香菇機(jī)械化高效生產(chǎn)裝備的研發(fā)

徐壽海

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香菇機(jī)械化高效生產(chǎn)裝備的研發(fā)

徐壽海

（連云港國(guó)鑫食用菌成套設(shè)備有限公司，江蘇 連云港 222043）

介紹香菇機(jī)械化高效生產(chǎn)裝備，包括香菇長(zhǎng)棒式栽培機(jī)械化高效生產(chǎn)裝備，香菇短棒式栽培機(jī)械化高效生產(chǎn)裝備，以及防污染液體菌種生產(chǎn)裝備系統(tǒng)。長(zhǎng)棒式栽培機(jī)械涵蓋了輸送、裝框、滅菌、接種、封膜、培養(yǎng)和注水等香菇生產(chǎn)全過(guò)程。短棒式栽培機(jī)械有帶套環(huán)短棒生產(chǎn)裝備、熱合封口短棒生產(chǎn)裝備。比較說(shuō)明防污染液體菌種生產(chǎn)裝備系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)食用菌液體菌種制作模式所具有的優(yōu)勢(shì)。

機(jī)械設(shè)備；香菇；工廠化；生產(chǎn)

香菇栽培已有近千年的歷史，但生產(chǎn)栽培方式仍采用上世紀(jì)80年代的傳統(tǒng)模式：菌棒的滅菌采用常壓、低溫，滅菌周期長(zhǎng)達(dá)十幾個(gè)小時(shí)；固體種人工接種；每潮菇后需人工注水。大量繁重的手工作業(yè)形成了香菇產(chǎn)業(yè)的密集性勞動(dòng)生產(chǎn)模式。香菇市場(chǎng)的需求潛力巨大，隨著勞動(dòng)力成本的上升，傳統(tǒng)栽培模式已很難適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需要。我國(guó)的香菇產(chǎn)業(yè)正處在一個(gè)轉(zhuǎn)型時(shí)期，工廠化、節(jié)約化、自動(dòng)化將是我國(guó)香菇產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必由之路。近年來(lái)，連云港國(guó)鑫食用菌成套設(shè)備有限公司探索研發(fā)出系列香菇機(jī)械化高效生產(chǎn)裝備，具有較好的應(yīng)用價(jià)值，現(xiàn)簡(jiǎn)介如下。

1 香菇長(zhǎng)棒式栽培機(jī)械化高效生產(chǎn)裝備

1.1 輸送、裝筐

為了縮短香菇菌棒滅菌時(shí)間，保證滅菌的徹底性，滅菌后不產(chǎn)生脹袋，采取裝袋后將菌棒輸送至打孔貼膜機(jī)（圖1），在菌棒中心部位打孔，貼上透氣膜。該膜的作用是將菌棒滅菌時(shí)袋內(nèi)產(chǎn)生的壓力泄掉。將經(jīng)打孔貼膜的香菇菌棒通過(guò)自動(dòng)輸送裝筐機(jī)裝入筐中（圖2）。

圖1 打孔貼膜機(jī)

圖2 輸送、裝筐設(shè)備

1.2 菌棒滅菌

傳統(tǒng)的香菇菌棒滅菌方法多采用常壓滅菌，將菌棒碼放在常壓滅菌柜中，滅菌溫度100 ℃，滅菌時(shí)間12小時(shí)以上。此方法碼棒用工多、滅菌溫度低、滅菌用時(shí)長(zhǎng)、蒸汽耗量大，且容易脹袋。

