香菇機械化高效生產裝備的研發

徐壽海

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香菇機械化高效生產裝備的研發

徐壽海

（連云港國鑫食用菌成套設備有限公司，江蘇 連云港 222043）

介紹香菇機械化高效生產裝備，包括香菇長棒式栽培機械化高效生產裝備，香菇短棒式栽培機械化高效生產裝備，以及防污染液體菌種生產裝備系統。長棒式栽培機械涵蓋了輸送、裝框、滅菌、接種、封膜、培養和注水等香菇生產全過程。短棒式栽培機械有帶套環短棒生產裝備、熱合封口短棒生產裝備。比較說明防污染液體菌種生產裝備系統相對于傳統食用菌液體菌種制作模式所具有的優勢。

機械設備；香菇；工廠化；生產

香菇栽培已有近千年的歷史，但生產栽培方式仍采用上世紀80年代的傳統模式：菌棒的滅菌采用常壓、低溫，滅菌周期長達十幾個小時；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形成了香菇產業的密集性勞動生產模式。香菇市場的需求潛力巨大，隨著勞動力成本的上升，傳統栽培模式已很難適應時代發展的需要。我國的香菇產業正處在一個轉型時期，工廠化、節約化、自動化將是我國香菇產業發展的必由之路。近年來，連云港國鑫食用菌成套設備有限公司探索研發出系列香菇機械化高效生產裝備，具有較好的應用價值，現簡介如下。

1 香菇長棒式栽培機械化高效生產裝備

1.1 輸送、裝筐

為了縮短香菇菌棒滅菌時間，保證滅菌的徹底性，滅菌后不產生脹袋，采取裝袋后將菌棒輸送至打孔貼膜機（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袋內產生的壓力泄掉。將經打孔貼膜的香菇菌棒通過自動輸送裝筐機裝入筐中（圖2）。

圖1 打孔貼膜機

圖2 輸送、裝筐設備

1.2 菌棒滅菌

傳統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 ℃，滅菌時間12小時以上。此方法碼棒用工多、滅菌溫度低、滅菌用時長、蒸汽耗量大，且容易脹袋。

（1）發生原因：①菌棒在滅菌柜內的擺放形式不利于滅菌，密集擺放影響滅菌效果。②菌棒扎口后培養基被密閉在塑料袋中，培養基空隙中的冷空氣無法排除，影響蒸汽對培養基的滲透加熱，所需的滅菌時間較長。③高溫滅菌時，培養基內部的水分被蒸發，在菌棒內形成高壓狀態，棒內壓力明顯大于棒外壓力時造成破袋，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，繼之又將菌棒筐裝入車架上（圖3）。②將裝滿菌棒筐的車架通過輸送裝置或叉車運送至滅菌柜前門，滅菌柜輸送裝置將車架自動輸送至滅菌柜內部進行滅菌。菌棒間留有一定的蒸汽空間，有利于殺滅菌包內的細菌（圖4）。③滅菌、排氣。采用脈動真空蒸汽滅菌法及用抽真空的辦法排除菌包內的空氣，115 ℃或121 ℃下對菌棒進行滅菌，以121 ℃進行滅菌則需采用聚丙烯袋。為防止菌包破裂，于滅菌程序結束后采取脈沖排氣法，使菌包內部的壓力通過透氣膜向外部釋放。整個滅菌周期可在6～7小時完成，且滅菌徹底，不脹袋。④出柜。滅菌排氣程序結束后，滅菌柜內呈零壓時，可開啟后門，使車架菌包筐自動行走至后門外側，叉車將第一個車架叉走后，第二個車架自動運行至后門外側，等待叉車搬運（圖5）。

圖3 上架機

圖4 滅菌設備（進鍋）

圖5 滅菌設備（出柜）

圖6 長棒液體接種貼膜機

1.3 菌棒接種封膜

傳統的接種方法是由操作者持接種槍將液體菌種噴入菌包內部，接種效率低、接種量無法控制、污染率又高。接種后需在菌棒外部再套一層防護袋，菌棒培養至一定時期再取下該防護袋，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（圖6）。

