新型燃煤節(jié)能滅菌灶的研制與應(yīng)用

夏 秋 余維良 余承勇 傅松福

（1.浙江省衢州市農(nóng)作物技術(shù)推廣站，浙江 衢州 324000；2.浙江省開化縣農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，浙江 開化 324300）

衢州市是全國食用菌之鄉(xiāng)，浙江省食用菌兩大主產(chǎn)區(qū)之一。千家萬戶的菇農(nóng)家庭生產(chǎn)方式，造就了全市食用菌產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速健康發(fā)展，成為衢州市五大特色農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，是實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增效農(nóng)民增收的主要抓手，為廣大農(nóng)民脫貧致富奔小康作出了重大貢獻(xiàn)。目前全市食用菌年生產(chǎn)規(guī)模穩(wěn)定在 6億袋左右，產(chǎn)值 20余億元，從業(yè)菇農(nóng) 2.5余萬戶。

全市食用菌生產(chǎn)的主體為企業(yè)、專業(yè)合作社和菇農(nóng)，前兩者追隨國際國內(nèi)潮流，采用工廠化生產(chǎn)方式和先進(jìn)技術(shù)設(shè)備，在滅菌環(huán)節(jié)應(yīng)用熱能效率高、安全性能優(yōu)、滅菌效果好的鍋爐蒸汽滅菌；而占全市生產(chǎn)規(guī)模70%以上的經(jīng)濟(jì)主體，則同全國其他產(chǎn)區(qū)一樣，是千家萬戶的菇農(nóng)和分散式家庭生產(chǎn)經(jīng)營者。由于目前食用菌生產(chǎn)普遍采用熟料袋栽模式，必須對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌熟化，滅菌是食用菌袋料栽培的重要環(huán)節(jié)，因此家家自備滅菌灶。菇農(nóng)為了省錢和圖方便，普遍采用的方法是常壓滅菌，無質(zhì)量技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)一質(zhì)量制作要求的固定廠家，常自制和請人代制簡易的滅菌鍋灶。這些簡易滅菌設(shè)施滅菌效果不穩(wěn)定不徹底，成品率偏低，經(jīng)常出現(xiàn)同一批次滅菌袋嚴(yán)重感染雜菌；大多為熱能效率低的磚砌土灶或安全性能差的自制鋼板滅菌灶或油桶滅菌灶，采用柴禾作燃料，滅菌時間長，費(fèi)工費(fèi)時費(fèi)燃料；砍伐大量柴禾，對森林破壞較大，容易造成水土流失；安全系數(shù)低，滅菌灶爆炸、蒸汽泄漏等對人造成傷害。衢州市歷史上先后采用了磚混土灶、廢鐵桶焊接灶、鋼板焊接灶、3只鐵桶供氣灶、燃柴蒸汽灶等灶型。這些灶型均存在著安全隱患，資源消耗大，滅菌效能低。多年來已發(fā)生多起滅菌灶爆炸或蒸汽泄漏導(dǎo)致菇農(nóng)受傷的事故，業(yè)已成為政府、社會、行業(yè)和菇農(nóng)面臨的共同難題。

開展食用菌滅菌環(huán)節(jié)的技術(shù)設(shè)備研制，對保進(jìn)食用菌安全生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，緩解產(chǎn)業(yè)發(fā)展和資源消耗的矛盾，保障食用菌產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。妥善解決這一現(xiàn)實(shí)問題，應(yīng)針對菇農(nóng)家庭生產(chǎn)這一實(shí)際，從對產(chǎn)品價格接受程度、學(xué)習(xí)使用簡便、省時省工省料省成本和安全可靠等角度出發(fā)，將菇農(nóng)成本效益、資源生態(tài)保護(hù)、生產(chǎn)安全問題等方面統(tǒng)籌考慮，提高滅菌效果、熱能利用和產(chǎn)量質(zhì)量。有鑒于此，我們于 2008年啟動研制新型燃煤節(jié)能滅菌灶項(xiàng)目，至 2012年完成。從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，突出簡便實(shí)用、高效安全，以改柴為煤作燃料，研究滅菌灶形制大小、材料選用、設(shè)計(jì)方案和制作工藝技術(shù)等，并采用邊研制邊試驗(yàn)總結(jié)邊試用，加快生產(chǎn)示范和推廣應(yīng)用的步伐。