（1）發(fā)生原因：①菌棒在滅菌柜內(nèi)的擺放形式不利于滅菌，密集擺放影響滅菌效果。②菌棒扎口后培養(yǎng)基被密閉在塑料袋中，培養(yǎng)基空隙中的冷空氣無(wú)法排除，影響蒸汽對(duì)培養(yǎng)基的滲透加熱，所需的滅菌時(shí)間較長(zhǎng)。③高溫滅菌時(shí)，培養(yǎng)基內(nèi)部的水分被蒸發(fā)，在菌棒內(nèi)形成高壓狀態(tài)，棒內(nèi)壓力明顯大于棒外壓力時(shí)造成破袋，所以不能采用高溫滅菌。④香菇菌棒塑料袋大多采用聚乙烯薄膜做成，聚乙烯膜的屬性不能耐115 ℃以上的溫度。

（2）解決方法：①將菌棒筐輸送至上架機(jī)，繼之又將菌棒筐裝入車(chē)架上（圖3）。②將裝滿菌棒筐的車(chē)架通過(guò)輸送裝置或叉車(chē)運(yùn)送至滅菌柜前門(mén)，滅菌柜輸送裝置將車(chē)架自動(dòng)輸送至滅菌柜內(nèi)部進(jìn)行滅菌。菌棒間留有一定的蒸汽空間，有利于殺滅菌包內(nèi)的細(xì)菌（圖4）。③滅菌、排氣。采用脈動(dòng)真空蒸汽滅菌法及用抽真空的辦法排除菌包內(nèi)的空氣，115 ℃或121 ℃下對(duì)菌棒進(jìn)行滅菌，以121 ℃進(jìn)行滅菌則需采用聚丙烯袋。為防止菌包破裂，于滅菌程序結(jié)束后采取脈沖排氣法，使菌包內(nèi)部的壓力通過(guò)透氣膜向外部釋放。整個(gè)滅菌周期可在6～7小時(shí)完成，且滅菌徹底，不脹袋。④出柜。滅菌排氣程序結(jié)束后，滅菌柜內(nèi)呈零壓時(shí)，可開(kāi)啟后門(mén)，使車(chē)架菌包筐自動(dòng)行走至后門(mén)外側(cè)，叉車(chē)將第一個(gè)車(chē)架叉走后，第二個(gè)車(chē)架自動(dòng)運(yùn)行至后門(mén)外側(cè)，等待叉車(chē)搬運(yùn)（圖5）。

圖3 上架機(jī)

圖4 滅菌設(shè)備（進(jìn)鍋）

圖5 滅菌設(shè)備（出柜）

圖6 長(zhǎng)棒液體接種貼膜機(jī)

1.3 菌棒接種封膜

傳統(tǒng)的接種方法是由操作者持接種槍將液體菌種噴入菌包內(nèi)部，接種效率低、接種量無(wú)法控制、污染率又高。接種后需在菌棒外部再套一層防護(hù)袋，菌棒培養(yǎng)至一定時(shí)期再取下該防護(hù)袋，并在接種孔附近人工扎小透氣孔。下面介紹一種香菇菌棒液體接種封膜機(jī)（圖6）。

將菌棒筐輸送至接種機(jī)，接種機(jī)對(duì)菌棒進(jìn)行表面整平、擦凈、消毒，打4～5個(gè)菌種洞、接種。接種量可調(diào)節(jié)，接種后在菌種洞上自動(dòng)粘貼無(wú)菌透氣膜，保護(hù)接種口不受污染。接種機(jī)工作效率為每小時(shí)接3 000包。接種噴頭和管路可實(shí)現(xiàn)在線清洗、消毒。接種封膜后不需再套防護(hù)袋，無(wú)菌透氣膜有良好的過(guò)濾效果和透氣性，培養(yǎng)時(shí)也不需要在菌棒上扎小透氣孔。

1.4 培養(yǎng)

菌棒筐經(jīng)上架機(jī)裝入培養(yǎng)架；由叉車(chē)搬運(yùn)至培養(yǎng)架進(jìn)入培養(yǎng)室培養(yǎng)。

1.5 菌棒注水

每潮菇采后用菌棒運(yùn)載車(chē)將菌棒推送至高壓浸水器。將高壓浸水器內(nèi)室抽成真空，使菌棒處于真空環(huán)境；并注高壓水浸泡菌棒。只需十幾分鐘就可達(dá)到理想的注水效果（圖7）。

