水产食品工厂设计教学思考及探索

田元勇，赵 慧，武 龙

（大连海洋大学，辽宁 大连 116023）

0 引言

在国家粮食安全和海洋强国建设背景下，2017年国家实施了“蓝色粮仓科技创新工程”。蓝色粮仓是以保障国民食物供给、优化膳食结构、推进海洋渔业健康发展为目标，以海洋空间为依托，以海洋生物资源开发利用为手段，以现代海洋高新技术应用为特征，以海洋水产品生产及其关联产业为载体的海洋食物供给系统[1]。充分利用海洋生物资源增加食物供给量，对于保障我国粮食安全具有重要的现实意义。

水产品在许多国家作为蛋白质和营养物质的供给源，据2018年联合国粮农组织统计，全世界1.71×108t渔业资源中的约1.51×108t被用于人类消费，占渔业总产量的88%（2016年数据）[2]。2015年世界人均水产品消费量为20.2 kg。尤其在以中国为代表的亚洲国家，水产品消费呈现增加趋势。在消费构成方面，鲜活水产品消费占渔业总量的40%左右，其次为冷冻品、加工品和腌制品。水产品比畜产品等动物源蛋白更易腐败，在捕捞后处理、保鲜不当、副产物的丢弃等都会造成资源的浪费，无形中提高了最终产品的成本。此外，加工过程中的处理不当也会造成营养损失，甚至导致不能使用，造成浪费。为确保水产品的品质和安全，在捕获后的处理、加工和运输等方面都需要格外注意，需要根据水产品的特点，对其进行有效的加工处理。水产品的这一特点对加工工厂提出了一些特殊的要求。目前，中国海洋大学、上海海洋大学、大连海洋大学、广东海洋大学、浙江海洋大学等以海洋为特色高校都开设了食品科学与工程、食品质量与安全的本科专业。其中部分院校还进行了工程教育专业认证，“食品工厂设计”课程在培养学生工程能力方面发挥着重要的作用。但是在该课程的教学过程中，普遍存在对水产品特殊性重视不够的问题。各海洋院校使用的教材和其他农业类院校几乎没有差别，针对水产品及加工的特点和教学中存在的问题进行了初步分析，力图通过改变教学方式以提高课程的教学效果和学生培养质量，为我国水产品工业自动化水平提高培养人才。

1 水产品加工业的特点分析

水产品原料种类繁多，制约了工厂自动化的发展。水产品包括鱼类、虾类、贝类、蟹类、头足类、藻类。每个产品根据加工工艺的不同，又可划分为冷冻产品、即食产品、鱼糜制品、干制海产品、腌制品等多个品种。大多数水产品加工厂都需具有多品种生产的能力，对工厂产品方案设计、工艺选择、车间布局等方面均提出了更高的要求。

渔获量不可控因素多，不利于产品的标准化。由于气候、季节等因素的影响，产量波动特征明显。此外，捕捞季节、渔获物的部位不同，营养物质的含量也会有波动[3]。导致很难保证稳定的生产规模，为了保证产品标准化，生产工艺设计难度更大。

水产品容易腐败变质，对车间提出了更高的要求。为确保产品的品质安全，从捕捞开始，海上运输、陆基贮藏、加工车间、经营销售等各环节都需要相对应的冷链提供保障[4]。水产品加工厂在设计时，需要考虑到对冷库的需求、加工车间的温度控制、卫生控制等多种因素。

水产品加工具有劳动力密集、自动化程度低的特征。在产品的生产品种、规格、加工工艺、包装方式、贮藏方式等方面需要考虑因素较多。需要结合实际情况进行综合分析。

2 海洋大学“食品工厂设计”教学中存在问题

生源中有大多数来自内陆地区，其中有一些学生可能在入学前很少接触水产品，缺少对水产品的基本认识。以大连海洋大学2017届毕业生为例，在食品科学与工程、食品质量与安全2个专业，共4个班级中都开设了“食品工厂设计”课程，修读课程的115人中，男生33人，女生82人，总体男女比例为1∶2.48。学生来源于15个省，分布较广但不均衡，其中本地（大连）生源人数为17人，所占比例为14.78%；外地生源主要来自辽宁省内其他城市及外省。

大连海洋大学2017届学生生源地分布见图1。

图1 大连海洋大学2017届学生生源地分布

其中有50%以上学生都来自于内陆。虽然在大三的课程中开设了“水产品加工工艺学”，但是只有课本的知识讲授，很难支撑学生进行综合性的工厂设计的能力要求。

“食品工厂设计”应该是食品类专业学生大学期间最后开设的课程，该课程需要学生在修读了“食品工厂相关的法律法规”“食品机械与设备”“食品加工工艺学”“食品质量管理与控制”“食品安全学”等相关课程之后，才能很好地理解课程内容。该课程对学生的综合能力、实践能力要求比较高。比如工厂总平面设计、工艺设计等环节学习过程中，需要专业知识的综合利用。需要熟悉国家对食品工厂建筑、卫生的法律法规，ISO22000、HACCP质量体系认证等方面的要求，还要熟悉食品加工、管理、设备等多方面知识。通过该课程学习，为学生能在食品类工厂中从事理、卫生管理、工艺设计、车间设计等方面的工作奠定基础。但是食品行业涉及面非常广，以学校2016版培养方案为例，“食品工厂设计”课程包括24学时理论学习和1周实践训练，很难做到面面俱到。海洋类大学开设的“食品工厂设计”应该在教学过程中有所侧重。