將菌棒筐輸送至接種機，接種機對菌棒進行表面整平、擦凈、消毒，打4～5個菌種洞、接種。接種量可調節，接種后在菌種洞上自動粘貼無菌透氣膜，保護接種口不受污染。接種機工作效率為每小時接3 000包。接種噴頭和管路可實現在線清洗、消毒。接種封膜后不需再套防護袋，無菌透氣膜有良好的過濾效果和透氣性，培養時也不需要在菌棒上扎小透氣孔。

1.4 培養

菌棒筐經上架機裝入培養架；由叉車搬運至培養架進入培養室培養。

1.5 菌棒注水

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

圖7 菌棒高壓注水設備

2 香菇短棒式栽培機械化高效生產裝備

2.1 帶套環短棒生產裝備

將帶套環的短棒裝入筐內，送至上架機將短棒筐裝入車架上（圖3）。將裝滿菌棒筐的車架通過輸送裝置或叉車運送至滅菌柜前門，滅菌柜輸送裝置自動將車架輸送至滅菌柜內部（圖4）。

（1）滅菌。采用脈動真空蒸汽滅菌法及用抽真空的辦法排除菌包內的空氣；在121 ℃條件下對菌棒進行滅菌。整個滅菌周期可在4小時內完成，且能確保滅菌徹底。套環內的透氣膜有很好的通氣性和過濾作用，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。此形式的接種機適用于帶套環的所有袋栽菌包，每小時接種3 000包以上。該接種機已在杏鮑菇、灰樹花栽培廠廣泛使用（圖8）。

圖8 液體接種機

（3）培養。接完種的菌棒筐上架（圖3），至培養室培養。

（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。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 熱合封口短棒生產裝備

將裝袋后的香菇短棒傳輸至熱合封口機（圖10），將菌棒焊接封口。焊縫中部保留適當的長度不封口，作為菌棒高溫滅菌時的泄壓孔。將封口后的菌棒通過裝筐機自動裝入筐中（圖11）；將裝滿菌棒的筐輸送至翻筐機（圖12）。翻筐機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，輸送至上架機將短棒筐裝入車架上（圖3），通過輸送裝置或叉車將裝滿菌棒筐的車架運送至滅菌柜前門；滅菌柜輸送裝置將車架自動輸送至滅菌柜內部（圖4）。

圖10 熱合封口機

圖11 裝框機

圖12 翻筐機

（1）滅菌。采用脈動真空蒸汽滅菌法和用抽真空的辦法排除菌包內的空氣，并以121 ℃對菌棒進行滅菌。由于菌棒底部的封口處留有泄壓孔，抽真空時可將菌棒內冷空氣排出。升溫滅菌時菌棒內的壓力從底部泄壓孔排出。整個滅菌周期可在4小時內完成，并能確保滅菌徹底，不至發生脹袋現象。由于泄壓孔被菌棒壓在筐底部，在菌棒冷卻和培養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（圖13），接種機對菌棒平面進行擦凈、消毒、整平、打菌種洞、接種、調節接種量、接種后在菌種洞上方自動粘貼無菌透氣膜，保護接種口不受污染。接種機每小時工作效率為3 000包。接種噴頭和管路可實現在線清洗、消毒。接種封膜后不需再套防護袋，無菌透氣膜有良好的過濾效果和透氣性，培養時也不需要在菌棒上扎小透氣孔。

圖13 短棒液體接種機

（3）培養。菌棒筐經上架機裝入培養架；叉車搬運培養架進培養室。

（4）削膜、打孔。經培養后的菌棒筐輸送至削膜打孔機，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 菌棒翻轉削膜打孔機

打孔后的菌棒搬運至出菇房。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。為防止注水時引起底部菌棒疏松被壓潰，在一串菌棒中部的適當位置增加分壓托盤，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，也是補水時的給水管道（圖15）。

圖15 菌棒串掛裝置

（5）串掛出菇，自動補水。對出菇大棚配置水氣調節裝置。該裝置由送風機、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，詳見圖16。

圖16 串掛出菇自動補水裝置

出菇大棚配置水氣調節裝置，其具體功能如下：①配液罐內水溫可調節，可根據需要向水中配制適合菇生長的生長素。②送風量和濕度可調節。③可實現自動化控制，定時間歇性向菌棒中心部給水、向菇棚內通風。④每潮菇采收后，在不搬動菌棒的情況下，根據需要適時、間歇性通過疏水管道向空心軸注入不同溫度的水。水經過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裝備系統

