基于“卓越计划”的食品质量与安全专业“发酵工艺综合实验”教学探讨

万 萍，易晓成，刘达玉

（1.成都大学药学与生物工程学院，四川成都 610106；2.四川工商职业技术学院酒类与食品工程系，四川都江堰 611830）

0 引言

2013 年教育部、农业部、国家林业局联合下发《关于实施卓越农林人才教育培养计划的意见》 （教高函[2013]14 号）[1]，正式启动“卓越农林人才教育培养计划”，成都大学积极响应，组织实施了食品质量与安全专业卓越农林人才教育培养计划。通过改革人才培养模式、改革实践教学内容、强化实践教学环节，提高了学生综合实践能力；并通过改善教师队伍结构，设立“双师型”教师岗位等，提升教师的实践教学能力，以达到培养高水平食品质量与安全专业的复合型农林人才的目的。

“发酵工艺综合实验”是食品质量与安全专业的专业选修课，也是一门重要的专业实践课程。按照卓越计划“以人为本，德育为先，能力为重，全面发展”的总体要求，在食品质量与安全专业实践教学体系构架的前提下[2]，对“发酵工艺综合实验”课程从教学内容、教学安排、教学方式、课程考核等方面进行了改革和探索。通过该课程的学习，使学生掌握酒类酿造的基本原理，学习啤酒酿造的工艺原理和操作方法，熟知啤酒酿造的设备，能解决啤酒生产中可能遇到的问题，并举一反三、触类旁通，达到对整个发酵产品生产的实际操作能力有更深刻的认识和提高。

1 “发酵工艺综合实验”课程教学内容的构建

1.1 课程地位、教学目标、教学安排

“发酵工艺综合实验”是在学生学习了“生物化学实验”“微生物学”“微生物学实验”“食品分析及实验”“酿酒工艺学”等基础课、专业基础课和专业课后的一门重要的专业实践课，总共24 学时，1.5 学分，安排在第6 学期。通过该课程的学习，学习啤酒酿造的工艺过程原理并掌握啤酒生产操作控制技术，比较不同类型的啤酒的酿造方法和酿造原理；熟知啤酒酿造设备，能解决啤酒生产中可能遇到的问题；分析判断并掌握啤酒生产过程中的有关质量和安全的关键控制点，了解食品安全质量控制的重要性。同时，使学生对发酵产品生产的实际操作有更深刻的认识，达到举一反三、触类旁通的目的；并通过实践学习，培养学生的岗位责任意识和团队协作精神，树立牢固的安全生产意识和强烈的责任感[3]，培养具有工程实践能力的应用型人才。每次实验课采取以班级为单位（不超过30 人），在全面了解啤酒生产全过程和操作要点的基础上，将学生落实到具体的工作岗位中，重点负责该工段的主要工作，做到责任落实、分工明确，同时又强调团队协作、相互配合。

1.2 教学条件（教学设备）

学校配备的HDSY100 啤酒教学实验设备，由糖化系统（麦芽粉碎机、大米粉碎机、有效容积100 L糖化锅、48 L 的糊化锅、140 L 的过滤回旋槽、105 L的煮沸锅、薄板冷却器各1 个）、发酵系统（有效容积100 L 的发酵罐4 只）、手动灌装机、CIP 洗涤系统（50 L 碱水罐、50 L 无菌水罐、微孔膜过滤器）、配电及发酵自控系统、制冷系统等组成，设备完全模拟啤酒厂的生产，具有极强的可操作性。

2 教学内容及目的

2.1 教学内容的安排及要求

“发酵工艺综合实验”教学分为3 个部分。

第一部分：设备清洗与调试。该部分需要7～8 h，其教学目标主要对啤酒生产场地、设备（结构、功能及工作原理）、生产线布局、安全生产须知等进行介绍并对学生进行分组，落实岗位责任；学生通过该实验熟知设备的构造及工作原理，熟悉设备间管道、阀门的连接，物料进出口的方向，对生产线的布局及各部分的功能、作用进行深入了解；掌握设备CIP 清洗的方法、原理和流程，以及设备的灭菌流程和安全注意事项，为投料生产做好充分的准备。

第二部分：啤酒酿造与品尝。该部分的教学目标主要是认识啤酒酿造原料的类型及特点，掌握不同类型啤酒（全麦浅色啤酒和全麦黑色啤酒） 生产工艺及其操作要点，熟练掌握啤酒酿造设备的结构和操作控制，成功酿制出啤酒，并对所制作的产品进行分析、评品，比较不同类型啤酒的风味特点。通过该实验旨在培养学生对连续生产的发酵产品的工艺过程和过程控制有充分的认识，培养学生高度的责任感、团队协作精神，提升学生的沟通和组织协调能力等。