1 新型燃煤節(jié)能滅菌灶的構(gòu)造與技術(shù)特征

1.1 基本結(jié)構(gòu)新型節(jié)能滅菌灶的基本構(gòu)造是采用4毫米厚的普通鋼板焊接成一個長2 000毫米、寬1 700毫米、高310毫米的長方體水箱，在水箱的四周上沿用4塊4毫米厚普通鋼板分別向外向上45°制成4個斜面。斜面互相銜接，斜面4個角落上沿與箱體焊接鋼筋作支撐，長方體水箱用于加水，水箱的上面放鋼管大筐，鋼管大筐底面用12厘米或16厘米的鋼筋焊接成網(wǎng)格，其余五面各橫豎4條鋼管。滅菌時鋼管筐底面再平鋪木板并留有間隙，層層疊置滅菌筐，用油布密閉斜面上方，四角各開一個小孔泄氣保持常壓。灶門上方的水箱邊懸掛一溫度計(jì)，方便測知溫度。長方體水箱下方砌灶堂灶門，灶堂內(nèi)放置煤箱煤球。

圖1 第二代滅菌灶

1.2 主要技術(shù)特征

（1）確定家庭適用的滅菌灶形制大小。目前以金針菇為主的食用菌家庭生產(chǎn)規(guī)?；痉€(wěn)定在3萬～5萬袋，按以前滅菌灶能力，滅菌前后共需要30天以上，時間跨度大，不利于管理，特別是外出的菇農(nóng)將會錯過最佳上市時間。為了解決滅菌容量小、制袋滅菌時間長的問題，本課題組通過多次試驗(yàn)和走訪調(diào)查菇農(nóng)，并結(jié)合滅菌成本計(jì)算，確定金針菇生產(chǎn)家庭適用的滅菌灶形制大小為單灶滅菌袋數(shù)約4 000～4 500袋，每戶滅菌時間約20天。

（2）安全節(jié)本材料的選用。以往菇農(nóng)為了降低滅菌成本，采用1毫米厚的廢舊油桶（廢鐵桶）鋼板自制滅菌灶，制作成本是降低了，但耐壓性差，不安全，容量也小。為了提高滅菌安全系數(shù)，課題組通過開化縣鍋檢站多次試驗(yàn)，鍋體鋼板壁的厚度不小于3毫米，同時對焊縫的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行技術(shù)規(guī)定，從而保證使用的安全。

（3）滅菌灶箱體制作技術(shù)。根據(jù)食用菌培養(yǎng)料滅菌原理，提出節(jié)能滅菌灶箱體的制作技術(shù)為：內(nèi)表面焊縫咬邊深度不超過0.5毫米，連續(xù)長度不超過100毫米，焊縫兩側(cè)咬邊總長度不超過該焊縫長度的10%；外表面焊縫咬邊深度不超過1毫米，連續(xù)長度不超過100毫米，焊縫兩側(cè)咬邊總長度不超過該焊縫長度的15%。此規(guī)定已得到質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門鍋爐檢測站的確認(rèn)，并形成了滅菌灶技術(shù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)《新型節(jié)能食用菌滅菌設(shè)備規(guī)格及制造質(zhì)量技術(shù)要求》。

（4）砌灶、灶門（通風(fēng)口）高度控制。滅菌灶位置擺放及砌灶中的灶底高度和灶門（通風(fēng)口）高度，不但關(guān)系到裝袋、疊灶、滅菌工效，而且對滅菌效果及燃料費(fèi)用也有影響。砌灶時要選擇戶外空曠處，近水源，有硬化地面 30平方米，灶門順風(fēng)向的地址。砌灶的關(guān)鍵技術(shù)：①灶底（即水箱底）與煤球箱上沿的空隙高度，理論要求煤球燃燒時的火焰焰心與灶底（水箱底）重合，空隙過大，煤球火焰外圍接觸灶底，溫度低、升溫慢；過低，煤球不能充分燃燒，火焰不能完全展開，升溫慢。通過課題組多次試驗(yàn)及實(shí)際使用證明，灶底（水箱底）與煤球箱上沿的空隙高度以8厘米為佳；②灶門（通風(fēng)口）的高度，以封門的薄鋼板豎立靠緊灶體為佳，過高或過低都會影響到保溫時的密封程度，影響保溫，既浪費(fèi)燃料，又影響滅菌效果。

