黑木耳生產(chǎn)全程機(jī)械化裝備優(yōu)化配置方案

王明友 王帥洋 宋衛(wèi)東 吳今姬 周德歡 王教領(lǐng) 丁天航

（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）

黑木耳生產(chǎn)多集中于亞太地區(qū)的中國(guó)、日本、韓國(guó)、越南等國(guó)家。我國(guó)地處北溫帶，是世界黑木耳主產(chǎn)區(qū)，其產(chǎn)量和出口量均居世界首位[1]。黑木耳作為我國(guó)第二大食用菌栽培品種，2020 年產(chǎn)量達(dá)706.43 萬(wàn)t，占全國(guó)食用菌總產(chǎn)量的17.39%[2]。我國(guó)東北地區(qū)的獨(dú)特冷涼氣候與自然資源，為黑木耳提供適宜的生長(zhǎng)條件，是全國(guó)黑木耳優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)和主產(chǎn)區(qū)。

我國(guó)黑木耳生產(chǎn)大致經(jīng)歷采摘野生耳、原木砍花、段木接種栽培和袋料栽培四個(gè)階段[3]。袋料栽培具有生產(chǎn)周期短，產(chǎn)量高，便于規(guī)?；竟?jié)性栽培等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已成為我國(guó)栽培黑木耳的主要模式。季節(jié)性栽培黑木耳，分為春栽、夏栽和秋栽3 種類(lèi)型。東北地區(qū)春栽黑木耳從12月初制備料袋，到來(lái)年6 月采收第一潮耳；夏栽黑木耳從1 月制備料袋，2 月接種，到7 月底可采收；秋栽黑木耳為5 月初制備料袋，5 月中旬接種，10 月開(kāi)始采收。因此，應(yīng)提前40~60 d 培養(yǎng)黑木耳菌棒[4]，滅菌接種后采用室內(nèi)發(fā)菌、露天擺袋的栽培模式。

當(dāng)前，隨著國(guó)家鄉(xiāng)村振興政策的持續(xù)推進(jìn)和農(nóng)村剩余勞動(dòng)力就業(yè)途徑的快速轉(zhuǎn)移[5]，以勞動(dòng)密集型為特點(diǎn)的黑木耳生產(chǎn)，受到了勞動(dòng)力成本上升和市場(chǎng)價(jià)格下壓的雙重壓力。全程機(jī)械化對(duì)實(shí)現(xiàn)黑木耳生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變、改善生產(chǎn)條件和提高效率具有重要意義[6]?；诖耍P者分析比較目前黑木耳機(jī)械化，以東北地區(qū)年產(chǎn)200萬(wàn)袋菌棒為目標(biāo)，對(duì)黑木耳機(jī)械化生產(chǎn)的十個(gè)環(huán)節(jié)（制料、攪拌、裝袋、滅菌、接種、刺孔、整地、覆膜、采收、烘干）中的機(jī)械性能參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明，提出相應(yīng)的黑木耳機(jī)械化生產(chǎn)裝備配置對(duì)策，以期為黑木耳機(jī)械化生產(chǎn)裝備的選型配置提供參考。

1 黑木耳生產(chǎn)工藝流程

根據(jù)黑木耳國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 6192—2019）對(duì)黑木耳品質(zhì)的要求[7]和無(wú)公害黑木耳生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程中的黑木耳生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合優(yōu)勢(shì)主產(chǎn)區(qū)內(nèi)的規(guī)?；谀径a(chǎn)企業(yè)運(yùn)行情況，在袋料栽培黑木耳生產(chǎn)全程機(jī)械化的裝備選擇與配置方案的基礎(chǔ)上，按照標(biāo)準(zhǔn)化的袋料栽培黑木耳生產(chǎn)工藝流程：制料（粉碎機(jī)）→配料（拌料機(jī)）→裝袋（裝袋機(jī)、窩口機(jī)）→滅菌冷卻（常壓、高壓滅菌鍋）→接種（接種機(jī)）→發(fā)菌→刺孔（刺孔機(jī)）→整床（整地機(jī)）→覆膜（覆膜機(jī)）→采收（采收機(jī)）→烘干（烘干機(jī)）→檢驗(yàn)→貯藏（或出售）選配機(jī)械。

2 菌棒生產(chǎn)機(jī)械選擇與配置

2.1 培養(yǎng)料制備機(jī)械的選擇與配置

（1）基質(zhì)粉碎機(jī)械的選擇與配置。以年產(chǎn)200萬(wàn)袋、日產(chǎn)2 萬(wàn)袋黑木耳菌棒為例，采用東北地區(qū)17 cm×33 cm 規(guī)格袋裝料，每袋裝料折干 0.5 kg，日產(chǎn)2 萬(wàn)袋則需10 t 基質(zhì)。選擇的基質(zhì)粉碎裝備均需配置錘片機(jī)構(gòu)，且需實(shí)現(xiàn)基質(zhì)粒度可調(diào)，以保證栽培黑木耳質(zhì)量[8]。基質(zhì)制備環(huán)節(jié)配置三種機(jī)型的主要作業(yè)性能如表1。

