雙孢蘑菇方艙式可移動低壓發酵隧道的改建及應用

錢武兵 黃建春 王 倩 雋加香 肖婷婷 徐佳佳 蔡斌強 仇陽陽

（1上海聯中食用菌專業合作社，上海金山 201500；2上海市農業科學院食用菌研究所，上海奉賢 201400）

雙孢蘑菇起源于法國，味道鮮美，營養豐富，是人工栽培最廣泛、產量最高、消費量最大的食用菌之一[1-2]。我國雙孢蘑菇工廠化生產起步較晚，近年來，雖不斷引進國外先進的技術和設備，但因受生產硬件建設成本高，自身技術水平落后，從業者生產經驗缺乏等因素制約，生產水平及工藝技術的更新變革速度明顯落后于歐美國家。發酵良好的培養料是獲得優質、高產雙孢蘑菇的最根本、最關鍵的要素[3]。在歐美國家，雙孢蘑菇培養料由擁有高度專業化、自動化設施設備的專業公司生產，質量穩定可靠[4]。我國引進國際上先進的雙孢蘑菇培養料發酵設備，也獲得關鍵的技術參數。但由于國內原材料、氣候等因素，生產的培養料質量參差不齊，影響了雙孢蘑菇產量和質量。如何生產出均一穩定的高質量發酵培養料，建設小型隧道自主試驗探索培養料發酵的適宜參數是必不可少的途徑。

目前，國內雙孢蘑菇工廠所采用的發酵隧道規格有：4 m×25 m×4 m（制料量100~130 t）的高壓二次發酵隧道，建造成本為80~130 萬元；4 m×40 m×4.3 m（制料量150~220 t）的大型低壓二、三次發酵隧道，建造成本為220~300萬元[5]。上述大型隧道的建設均要求打樁、土建、地面硬化等，審批手續復雜，建造周期長，成本極高。若使用上述隧道來研究培養料發酵技術，成本高且經濟風險高，制約了我國開展雙孢蘑菇培養料發酵試驗。

針對上述問題，筆者用冷藏集裝箱，將其改建為方艙式可移動低壓發酵隧道，探索雙孢蘑菇培養料發酵技術。

1 雙孢蘑菇方艙式可移動低壓發酵隧道的改建

該發酵隧道由隧道主體、氣候系統、通風格柵地板、控制系統四大部分組成，改建速度快、成本低（建造成本為25~40萬元）、制料量?。?0~15 t），并且可以在不同試驗場地之間移動，可進行雙孢蘑菇培養料一、二、三次發酵試驗，可滿足工廠或科研院校進行培養料發酵試驗需求，風險可控。

1.1 發酵隧道主體的改建

方艙式可移動低壓發酵隧道主體采用40RH 冷藏集裝箱（集裝箱箱體的外部尺寸為12.195 m×2.438 m×2.896 m，內部尺寸為 11.585 m×2.286 m×2.520 m）。為充分利用集裝箱的內部空間，將其尾部的制冷機組拆除，并重新封板，最終得到可利用的內部空間為11.865 m×2.286 m×2.520 m。為滿足生產需求，再將40RH冷藏集裝箱箱體做如下改造：

40RH 集裝箱箱體整體抬高320 mm，坡度（兩點的高程差與其水平距離的百分比）為0.5%，即集裝箱前端比尾端低60 mm，以利于集裝箱前端的排水孔排水；集裝箱尾部墻體距離地板60 mm處，居中開口，作為增壓室進風口，進風口尺寸為2 250 mm×160 mm；在左上角距離地板1 920 mm 處開800 mm×250 mm 的回風口；在天花板距離前門400 mm 處，居中開600 mm×600 mm 的排風口。至此，集裝箱箱體的改造基本完成。

圖1 40RH冷藏集裝箱抬高底腳

圖2 方艙式可移動低壓發酵隧道尾部

1.2 發酵隧道氣候系統的配置與安裝

氣候系統所需的風管管道與組件由鋁合金鈑金件制造。11 kW 高壓熱鍍鋅風機（壓力3 200 Pa，通風量4 000 m3/h）安裝于40RH 集裝箱的尾部，將500 mm×2 400 mm 鋁合金風箱連接發酵隧道尾部最底端進風口作為進風管道；將相應尺寸的回風管道與排風管道分別與集裝箱的回風口和排風口相接，最后按順序拼接回風百葉、混合風箱、新風百葉、冷卻盤管與新風管道，并連接通風軟管；在風閥部位安裝10 nm 風閥執行器。整套氣候系統配備68 kW 風冷模塊機組，可根據四季變化與發酵需要選擇制熱與制冷功能?？紤]到節約場地，可將風冷模塊機組固定于集裝箱尾部上方，并將出水口和進水口通過管道管件與冷水盤管相應部位相連，用1.1 kW 水泵將自來水泵入風冷模塊機組中；采用1.0 MPa囊氏定壓罐穩定水壓與水流量，形成穩定的循環回流系統。

