適于雙孢蘑菇多元化原料的培養(yǎng)料生產(chǎn)裝備研制與應(yīng)用

莫丹君 顏衛(wèi)兵 張曉召 張瓊尹 馮偉林 金群力 蔡為明*

適于雙孢蘑菇多元化原料的培養(yǎng)料生產(chǎn)裝備研制與應(yīng)用

莫丹君1顏衛(wèi)兵1張曉召1張瓊尹1馮偉林2金群力2蔡為明2*

（1. 浙江宏業(yè)裝備科技有限公司，浙江 溫嶺 317500；2. 浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，杭州 310021）

回顧我國雙孢蘑菇培養(yǎng)料生產(chǎn)工藝的發(fā)展歷程，分析國內(nèi)外雙孢蘑菇培養(yǎng)料生產(chǎn)裝備發(fā)展現(xiàn)狀，指出國外引進(jìn)的培養(yǎng)料隧道集中發(fā)酵裝備在我國使用非麥草原料時容易引起堵塞、纏繞，以及破壞草料結(jié)構(gòu)等問題。介紹研制適于我國多元化原料的雙孢蘑菇培養(yǎng)料高效生產(chǎn)裝備的設(shè)計原理、部件系統(tǒng)及其應(yīng)用效果。

雙孢蘑菇；多元化栽培原料；培養(yǎng)料發(fā)酵裝備；研制；應(yīng)用

雙孢蘑菇（），也稱蘑菇、白蘑菇和洋蘑菇，是目前世界上栽培最廣、規(guī)模最大、產(chǎn)量最多的全球性食用菌。雙孢蘑菇菌肉肥嫩，味道鮮美，營養(yǎng)豐富，據(jù)測定每100 g鮮菇中含蛋白質(zhì)36～40 g、脂肪3.6 g、碳水化合物31.2 g、磷718 mg、鐵188.5 mg、鈣131 mg、粗纖維6 g，另含有豐富的蘑菇多糖及維生素B1、B2、C和尼克酸等，由于蛋白質(zhì)含量比一般蔬菜高，因此有“植物肉”之稱。雙孢蘑菇具有保健藥用價值。其中，蘑菇多糖具有一定的抗病毒、抗癌活性，可抑制腫瘤發(fā)生；酪氨酸酶能溶解膽固醇，有一定的降血壓作用；胰蛋白酶、麥芽糖酶等有助于消化。

雙孢蘑菇人工栽培1600年起源于法國，1934年美國人蘭伯特把雙孢蘑菇培養(yǎng)料堆制分為前發(fā)酵和后發(fā)酵（也稱為一次發(fā)酵和二次發(fā)酵）兩個階段，極大提高了培養(yǎng)料堆制效率和質(zhì)量。我國于20世紀(jì)30年代在上海、福州等地市郊引進(jìn)雙孢蘑菇菌種和栽培技術(shù)，改革開放后，生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大，如今遍及江蘇、浙江、福建、山東、河南、廣西等20多個省份，已成為我國主栽食用菌之一[1]。

隨著社會經(jīng)濟(jì)和食用菌產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對生產(chǎn)裝備的需求日漸增加。為滿足食用菌規(guī)?；?、多元化、標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展需求，我國食用菌生產(chǎn)裝備正在向多元化方向發(fā)展，以適應(yīng)不同栽培模式的需要[2]。

1 我國雙孢蘑菇培養(yǎng)料生產(chǎn)工藝發(fā)展歷程

我國上海、福州等市于20世紀(jì)30年代引進(jìn)雙孢蘑菇菌種和栽培技術(shù)并取得栽培試驗(yàn)成功，培養(yǎng)料采用室外堆制發(fā)酵法（一次發(fā)酵/前發(fā)酵）。1978-—1979年香港中文大學(xué)張樹庭教授引進(jìn)雙孢蘑菇培養(yǎng)料二次發(fā)酵技術(shù)，在全國進(jìn)行試驗(yàn)推廣，極大地促進(jìn)了我國雙孢蘑菇生產(chǎn)的發(fā)展。80年代我國又引進(jìn)歐美雙孢蘑菇工廠化生產(chǎn)裝備與工藝技術(shù)，培養(yǎng)料制備開始逐步應(yīng)用隧道集中發(fā)酵工藝，2013年江蘇裕灌現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技有限公司引進(jìn)荷蘭隧道集中發(fā)菌工藝技術(shù)（三次料）獲得成功。

