香菇生產(chǎn)全程機(jī)械化裝備配置方案

王明友， 馬士鑫， 宋衛(wèi)東， 周德歡， 王教領(lǐng)， 丁天航， 吳今姬

（農(nóng)業(yè)農(nóng)村部南京農(nóng)業(yè)機(jī)械化研究所，江蘇 南京 210014）

0 引言

香菇作為我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)中的重要栽培品種，因其香氣獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富，深受人們的喜愛(ài)，栽培范圍遍及全國(guó)[1]。2020 年總產(chǎn)量達(dá)1 188.21 萬(wàn)t，占全國(guó)食用菌總產(chǎn)量的17.39%，占全世界香菇總產(chǎn)量的90%[2]。在國(guó)際市場(chǎng)上，由于香菇具有的特殊風(fēng)味，其消費(fèi)市場(chǎng)正在由東南亞向全球延伸，消費(fèi)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。

我國(guó)是世界上最早人工栽培香菇的國(guó)家，人工栽培起源于我國(guó)浙江省的龍泉、慶元、景寧等地區(qū)，已有近1 000 年歷史。因香菇較長(zhǎng)時(shí)間的出菇周期，致使當(dāng)前我國(guó)香菇生產(chǎn)仍以季節(jié)性栽培模式為主。近年來(lái)，隨著香菇生產(chǎn)裝備的提檔升級(jí)與栽培技術(shù)的革新，香菇生產(chǎn)已轉(zhuǎn)向“公司+基地+農(nóng)戶”的生產(chǎn)模式，即公司生產(chǎn)香菇菌棒，銷售給基地和農(nóng)戶進(jìn)行出菇管理[3]。目前，我國(guó)已步入工廠化栽培香菇的探索階段，傳統(tǒng)的菌棒栽培模式仍為我國(guó)香菇主產(chǎn)區(qū)的主栽模式，而日韓透氣袋模式因投資偏高且設(shè)備高度依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)采用不多。國(guó)內(nèi)香菇菌棒栽培主要采用單膜填料的長(zhǎng)棒栽培模式，接種采用側(cè)面4 穴接種方式，菌袋規(guī)格為150 mm×550 mm 耐高溫聚乙烯塑料袋，每個(gè)菌棒需干料1 125 g，裝料后栽培料含水率55%，濕質(zhì)量2 500 g，菌棒長(zhǎng)38～40 cm，直徑98 mm[4]。

根據(jù)香菇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 38 581?2020）對(duì)香菇品質(zhì)的要求和無(wú)公害香菇生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程中的香菇生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合優(yōu)勢(shì)主產(chǎn)區(qū)內(nèi)的規(guī)?；愎缴a(chǎn)企業(yè)運(yùn)行情況，在袋料栽培香菇生產(chǎn)全程機(jī)械化的裝備選擇與配置方案的基礎(chǔ)上，標(biāo)準(zhǔn)化的袋料栽培香菇生產(chǎn)工藝流程為備料（基質(zhì)處理機(jī)）→配料（拌料機(jī)）→裝袋（裝袋機(jī)）→滅菌（滅菌柜）→接種（接種機(jī)、貼膜機(jī)、套袋機(jī)）→養(yǎng)菌→轉(zhuǎn)色催蕾（刺孔機(jī)）→出菇管理（注水機(jī)）→采收分級(jí)→保鮮、烘干（干燥機(jī)）[5-9]。

香菇為季節(jié)性栽培菌種。生產(chǎn)中有春栽、秋栽和冬栽之分，其分類標(biāo)準(zhǔn)為接種時(shí)間。春栽接種時(shí)間在1?4 月初，秋栽在8?9 月中旬，冬栽在10?12 月中旬，全年可接種菌棒天數(shù)約200 d[10]?；诖耍疚囊阅戤a(chǎn)200 萬(wàn)袋棒（日產(chǎn)1 萬(wàn)袋菌棒），日產(chǎn)消耗干料11.25 t 為基標(biāo)，對(duì)香菇生產(chǎn)全程機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)模式和機(jī)械裝備配套方案進(jìn)行制定，并對(duì)香菇生產(chǎn)機(jī)械化的9個(gè)環(huán)節(jié)（制料、攪拌、裝袋、滅菌、接種、養(yǎng)菌、出菇、采收、烘干）農(nóng)機(jī)配置的相關(guān)機(jī)具性能及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，提出相應(yīng)的香菇生產(chǎn)機(jī)械化裝備配置對(duì)策，以期為香菇機(jī)械化生產(chǎn)裝備的選型配置提供參考。