用液體菌種種植香菇已經在很多企業取得了成功，有些廠家反映液體菌種的穩定性不好，菌種吃料的速度時快時慢；容易污染；對制種的人員素質有很高的要求。

3.1 傳統食用菌液體菌種制作模式

人工推動液體菌種培養罐進入滅菌器進行滅菌。滅菌結束，將液體培養罐從滅菌器內部拉出，進入培養罐冷卻間進行噴水冷卻。冷卻前先將無菌空氣管道接入培養罐，防止培養罐在冷卻過程中形成負壓造成污染。冷卻結束后，先將無菌空氣管道拔下，再由人工推動培養罐進入接種間百級層流罩下方，然后將無菌空氣管道接入培養罐，使罐內形成正壓，防止細菌進入罐內。在百級層流罩下由人工打開接種蓋，將二級種接入罐內完成接種。接種完成后，又將無菌氣管道拔下，由人工推動培養罐進入培養間，再將無菌空氣管道接入培養罐，向罐內提供氧氣。培養結束后將培養罐輸出管道與接種機連接。接種結束后，將培養罐推動至清洗間進行清洗，循環使用。

3.2 傳統液體菌種制作模

式存在的缺陷

（1）工作強度大。因每個菌種培養罐需安裝活動輪，由人工拉動搬運，而在總重量超過800千克的情況下，人力很難驅動。

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

（3）其他。菌絲培養過程中受氧不均勻，進入培養罐的無菌空氣不能均勻分布在培養液中。培養罐缺少攪拌裝置，造成菌絲溶氧量不一致，培養罐內上下菌絲濃度不均勻，以及培養溫度不可控制。

上述問題嚴重地影響液體菌種的穩定性和重現性。

3.3 防污染液體菌種生產裝備系統的特點

針對現有液體菌種制作過程中存在的培養溫度不可控，菌種溶氧量不均勻，菌絲濃密度太低，經常發生污染等技術問題，提供的一種結構設計合理、使用方便安全、能夠大幅降低污染率的液體菌種制作系統。本系統主要由營養液滅菌系統、液體菌種培養系統、冷卻系統等組成。整個系統安置在操作平臺上（圖18）。

圖18 液體菌種制作系統平臺

（1）無菌營養液制作系統的功能。自動定量加水，調整營養液濃度；設置滅菌參數，觸摸滅菌程序鍵自動滅菌；滅菌結束后，冷卻系統對高溫營養液自動進行冷卻；能將冷卻后的營養液通過衛生管道輸送至培養罐。營養液輸送管道能自動清洗滅菌；接種由操作人員在百級層流罩下進行。

（2）菌絲培養。培養時無菌氣體通過布氣裝置向菌絲均勻供氧。向培養罐夾層輸入適當溫度的水，調控菌絲培養溫度。高速攪拌器適時攪拌，切割菌絲增加菌絲萌發點，提高菌絲濃密度。

（3）液體菌種輸出。液體菌種培養完成后，通過衛生管道將菌種輸送至接種機。

（4）在線清洗。菌種輸送管道、液體接種機噴嘴可實現在線清洗、滅菌。

防污染液體菌種系統的優點：①液體菌種制作的全過程都在密閉的容器和管道中完成，污染幾率為零。②培養罐中使用剩余的菌種可作為再次培養的母種使用，避免了逐次接種的污染風險，大大降低污染幾率。③該系統的攪拌裝置在菌絲培養過程中可適時攪拌，以切割菌絲增加菌絲萌發點，提高溶氧量使菌球小而均一。④培養罐的布氣裝置將氧氣均勻地提供給液體菌種，有效提高菌種濃度。⑤液體菌種培養罐的規格可根據液體菌種每天使用量來定制。⑥系統由電腦自動控制，安全可靠。減少用工量，降低了勞動強度。

上面有關香菇串掛出菇的方法還只是一種設想，是否能付諸批量生產尚待在實踐中驗證完善，希望有識之士不吝賜教，共同探討。

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

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

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

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

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

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

[7] 國鑫公司. 袋栽菌類生育出菇裝置及配套菌筒與生育出菇方法: 中國, 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

連云港國鑫食用菌成套設備有限公司董事長，中國食用菌協會專家委員會副主任委員，全國消毒技術與設備標準化技術委員會委員，微信號：LYGGuoXin