表1 栽培基質(zhì)粉碎機(jī)性能

以每天作業(yè)8 h，日產(chǎn)2 萬(wàn)袋所需基質(zhì)用量，對(duì)基質(zhì)粉碎裝備重點(diǎn)從作業(yè)效率、能耗、進(jìn)料口大小等方面進(jìn)行選型，最終選配金諾JN450 型粉碎機(jī)，1臺(tái)。

（2）攪拌機(jī)械的選擇與配置。每日需求10 萬(wàn)t干物質(zhì)料，按裝料時(shí)栽培料含水量60%計(jì)算，則栽培料總質(zhì)量至少20 萬(wàn)t，同時(shí)要求攪拌裝備混合攪拌均勻且不發(fā)生原料酸敗。因此，選擇的攪拌裝備攪龍需帶有正反螺帶結(jié)構(gòu)，栽培料攪拌制備環(huán)節(jié)配置三種機(jī)型的主要作業(yè)性能如表2。

表2 培養(yǎng)料攪拌機(jī)性能

根據(jù)每天作業(yè)8 h，結(jié)合攪拌機(jī)生產(chǎn)效率、能耗、購(gòu)機(jī)成本等因素，選擇配置1臺(tái)GXJB?7型雙螺旋攪拌機(jī)。

（3）運(yùn)輸裝載機(jī)械的選擇與配置。在黑木耳菌棒制備、各工藝環(huán)節(jié)間需叉車(chē)或裝載機(jī)運(yùn)送菌棒或物料，且在滅菌、入庫(kù)、出貨等環(huán)節(jié)都要使用運(yùn)輸裝載機(jī)械。運(yùn)輸裝載機(jī)械的主要作業(yè)性能指標(biāo)如表3。

表3 運(yùn)輸裝載機(jī)械性能

綜合考慮黑木耳菌棒生產(chǎn)量、購(gòu)買(mǎi)價(jià)格、使用頻次及作業(yè)負(fù)載，選擇配置錦正電動(dòng)叉車(chē)1臺(tái)，超洋手動(dòng)液壓叉車(chē)2臺(tái)，華科HK?918型裝載機(jī)1臺(tái)。

2.2 菌棒制作機(jī)械的選擇與配置

（1）裝料機(jī)械的選擇與配置。攪拌后的栽培料需盡快裝袋，以免培養(yǎng)料發(fā)生變質(zhì)。黑木耳裝料機(jī)械的選擇，應(yīng)與黑木耳中心孔接種工藝相適應(yīng)，以自動(dòng)裝料、窩口、插棒一體化作業(yè)機(jī)為主。現(xiàn)有的黑木耳菌袋裝料窩口插棒一體機(jī)已實(shí)現(xiàn)裝料、窩口、插棒的機(jī)械化操作[9]。因此，選擇的裝料裝備需具有一體化作業(yè)。三種機(jī)型的主要作業(yè)性能如表4。

表4 三種裝料機(jī)械性能指標(biāo)

窩口插棒機(jī)械的旋轉(zhuǎn)與配置，三種機(jī)型主要作業(yè)性能如表5。

表5 三種窩口插棒機(jī)械性能

攪拌后的栽培料要求在5 h 內(nèi)完成裝袋，裝袋機(jī)與窩口機(jī)分開(kāi)配置所需人力成本較高。綜合考慮生產(chǎn)效率、人工成本、價(jià)格等因素，選擇配置貴龍裝袋窩口插棒全自動(dòng)一體機(jī)，5臺(tái)。

（2）滅菌器的選擇與配置。裝料后的料袋須盡快滅菌。滅菌時(shí)為使溫度快速上升至100 ℃以上，生產(chǎn)中應(yīng)選擇高壓滅菌器，同時(shí)配置空氣過(guò)濾裝置，避免外界空氣回流到滅菌器內(nèi)。三種機(jī)型的主要作業(yè)性能如表6。

表6 三種滅菌器性能

滅菌前須抽真空，排冷氣后達(dá)0.15 MPa，料溫121 ℃維持2~2.5 h?？紤]經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性及可操作性，選擇GXMQ?4.8 雙門(mén)高壓滅菌器，2 臺(tái)。也可定制提升至每臺(tái)滅菌器每次滅菌25 000袋以上，1臺(tái)。

（3）接種機(jī)械的選擇與配置。接種是最容易引起污染的環(huán)節(jié)，生產(chǎn)中必須嚴(yán)格要求，確保栽培袋成品率。接種固體菌種一般不會(huì)大面積污染，適合較為粗放式的家庭或合作社生產(chǎn)。與固態(tài)菌種相比，液體菌種發(fā)菌快，成本高，對(duì)工作人員及工作環(huán)境要求都高[10]，適合工廠化生產(chǎn)。因此，日產(chǎn)2 萬(wàn)菌棒需選用液體菌種接種機(jī)械。三種機(jī)型的主要作業(yè)性能見(jiàn)表7。