1 菌棒制備機(jī)械

1.1 基質(zhì)粉碎機(jī)械

粉碎機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表1 所示。受基質(zhì)粉碎設(shè)備的效率、功率與進(jìn)料口大小等因素的影響，按每天工作8 h，能耗最低且考慮基質(zhì)喂入時(shí)的方便性，選擇1 臺(tái)JN450 型基質(zhì)粉碎設(shè)備，如圖1 所示。

表1 粉碎機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 1 Main parameters of three comparison models of pulverizer

圖1 基質(zhì)處理設(shè)備Fig. 1 Substrate processing equipment

1.2 培養(yǎng)料拌料機(jī)械

拌料機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表2 所示。攪拌是將各種培養(yǎng)料混合均勻的一道關(guān)鍵工序，拌料不均勻，則培養(yǎng)料養(yǎng)分分布不均衡，接種后菌絲生長(zhǎng)不整齊。培養(yǎng)料攪拌需采用固定結(jié)構(gòu)進(jìn)行作業(yè)，結(jié)合能耗與生產(chǎn)效率，選擇3 臺(tái)GXJB-7 型拌料機(jī)。

表2 拌料機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 2 Main parameters of three comparison models of mixer

2 裝袋機(jī)械

裝袋機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表3 所示。裝袋作為菌棒制備中的關(guān)鍵工序，其裝袋效率將直接影響到攪拌料的酸敗程度，在配置裝袋設(shè)備時(shí)，需優(yōu)先考慮設(shè)備的作業(yè)效率。依據(jù)作業(yè)效率與能耗，選擇3 臺(tái)CYZ9 型裝袋機(jī)，如圖2 所示。

表3 裝袋機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 3 Main parameters of three comparison models of bagging machines

圖2 香菇菌袋裝料機(jī)Fig. 2 Lentinus edodes bag filling machine

3 滅菌機(jī)械

滅菌器3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表4 所示。將菌棒呈“品”字形擺放在滅菌車內(nèi)，并預(yù)留空隙以利于蒸汽流通。選擇配置2 臺(tái)GXMQ-62.2 型雙開門高壓蒸汽滅菌柜，配套1 臺(tái)4 t 鍋爐。121 °C 高壓滅菌時(shí)間維持3 h。若菌棒裝袋時(shí)使用保水膜，為防止保水膜高溫熔化，滅菌溫度降為110～112 °C，滅菌時(shí)間延長(zhǎng)至8 h。

表4 滅菌器3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 4 Main parameters of three comparison models of sterilizer

4 接種機(jī)械

4.1 接種機(jī)

接種機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表5 所示。滅菌結(jié)束后，待自然冷卻后將滅菌車推入預(yù)冷室冷卻。預(yù)冷室（含過(guò)濾新風(fēng)系統(tǒng)）內(nèi)，料袋自然冷卻至40 °C 后推入強(qiáng)冷室強(qiáng)制冷卻，料袋冷卻至25 °C 接種。根據(jù)作業(yè)效率、經(jīng)濟(jì)性，選擇3 臺(tái)GXJZ-G 型固體香菇接種機(jī)。

表5 接種機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 5 Main parameters of three comparison models of inoculator

4.2 貼膜或套袋機(jī)械

為防止接種后的菌棒被外界雜菌感染，需對(duì)菌棒接種部位進(jìn)行貼膠或套袋，3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表6所示。

表6 貼膜封口機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 6 Main parameters of three comparison models of film sealing machine

接種后的菌棒可在接種處貼透氣膠片，以提供充足的氧氣；也可通過(guò)套袋的方式隔離外界空氣中的雜菌。因此，選擇3 臺(tái)TD-J4515 型套袋機(jī)或3 臺(tái)GXTMJ 型貼膜機(jī)，如圖3 所示。

圖3 菌棒套袋機(jī)Fig. 3 Rod bagging machine

5 刺孔機(jī)械

接種后的菌棒置于培養(yǎng)室內(nèi)進(jìn)行菌絲培養(yǎng)，當(dāng)菌種穴間菌絲相連時(shí)脫去外袋，以提供大量的氧氣。待菌絲長(zhǎng)滿袋后采用刺孔機(jī)械對(duì)菌棒進(jìn)行刺孔增氧，刺孔機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表7 所示。發(fā)菌后的菌棒需通過(guò)刺孔機(jī)進(jìn)行增氧作業(yè)，因此為加快菌棒的刺孔效率，需配置生產(chǎn)率較高的3 臺(tái)CKD-36 型刺孔機(jī)。

