公共教学平台食品检测实验室设计

摘要：

目前，就世界范围而言，食品安全属于世界性关注焦点。经济全球化背景下，我国加大了对食品安全的投入，加大了应对食品问题的力度。我国整个社会都在关注食品监督检测情况，并加大了对食品安全的检查力度。这对食品实验室提出了更高的要求。实验室作为高校教学与科研的重要平台，是培养高校科研人才和发展新研究新技术的重要基地[1]。XXXXXX报告中，XXX总XX强调全面推进食品安全战略，使老百姓过上舒心、安心、放心的日子[2]。因此，为了更好地发挥实验室的作用，本文就高校食品检测实验室的供水、供电、供气、照明等建设方面进行设计以及在实验室管理方面分区说明管理要点。

　关键词：食品检测平台；实验室设计；管理方案

随着社会的发展，人们思想的提高，国家以及群众对食品方面越来越重视，食品安全问题也越来越备受关注。我国就食品安全方面，颁布了对应的《食品安全法》，全面规范了我国食品安全生产，为食品生产与食品检测提供基本指导。然而近些年出现的食品安全事件，从08年的三聚氰胺毒奶粉事件到最近发生的华南海鲜市场的新型冠状病毒，不仅反映出了群众的安全意识有待提高，同时也揭露出了对食品这一方面监测的力度还不够全面，这就引起了各大检测机构以及业界相关人士的反思。而从高校角度出发，就是要为社会大力培养这方面的人才，那么硬件设施——实验室就尤为重要。

1.食品检测实验室现状

目前情况来看，由于新设备以及大量人才的引进，高校内的食品检测类实验室教学质量越来越好，但由于很多高校实验室建设时间过长，仍然存在许多弊端，如：学生人均实验面积小；检测设备仪器更新滞后，缺乏维护和保养；人性化设计不够；功能不全等。随着我国高等教育事业的发展，高校教学和科研领域不断扩大，实验教学改革不断深化，这些陈旧滞后的实验基础设施已无法满足当前的实验教学和科研要求，故需要全面改造[3]。

　2、食品检测实验室区域划分

实验室共1层，总建筑面积为500m2。共分为食品理化实验室，食品微生物实验室，虚拟仿真实验室以及辅助办公区域。其中食品理化实验室以及微生物实验室均采取传统的布局结构，下面主要来介绍一下虚拟仿真实验室。

虚拟实验室是利用计算机网络技术建立一个完整的虚拟现实系统, 在校园网络平台上实现创造出模拟的实验环境、仪器设备、实验对象以及实验资源等内容，为开设各种虚拟实验课程提供全新的教学环境。

通过软硬件结合,虚拟实验室可以逼真的模拟整个的真实实验过程。通过网络教学, 学生可根据自己时间在除虚拟实验室之外的任何场地自主登录虚拟实验室网站来课程学习，模拟实验流程并独立设计实验, 完成实验前的预习和准备工作。

同时，在虚拟实验室中，指导老师可以在线对学生进行实验指导, 包括布置实验内容、批改作业、指导修改学生自行设计的实验、交流实验经验等。而学生不仅可以在虚拟实验室平台上独立设计实验流程及步骤, 也可以进行大型仪器的模拟操作, 通过对仪器进行配置、连接和调节等, 对实验过程更加熟悉[4]。

3、食品检测实验室环境设施要求

实验室的环境设施是实现实验室各项功能的保障。为使实验室在各方面满足教学要求并保障师生安全，在建设实验室时就应在排水、供电、通风等方面达到各项标准。

3.1实验室排水系统

实验室用水应符合GB/T 6682—2008《分析实验室用水规格和检验方法》的要求。实验室用水可分为冷却水、饮用水、自来水、高度纯水四大类[5]，而实验室废水由于受各种因素影响组分较复杂，也可分为三类，分别为：含有机物质的废水、含无机物质的废水、含有机和无机物质的废水。

在理化及微生物实验室内应设置恒定设施和主要给排水管道，给水管道应为纯净水和自来水，污水管道应为独立排水主管，支管设置反水弯。室内应在每组大实验台附近设置洗手池，在显著的易操作的位置安装独立的阀门和计量仪表，污水管设置防回流设计[6]。在实验室内安装地漏，以防水龙头或水管破裂导致积水损伤仪器且能阻塞异味以及鼠害等的进入。实验室的排水管道应采用铸铁管道，污水管道应采用耐酸碱腐蚀的材料。3.2实验室供电系统