1.3 工作原理及特點(diǎn)新型燃煤節(jié)能滅菌灶的工作原理：在長方體水箱下方砌灶堂灶門，灶堂內(nèi)放置煤箱煤球，煤球燃燒將鍋體的水加熱成水蒸氣，水蒸氣通過鋼管大筐底面的鋼筋網(wǎng)格進(jìn)入油布和高壓膜密閉下的菌袋，經(jīng)過26小時100 ℃高溫水蒸氣進(jìn)行滅菌；水蒸氣在油布上冷凝成水珠，又從油布下方箱體斜面上重新流回至長方體水箱，水可循環(huán)使用，不另中途加水。新型節(jié)能滅菌灶為非全密閉式，密閉油布的4個角落各開一個小孔用以泄壓，滅菌壓力較小，使用比較安全。產(chǎn)品目前已連續(xù)安全使用5年，約尚可使用2年。安全性和安全使用年限大大超過原柴禾蒸汽滅菌灶，而且單灶滅菌4 500袋的量非常適合菇農(nóng)家庭生產(chǎn)經(jīng)營。

（1）水循環(huán)使用設(shè)計(jì)，降低勞動強(qiáng)度。滅菌灶采用長方體鋼板水箱4條頂邊，向外45°方向焊接斜面，和四周用高壓薄膜密封并覆蓋油布，水蒸氣在油布上冷凝成水珠，從油布下流至斜面上重新流回水箱，水循環(huán)使用，中途不另加水。整個滅菌過程中除了加一次煤球，不需請幫工添柴加水整夜守候，降低了勞動強(qiáng)度，保證溫度持續(xù)穩(wěn)定，縮短了滅菌時間，減少燃料消耗，提高了滅菌效能。

（2）小孔泄壓，保持常壓，保證安全。點(diǎn)火升溫前，用高壓膜和油布將裝滿菌袋的鋼管大筐嚴(yán)實(shí)覆蓋，再用繩子拉緊系實(shí)。油布嚴(yán)實(shí)覆蓋的作用是持續(xù)保證油布內(nèi)的氣壓略大于1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，100 ℃溫度保持26小時，對培養(yǎng)基進(jìn)行滅菌熟化，達(dá)到滅菌效果。

（3）主要設(shè)施為開放體而非全封閉設(shè)計(jì)，降低成本，保證滅菌效果和安全生產(chǎn)。受熱產(chǎn)汽裝置（長方形水箱）和菌袋滅菌器（鋼管大筐），均設(shè)計(jì)為開放體而非全封閉，不用耐受高壓，對設(shè)計(jì)、材料的要求不苛刻，利于降低制作成本，延長使用年限；同時又能防范、避免滅菌升溫操作不當(dāng)而出現(xiàn)的高溫高壓致爆炸和蒸汽泄漏的傷人事件。

經(jīng)浙江省科技信息研究院科技查新，水循環(huán)使用、小孔泄壓設(shè)計(jì)和針對新型燃煤節(jié)能滅菌灶研制推廣而制定的《新型節(jié)能食用菌滅菌設(shè)備規(guī)格及制造質(zhì)量技術(shù)要求》《技術(shù)操作規(guī)程》，在國內(nèi)文獻(xiàn)中未見述及和報道。

2 新型燃煤節(jié)能滅菌灶的使用與保養(yǎng)

2.1 安全檢查使用前需進(jìn)行安全檢查。主要檢查鍋體鋼板有無局部變形、腐蝕等。如果有影響安全使用的情況，應(yīng)進(jìn)行修復(fù)或更新；油布應(yīng)完好，無裂紋和嚴(yán)重磨損等。

2.2 進(jìn)灶準(zhǔn)備料袋裝好后整齊碼放于鋼筋條制作的菌袋筐中；給長方體水箱注水；鋪上木板，然后準(zhǔn)備菌袋進(jìn)灶。

2.3 菌袋進(jìn)灶進(jìn)灶前半小時，每只煤球箱點(diǎn)燃6只煤球，放入箱底，然后依次放入煤球共約500～550只，另有250只煤球待用。具體操作步驟為：①菌袋及時搬運(yùn)進(jìn)灶；②疊灶時菌袋之間留有空隙，以利蒸汽流通，提高滅菌效果；③菌袋疊灶完畢后，用高壓膜和油布將斜面上方料袋嚴(yán)實(shí)覆蓋，4個角落各開一個小孔，再用繩子拉緊系實(shí)；④在灶門上方的水箱上插一支溫度計(jì)，以便觀察溫度；⑤每灶滅菌數(shù)量以4 000～4 500袋左右為宜。

