對菌菇基質(zhì)發(fā)酵裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

李強(qiáng)棟，徐文棟

（武威職業(yè)學(xué)院，甘肅武威733000）

蘑菇渣在種植生產(chǎn)后仍含有豐富的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、菌絲殘?bào)w蛋白和礦物質(zhì)等，可作為循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素再使用。市場上以木耳、平菇、杏鮑菇等食用菌生產(chǎn)廢棄的菌渣為代表，常被用在混配基質(zhì)中改善日光溫室幼苗根系環(huán)境、降解農(nóng)業(yè)面源污染物及土壤生態(tài)環(huán)境修復(fù)中。在對以發(fā)酵菇渣為主，其他材料混配的番茄、茄子、西葫蘆等常見蔬菜基質(zhì)育苗中，根系活力、壯苗指數(shù)及根系活力都表現(xiàn)出較好的效果，使用情況相比傳統(tǒng)基質(zhì)育苗具有多項(xiàng)優(yōu)勢[1]。現(xiàn)階段西北地區(qū)開展以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢料為主，如樹葉、尾菜、酒糟、醋糟、玉米芯、麩皮、豆餅、木屑等配合菇渣制成混配基質(zhì)的生產(chǎn)應(yīng)用研究；對生產(chǎn)作物的研究多集中于特色果蔬、日光溫室育苗及園林樹木繁育中開展生長效應(yīng)分析。此外，再配合定期檢測作物生長發(fā)育狀況、復(fù)合基質(zhì)理化性質(zhì)測定、分析數(shù)據(jù)指標(biāo)的相關(guān)性，最終針對作物特點(diǎn)篩選出最優(yōu)的經(jīng)濟(jì)型復(fù)合基質(zhì)配方，可降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)附加值。

基質(zhì)的發(fā)酵常采取建堆原始發(fā)酵方式進(jìn)行發(fā)酵，在原始發(fā)酵過程中，為調(diào)控基質(zhì)堆內(nèi)的氧氣狀況，需要適時(shí)對基質(zhì)堆進(jìn)行翻堆處理。因所采用的生產(chǎn)技術(shù)在大部分情況下采用的是人工進(jìn)行翻堆，導(dǎo)致翻堆效率低，同時(shí)人工勞動(dòng)強(qiáng)度大[2]。為解決上述背景技術(shù)中提出的問題，本裝置對菌菇基質(zhì)發(fā)酵設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，使發(fā)酵后的食用菌廢料同珍珠巖、蛭石等其他基質(zhì)配合形成的經(jīng)濟(jì)型復(fù)合基質(zhì)在日光溫室蔬菜復(fù)合基質(zhì)栽培中發(fā)揮效益，促進(jìn)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)調(diào)整。

1 優(yōu)化思路

針對常規(guī)發(fā)酵設(shè)備存在的問題，曝氣環(huán)節(jié)可通過改進(jìn)攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌葉對攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部的物料進(jìn)行攪拌，同時(shí)曝氣泵推動(dòng)曝氣內(nèi)腔網(wǎng)攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部進(jìn)行曝氣，使得基質(zhì)內(nèi)供氧效果更好，利于基質(zhì)的有效發(fā)酵。攪拌環(huán)節(jié)可通過改進(jìn)電動(dòng)推桿推動(dòng)滑座，在導(dǎo)桿上水平方向移動(dòng)，從而增大攪拌范圍，使得發(fā)酵攪拌效果更好。添加物料環(huán)節(jié)可通過改進(jìn)操作手輪經(jīng)螺桿和轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)隔板在攪拌發(fā)酵筒底部進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，發(fā)酵產(chǎn)物慢慢傾斜進(jìn)入發(fā)酵收集筒，使得發(fā)酵收集筒底部不會(huì)發(fā)生堆積阻塞現(xiàn)象。

2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

為實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)化目的，遵循優(yōu)化思路可提供技術(shù)方案：優(yōu)化菌菇基質(zhì)發(fā)酵裝置，包括攪拌發(fā)酵筒、發(fā)酵收集筒、導(dǎo)桿、攪拌電機(jī)、電動(dòng)推桿、攪拌葉、曝氣泵、隔板、過濾網(wǎng)板、出料斗和抽取泵；攪拌發(fā)酵筒頂部通過安裝塊安裝有導(dǎo)桿，導(dǎo)桿上滑動(dòng)安裝有滑座，滑座底部安裝有攪拌電機(jī)，攪拌電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸伸入攪拌發(fā)酵筒，且連接設(shè)置有攪拌葉，安裝塊上安裝有與滑座一側(cè)固接的電動(dòng)推桿，攪拌發(fā)酵筒內(nèi)壁上安裝有曝氣內(nèi)腔，曝氣內(nèi)腔上端通過連接管與安裝在攪拌發(fā)酵筒上端外壁上的曝氣泵相連接，攪拌發(fā)酵筒底部連接設(shè)置有發(fā)酵收集筒，發(fā)酵收集筒底部設(shè)置有出料斗，隔板和過濾網(wǎng)板的兩端上一體成型有轉(zhuǎn)軸，分別通過轉(zhuǎn)軸和軸承與攪拌發(fā)酵筒和發(fā)酵收集筒轉(zhuǎn)動(dòng)連接，轉(zhuǎn)軸的外端通過螺桿連接有操作手輪；攪拌發(fā)酵筒頂部還安裝有抽取泵。此外，為配合設(shè)備各環(huán)節(jié)運(yùn)行正常，該設(shè)備的攪拌發(fā)酵筒上端內(nèi)壁上安裝有溫濕度傳感器；攪拌發(fā)酵筒和發(fā)酵收集筒外壁上安裝有與螺桿螺紋旋接的螺紋支架；隔板通過轉(zhuǎn)軸安裝在攪拌發(fā)酵筒的底部；過濾網(wǎng)板通過轉(zhuǎn)軸安裝在發(fā)酵收集筒的中部；出料斗上安裝有出料閥；抽取泵一端通過進(jìn)液管與攪拌發(fā)酵筒相連接，抽取泵一端通過水管經(jīng)三通管道與設(shè)置在發(fā)酵收集筒底端的出液管及外部注水管相連接。