供电应满足GB 50052—2009《供配电系统设计规范》的要求。实验室用电可分为两类，分别是照明电和动力电，动力电主要用于各类仪器设备供电以及为实验室服务的空调，排风，水泵，送风等方面进行供电。

每一个实验室内都装有三相交流电源和单相交流电源，仪器设备实验室应采用三相五线制。设置总电源控制开关，配备漏电保护开关、过载保护开关。室内固定的如烘箱、恒温箱、冰箱等用电装备，如果是在实验进行中使用这些设备，而在实验结束时就停止使用的，可连接在该实验室的总电源上；若实验停止后仍需继续操作，应用专用供电电源，这样不至于因切断实验室的总电源而影响其工作，并应安装提示装置，以防止误切断电源。每一实验台上都要设置一定数量的电源插座，至少要有一个三相插座，2—4个单相插座，分别设置在实验桌桌面或桌子边上但远离水源、煤气、氢气等喷嘴口且不影响桌上实验仪器的放置和操作。在实验室周围的墙壁上，配合室内实验桌、通风柜、烘箱等的布置，在适当位置要安装多出单相和三相插座，这些插座一般在踢脚线上部，以使用方面为原则。离墙最近的插座距离工作台或工作地点一般不大于1.83m[7]。化学实验室内因或有腐蚀性气体，配电导线以采用铜芯线较合适。其他实验室则可以采用铝芯导线。而大型精密仪器由于对电压的稳定性和安全性要求有很高的要求，因此需要设置专用地线[3]。一般来说，只有在实验室正式使用以后，才能确定对供电能力的需求，因此在对实验室的供电设计中必须在供电容量方面留有扩充的余地，而考虑到大功率仪器设备的使用，380V和220V电压的电线须同时铺设。需配备双路或多路电源供应等辅助电力系统，以防止突然停电检修影响实验或突然断电后设备损坏或数据丢失等不良后果。虚拟仿真实验室由于相当于一个大的机房，所以电源插座应至少保证设置的数目能容纳一个班级正常使用。 3.3实验室供气系统

在分析工作中，仪器设备需要使用各种气体，传统模式通常是采用每台仪器设备配备独立气体钢瓶，然而，随着近年来仪器设备的快速增加，这种分散供气的方式造成实验室布局混乱，而且钢瓶频繁更换也造成了实验室的管理和维护困难，增加了成本。因此在这主要考虑的是使用集中供气管路。供气管路应满足GB 50235—2010《工业金属管道工程施工规范》、GB 50236—2011《现场设备、工业管道焊接工程施工规范》等有关规定。

气体管路应采用高质量的完全退火、无缝不锈钢SS-316L,管路的连接采用无缝焊接技术，氩气内外保护，焊接焊道必须保证无凹陷，管路应设置在吊顶上方，通过功能柱来实现中央仪器台气体管路的引入，管线布置在维修通道实验台背面。乙炔、氢气等易燃气体应与其它气体分开引入[8]。供气必须连续不间断，输出压力必须稳定。气体的供应不连续与压力不足都将导致设备仪器故障。集中供气管道的组成包括气源系统、切换系统、管道系统、调压系统、泄漏报警及紧急切断系统。对于氢气、乙炔等易燃易爆的气体，必须加入气体回火防止器和泄漏报警等安全装置。3.4实验室通风排风系统

3.4.1自然排风

利用室内外的温度差和室内外空气的密度差产生的热压力，将室内的有害气体排至室外。只适用于有害物浓度低的房间，适用于室内温度高于室外空气温度的场合。实验室要设计排、进风口。

3.4.2局部排风

一般包含：通风柜排风、万向抽气罩排风、桌面通风罩排风等。

通风柜操作风速是经济合理地使用通风柜的关键问题之一。一般无毒的有害物通风柜操作口处设计风速采用0.25m/s—0.38m/s，对有毒有害物质采用0.4m/s—0.5m/s面风速；对极毒物及有少量的放射性有害物采用0.5m/s—0.6m/s面风速。

