桑枝食用菌培養(yǎng)基生產(chǎn)過程自動化設(shè)計(jì)*

龍淑嬪

（河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 河源 517000）

為了加快我國桑枝食用菌培養(yǎng)基生產(chǎn)自動化，提高桑枝食用菌培養(yǎng)基加工設(shè)備的自動化水平是很有必要的。本文將以桑枝食用菌培養(yǎng)基生產(chǎn)過程自動化設(shè)計(jì)為主，對其進(jìn)行深入的探討和研究設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)桑枝食用菌培養(yǎng)基流程的自動化作業(yè)。

1 桑枝食用菌培養(yǎng)基的分析

食用菌作為可以食用的大型真菌，其生長靠非光合作用，必須依靠特定的生物基質(zhì)提供營養(yǎng)才能生長。其中食用菌培養(yǎng)基是食用菌生長發(fā)育的地方。所以，食用菌的培養(yǎng)對培養(yǎng)基的配方以及原料的質(zhì)量有著非常嚴(yán)格的要求。

1.1 桑枝屑的質(zhì)量決定著食用菌培養(yǎng)基的質(zhì)量

既然叫桑枝食用菌培養(yǎng)基，因此桑枝屑就是桑枝食用菌培養(yǎng)基中的重要原材料。而食用菌培養(yǎng)基就是食用菌生長和發(fā)育的地方，因此桑枝屑的含水率以及它的營養(yǎng)比例，嚴(yán)重影響著培養(yǎng)基的質(zhì)量。就桑植屑培養(yǎng)基中的桑枝屑含水率來說，從種植食用菌的經(jīng)驗(yàn)來分析，桑枝屑原料的含水量一般在12%～15%之間最合適。含水率不應(yīng)該過高，也不應(yīng)該過低。如果含水率過低的話，桑枝屑原料培養(yǎng)基中，食用菌因?yàn)槿狈ιL所必需要的水分而難以生長。相反，如果桑枝屑原料的含水率過高的話，桑枝屑原料由于含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)也容易發(fā)霉或者變質(zhì)，非常不利于食用菌的生長。更重要的是在桑枝屑原料的含水率處于12%～15%時(shí)，桑枝屑內(nèi)部能產(chǎn)生一種有機(jī)酸。這種有機(jī)酸非常有利于食用菌的生長。經(jīng)過相關(guān)實(shí)驗(yàn)調(diào)查研究表明，此類有機(jī)酸能夠抵御微生物入侵，以便形成更好的供菌絲生長的環(huán)境。另外一大原因，桑枝屑的營養(yǎng)比例，也就是說桑枝屑的粗細(xì)程度。一般來說，直徑范圍內(nèi)在9 mm～12 mm時(shí)，桑枝屑的粗細(xì)程度最有利于食用菌的生長。此時(shí)的桑枝屑原料的粗細(xì)程度適宜，既不會影響菌絲的繁殖，也不易引起雜菌的感染。

1.2 桑枝食用菌培養(yǎng)基的優(yōu)化配方

結(jié)合食用菌生長所需要的必需原料，桑枝食用菌培養(yǎng)基應(yīng)該含有適宜的水分、充足的碳源、氮源以及各種無機(jī)鹽和生長因子等。因?yàn)槭秤镁挥性跔I養(yǎng)材料豐富、酸堿度適宜、并且有適當(dāng)?shù)耐庑阅艿呐囵B(yǎng)基中才能正常生長。就營養(yǎng)材料來說，桑枝的組織一般較為幼嫩，所以桑枝作為碳源，比較容易被食用菌分解利用。對于桑枝食用菌培養(yǎng)基的pH值來說，帶皮的桑枝pH值一般為6.5左右。但是在出菇期間，桑枝屑的pH值一般穩(wěn)定在4.2～4.5之間，十分適合出菇。而且就桑枝食用菌培養(yǎng)基的含水率來說，合格的桑枝食用菌培養(yǎng)基含水率應(yīng)在65%左右。檢測桑枝食用菌培養(yǎng)基的含水率主要有2種方法，一種是直接法，另一種是間接法。從一個(gè)食用菌生產(chǎn)基地上獲取的數(shù)據(jù)表明，桑枝食用菌培養(yǎng)基的配方是含有少許白糖和微量元素、2%的石膏、10%的玉米粉、10%的小麥皮。其中桑枝屑占食用菌培養(yǎng)基成分的80%左右。