目前，出版的“食品工厂设计”的教材没有考虑到水产品加工的特殊性。水产品加工在厂址选择、工厂平面设计、车间设计、车间卫生等方面和农副产品、饮料等具有较大的差异。例如，鲜、冻动物性水产品国家标准中第3.1条规定：贝类、淡水蟹类、龟、鳖、黄鳝应活体加工，其冷冻品应在活体状态下清洗（宰杀或去壳）后冷冻；第3.2条规定：冷冻性水产品应贮藏在-18℃活更低的温度下，禁止与有毒、有害、有异味物品同库贮藏。决定了水产品加工厂在选址时应靠近码头或者养殖场。此外，水产品具有高度易腐的特点，对工厂的硬件方面也有一些特殊要求[5]。

教学过程中，不论是授课教师还是学生都缺少一线的工作经验。单纯通过理论的讲授，对于没有实践经验的学生，甚至对水产品的认识都不足，导致学习兴趣不高、理解程度低。通过实地参观工厂是提高学生认知的有效手段，但由于食品车间对卫生的特殊要求，也很难同时接收多名学生深入一线进行实践。实习更多以参观为主，发挥作用 有限。

3 解决方案探索

针对以上问题，学院组织全体教师进行教学研讨，对培养方案和教学大纲进行了修订。在培养方案设计和教学内容组织的过程中充分考虑到各门课程的衔接，在“专业导论课”“食品标准法规与审核认证”“食品工艺学”“食品机械与设备”“食品包装学”“食品质量管理与控制”等课程中，以水产品加工为主线，对课程内容进行统一协调。此外，增加了2.0学分的创新创业实践要求，即要求每个学生在毕业之前需要通过大学生创新大赛等活动进行产品研发活动，自2017年开始，举办了学校首届“海洋食品创新大赛”。围绕海洋水产食品创新研发面向全校学生征集创意。然后通过产品创意、技术路线、包装质保等方面对创意书进行考核，经过专家初评，共遴选出35个产品创意进入产品开发阶段，最终制作实物并形成研发报告。要求每名学生进入大四之前，必须参与一个产品的设计，通过实际的操作加深对产品开发和生产的认识。增加1.0学分的“食品工厂设计”实习，针对自己设计的产品进行工厂化生产设计，再通过邀请在食品行业一线工作的毕业生举行讲座、点评等方式加强学生对水产品工厂的认识。

授课教师深入冷冻鱼片、鱼糜、鱼罐头、干燥裙带菜等水产品的生产一线，拍摄生产的过程视频，在授课过程中进行放映，使学生对产品的生产有整体的印象。解决由于人数众多，实际参观困难的问题。针对具体工厂的产品生产方案、班次、生产工艺流程、物流衡算、水电计算进行水产品工厂设计内容的讲授，提高学生对该课程的理解。

将复杂的水产品工厂车间设计进行简单化，提高学生对核心问题的理解。如利用家庭的厨房便于操作的案例作为模型，介绍食品工厂人流的设计。厨房包括冰箱、原料清洗水槽、切菜操作台、灶具、抽油烟机、微波炉、洗碗机、餐具柜、收纳柜等设备和操作空间。分别可以看作食品工厂的原料库、预处理车间、调理车间、成品库等功能区，以及加工设备。根据厨房的水槽、灶具、冰箱的布局及操作人员的路线可进行如图2A所示的I型设计，B所示的L型设计，以及C所示的U型设计，对食品车间进行具有同样的原理。

厨房布局及路线设计见图2。

图2 厨房布局及路线设计

基于虚拟仿真进行生产车间设计教学。校办工厂时保证学生实习的最佳解决方案，但是实习工厂因设备体积大、购置和维修成本均较高、利用率低等原因，对于大多数高校都不具备建设条件。通过虚拟仿真软件，每个学生都可以在电脑上进行操作，仔细观察工厂布局、设备布局，以达到较好的教学效果[6]。如加工过程中的加热、杀菌等单元操作，学生也可以通过虚拟软件提高理解，对大型笨重设备的布局有直观的认识。食品工厂设计比较困难的是需要考虑物流路线、人流路线和废弃物排放路线，在保证食品卫生（如HACCP等）的基础上，进行合理的清洁分区设计，需要同时满足所有条件。如果在设计过程中出现移动路线的交叉会对产品质量造成风险，移动距离加大，会影响生产效率。通过虚拟仿真软件，可以简单进行多种方案设计比较，使学生更好地理解工厂设计的重要性。

积极导入PBL教学模式改革，激发学生学习兴趣。PBL（Problem-Based Learning）是以问题及基础的学习[7]，强调学生主动学习的积极性，不是传统教学的教师讲授为主，将学习与实际问题挂钩。结合具体的工厂设计案例，分析设计中存在的问题，鼓励学生开展讨论。和传统的教师讲授相比，以解决实际问题为中心，学生为主体，利用多种学习途径，教师更多承担支持和引导。通过以上的教学改改，极大地激发了学生的学习兴趣。将枯燥的理论知识和实际工厂问题结合，为学生构建了相对灵活的学习基础，通过学生间合作解决问题，形成了学生解决问题的技能和自主学习的能力。