（1）对于产生废气的某些仪器设备，如气相色谱质谱仪和液相色谱串联质谱仪，应铺设专门的管道来排除仪器运行时产生的废气，并选用与之配套的风机。设计时还要充分考虑降噪要求，采用先进的变频技术对风机进行调速，使风量可调。

（2）由于化学实验过程中可能会产生不同程度的有害气体，所以应采用配套的通风系统及时排放有害气体。

（3）通风橱可分为两类，在实验室后墙的位置或靠近内纵墙设置学生实验用的通风橱，每室数量以3—5个为宜；供教师做实验或进行科研用的通风橱应设置在准备室的墙角。

（5）实验室内还应设置排气风扇，以便及时排放室内的污染空气。有些化学气体比空气密度大，很容易在房间的底部积聚；有些密度较小的气体很容易飘浮在房间的上方，因此排风扇应在窗台下部及窗口上部分别设置[3]。

　3.5实验室照明系统

自然光方面，实验室的窗户应朝南、北两方向开启，尽量避免在东、西两面墙上开窗，尤其是西向，以减少太阳西晒，要避免阳光对仪器的直接照射。门窗设计应保证对流通风。

实验室照明系统应单独配置供电装置或回路供电，并设单独开关和保护装置。每个实验室的照明配电箱应单独设置。特殊实验室应配备应急照明装置。

由于高校学生人数多，晚上开设实验课已成为常态，因此室内要装有足够数目的灯管，在布置时也要考虑到灯影对观察实验现象的影响，可采用日光灯单管正方形排布方式提高采光率，达到灯下无影的效果，同时也可采用补充光填充阴影区域[3]。

　3.6消防系统

实验室应根据消防要求安装消防给水系统。消火栓应布置在经常有人出入和较显眼的地方，如门厅、走廊等，消火栓和消防管道一般都采用明装。实验室内应有消防沙箱、泡沫灭火器、气体灭火器等辅助灭火工具。洁净室、大型精密仪器室、虚拟仿真实验室等内部应使用气体灭火器[8]，同时在天花板处应配备烟雾报警器。

　3.7安防系统

安防系统是实验室建筑中一个重要的组成部分，用于维护实验室内的治安以及人员安全。分为电子防护技术、物理防护技术以及生物统计学防护技术三大类。而在本文设计的实验室中，分为视频监控系统、入侵报警系统、门禁系统、环境监测系统以及巡更系统五个子系统。

　3.8应急措施

实验室门口配备了紧急喷淋系统，同时在每个实验台附近的水槽上都设置了洗眼器，一旦化学试剂溅到眼睛上，可使用洗眼器对眼睛进行冲洗，除去眼睛中的大部分污染物，为后续的救援争取宝贵的时间；若化学试剂大面积的溅到头部、脸部或者身上，应及时用紧急喷淋系统进行淋洗除去大部分污染物，保障师生的人身安全。并且该装置需每个月检查一次，确保可正常使用[9]。

　　4、食品检验实验室管理

实验室安全管理是高校实验室建设与管理的重要组成部分，实验室安全与否关系到学校实验教学、实习实践和科研工作能否顺利开展，关系到师生员工及国家的财产是否得以保障。因此，分析高校实验室安全管理问题显得尤为重要[10]。

　4.1建立实验室规范制度

实验室应该进一步加强安全管理，引入规范化和标准化的安全管理，完善相应的安全管理制度。在出台安全管理制度的时候，要细化相关的操作规程，全面落实各项指导性、操作性内容,使体系实施变得更加切实可行。建立健全标准化的实验室管理体系，运用科学制度，进一步细化检查点，形成一套具体可行的管理办法[11]。比如，从微生物实验室的人员防护、样品和环境保护的角度出发，建立相应的生物安全防护制度。通过实验室设计建造，使用个体防护措施，严格遵守标准化工作及操作程序，不断采取综合措施，确保周围环境不受污染。此外，应告知实验室人员实验室的特殊危害，使他们树立安全防护意识并熟悉实验室安全管理制度[12]。

而虚拟仿真实验室内大多是昂贵的电子设备，一旦损坏或丢失，会造成财产损失并影响正常的教学工作。虚拟仿真实验室应制定明确和健全的管理制度，如《学生操作使用守则》、《任课教师工作职责》、《设备损坏赔偿制度》等。来上课的教师要做好登记，实验室管理人员要定期检查实验室内设备，由相关领导监督制度是否贯彻和落实[13]。