1.3 桑枝食用菌培養(yǎng)基的含水率

食用菌培養(yǎng)需要非常注重含水率的高低。上面已經(jīng)說過，桑枝食用菌培養(yǎng)基的含水率一般為65%左右。具有合格含水率的桑枝食用菌培養(yǎng)基，不僅有利于食用菌大規(guī)模生產(chǎn)，也利于食用菌培養(yǎng)基成批量的滅菌消毒，以及接種和出菇。這樣可以保證食用菌具有優(yōu)良的品質(zhì)，避免了其他雜菌的出現(xiàn)與食用菌爭奪營養(yǎng)成分，致使食用菌出菇時(shí)出現(xiàn)污染。在食用菌培養(yǎng)基的生產(chǎn)過程中，一定要準(zhǔn)確測量出食用菌培養(yǎng)基的含水率。在桑枝食用菌培養(yǎng)基的自動化生產(chǎn)過程中，測量培養(yǎng)基含水率，電容法是比較不錯的選擇。

2 桑枝食用菌培養(yǎng)基自動化生產(chǎn)工藝

2.1 桑枝食用菌培養(yǎng)基自動化加工設(shè)備的生產(chǎn)工藝流程

整套的桑枝食用菌培養(yǎng)及自動化加工設(shè)備，主要包括兩部分。一部分是配料攪拌加工裝置，另外一部分是培養(yǎng)基包裝機(jī)。其中配料攪拌加工裝置又稱為配攪線。在配攪線部分工藝流程中， 桑枝食用菌培養(yǎng)基自動化加工一般采用斗式提升機(jī)。將桑枝屑和其他原料送入到各自的原料倉中，然后再根據(jù)培養(yǎng)基的配方加入其他原料，并在混合液中進(jìn)行充分的攪拌制成混合溶液。攪拌完畢后為包裝機(jī)進(jìn)行均勻包裝做充分的準(zhǔn)備，從配料攪拌加工裝置中傳來的攪拌好的食用菌培養(yǎng)基，將依靠自身的重力進(jìn)入培養(yǎng)基包裝機(jī)中的小料倉。小料倉不斷攪拌，將培養(yǎng)基均勻的套在轉(zhuǎn)盤出料口上的包裝袋中，并使其包裝完整。再加上轉(zhuǎn)盤的不斷轉(zhuǎn)動，一袋袋的混合均勻的培養(yǎng)基就從生產(chǎn)線上留下來。這時(shí)工人們就可以取下袋裝的混合均勻的培養(yǎng)基，并將其封口封嚴(yán)封實(shí)。這時(shí)基本上袋裝的桑枝食用菌培養(yǎng)基就從自動化生產(chǎn)中加工完畢，工藝如圖1所示。

圖1 桑枝食用菌培養(yǎng)基生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝Fig. 1 Production process of mulberry edible fungus culture medium production line

2.2 桑枝食用菌培養(yǎng)基加工自動化中的時(shí)間設(shè)計(jì)

由于食用菌的生產(chǎn)跟食用菌培養(yǎng)基的原料混合程度密切相關(guān)，所以食用菌培養(yǎng)基一定要充分?jǐn)嚢琛Ｔ谑秤镁囵B(yǎng)基的自動化生產(chǎn)過程中，食用菌培養(yǎng)基的充分?jǐn)嚢杌旌希话闶怯慑F形攪拌缸進(jìn)行攪拌的。因此，錐形攪拌缸的生產(chǎn)能力以及加工時(shí)間，直接關(guān)系到自動化生產(chǎn)設(shè)備的工作效率問題。經(jīng)過大量的實(shí)驗(yàn)表明，普通的錐形攪拌缸，實(shí)際上生產(chǎn)過程中它生產(chǎn)培養(yǎng)基的能力大小約為每缸105 Kg。目前市面上常見的桑枝食用菌培養(yǎng)及自動化加工設(shè)備的生產(chǎn)能力，大約為每小時(shí)可以加工1 000 Kg的食用菌培養(yǎng)基原料。按照8 h工作制來算的話，每8 h能生產(chǎn)出8 t左右的桑枝食用菌培養(yǎng)基。在實(shí)際生產(chǎn)過程中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，我們得出了必須要合理的設(shè)計(jì)每一道生產(chǎn)環(huán)節(jié)的時(shí)間，這樣才能連續(xù)地保證培養(yǎng)基加工效率的結(jié)論。

3 桑枝食用菌生產(chǎn)自動化中的控制系統(tǒng)