该部分内容分包括麦汁制备、啤酒发酵和啤酒的品尝。①麦汁制备。麦汁制备是啤酒生产过程中最关键的工序，需要9～10 h。首先是原料的粉碎，要求了解原料的组成特性、原料粉碎的要求、粉碎所采用的设备，对辊式粉碎机的构造、工作原理、辊距的调节，以及粉碎对糖化工艺的影响，设备故障的排除等；同时需要学生掌握麦汁制备中所涉及的糊化锅、糖化锅、过滤槽、煮沸锅、麦汁冷却设备的构造和工作原理；掌握麦汁制备中每个工序的目的、原理、影响因素和设备正确的操作方法、设备故障排除、突发问题的处理等；掌握麦汁浓度的控制和调节的方式；了解糖度计设计原理，熟练使用糖锤度计测定糖度的方法。②啤酒发酵。啤酒发酵分为主发酵、后发酵与贮酒等，这个过程需要20 d以上。主发酵阶段要求学生熟练掌握活性干酵母的活化与无菌接种的方法，啤酒低温发酵的原理和控制技术，学会发酵罐压力的控制方法；通过控制制冷机和冰水罐来控制发酵温度；利用氧气高压钢瓶对麦汁充氧；熟练掌握发酵罐压力的控制及二氧化碳高压钢瓶的使用。③啤酒品尝。学会啤酒的评品方法，对所做的啤酒要进行比较品尝，不仅要评品自己做的酒还要品评其他班级所做的其他类型和同类型的酒，并找出影响酒质的原因，以指导生产。通过分析总结，使学生对啤酒生产过程中影响啤酒质量的关键因素有充分的认识和了解，完成理论—实践—理论的升华，并提高对啤酒的鉴赏力。

第三部分：设备清洗与消毒。啤酒生产结束后，要求学生对生产所使用的发酵罐进行清洗消毒，大约需要6 h。进一步巩固设备清洗的流程和要求，掌握清洗技术。

2.2 教学目的

2.2.1 加强课程和知识间的承接与联系

该课程是在学习了“生物化学”“微生物学”“微生物学实验”“食品分析及实验”“酿酒工艺学”等基础课、专业基础课和专业课后的一门重要的专业实践课。麦汁制备是将麦芽中的高分子贮藏物质，如淀粉、蛋白质、核酸植酸盐、半纤维素等及其分解中间产物，通过麦芽中各种水解酶类，如α -淀粉酶、β -淀粉酶、支链淀粉酶、蛋白质分解酶、半纤维素酶等的作用，以及水和热力作用，使之分解并溶解于水制成麦芽汁的过程[4]。这些都涉及“生物化学”的中酶学部分的相关知识，将麦汁制备中工艺条件的控制与所对应的酶的作用进行有效的联系，进一步巩固了生化知识并学以致用。还有发酵过程中菌种活化的要求，联系“微生物学”实验的相关操作和无菌操作的要求，酵母的生长代谢，麦汁组成中的碳氮比也就是原料中淀粉和蛋白质的分解产物对酵母生长、发酵过程、啤酒风味、安全和稳定性等的影响等，充分认识发酵代谢调控对发酵食品影响的重要性。加强所学“食品安全学”“食品标准与法规”“食品质量管理”“食品工业人员职业道德”等课程在生产中的应用及与整个行业的联系。由于实验涉及工厂化的操作，“化工原理”“仪表与自动化”“食品加工机械与设备”等课程的相关知识也得到了充分的运用。整个实验过程中还涉及“分析化学实验”“仪器分析”等课程的相关内容和操作，并运用“食品感官评定”课程所学的理论和方法对最终产品的品尝。通过该实践课程，进一步加强了知识点之间、课程之间的承接与联系，将所学知识通过一个产品与行业之间建立了有效的联系，真正做到融会贯通、学以致用。

