)酵罐進行清洗消毒，大約需要6 h。進一步鞏固設備清洗的流程和要求，掌握清洗技術。

2.2 教學目的

2.2.1 加強課程和知識間的承接與聯(lián)系

該課程是在學習了“生物化學”“微生物學”“微生物學實驗”“食品分析及實驗”“釀酒工藝學”等基礎課、專業(yè)基礎課和專業(yè)課后的一門重要的專業(yè)實踐課。麥汁制備是將麥芽中的高分子貯藏物質，如淀粉、蛋白質、核酸植酸鹽、半纖維素等及其分解中間產(chǎn)物，通過麥芽中各種水解酶類，如α -淀粉酶、β -淀粉酶、支鏈淀粉酶、蛋白質分解酶、半纖維素酶等的作用，以及水和熱力作用，使之分解并溶解于水制成麥芽汁的過程[4]。這些都涉及“生物化學”的中酶學部分的相關知識，將麥汁制備中工藝條件的控制與所對應的酶的作用進行有效的聯(lián)系，進一步鞏固了生化知識并學以致用。還有發(fā)酵過程中菌種活化的要求，聯(lián)系“微生物學”實驗的相關操作和無菌操作的要求，酵母的生長代謝，麥汁組成中的碳氮比也就是原料中淀粉和蛋白質的分解產(chǎn)物對酵母生長、發(fā)酵過程、啤酒風味、安全和穩(wěn)定性等的影響等，充分認識發(fā)酵代謝調控對發(fā)酵食品影響的重要性。加強所學“食品安全學”“食品標準與法規(guī)”“食品質量管理”“食品工業(yè)人員職業(yè)道德”等課程在生產(chǎn)中的應用及與整個行業(yè)的聯(lián)系。由于實驗涉及工廠化的操作，“化工原理”“儀表與自動化”“食品加工機械與設備”等課程的相關知識也得到了充分的運用。整個實驗過程中還涉及“分析化學實驗”“儀器分析”等課程的相關內(nèi)容和操作，并運用“食品感官評定”課程所學的理論和方法對最終產(chǎn)品的品嘗。通過該實踐課程，進一步加強了知識點之間、課程之間的承接與聯(lián)系，將所學知識通過一個產(chǎn)品與行業(yè)之間建立了有效的聯(lián)系，真正做到融會貫通、學以致用。

2.2.2 強調實驗過程安全教育

由于實驗課程模擬工業(yè)化啤酒生產(chǎn)全過程，涉及高溫加熱、高壓設備、腐蝕性消毒液的使用等，因而規(guī)范操作和安全生產(chǎn)顯得尤為重要。麥芽糖化、麥汁煮沸、麥汁洗滌用水等高溫加熱設備，使用不當或操作不規(guī)范等都有可能造成人員燙傷；熱堿水罐、熱水罐等消毒設備不僅要加熱還要使用80 ℃3%左右的氫氧化鈉和二氧化氯等對管道和設備進行消毒或滅菌，這些消毒劑都有較強的腐蝕性，使用時必須嚴格遵守使用規(guī)范和操作規(guī)程；制冷、動力柜等設備及回旋沉淀槽、薄板冷卻器、發(fā)酵罐及其之間的連接管道管路要保持通暢、防止泄露和堵塞等。因此，首先對學生進行安全生產(chǎn)教育，要求學生熟練掌握設備工作原理及使用規(guī)范，確保整個實驗過程的人身安全和設備安全，培養(yǎng)學生安全生產(chǎn)文明生產(chǎn)的良好意識和素質。

結合食品質量與安全專業(yè)的特點，在強調安全生產(chǎn)的同時，尤其關注產(chǎn)品的質量安全。結合食品安全質量管理，從生產(chǎn)衛(wèi)生要求、原料的質量檢驗、生產(chǎn)車間食品安全管理、產(chǎn)品檢驗等方面對啤酒生產(chǎn)中原輔料驗收、糖化用水、麥汁制備、啤酒發(fā)酵成品包裝的全過程進行危害分析及關鍵控制點的確定[5]。例如，麥汁制備環(huán)節(jié)是整個啤酒生產(chǎn)中最重要的關鍵環(huán)節(jié)，通過分析確定了糖化溫度和pH 值、麥芽醪濃度、麥汁煮沸強度和時間等關鍵控制點的關鍵限值，并分析限值偏離所帶來的危害[6]。通知這些分析培養(yǎng)學生良好的質量安全意識，以確保產(chǎn)品質量和食用安全，使學生養(yǎng)成規(guī)范操作的良好習慣，培養(yǎng)學生樹立嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和求實精神。