表7 接種機(jī)械性能

為杜絕感染的風(fēng)險(xiǎn)性，選擇的黑木耳液體接種機(jī)需包含菌棒接種前的自動(dòng)拔棒與接種后的自動(dòng)塞棉塞功能，且接種量可調(diào)。因此，根據(jù)機(jī)械功能、作業(yè)效率，經(jīng)濟(jì)性等因素，日產(chǎn)2 萬(wàn)袋配置方案為：GXJZ?Y帶有拔棒功能的液體接種機(jī)，3臺(tái)。

（4）刺孔機(jī)械的選擇與配置。發(fā)菌后的菌棒達(dá)到生理成熟后就可刺孔。采用刺孔機(jī)對(duì)菌棒刺孔，要求孔徑、孔深一致且均勻。同時(shí)，為降低人工成本與縮短時(shí)間，應(yīng)選擇電動(dòng)刺孔機(jī)械。三種刺孔機(jī)型的主要作業(yè)性能如表8。

表8 刺孔機(jī)械性能指標(biāo)

刺孔機(jī)刺孔時(shí)，每袋刺孔180~220 孔可調(diào)。刺孔機(jī)可以大大節(jié)省勞動(dòng)力成本，選擇配置貴龍傳送帶電動(dòng)刺孔機(jī)，4臺(tái)。

3 采收與烘干機(jī)械選擇與配置

3.1 采收機(jī)械的選擇與配置

目前，黑木耳生產(chǎn)除采收工作外均已實(shí)現(xiàn)機(jī)械化[11]。受黑木耳“采大留小”的采收原則，當(dāng)前黑木耳采收仍以人工選擇性分級(jí)采摘為主，機(jī)械化采收為輔。與果蔬機(jī)械化采摘相比，黑木耳采摘需對(duì)生長(zhǎng)于圓柱菌棒上的高密度成熟耳片進(jìn)行選擇性采收，不像雙孢蘑菇平面一次性采收。近年來(lái)，隨著黑木耳產(chǎn)業(yè)的持續(xù)擴(kuò)大，機(jī)械化采收設(shè)備也得到了推廣與應(yīng)用，一定程度上緩解了采收期“無(wú)人”可用的難題，實(shí)現(xiàn)了采收機(jī)器換人，大大降低勞動(dòng)力采收成本與采收強(qiáng)度。三種采收機(jī)主要作業(yè)性能見(jiàn)表9。

表9 采收機(jī)械性能

鑒于目前黑木耳采收機(jī)尚未成熟，機(jī)械化采收中的耳片合格率及采收率較低。因此，建議陰雨天難以及時(shí)采收黑木耳情況下才使用采收機(jī)。選擇配置方案：敦化SJR?300 木耳采收機(jī)4 臺(tái)、環(huán)宇木耳采收機(jī)4臺(tái)及SJR?200木耳采收機(jī)2臺(tái)。

3.2 烘干機(jī)械的選擇與配置

目前，全國(guó)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)的黑木耳干制主要以自然晾干為主。如遇陰雨天氣時(shí)，則采用機(jī)械方式烘干黑木耳，若繼續(xù)采用陰干，則極易造成流耳（黑木耳不及時(shí)干燥易發(fā)生自溶及腐爛）。黑木耳烘干時(shí)起始溫度不易過(guò)高，以防排濕跟不上[11]，引起耳片卷曲和不規(guī)則收縮。三種烘干機(jī)的主要性能見(jiàn)表10。

表10 三種烘干機(jī)械性能

干燥溫度以不超過(guò)60 ℃為宜，干燥后黑木耳水分應(yīng)不高于12%。為滿足不同采收批次的黑木耳干制要求，選擇配置方案：中旭ZX?6P 熱泵箱式烘干機(jī)，4臺(tái)。

4 小 結(jié)

綜上所述，以年產(chǎn)200萬(wàn)棒黑木耳菌棒為基標(biāo)，全年可接種天數(shù)為100 d，日產(chǎn)2 萬(wàn)棒，日消耗干料10 t，其黑木耳生產(chǎn)全程機(jī)械化裝備配置：配置錦正電動(dòng)叉車(chē)1 臺(tái)，超洋手動(dòng)液壓叉車(chē)2 臺(tái)，華科HK?918型裝載機(jī)1臺(tái)；金諾JN450型粉碎機(jī)1臺(tái)；GXJB?7型雙螺旋攪拌機(jī)1臺(tái)；貴龍裝袋窩口插棒全自動(dòng)一體機(jī) 5 臺(tái)。GXMQ?4.8 雙門(mén)高壓滅菌器，2 臺(tái)，也可定制提升至每臺(tái)滅菌柜每次滅菌25 000 棒1 臺(tái)；GXJZ?Y 帶有拔棒功能的液體接種機(jī)3臺(tái)；貴龍傳送帶電動(dòng)刺孔機(jī)4 臺(tái)；敦化SJR?300 木耳采收機(jī)4 臺(tái)，環(huán)宇木耳采收機(jī)4臺(tái)及SJR?200木耳采收機(jī)2臺(tái)；中旭ZX?6P熱泵箱式烘干機(jī)4臺(tái)。

黑木耳生產(chǎn)全程機(jī)械化極大地減輕耳農(nóng)生產(chǎn)勞動(dòng)強(qiáng)度，助推我國(guó)黑木耳產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。