4.2实验室环境管理

安全卫生是教学仪器设备管理和使用过程中不可忽视的一项工作，我们将这项工作贯穿于整个仪器管理与使用的全过程。

食品理化实验室首先要经常对师生进行安全卫生教育，提高大家的意识；经常查看危险品，经常查看门锁的可靠性；培养学生良好的实验习惯，要求做到废液入桶，废纸、火柴梗等杂物定点倒放，保持室内外清洁[14]。

微生物实验室的环境直接影响实验数据。主要涉及微生物实验室卫生、悬浮粒子数、紫外消毒效果等方面的内容，微生物实验室应制订不同于办公室和化学实验室的值日制度，应做到垃圾日产日清，安排专门人员对致病微生物进行消毒和灭菌，并对废弃的仪器和设备进行处理。墙壁、地板、实验台及仪器设备表面应每周用酒精擦拭，并对仪器设备的管理做好记录，并做好各项工作的记录总结和验收。无菌室在实验前后都需紫外消毒0.5h，并定期测定消毒效果[12]。此外，还要注意控制实验室的害虫和昆虫等引起的细菌和病毒的传播[15]。

虚拟仿真实验室在日常维护中，要对消防、防盗以及水电线路进行维护。定期检查实验室门窗是否损坏，水电线路是否有老化或破损，发现问题及时解决并做好记录。实验室的钥匙及虚拟仿真软件软件加密锁要专人管理，每次借出时要及时登记并明确借出时间、使用时间和归还时间。每次使用完实验室后，都要安排人员检查实验室的电路及门窗，并登记实验室使用情况[13]。

师生出入要穿戴鞋套，保持室内卫生。内部环境主要包括温度、湿度和实验室的整洁等，科学合理的内部环境直接关系到实验设备的正常运行和使用寿命。当空气湿度较大时，电子设备内部的电子元件受到潮湿和变质的影响，生锈导致使电器接触点的接触性变差，甚至导致短路，因此要运用空调和除湿机等设备，保持实验室的温度和湿度保持在合理的范围内。在蚊虫较多的季节，应在门窗处设置防虫网，做好定期消杀等工作。而由于电子设备运行会产生静电形成积尘从而影响运行速度，因此要定期进行实验室清尘[13]。

　4.3实验室仪器设备及试剂的管理

4.3.1试剂管理

实验室内很多的安全事故都是由于化学药剂的乱放和未管理导致的，所以要加强实验室的安全管理，全面的管理所有的化学药剂。

因此，食品理化实验室内应严格管理所有化学药品，并以统一的方式进行保存，在实验取用的时候学生应该通过老师的同意、老师应经过相关管理人员的批准，使用后应及时的归还原位。为防止环境污染，严禁往排水口或者垃圾桶中倾倒化学物质。清洗使用过化学药剂的台面或者相关的容器，清除相关的化学药剂残留，以便实验室师生安全使用。严格按照要求排放实验品时，必须对部分有毒药品进行无害化处理[11]。

食品微生物实验室中的培养基和试剂管理除应做好供应商评价与筛选、培养基申购和培养基入库、使用及销毁等一般程序的管理外，还需注意以下2个方面的管理。

培养基的验收：应在交付的送达培养基试剂原料的实验室内第一时间进行初级质量验收。主要检查外包装、标签是否完全显示培养基试剂的成分批号；储存信息和有效期等，随机打开其中一瓶观察色泽状态是否符合质量要求，并及时查看生产企业的质量控制报告和必要安全危害数据的文件。初级质量验收合格后，应尽快对影响检测结果的培养基和试剂进行技术验收，验收具体方法主要依据 GB 4789.28—2013《食品安全国家标准食品微生物学检验培养基和试剂的质量要求》，也可参考SN/T 1538 系列《培养基制备指南》，针对不同培养基对生长率、选择项等指标进行测试。微生物检验用水监测：微生物检验过程中，培养基的制备需要大量的水。微生物检验用水除了满足三级水电导率不超过25μs/cm的基本要求外，水中微生物污染按照 GB 4789.2—2016《食品微生物学检验菌落总数测定》方法测试不应超过1000CFU/ml[12]。