圖7 菌棒高壓注水設(shè)備

2 香菇短棒式栽培機(jī)械化高效生產(chǎn)裝備

2.1 帶套環(huán)短棒生產(chǎn)裝備

將帶套環(huán)的短棒裝入筐內(nèi)，送至上架機(jī)將短棒筐裝入車(chē)架上（圖3）。將裝滿菌棒筐的車(chē)架通過(guò)輸送裝置或叉車(chē)運(yùn)送至滅菌柜前門(mén)，滅菌柜輸送裝置自動(dòng)將車(chē)架輸送至滅菌柜內(nèi)部（圖4）。

（1）滅菌。采用脈動(dòng)真空蒸汽滅菌法及用抽真空的辦法排除菌包內(nèi)的空氣；在121 ℃條件下對(duì)菌棒進(jìn)行滅菌。整個(gè)滅菌周期可在4小時(shí)內(nèi)完成，且能確保滅菌徹底。套環(huán)內(nèi)的透氣膜有很好的通氣性和過(guò)濾作用，能確保不脹袋，不易受污染。

（2）接種。采用香菇短棒液體接種機(jī)。此形式的接種機(jī)適用于帶套環(huán)的所有袋栽菌包，每小時(shí)接種3 000包以上。該接種機(jī)已在杏鮑菇、灰樹(shù)花栽培廠廣泛使用（圖8）。

圖8 液體接種機(jī)

（3）培養(yǎng)。接完種的菌棒筐上架（圖3），至培養(yǎng)室培養(yǎng)。

（4）架式出菇。每潮菇采收后，由人工向香菇棒頂部灑水，使水浸在香菇棒中心孔內(nèi)。此方法代替人工的注射加水或浸泡加水（圖9）。

圖9 架式出菇

2.2 熱合封口短棒生產(chǎn)裝備

將裝袋后的香菇短棒傳輸至熱合封口機(jī)（圖10），將菌棒焊接封口。焊縫中部保留適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度不封口，作為菌棒高溫滅菌時(shí)的泄壓孔。將封口后的菌棒通過(guò)裝筐機(jī)自動(dòng)裝入筐中（圖11）；將裝滿菌棒的筐輸送至翻筐機(jī)（圖12）。翻筐機(jī)將菌棒倒立裝入筐中，使菌棒的焊接處封口。泄壓孔置于筐底部。將倒置于筐中的菌棒，輸送至上架機(jī)將短棒筐裝入車(chē)架上（圖3），通過(guò)輸送裝置或叉車(chē)將裝滿菌棒筐的車(chē)架運(yùn)送至滅菌柜前門(mén)；滅菌柜輸送裝置將車(chē)架自動(dòng)輸送至滅菌柜內(nèi)部（圖4）。

圖10 熱合封口機(jī)

圖11 裝框機(jī)

圖12 翻筐機(jī)

（1）滅菌。采用脈動(dòng)真空蒸汽滅菌法和用抽真空的辦法排除菌包內(nèi)的空氣，并以121 ℃對(duì)菌棒進(jìn)行滅菌。由于菌棒底部的封口處留有泄壓孔，抽真空時(shí)可將菌棒內(nèi)冷空氣排出。升溫滅菌時(shí)菌棒內(nèi)的壓力從底部泄壓孔排出。整個(gè)滅菌周期可在4小時(shí)內(nèi)完成，并能確保滅菌徹底，不至發(fā)生脹袋現(xiàn)象。由于泄壓孔被菌棒壓在筐底部，在菌棒冷卻和培養(yǎng)階段也不容易造成污染。