2 國內(nèi)外雙孢蘑菇培養(yǎng)料生產(chǎn)裝備發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外裝備發(fā)展現(xiàn)狀

國外雙孢蘑菇培養(yǎng)料一次發(fā)酵、二次發(fā)酵均在相應(yīng)的發(fā)酵隧道中進(jìn)行，發(fā)酵隧道是雙孢蘑菇工廠化栽培的重要設(shè)施。隧道底部埋設(shè)通氣管道，通氣管道上安裝高壓氣嘴，配備風(fēng)機(jī)、變頻器、智能控制裝備等，是一項(xiàng)集微生物發(fā)酵、機(jī)械制造、電子控制為一體的綜合工程，實(shí)現(xiàn)各環(huán)節(jié)的機(jī)械化作業(yè)和料堆通氣和溫度調(diào)節(jié)的自動化控制，可創(chuàng)造適宜的培養(yǎng)料發(fā)酵的環(huán)境條件，優(yōu)化發(fā)酵進(jìn)程，生產(chǎn)的培養(yǎng)料質(zhì)量優(yōu)而且均勻，為雙孢蘑菇獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 國內(nèi)雙孢蘑菇培養(yǎng)料生產(chǎn)存在的主要問題

我國雙孢蘑菇在發(fā)展初級階段采用手工室外堆制發(fā)酵法：稻麥草浸泡或噴淋預(yù)濕后，加入牛糞、廄肥、尿素等氮源材料，人工完成混合、建堆、翻堆等一次發(fā)酵工序，而后將發(fā)酵好的培養(yǎng)料置于菇房床架上，采用煤爐、通熱蒸汽等方式加溫進(jìn)行二次發(fā)酵。這種培養(yǎng)料制作方法，不僅勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)效率低，而且由于手工操作難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，培養(yǎng)料質(zhì)量低且不均勻。堆制發(fā)酵過程產(chǎn)生的廢水、臭氣會污染環(huán)境，且二次發(fā)酵環(huán)節(jié)還存在火災(zāi)隱患（圖1）。

我國引進(jìn)的雙孢蘑菇工廠化生產(chǎn)裝備與技術(shù)以及培養(yǎng)料隧道集中發(fā)酵裝備與工藝，使得國內(nèi)雙孢蘑菇培養(yǎng)料制備水平得到根本性提高。但由于歐美國家培養(yǎng)料單一化，雙孢蘑菇生產(chǎn)裝備與技術(shù)的開發(fā)均基于麥草和雞糞這兩種原料，專一性強(qiáng)，在使用非麥草原料時，容易引起堵塞、纏繞、破壞草料結(jié)構(gòu)等問題。而我國雙孢蘑菇工廠化生產(chǎn)栽培原料雖以麥秸和雞糞為主[3]，但利用稻草、棉稈和菌渣等栽培的亦不少。因此，亟需開發(fā)與我國多元化原料相適應(yīng)的雙孢蘑菇培養(yǎng)料生產(chǎn)裝備。除基質(zhì)原料特殊外，我國還因幅員遼闊，不同地區(qū)的氣候差異很大，需要加大與栽培基質(zhì)和氣候條件相適應(yīng)的培養(yǎng)料發(fā)酵工藝技術(shù)的研究力度。

3 適于多元化原料的雙孢蘑菇培養(yǎng)料高效生產(chǎn)裝備設(shè)計開發(fā)

為滿足當(dāng)前我國雙孢蘑菇工廠化生產(chǎn)對適于多元化原料的培養(yǎng)料高效生產(chǎn)裝備的需求，本公司與浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所聯(lián)合攻關(guān)，開發(fā)研制了一套智能高效生產(chǎn)裝備。該套裝備采用勾齒和推齒結(jié)構(gòu)解散草捆，以有效解決草料打結(jié)問題；采用帶有測重裝置的皮帶式智能混料機(jī)，以實(shí)現(xiàn)在線自動測重。這兩項(xiàng)裝置，不僅混料效率高達(dá)200～250 t/h，而且各原料配比的精準(zhǔn)性和均勻性顯著提高（圖2）。同時我們又研究建立混料線的故障樹和專家診斷知識庫，開發(fā)應(yīng)用故障報警和PLC故障診斷系統(tǒng)，達(dá)到快速定位故障點(diǎn)，以保證基料混合輸送線的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖2 智能混料機(jī)