3 工作原理及流程

如圖1，本優(yōu)化設(shè)計(jì)設(shè)備的工作原理及使用流程可解釋如下：設(shè)備經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后，在使用時(shí)，工作人員將菌菇廢料導(dǎo)入攪拌發(fā)酵筒蓋上筒蓋，啟動(dòng)攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌葉對攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部的物料進(jìn)行攪拌，同時(shí)通過曝氣泵經(jīng)曝氣內(nèi)腔網(wǎng)攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部進(jìn)行曝氣。為了攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部物料得到充分?jǐn)嚢瑁ㄟ^電動(dòng)推桿推動(dòng)滑座在導(dǎo)桿上水平方向移動(dòng)，從而可以移動(dòng)攪拌電機(jī)和攪拌葉對攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部物料進(jìn)行充分?jǐn)嚢璨僮鳌?/p>

圖1 優(yōu)化裝置簡圖

在發(fā)酵過程中，通過安裝的溫濕度傳感器實(shí)時(shí)顯示溫度和濕度；通過操作手輪經(jīng)螺桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸在軸承上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得隔板在攪拌發(fā)酵筒底部進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，同理發(fā)酵液進(jìn)入發(fā)酵收集筒，通過操作手輪經(jīng)螺桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸在軸承上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得過濾網(wǎng)板在發(fā)酵收集筒內(nèi)部進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。另外，抽取泵一端通過進(jìn)液管與攪拌發(fā)酵筒相連接，抽取泵一端通過水管經(jīng)三通管分別與設(shè)置在發(fā)酵收集筒底端的出液管及外部注水管相連接；抽取泵將發(fā)酵液或外部水注入攪拌發(fā)酵筒內(nèi)；最后發(fā)酵物通過出料漏斗進(jìn)行出料。

對于本領(lǐng)域開展工作的技術(shù)人員來說，可以對優(yōu)化思路、方案和工作流程在具體實(shí)施案例中進(jìn)行技術(shù)方案修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，使設(shè)備更加優(yōu)化、更有針對性地開展菇渣發(fā)酵和基質(zhì)輸送。

4 優(yōu)化效果

結(jié)合種植蔬菜特點(diǎn)，對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化后，本案例具有如下有益效果：攪拌電機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌葉對攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部的物料進(jìn)行攪拌，同時(shí)通過曝氣泵經(jīng)曝氣內(nèi)腔網(wǎng)攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部進(jìn)行曝氣，使得基質(zhì)內(nèi)供氧效果更好，利于基質(zhì)的有效發(fā)酵；通過電動(dòng)推桿推動(dòng)滑座在導(dǎo)桿上水平方向移動(dòng)，從而增大了攪拌范圍，使得發(fā)酵攪拌效果更好；通過操作手輪經(jīng)螺桿和轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)隔板在攪拌發(fā)酵筒底部進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，發(fā)酵產(chǎn)物慢慢傾斜進(jìn)入發(fā)酵收集筒，使得發(fā)酵收集筒底部不會(huì)發(fā)生堆積阻塞現(xiàn)象，抽取泵將發(fā)酵液或外部水注入攪拌發(fā)酵筒內(nèi)，使得發(fā)酵堆的濕度保持基本平衡，為發(fā)酵堆的全面發(fā)酵提供保障。

5 結(jié)語

以制作工藝簡單、個(gè)性化定制為思路，通過對菌渣發(fā)酵裝置曝氣、攪拌、加料3個(gè)環(huán)節(jié)的改進(jìn)，可提升菌渣發(fā)酵的質(zhì)量，進(jìn)而對以菇渣為主的混配基質(zhì)育苗效果產(chǎn)生積極影響。結(jié)合現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)科技服務(wù)體系的規(guī)劃發(fā)展，在與日光溫室、特色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的農(nóng)業(yè)專業(yè)大戶培育、家庭農(nóng)場推廣、果蔬專業(yè)合作社建立的新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營體系形成中積極開發(fā)規(guī)模化、專業(yè)化、社會(huì)化技術(shù)研發(fā)和改進(jìn)，有效促進(jìn)家庭農(nóng)場、農(nóng)民專業(yè)合作社、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化聯(lián)合體三類新型經(jīng)營主體有關(guān)生產(chǎn)效益，也為農(nóng)業(yè)生態(tài)多樣化、無害化、自然資源的可循環(huán)利用提供路徑[3]。