（2）菌棒接種。將冷卻后的菌棒筐輸送至接種機(jī)（圖13），接種機(jī)對(duì)菌棒平面進(jìn)行擦凈、消毒、整平、打菌種洞、接種、調(diào)節(jié)接種量、接種后在菌種洞上方自動(dòng)粘貼無(wú)菌透氣膜，保護(hù)接種口不受污染。接種機(jī)每小時(shí)工作效率為3 000包。接種噴頭和管路可實(shí)現(xiàn)在線清洗、消毒。接種封膜后不需再套防護(hù)袋，無(wú)菌透氣膜有良好的過(guò)濾效果和透氣性，培養(yǎng)時(shí)也不需要在菌棒上扎小透氣孔。

圖13 短棒液體接種機(jī)

（3）培養(yǎng)。菌棒筐經(jīng)上架機(jī)裝入培養(yǎng)架；叉車(chē)搬運(yùn)培養(yǎng)架進(jìn)培養(yǎng)室。

（4）削膜、打孔。經(jīng)培養(yǎng)后的菌棒筐輸送至削膜打孔機(jī)，削平上下端面的膜，打通菌棒中心孔，在菌棒端面上形成蓄水池（圖14）。

圖14 菌棒翻轉(zhuǎn)削膜打孔機(jī)

打孔后的菌棒搬運(yùn)至出菇房。人工將菌棒放置在菌棒串掛器上，串掛器將菌棒逐一頂升串掛在空心軸上。為防止注水時(shí)引起底部菌棒疏松被壓潰，在一串菌棒中部的適當(dāng)位置增加分壓托盤(pán)，減輕底部菌棒的壓力。空心軸的上端連接鋼管架螺紋，鋼管架即是菌棒的掛架，也是補(bǔ)水時(shí)的給水管道（圖15）。

圖15 菌棒串掛裝置

（5）串掛出菇，自動(dòng)補(bǔ)水。對(duì)出菇大棚配置水氣調(diào)節(jié)裝置。該裝置由送風(fēng)機(jī)、水箱、水泵、管道、控制器組成。供水管道與鋼管架連通。該裝置具備以下功能，詳見(jiàn)圖16。

圖16 串掛出菇自動(dòng)補(bǔ)水裝置

出菇大棚配置水氣調(diào)節(jié)裝置，其具體功能如下：①配液罐內(nèi)水溫可調(diào)節(jié)，可根據(jù)需要向水中配制適合菇生長(zhǎng)的生長(zhǎng)素。②送風(fēng)量和濕度可調(diào)節(jié)。③可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，定時(shí)間歇性向菌棒中心部給水、向菇棚內(nèi)通風(fēng)。④每潮菇采收后，在不搬動(dòng)菌棒的情況下，根據(jù)需要適時(shí)、間歇性通過(guò)疏水管道向空心軸注入不同溫度的水。水經(jīng)過(guò)空心軸的噴水孔流入菌棒上部的蓄水池，增加菌棒含水量；代替人工注射加水或浸泡加水（圖17）。

圖17 噴水裝置

3 防污染液體菌種生產(chǎn)裝備系統(tǒng)

用液體菌種種植香菇已經(jīng)在很多企業(yè)取得了成功，有些廠家反映液體菌種的穩(wěn)定性不好，菌種吃料的速度時(shí)快時(shí)慢；容易污染；對(duì)制種的人員素質(zhì)有很高的要求。