圖3 全自動天車式填料機(jī)

這套裝備應(yīng)用全自動天車式填料機(jī)（圖3），通過對自動定位避障、天車運(yùn)行軌跡和控制程序設(shè)計，以及運(yùn)轉(zhuǎn)速率和承重能力分析，建立多設(shè)備聯(lián)動機(jī)制，開發(fā)大型一次高壓發(fā)酵隧道系統(tǒng)，隧道寬8～10 m，長45 m，填料高度最高達(dá)6 m。實(shí)現(xiàn)電腦自動檢測數(shù)據(jù)并分析操作，自動計算填料重量，填料分層更精確，水和輔料補(bǔ)充添加方便，有效提高發(fā)酵質(zhì)量，同時與混料線對接，顯著提高作業(yè)效率，操作人員無需進(jìn)到隧道，安全衛(wèi)生。

4 裝備系統(tǒng)及其應(yīng)用效果

草料預(yù)濕線。草捆預(yù)濕工作效率為每小時60捆，預(yù)濕時間表可以根據(jù)原料狀況進(jìn)行設(shè)定，有效提高資源利用效率，降低污水量；采用PLC自動化控制，勞動強(qiáng)度低。

混料系統(tǒng)。適于多種原料混合，混合料均勻度高；工作效率高，每批次適宜混合量為500～1 000 t，工作效率200～250 t/h；采用PLC自動化控制，配備測重裝置，實(shí)現(xiàn)在線檢測，自動控制配方中各原料和水的添加量；配備的故障報警和PLC故障診斷系統(tǒng)，快速定位故障點(diǎn)，并可對設(shè)備進(jìn)行及時保護(hù)。

全自動天車式填料系統(tǒng)。工作效率200～250 t/h，是能適用大型料場的隧道填料裝備系統(tǒng)。通過多設(shè)備聯(lián)動，自動化控制，智能化數(shù)據(jù)分析和操作，自動計算填料參數(shù)，實(shí)現(xiàn)配方各原料均勻混合，向隧道填料更精確，隧道中料堆的長、寬、高三維度分布均勻。

伸縮式填料系統(tǒng)。采用可伸縮進(jìn)退系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交錯分層均勻布料，為二次料和三次料通用填料設(shè)備。進(jìn)三次隧道時配備的超聲波檢測裝備，可在線檢測調(diào)控培養(yǎng)料和菌種量，精準(zhǔn)控制播種量。配套轉(zhuǎn)倉或出料的隧道出料機(jī)，實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。離合裝置進(jìn)行收放網(wǎng)布、螺旋式推扒齒、蛟龍式出料，出料端設(shè)有輔料添加裝置，配備超聲波檢測裝備，實(shí)現(xiàn)出料量和輔料量在線自動調(diào)控。

菇房上料系統(tǒng)。配備料量自動檢測裝備，實(shí)現(xiàn)在線自動調(diào)控上料量，確保上料密度均勻一致。

上述培養(yǎng)料生產(chǎn)裝備系統(tǒng)已在全國多家雙孢蘑菇企業(yè)應(yīng)用，運(yùn)行穩(wěn)定良好，應(yīng)用二次發(fā)酵料的雙孢蘑菇產(chǎn)量為22～28 kg/m2，三次料的產(chǎn)量為32～38 kg/m2。

[1] 張金霞, 蔡為明, 黃晨陽. 中國食用菌栽培學(xué)[M]. 北京: 中國農(nóng)業(yè)出版社, 2020.

[2] 宋衛(wèi)東, 周德歡, 任彩紅, 等. 我國食用菌生產(chǎn)裝備的發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及建議[J]. 食藥用菌, 2021, 29(01): 1-5.

[3] 沈君林. 雙孢蘑菇工廠化栽培的優(yōu)質(zhì)培養(yǎng)料發(fā)酵關(guān)鍵技術(shù)[J]. 食藥用菌, 2020, 28(3): 208-210.

國家食用菌產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系專項(xiàng)（CARS-20）

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2095-0934（2021）04-292-03