2.4 升溫控溫掌握 “攻頭、保尾、控中間”的原則，即前期升溫火力要猛、速度要快，點(diǎn)火至升溫到100 ℃時保持8～10小時；保溫期間溫度一定要穩(wěn)定在100 ℃，保持26小時左右，不能忽高忽低；保溫快結(jié)束時仍要保持一定的溫度，?；鸷竺荛]4小時出灶。100 ℃溫度保持20小時后，再添加250只煤球，既能控制前期燃燒溫度，又能保證滅菌后期對溫度的需要。

2.5 保養(yǎng)技術(shù)滅菌結(jié)束后，將滅菌灶鍋體內(nèi)水放盡，確認(rèn)設(shè)備無局部變形后，經(jīng)通風(fēng)干燥后，用鋼絲刷清除箱體內(nèi)外表面銹，然后涂刷 1～2道防銹漆，待漆自然落干，再覆蓋油布并用繩子系緊，予以保存。

3 新型燃煤節(jié)能滅菌灶的應(yīng)用效果

3.1 滅菌成本下降新型燃煤節(jié)能滅菌灶比照燃柴滅菌灶，每滅菌萬袋金針菇可節(jié)省滅菌燃料費(fèi)用752元；在滅菌過程中不用中途加水，不請幫工，每萬袋可節(jié)省滅菌工本750元；合計(jì)滅菌每萬袋金針菇培養(yǎng)料可節(jié)省燃料和人工費(fèi)用 1 502元，折每袋金針菇降低滅菌費(fèi)用0.150 2元。推廣應(yīng)用后節(jié)省費(fèi)用5 553.49萬元。

3.2 產(chǎn)量質(zhì)量提高在試驗(yàn)和生產(chǎn)中，新型燃煤節(jié)能滅菌灶使用表現(xiàn)：滅菌過程中溫度持續(xù)穩(wěn)定，蒸汽流通性好，菌袋滅菌均勻徹底，菌袋無競爭性雜菌，接種后成品率提高，菌絲生長快而健壯，尤其表現(xiàn)在二、三潮菇，菌絲明顯保持較好的生長發(fā)育勢頭，產(chǎn)量質(zhì)量提高。單灶試驗(yàn)、生產(chǎn)對比試驗(yàn)和對菇農(nóng)的調(diào)查等結(jié)果顯示，產(chǎn)量增幅為11.4%～22.6%，成品率提高5.8個百分點(diǎn)。按產(chǎn)量增幅約11.4%計(jì)算，每袋最低可增產(chǎn)0.04千克，增收0.2元；共約增產(chǎn)鮮菇14 789.6噸，增加收入7 394.8萬元。

3.3 改善生產(chǎn)環(huán)境通過開化縣食用菌重點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、衢江區(qū)湖南鎮(zhèn)、柯城區(qū)溝溪鄉(xiāng)、龍游縣等食用菌生產(chǎn)基地示范推廣應(yīng)用，新型燃煤節(jié)能滅菌灶都獲得良好的效果，每萬袋滅菌時間縮短 53小時以上，滅菌過程不另添柴加水，不需雇工整夜守候，減輕勞動強(qiáng)度，緩解菌袋滅菌期間勞動力緊缺的問題；安全性能大有提高，5年使用下來未發(fā)生爆炸和蒸汽傷人事件，人身財產(chǎn)安全有保障，產(chǎn)品安全使用年限延長，并減少了菇農(nóng)設(shè)施財產(chǎn)性資金投入，有力地促進(jìn)了產(chǎn)業(yè)健康有序的發(fā)展。

3.4 保護(hù)林木資源通過不同滅菌灶單灶試驗(yàn)和菇農(nóng)間的不同滅菌灶生產(chǎn)對比試驗(yàn)，及對大量菇農(nóng)的調(diào)查顯示，燃柴滅菌灶每萬袋金針菇培養(yǎng)料滅菌需用柴禾2立方米以上，2008—2012年全市推廣新型燃煤節(jié)能滅菌灶1 579臺，累計(jì)滅菌食用菌36 974萬袋，免作燃料林木73 948立方米，可有力促進(jìn)食用菌產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展，同時又為生態(tài)建設(shè)作出貢獻(xiàn)。