3.1 傳統(tǒng)食用菌液體菌種制作模式

人工推動(dòng)液體菌種培養(yǎng)罐進(jìn)入滅菌器進(jìn)行滅菌。滅菌結(jié)束，將液體培養(yǎng)罐從滅菌器內(nèi)部拉出，進(jìn)入培養(yǎng)罐冷卻間進(jìn)行噴水冷卻。冷卻前先將無(wú)菌空氣管道接入培養(yǎng)罐，防止培養(yǎng)罐在冷卻過(guò)程中形成負(fù)壓造成污染。冷卻結(jié)束后，先將無(wú)菌空氣管道拔下，再由人工推動(dòng)培養(yǎng)罐進(jìn)入接種間百級(jí)層流罩下方，然后將無(wú)菌空氣管道接入培養(yǎng)罐，使罐內(nèi)形成正壓，防止細(xì)菌進(jìn)入罐內(nèi)。在百級(jí)層流罩下由人工打開(kāi)接種蓋，將二級(jí)種接入罐內(nèi)完成接種。接種完成后，又將無(wú)菌氣管道拔下，由人工推動(dòng)培養(yǎng)罐進(jìn)入培養(yǎng)間，再將無(wú)菌空氣管道接入培養(yǎng)罐，向罐內(nèi)提供氧氣。培養(yǎng)結(jié)束后將培養(yǎng)罐輸出管道與接種機(jī)連接。接種結(jié)束后，將培養(yǎng)罐推動(dòng)至清洗間進(jìn)行清洗，循環(huán)使用。

3.2 傳統(tǒng)液體菌種制作模

式存在的缺陷

（1）工作強(qiáng)度大。因每個(gè)菌種培養(yǎng)罐需安裝活動(dòng)輪，由人工拉動(dòng)搬運(yùn)，而在總重量超過(guò)800千克的情況下，人力很難驅(qū)動(dòng)。

（2）污染率高。每個(gè)菌種罐在一個(gè)培養(yǎng)周期中需要多次接插、拆卸無(wú)菌空氣接頭，菌種輸出管道與接種機(jī)頻繁手工連接。以上過(guò)程都必須在無(wú)菌條件下完成，要求員工有很強(qiáng)的責(zé)任心和技術(shù)水平，否則極易造成污染。

（3）其他。菌絲培養(yǎng)過(guò)程中受氧不均勻，進(jìn)入培養(yǎng)罐的無(wú)菌空氣不能均勻分布在培養(yǎng)液中。培養(yǎng)罐缺少攪拌裝置，造成菌絲溶氧量不一致，培養(yǎng)罐內(nèi)上下菌絲濃度不均勻，以及培養(yǎng)溫度不可控制。

上述問(wèn)題嚴(yán)重地影響液體菌種的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性。

3.3 防污染液體菌種生產(chǎn)裝備系統(tǒng)的特點(diǎn)

針對(duì)現(xiàn)有液體菌種制作過(guò)程中存在的培養(yǎng)溫度不可控，菌種溶氧量不均勻，菌絲濃密度太低，經(jīng)常發(fā)生污染等技術(shù)問(wèn)題，提供的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、使用方便安全、能夠大幅降低污染率的液體菌種制作系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要由營(yíng)養(yǎng)液滅菌系統(tǒng)、液體菌種培養(yǎng)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等組成。整個(gè)系統(tǒng)安置在操作平臺(tái)上（圖18）。

圖18 液體菌種制作系統(tǒng)平臺(tái)

（1）無(wú)菌營(yíng)養(yǎng)液制作系統(tǒng)的功能。自動(dòng)定量加水，調(diào)整營(yíng)養(yǎng)液濃度；設(shè)置滅菌參數(shù)，觸摸滅菌程序鍵自動(dòng)滅菌；滅菌結(jié)束后，冷卻系統(tǒng)對(duì)高溫營(yíng)養(yǎng)液自動(dòng)進(jìn)行冷卻；能將冷卻后的營(yíng)養(yǎng)液通過(guò)衛(wèi)生管道輸送至培養(yǎng)罐。營(yíng)養(yǎng)液輸送管道能自動(dòng)清洗滅菌；接種由操作人員在百級(jí)層流罩下進(jìn)行。

（2）菌絲培養(yǎng)。培養(yǎng)時(shí)無(wú)菌氣體通過(guò)布?xì)庋b置向菌絲均勻供氧。向培養(yǎng)罐夾層輸入適當(dāng)溫度的水，調(diào)控菌絲培養(yǎng)溫度。高速攪拌器適時(shí)攪拌，切割菌絲增加菌絲萌發(fā)點(diǎn)，提高菌絲濃密度。