4.3.2仪器设备管理

在食品检验工作中，仪器设备是重要的载体，为食品检验提供良好的保障[16]。仪器存放是否科学规范不仅影响仪器寿命，而且影响仪器的使用率，在仪器保管中，应根据仪器的性能、大小、轻重确定存放位置，做到分科分室、分类定橱、橱上定位、橱上有橱签，仪器有标签、排列整齐、清洁美观、使用方便，基本达到了科学化、规范化的要求[14]。

为满足实验的需要，食品理化和微生物实验室中配备各种满足实验需要的设备，不同设备有不同的使用和管理的方法，在设备管理的过程中，需要对设备的运行参数、性能参数等进行检查，确保其符合检查的指标，针对出现故障的设备，要立即停止使用。实验室的设备必须进行登记记录，记录的信息包括设备的型号和名称、购买时间等，并记录设备的使用情况，做好设备的维护保养工作，特别是针对特殊的仪器和设备，需要安排专门人员进行管理[15]。

虚拟仿真实验室内主要设备是计算机，硬件维护主要是针对计算机硬件，定期维护计算机硬件可以提高其使用寿命、降低实验室设备故障率，确保实验课程正常进行。

由于高校虚拟仿真实验室面向对象为学生，使用频率高，计算机硬件会有一定程度上的损坏，因此管理人员应定期检查和修理计算机，其中包括：键盘和鼠标是否能正常使用，显示器运行是否正常，主机电源线是否松动并定期打开主机箱清除灰尘等。此外，可以在虚拟仿真实验室内放置一本“设备故障登记本”，学生或教师可以将有问题的设备做好登记，以便于管理人员快速的对故障设备进行维修，后期将故障的解决办法在“设备故障登记本”上做好备注，以便日后出现同类问题时能够快速解决。

为了防止系统文件被误删、系统设置被修改以及下载带有病毒软件等问题导致的计算机和软件无法正常使用，可以安装硬盘还原卡，可将学生上课时下载的其他不相关软件删除，同时也会将被修改的配置还原，这样就能保证计算机硬盘是纯净的状态。除此之外，硬盘的数据备份也要做好。把硬盘数据做成一个映像文件，保存到U盘内，每当系统损坏或者更换新的硬盘，需要重新安装系统时，只需立即修复文件恢复对应的分区或硬盘即可[13]。

5、结语

总之，安全、方便、效率是理想实验环境的三大要素，是实验室建设的目的，先进的科学仪器和优越完善的实验室环境是提升现代科技水平、促进科研成果增长的必备条件。实验室建设过程是实验室安全与功能的体现，描绘着实验室信息化、多样化、功能化的蓝图。

国内实验室发展的步伐越来越快，但也不免看到其中的不足之处，学习和借鉴国内、外实验室建设的经验，结合自身需求，是食品检测实验室建设的重点，加强自身能力建设，强化师资力量以及教学工作，尽力为国家培养人才，才能充分发挥实验室的能效[5]。

参考文献

[1]李雅璐,李文钊.平面设计在高校实验室管理中的应用[J].传播力研究,2018,000(016):P.213-213.

[2]中共中央xxx关于深化改革加强食品安全工作的意见[N].人民日报，2019-05-21(001).

[3]钱初洪,梁巧荣,刘钊.高校化学实验室的建设与设计方案[J].肇庆学院学报,2011,32(5):53-56. DOI:10.3969/j.issn.1009-8445.2011.05.015.

[4]刘雨果,戴娟秀,翟璐,等.虚拟实验室在食品理化检验实验教学中应用的可行性探讨[J].教育教学论坛,2017,(13):275-276. DOI:10.3969/j.issn.1674-9324.2017.13.120.

致谢

走的最快的总是时间，来不及感叹，大学生活已接近尾声，四年的努力与付出，随着本次论文的完成将要画下完美的句号。

本论文设计在xxx老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选取到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着老师的心血与汗水，在我的毕业设计期间，老师对我进行各种专业上的指导以及一些有创造性的推荐，没有这样的关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向老师表达深深的感谢和崇高的敬意！

同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍与论文，在这里一并对相关作者表示感谢。

临近毕业之际，还要借这个机会向这几年中向所有任课老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培使我能很好地掌握和运用专业知识，并在毕设中得以体现。

最后，向评审论文的各位老师表示衷心的感谢！