表7 刺孔機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 7 Main parameters of three comparison models of piercing machine

6 注水機(jī)械

當(dāng)菌棒頭潮菇采收后，因失水嚴(yán)重，抑制了菌棒中菌絲恢復(fù)生長(zhǎng)和下潮菇的形成，需對(duì)菌棒進(jìn)行強(qiáng)制補(bǔ)水作業(yè)，注水機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表8 所示。為使菌棒補(bǔ)水盡快完成，需以補(bǔ)水機(jī)的生產(chǎn)效率為主要配置依據(jù)，選擇3 臺(tái)HQ 型補(bǔ)水機(jī)。

表8 注水機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 8 Main parameters of three comparison models of water injection machine

7 烘干機(jī)械

香菇脫水的好壞將直接影響到干香菇的質(zhì)量，目前香菇的干燥主要采用晾曬和烘干相結(jié)合的方式進(jìn)行。晾曬后采用機(jī)械設(shè)備烘干時(shí)，烘干后的香菇要求外形收縮均勻，不變形，菇形圓整，菇蓋顏色為深褐色，菇褶為乳白色，氣味清香純正，不帶有煙味、焦味。香菇烘干機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表9 所示。

表9 烘干機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 9 Main parameters of three comparison models of dryer

香菇烘干時(shí)必須先低溫烘干，然后逐漸升高烘干溫度，通常增溫速率為1～3 °C/h，更高溫度應(yīng)控制在80～85 °C，一般要求35～40 °C 烘烤6 h→40～60 °C 下烘烤8～10 h→60 °C 烘烤2 h。香菇含水分越高，需要在低溫條件下烘烤的時(shí)間就越長(zhǎng)。結(jié)合香菇烘干量與能耗，選配5HL-1 000 型烘干機(jī)，考慮到成熟后的香菇有部分以鮮銷為主，烘干機(jī)數(shù)量可配置3 臺(tái)。

8 廢菌棒處理機(jī)械

生產(chǎn)后的廢菌棒，需經(jīng)過(guò)脫袋處理后才能循環(huán)利用。廢菌棒粉碎分離機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)如表10 所示。

表10 廢菌棒粉碎分離機(jī)3 種比較機(jī)型主要參數(shù)Tab. 10 Main parameters of three comparison models of waste rod crushing and separating machine

出菇后的菌棒如不將原料和塑料袋進(jìn)行分離就易造成環(huán)境污染與資源浪費(fèi)，結(jié)合菌棒總的生產(chǎn)量，廢菌棒處理應(yīng)以生產(chǎn)率作為主要因素進(jìn)行考量。因此，選擇FL-40 型粉碎分離機(jī)進(jìn)行廢菌棒的處理與回收，為加快處理速度，需配置數(shù)量為2 臺(tái)。

9 結(jié)論

以年產(chǎn)200 萬(wàn)袋香菇菌棒為基標(biāo)，全年可接種時(shí)間為200 d，則日產(chǎn)1 萬(wàn)袋香菇菌棒，日消耗干料11.25 t。其機(jī)械配備方案為1 臺(tái)JN450 型基質(zhì)粉碎設(shè)備，3 臺(tái)GXJB-7 型培養(yǎng)料拌料機(jī)，3 臺(tái)CY-Z9 型全自動(dòng)套袋裝袋機(jī)，2 臺(tái)GXMQ-62.2 型雙開門高壓蒸汽滅菌柜，3臺(tái)GXJZ-G 型固體香菇接種機(jī)，3 臺(tái)TD-J4515 型套袋機(jī)或3 臺(tái)GXTMJ 型貼膜機(jī)，3 臺(tái)CKD-36 型刺孔機(jī)，3臺(tái)HQ 型注水機(jī)，3 臺(tái)5HL-1 000 型烘干機(jī)，2 臺(tái)FL-40型廢菌棒粉碎分離機(jī)。

香菇生產(chǎn)全程機(jī)械化極大地減輕了菇農(nóng)的勞動(dòng)強(qiáng)度，助推我國(guó)香菇產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，以提高香菇生產(chǎn)機(jī)械化水平，為香菇機(jī)械化生產(chǎn)提供了參考借鑒模式。