（3）液體菌種輸出。液體菌種培養(yǎng)完成后，通過(guò)衛(wèi)生管道將菌種輸送至接種機(jī)。

（4）在線清洗。菌種輸送管道、液體接種機(jī)噴嘴可實(shí)現(xiàn)在線清洗、滅菌。

防污染液體菌種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：①液體菌種制作的全過(guò)程都在密閉的容器和管道中完成，污染幾率為零。②培養(yǎng)罐中使用剩余的菌種可作為再次培養(yǎng)的母種使用，避免了逐次接種的污染風(fēng)險(xiǎn)，大大降低污染幾率。③該系統(tǒng)的攪拌裝置在菌絲培養(yǎng)過(guò)程中可適時(shí)攪拌，以切割菌絲增加菌絲萌發(fā)點(diǎn)，提高溶氧量使菌球小而均一。④培養(yǎng)罐的布?xì)庋b置將氧氣均勻地提供給液體菌種，有效提高菌種濃度。⑤液體菌種培養(yǎng)罐的規(guī)格可根據(jù)液體菌種每天使用量來(lái)定制。⑥系統(tǒng)由電腦自動(dòng)控制，安全可靠。減少用工量，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

上面有關(guān)香菇串掛出菇的方法還只是一種設(shè)想，是否能付諸批量生產(chǎn)尚待在實(shí)踐中驗(yàn)證完善，希望有識(shí)之士不吝賜教，共同探討。

[1] 國(guó)鑫公司. 適用于食用菌滅菌的小型移位車(chē): 中國(guó), ZL201320473319.7[P].公告日期: 2014年01月29日.

[2] 國(guó)鑫公司. 適用于食用菌滅菌的大型移位車(chē)及輸送系統(tǒng): 中國(guó), ZL201320473304.0[P].公告日期: 2014年01月29日.

[3] 國(guó)鑫公司. 一種適用于托盤(pán)連接的掛鉤: 中國(guó), ZL201320473304.0[P].公告日期: 2014年03月05日.

[4] 國(guó)鑫公司. 食用菌液體菌種制作與培養(yǎng)系統(tǒng): 中國(guó), ZL201320726309.X[P].公告日期: 2014年04月16日.

[5] 國(guó)鑫公司. 袋栽食用菌菌包全自動(dòng)液體接種機(jī): 中國(guó), ZL201310098963.5[P].公告日期: 2014年05月14日.

[6] 國(guó)鑫公司. 袋栽菌類(lèi)生育出菇裝置及配套菌筒與生育出菇方法: 中國(guó), ZL201110223964.9[P].公告日期: 2013年05月22日.

[7] 國(guó)鑫公司. 袋栽菌類(lèi)生育出菇裝置及配套菌筒與生育出菇方法: 中國(guó), ZL201110314533.3[P].公告日期: 2013年05月22日.

Research and develop on mechanized cultivation equipment of

Xu Shouhai

(Lianyungang Guoxin Mushroom Complete Equipment Co.Ltd,Lianyungang JiangSu 222043)

Series of mechanized cultivation equipments ofare introduced, including equipments of long-log style production, short-log style production and anti-pollution liquid spawn production system. For the cultivation log production equipments, it covers bagging, framing, transportion, sterilization, inoculation, sealing, and watering equipments. The advantages of anti-pollution liquid spawn production systemare analyzed.

mechanized cultivation equipments;; industrialized cultivation

S22，S646.1+2

A

2095-0934（2015）03-147-07

連云港國(guó)鑫食用菌成套設(shè)備有限公司董事長(zhǎng)，中國(guó)食用菌協(xié)會(huì)專(zhuān)家委員會(huì)副主任委員，全國(guó)消毒技術(shù)與設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)委員，微信號(hào)：LYGGuoXin