食用菌栽培基質(zhì)粉碎設(shè)備的研發(fā)現(xiàn)狀與展望*

王明友 宋衛(wèi)東 王教領(lǐng) 吳今姬 王培雨

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食用菌栽培基質(zhì)粉碎設(shè)備的研發(fā)現(xiàn)狀與展望*

王明友 宋衛(wèi)東**王教領(lǐng) 吳今姬 王培雨

（農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所，南京 210014）

闡述研發(fā)食用菌基質(zhì)粉碎機的意義，概述我國食用菌基質(zhì)粉碎裝備的研發(fā)現(xiàn)狀，重點介紹現(xiàn)有基質(zhì)粉碎機的主要機型，指出錘片式粉碎機仍為我國食用菌栽培基質(zhì)處理的主要機型。分析基質(zhì)粉碎裝備的發(fā)展趨勢；介紹并探討優(yōu)化現(xiàn)有的粉碎設(shè)備，進一步改進和完善現(xiàn)有機型；研發(fā)與地方基質(zhì)特性相配套的粉碎裝備；研發(fā)聯(lián)合粉碎作業(yè)裝備；發(fā)展一體化粉碎作業(yè)裝備。

食用菌；基質(zhì)；粉碎技術(shù)；現(xiàn)狀；展望

近年來，隨著栽培原料棉籽殼價格的快速上漲，食用菌栽培利潤越來越低，迫切需要開發(fā)新的栽培基質(zhì)來降低成本[1]。農(nóng)作物秸稈因含有豐富的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等，受到青睞。利用農(nóng)作物秸稈栽培食用菌，不僅能增加培養(yǎng)基生產(chǎn)原料的來源[2]，而且生產(chǎn)食用菌后的菌糠可作為優(yōu)質(zhì)有機肥還田，或用作飼料添加物、生物質(zhì)燃料[3]、二次蘑菇栽培基質(zhì)等，進行循環(huán)利用，體現(xiàn)出循環(huán)農(nóng)業(yè)的特征。

我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)作物秸稈資資源豐富。當前，我國農(nóng)作物秸稈總量超過8 億噸，其中超過35％的秸稈未被合理利用。而利用秸稈需經(jīng)粉碎處理。規(guī)模化粉碎處理農(nóng)作物秸稈是開發(fā)利用及產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)[4]，只有當秸稈的粉碎顆粒符合食用菌栽培要求時，才能為后續(xù)食用菌栽培生產(chǎn)所利用。

1 研發(fā)食用菌基質(zhì)粉碎機的意義

1.1 基于食用菌新栽培基質(zhì)開發(fā)的需要

食用菌人工栽培方式最初為段木栽培，20世紀80年代后逐漸改為袋料栽培。袋料栽培開始階段，棉籽殼是主要原料之一。但隨著栽培規(guī)模的擴大，棉花種植面積的縮小，迫使食用菌栽培尋求新的基質(zhì)來替代棉籽殼?，F(xiàn)階段已發(fā)展為利用農(nóng)林廢棄物栽培食用菌，為滿足食用菌袋料栽培的工藝要求，必須對農(nóng)林廢棄物進行粉碎。

1.2 基于食用菌產(chǎn)量增加的需要

近年來，我國食用菌產(chǎn)業(yè)處于一個新的轉(zhuǎn)型期。特別是從2006年開始的食用菌工廠化生產(chǎn)，促使食用菌產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴增顯著。2000年全國食用菌總產(chǎn)量僅為663.78萬噸，到2010年達到2 261.25萬噸，到2012年更是達到了2 828萬噸，成為名副其實的食用菌大國。按照國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學家張金霞研究員的統(tǒng)計，僅2012年度我國所需的食用菌栽培基質(zhì)就達3 200萬噸。因此，日益擴大的高需求量的食用菌基質(zhì)，促使研發(fā)基質(zhì)粉碎設(shè)備成為必然。