3.1 桑枝食用菌生產(chǎn)自動化中控制系統(tǒng)的基本功能

桑枝食用菌培養(yǎng)基的加工工藝，在自動化加工工業(yè)中屬于復(fù)雜的一類。為了完整地實(shí)現(xiàn)桑枝食用菌培養(yǎng)基生產(chǎn)，我們就要對其自動控制系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測管理?？刂葡到y(tǒng)一般有如下幾大基本功能。一是進(jìn)行混合溶液的配制以及混合料的攪拌、混和物的傳送及包裝的自動控制系統(tǒng)；第二大基本功能是實(shí)時(shí)監(jiān)測原料與過度料倉以及攪拌缸配料、質(zhì)量等信號傳遞；第三大基本功能是必須實(shí)現(xiàn)自動控制系統(tǒng)與手動控制系統(tǒng)的任意交換功能；第四大基本功能是必須可以在監(jiān)控軟件上進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊監(jiān)控，這樣可以遠(yuǎn)距離的控制自動化系統(tǒng)并及時(shí)給予其控制指令。

3.2 桑枝食用菌自動化生產(chǎn)中控制系統(tǒng)的控制方式

桑枝食用菌培養(yǎng)基生產(chǎn)過程中主要有2種控制方式，傳統(tǒng)的也就是手動控制方式。手動控制方式，就是操作者直接控制設(shè)備的運(yùn)行。也就是說手動控制方式需要大量的操作者，即需要人工不停地控制較多的電動機(jī)以及電磁閥。所以在手動控制方式中，一般基于觸摸屏這種控制方式。這樣可以節(jié)省按鈕而且操作觸摸屏?xí)r可以更加直觀。一般當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行出現(xiàn)錯誤，或者對系統(tǒng)進(jìn)行檢查維修時(shí)，才采用手動控制培養(yǎng)基生產(chǎn)線和包裝機(jī)的運(yùn)行控制方式。第二種就是自動控制方式，也就是自動化生產(chǎn)過程。自動化生產(chǎn)過程全部都在計(jì)算機(jī)的監(jiān)控以及檢測之下完成。可以說從頭到尾都不需要人工的參與，在正常情況下，自動控制方式已經(jīng)可以滿足生產(chǎn)的需要。

3.3 桑枝食用菌自動化生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在桑枝食用菌自動化生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，根據(jù)我們的考察以及模擬實(shí)驗(yàn)，并結(jié)合市場上對產(chǎn)量的要求，我們決定采用PLC（programmable logic controller, PLC）選型?？梢哉fPLC是自動化生產(chǎn)過程中控制系統(tǒng)的核心部分，它可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的所有功能。在PLC軟件設(shè)計(jì)中，現(xiàn)在一般采用三菱公司中的一款編程軟件，即GX-Developer。這款由森林公司設(shè)計(jì)的編程軟件，基于Windows平臺運(yùn)行，它可以根據(jù)設(shè)計(jì)的需要來進(jìn)行編程的相互轉(zhuǎn)換。程序設(shè)計(jì)要滿足幾大基本要求。一是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)本身的也就是基本的控制功能要求；二是在采用自動控制方式時(shí)，系統(tǒng)必須進(jìn)行預(yù)處理，系統(tǒng)在經(jīng)過計(jì)算機(jī)預(yù)處理后才能開始自動運(yùn)行，這也是為了避免原料的損失；三是選擇手動方式之后就應(yīng)該立即停止自動運(yùn)行方式，也就是說手動方式一定要高于自動運(yùn)行方式，這樣可以避免發(fā)生事故；四是由于桑枝密度比較小，所以會在攪拌過程中發(fā)生纏繞，因此在任何時(shí)刻都必須保證只有一個(gè)攪拌缸；五是在進(jìn)行手動操作方式時(shí)，必須通過觸摸屏按鍵才能執(zhí)行操作。這是因?yàn)橛|摸屏首先就代表了自動化中手動控制方式的輸入端，可以說觸摸屏一旦開啟，它就取代了所有的自動化控制。借此來實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的可視化操作，所以觸摸屏必須保證能夠方便的進(jìn)行控制。

4 結(jié)語

桑枝食用菌培養(yǎng)基自動化加工技術(shù)設(shè)備融合了觸摸屏等控制技術(shù)，使設(shè)備安裝更加方便，手動操作直觀。桑枝培養(yǎng)基的自動化加工設(shè)計(jì)為我國大力發(fā)展食用菌產(chǎn)業(yè)提供了重要的基礎(chǔ)條件，使我國這樣一個(gè)食用菌生產(chǎn)大國具有更廣闊的市場前景。