2.2.2 强调实验过程安全教育

由于实验课程模拟工业化啤酒生产全过程，涉及高温加热、高压设备、腐蚀性消毒液的使用等，因而规范操作和安全生产显得尤为重要。麦芽糖化、麦汁煮沸、麦汁洗涤用水等高温加热设备，使用不当或操作不规范等都有可能造成人员烫伤；热碱水罐、热水罐等消毒设备不仅要加热还要使用80 ℃3%左右的氢氧化钠和二氧化氯等对管道和设备进行消毒或灭菌，这些消毒剂都有较强的腐蚀性，使用时必须严格遵守使用规范和操作规程；制冷、动力柜等设备及回旋沉淀槽、薄板冷却器、发酵罐及其之间的连接管道管路要保持通畅、防止泄露和堵塞等。因此，首先对学生进行安全生产教育，要求学生熟练掌握设备工作原理及使用规范，确保整个实验过程的人身安全和设备安全，培养学生安全生产文明生产的良好意识和素质。

结合食品质量与安全专业的特点，在强调安全生产的同时，尤其关注产品的质量安全。结合食品安全质量管理，从生产卫生要求、原料的质量检验、生产车间食品安全管理、产品检验等方面对啤酒生产中原辅料验收、糖化用水、麦汁制备、啤酒发酵成品包装的全过程进行危害分析及关键控制点的确定[5]。例如，麦汁制备环节是整个啤酒生产中最重要的关键环节，通过分析确定了糖化温度和pH 值、麦芽醪浓度、麦汁煮沸强度和时间等关键控制点的关键限值，并分析限值偏离所带来的危害[6]。通知这些分析培养学生良好的质量安全意识，以确保产品质量和食用安全，使学生养成规范操作的良好习惯，培养学生树立严谨的科学态度和求实精神。

2.2.3 着重培养学生的实践能力、岗位责任意识和团队协作能力

整个实验一旦开始，就需要连续不间断地管理1个月左右的时间，这是和其他实验的不同之处，也是最接近工厂实际大生产的状况，从原料到产品，涉及生产过程控制、设备正确使用等对学生的综合实践能力都是全方位的提升，通过这一具有典型性的发酵工艺实验，使学生以点带面，认识发酵类产品的共性和特殊性，并培养学生综合分析问题和解决复杂工程问题的能力。通过分组将设备和工段落实到人，明确各工段的职责和任务，每个工段有组长和组员，人员的分配根据各工段的工作量来确定，每个工段除了完成相应工作外，还要负责向全体学生介绍该工段所涉及的生产工艺原理、设备操作、控制要点和技术要领，充分落实岗位责任制的同时，做到全班一盘棋，统筹协调、相互帮助，发扬团队协作精神，顺利完成实验目标。通过这样组织和安排实验，有效地培养学生综合应用所学知识的能力、分析问题和解决问题的能力，以及沟通、交流、组织、协调等个方面的综合能力。为提升学生的个人素质和综合素养奠定了良好的基础。

2.2.4 建立与教学目标一致的切实可行的多元化的考核体系

“发酵工艺综合实验”所开设的啤酒酿造实验是综合性的实验，建立与教学目的一致的切实可行的多元化考核体系显得尤为重要。课程的最终成绩，由每次实验报告的成绩的平均值构成，每次实验报告的成绩评定有以下4 个方面构成：实验准备与回答问题（实验准备充分，具有预习报告，列有需要解决的问题；熟悉实验目的、实验原理、原辅材料及设备等；能正确回答和提出问题，有相关课程扎实的理论基础）、实验纪律（服从教师和班组长安排，严格按照教学大纲和相关工艺和设备操作规程进行实验，遵守实验的劳动纪律，能够熟练掌握啤酒生产设备的清洗和生产操作，熟悉生产工艺流程，熟练糖化中控系统和发酵罐的温度压力等的调节控制系统的操作，熟悉掌握排渣和排酵母的操作，熟练掌握啤酒的质量检验的原理和操作）、实验报告质量（实习报告书写工整，对实验目的、原理、设备，以及操作过程清楚，操作记录详实；对啤酒质量检测各项指标原理清晰、操作熟练，数据详实，结果准确，报告完整，报告能够反映实验的真实过程）。该考核体系突出体现学生基本实验操作能力、综合实践能力，团队协作、组织协调等综合能力，从而达到与卓越农林人才培养目标相适应的课程教学目标。

3 结语

通过对“发酵工艺综合实验”开设独立实验课，改革教学方法，强化安全意识和技能训练，加强课程知识间的承接与联系，着重培养学生的实践能力、岗位责任意识和团队协作精神，并建立与教学目标一致，切实可行的多元化考核体系。为培养与卓越农林人才培养目标相适应的应用型人才，做出积极的探索和示范，同时获得良好的效果。