1.3 基于現(xiàn)有基質(zhì)粉碎設(shè)備的不完善性

雖然我國的粉碎技術(shù)較成熟，粉碎機的種類與粉碎方式多樣，但其主要針對飼料粉碎和農(nóng)作物秸稈切碎等方面[5]。從能耗、產(chǎn)量、物料的適應性、粉碎粒度、經(jīng)濟性，以及機型本身的工作穩(wěn)定性、操作安全性、壽命、工作性能等多方面綜合分析考慮，現(xiàn)有的粉碎設(shè)備還不能很好適應食用菌栽培基質(zhì)的粉碎[6]?，F(xiàn)有粉碎機雖可滿足規(guī)?；a(chǎn)對軟質(zhì)秸稈（麥稈、稻稈、油菜稈）的粉碎要求，但對高蠟質(zhì)、長纖維、木質(zhì)化程度較高的硬質(zhì)與高纖維物料（棉稈、桑枝條）的規(guī)?；鬯?，須通過先切后粉的模式進行。

2 食用菌基質(zhì)粉碎機的研發(fā)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，針對食用菌栽培基質(zhì)對粒度的大小和柔軟程度等的要求，粉碎機需首先滿足對硬質(zhì)秸稈的粉碎揉搓，在保證一定粒度的基礎(chǔ)上，盡可能實現(xiàn)軟化基質(zhì)，以減少破袋率或空隙率。因此，錘片式粉碎機仍是我國食用菌栽培基質(zhì)粉碎的主要機型。

我國第一臺錘片式粉碎機于1955 年引自原蘇聯(lián)[7]。在以后的幾十年，我國相繼開發(fā)了一系列專用型與通用型粉碎設(shè)備，并對降低能耗，提高效率，延長主要易損零部件的使用壽命，提高物料粉碎粒度的均勻性等方面進行了研究。

2.1 鍘切式粉碎可作為食用菌基質(zhì)粉碎中的前道工序使用

根據(jù)粉碎方式和粉碎手段的不同可將粉碎技術(shù)分為鍘切式、錘片式、揉切式和組合式4種[8]。其中鍘切式粉碎可作為食用菌基質(zhì)粉碎的前道工序進行作業(yè)。尤其是對于硬質(zhì)與高纖維物料粉碎，必須進行鍘切，才能完成后續(xù)的錘片作業(yè)。但其作業(yè)時需要人工輔助，且勞動強度較大，生產(chǎn)效率較低，存在切刀磨損嚴重的問題。

2.2 錘片式粉碎機為食用菌基質(zhì)粉碎主要機型

目前，食用菌基質(zhì)粉碎普遍采用錘片式粉碎。其原理是喂入粉碎室的秸稈，經(jīng)錘片的高速旋轉(zhuǎn)打擊，得到一定程度的粉碎，然后以較高的速度被拋向固定在粉碎室內(nèi)部的齒板和篩片上，受到齒板的碰撞和篩片的搓擦，而得到進一步的粉碎。粉碎在粉碎室內(nèi)重復進行，直到物料通過篩孔為止。這種機型能滿足食用菌栽培對軟質(zhì)秸稈基質(zhì)粉碎的柔軟性與粒度大小的要求，而不能很好地完成對硬質(zhì)與高纖維秸稈的作業(yè)要求。

2.3 其他的粉碎機型多為鍘切式與錘片式的整合

現(xiàn)階段，在鍘切式與錘片式粉碎機的研究與推廣基礎(chǔ)上已研發(fā)出揉搓機、揉碎機、組合式粉碎機等多種機型。其中揉切式粉碎機采用了動刀與定刀組合的多刀剪切，剪切后的秸稈由高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子拋向揉搓室，然后由轉(zhuǎn)子再進行揉搓，極大地提高了生產(chǎn)效率，降低了功率消耗，實現(xiàn)了鍘切與錘片揉搓的有效結(jié)合。但該種機型的工作對刀具要求較高，刀具磨損嚴重。