2.2.3 著重培養(yǎng)學生的實踐能力、崗位責任意識和團隊協(xié)作能力

整個實驗一旦開始，就需要連續(xù)不間斷地管理1個月左右的時間，這是和其他實驗的不同之處，也是最接近工廠實際大生產(chǎn)的狀況，從原料到產(chǎn)品，涉及生產(chǎn)過程控制、設備正確使用等對學生的綜合實踐能力都是全方位的提升，通過這一具有典型性的發(fā)酵工藝實驗，使學生以點帶面，認識發(fā)酵類產(chǎn)品的共性和特殊性，并培養(yǎng)學生綜合分析問題和解決復雜工程問題的能力。通過分組將設備和工段落實到人，明確各工段的職責和任務，每個工段有組長和組員，人員的分配根據(jù)各工段的工作量來確定，每個工段除了完成相應工作外，還要負責向全體學生介紹該工段所涉及的生產(chǎn)工藝原理、設備操作、控制要點和技術要領，充分落實崗位責任制的同時，做到全班一盤棋，統(tǒng)籌協(xié)調、相互幫助，發(fā)揚團隊協(xié)作精神，順利完成實驗目標。通過這樣組織和安排實驗，有效地培養(yǎng)學生綜合應用所學知識的能力、分析問題和解決問題的能力，以及溝通、交流、組織、協(xié)調等個方面的綜合能力。為提升學生的個人素質和綜合素養(yǎng)奠定了良好的基礎。

2.2.4 建立與教學目標一致的切實可行的多元化的考核體系

“發(fā)酵工藝綜合實驗”所開設的啤酒釀造實驗是綜合性的實驗，建立與教學目的一致的切實可行的多元化考核體系顯得尤為重要。課程的最終成績，由每次實驗報告的成績的平均值構成，每次實驗報告的成績評定有以下4 個方面構成：實驗準備與回答問題（實驗準備充分，具有預習報告，列有需要解決的問題；熟悉實驗目的、實驗原理、原輔材料及設備等；能正確回答和提出問題，有相關課程扎實的理論基礎）、實驗紀律（服從教師和班組長安排，嚴格按照教學大綱和相關工藝和設備操作規(guī)程進行實驗，遵守實驗的勞動紀律，能夠熟練掌握啤酒生產(chǎn)設備的清洗和生產(chǎn)操作，熟悉生產(chǎn)工藝流程，熟練糖化中控系統(tǒng)和發(fā)酵罐的溫度壓力等的調節(jié)控制系統(tǒng)的操作，熟悉掌握排渣和排酵母的操作，熟練掌握啤酒的質量檢驗的原理和操作）、實驗報告質量（實習報告書寫工整，對實驗目的、原理、設備，以及操作過程清楚，操作記錄詳實；對啤酒質量檢測各項指標原理清晰、操作熟練，數(shù)據(jù)詳實，結果準確，報告完整，報告能夠反映實驗的真實過程）。該考核體系突出體現(xiàn)學生基本實驗操作能力、綜合實踐能力，團隊協(xié)作、組織協(xié)調等綜合能力，從而達到與卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)目標相適應的課程教學目標。

3 結語

通過對“發(fā)酵工藝綜合實驗”開設獨立實驗課，改革教學方法，強化安全意識和技能訓練，加強課程知識間的承接與聯(lián)系，著重培養(yǎng)學生的實踐能力、崗位責任意識和團隊協(xié)作精神，并建立與教學目標一致，切實可行的多元化考核體系。為培養(yǎng)與卓越農(nóng)林人才培養(yǎng)目標相適應的應用型人才，做出積極的探索和示范，同時獲得良好的效果。