1.3 發酵隧道通風格柵地板的設計與安裝

通風格柵地板由增壓室與格柵地板組成。采用工字鋼支撐格柵板，架構出增壓室，增壓室高度為485 mm（集裝箱地板原有60 mm 高的淌水槽）；格柵地板尺寸為2 230 mm×1 495 mm×10 mm，開孔面積率為27%，支撐梁與支撐腿整體高度為415 mm；格柵地板、支撐梁與支撐腿焊接為一個整體，一個整體為一個單元，共8 個單元，將8 個單元按一定順序推入集裝箱內，即完成通風格柵地板的安裝。

前后端兩塊格柵地板設計有擋料板固定孔（50 mm×50 mm）與滑網固定槽（2 130 mm×50 mm）。由于原來安裝集裝箱制冷機組的區域沒有淌水槽，所以該區域比集裝箱地板低60 mm，因此靠近進風口的第一塊格柵板的2個前支撐腿的設計高度比其余支撐腿高60 mm。為便于出料，低壓發酵隧道使用時需鋪上滑網與拉網。

圖3 通風格柵地板

1.4 發酵隧道控制系統的配置

發酵隧道的控制系統配備有風機變頻器、隧道控制器、3 個料溫傳感器、1 套氧氣采集系統、1 個空氣溫度傳感器、1 個進風溫度傳感器，1 套室外氣象站、一臺中控電腦等。通過執行器控制新風閥、回風閥及制熱（冷）閥的開關，調控隧道內部的氣候環境。整個控制系統安裝簡單，調試快捷，操作簡便。主要傳感器安裝位置（測量點位）如下：

空氣溫度傳感器安裝于回風管道喇叭口下側且緊挨回風口，探測穿過培養料之后的氣流溫度，即回風溫度；

進風溫度傳感器位于隧道進風口的鋁合金風箱內，反饋鼓入增壓室氣流的溫度；

氧氣質量濃度傳感器安裝于隧道進風口的鋁合金風箱內，與進風溫度傳感器并排安裝，探測鼓入增壓室氣流中的氧氣濃度；

料溫傳感器共3 個，分別懸掛于隧道內部天花板從里向外延伸的1/3，1/2，2/3 處，發酵時插入培養料中，用于探測培養料的溫度。

2 雙孢蘑菇方艙式可移動低壓發酵隧道的應用

方艙式可移動低壓發酵隧道在上海聯中食用菌專業合作社進行雙孢蘑菇培養料三次發酵試驗。預濕后的麥草與雞糞、石膏（52%麥草，43%雞糞，5%石膏粉）經混料線混合均勻后，通過頂端投料的方式分層水平填入一次發酵槽，每隔3 d 轉倉1 次，完成3 次轉倉后轉入二次隧道進行常規的二次發酵，待二次隧道回風管道中所探測到的回風氣流氨氣質量濃度降至5 mg/kg 以下時，二次發酵結束。將雙孢蘑菇菌種A15 按照二次發酵料濕重0.7%的播種量與培養料混合均勻，填入方艙式可移動低壓發酵隧道進行三次發酵，進料高度約為1 m，填料量10.5 t，發酵周期22 d。三次發酵控制參數設置見表1。

表1 方艙式可移動低壓發酵隧道三次發酵控制參數

在發酵期間，監測培養料的溫度，結果見圖4。由圖4 可見自進料后第5 天起，雙孢蘑菇菌絲在培養料中開始萌發并迅速繁殖，料溫快速上升，到第9天料溫升至25~26 ℃，在后續12 d的發菌過程中，料溫維持良好。

圖4 方艙式可移動低壓發酵隧道三次發酵試驗料溫變化

三次發酵結束后，測定培養料的理化指標，并與同批次上海聯中食用菌專業合作社國際標準化三次發酵隧道生產的培養料進行對比，結果見表2。由表2 可知，方艙式可移動低壓發酵隧道生產的雙孢蘑菇三次料的pH、含水量、含氮量、灰分含量、纖維素含量、酸性洗滌纖維含量、中性洗滌纖維含量以及酸性洗滌木質素含量均與國際標準化隧道生產的三次料無顯著差異，符合生產要求。從兩類三次料理化指標的相似性來看，該方艙式可移動低壓發酵隧道三次發酵的效果與國際標準化隧道基本無異。

表2 培養料理化指標 %

三次發酵結束后，雙孢蘑菇菌絲發育良好（圖5），培養料質量符合生產要求。

圖5 方艙式可移動低壓發酵隧道三次發酵結束后培養料表面菌絲

3 小結與討論

方艙式可移動低壓發酵隧道由40RH 冷藏集裝箱改建而成，全部硬件及控制系統均為國產，改建過程高效且成本低。試驗為國內大型發酵隧道小型化，降低科研成本與風險，為培養料發酵工藝的研究探索奠定了基礎，同時為小型菇廠的培養料生產提供了新途徑。該發酵隧道為可移動式，可以做到一套設備多地輾轉高效率使用。

該發酵隧道在靈敏性、穩定性與精密性上仍存在改進之處，在今后的工作中將繼續優化并制定一套集裝箱發酵隧道及其配套設備的規格與標準。此外，在雙孢蘑菇培養料發酵的基礎上，進一步嘗試將該隧道用于其他食用菌的培養料發酵及發菌試驗，拓寬該隧道的應用范圍。