組合式粉碎機是將鍘切、粉碎、揉搓等功能組合為一體的新型粉碎技術(shù)，既有錘片的撞擊作用，又有動刀的切割作用，同時齒板和定刀也會產(chǎn)生揉搓和切割作用，提高了粉碎的質(zhì)量與效率。農(nóng)業(yè)部南京農(nóng)業(yè)機械化研究所宋衛(wèi)東、王明友等人設(shè)計的帶風引出料的一體化組合式粉碎機，由一臺電機帶動完成切斷、粉碎、揉搓等作業(yè)工序，可實現(xiàn)軟質(zhì)秸稈的直接粉碎、揉搓作業(yè)和硬質(zhì)與高纖維秸稈的先鍘切、后粉碎揉搓作業(yè)。其通過安裝在鍘切裝置喂料口處的強制喂料與壓實輥將硬質(zhì)、高纖維秸稈強制喂入并壓實鍘切，解決普通喂料時出現(xiàn)的往復鍘切問題，大大提高切刀的使用壽命。同時，實現(xiàn)鍘切與粉碎的不同轉(zhuǎn)速，在降低能耗的同時，提高切刀壽命與基質(zhì)柔軟度。通過篩網(wǎng)后的物料首先進入集料室，通過風量控制槽實現(xiàn)生產(chǎn)率與粒度的調(diào)節(jié)，最后通過風引輸送到帆布袋收集粉碎料，達到作業(yè)環(huán)境無灰塵的效果。

3 食用菌基質(zhì)粉碎裝備展望

3.1 優(yōu)化現(xiàn)有粉碎機型，實現(xiàn)關(guān)鍵部件的標準化

在現(xiàn)有鍘切式與錘片式粉碎機的基礎(chǔ)上，進一步研究和拓展基質(zhì)粉碎機的機型，并要不斷優(yōu)化、改進和完善現(xiàn)有基質(zhì)粉碎設(shè)備，使各種機型的主要工作部件實現(xiàn)標準化。提高基質(zhì)粉碎機的質(zhì)量，降低能耗，增強機組的安全性。

3.2 根據(jù)不同地區(qū)食用菌栽培基質(zhì)特性，研發(fā)與其相適應、相配套的粉碎裝備

根據(jù)各地栽培基質(zhì)的特性，有針對性地研發(fā)粉碎裝備，以提高菇農(nóng)購買設(shè)備的積極性。

3.3 研發(fā)配套作業(yè)機械，形成聯(lián)合粉碎作業(yè)裝備

以棉稈為例，可研發(fā)拔稈、切斷、粉碎的揉碎機，一次性完成棉稈的拔稈、輸送、揉碎和收集等多項作業(yè)，以期在田間直接將棉稈揉碎，使其直接轉(zhuǎn)化為栽培所需的原料或粗原料，降低棉稈運輸成本。

3.4 發(fā)展一體化粉碎裝備

研發(fā)一體化粉碎設(shè)備，有利于實現(xiàn)提高效率與降低能耗，最大限度地降低工人的勞動強度。在移動切碎機的基礎(chǔ)上研發(fā)移動揉切粉碎裝備，實現(xiàn)移動作業(yè)就可完成切粉工序，降低運輸成本。同時，研發(fā)與借鑒現(xiàn)有除塵裝置，消除粉碎裝備作業(yè)中的粉塵濃度，創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境。提高粉碎裝備中關(guān)鍵部件的使用壽命，尤其是刀片，需進行材質(zhì)方面的科學研究。

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國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項資金資助項目（CARS-24），江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新項目（CX（13）3030）；2013年度江蘇省科技支撐計劃（BE2013412）

*本文原為由中國菌物學會、華中農(nóng)業(yè)大學、易菇網(wǎng)共同主辦的2014中國食用菌產(chǎn)業(yè)年會會議報告

王明友(1982-)，男，山東沂南人，助理研究員，主要從事食用菌機械化方面的研究，E-mail：wmyss@126.com

宋衛(wèi)東(1965-)，男，江蘇泰州人，研究員，碩士生導師。主要從事食用菌機械化生產(chǎn)技術(shù)研究，E-mail：songwd@163.com

S646,TH69

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2095-0934（2014）06-352-03