黑木耳生產(chǎn)全程機械化裝備優(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、日本、韓國、越南等國家。我國地處北溫帶，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]。黑木耳作為我國第二大食用菌栽培品種，2020 年產(chǎn)量達(dá)706.43 萬t，占全國食用菌總產(chǎn)量的17.39%[2]。我國東北地區(qū)的獨特冷涼氣候與自然資源，為黑木耳提供適宜的生長條件，是全國黑木耳優(yōu)勢產(chǎn)區(qū)和主產(chǎn)區(qū)。

我國黑木耳生產(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階段[3]。袋料栽培具有生產(chǎn)周期短，產(chǎn)量高，便于規(guī)模化季節(jié)性栽培等優(yōu)勢，現(xiàn)已成為我國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 種類型。東北地區(qū)春栽黑木耳從12月初制備料袋，到來年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，隨著國家鄉(xiāng)村振興政策的持續(xù)推進和農(nóng)村剩余勞動力就業(yè)途徑的快速轉(zhuǎn)移[5]，以勞動密集型為特點的黑木耳生產(chǎn)，受到了勞動力成本上升和市場價格下壓的雙重壓力。全程機械化對實現(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]。基于此，筆者分析比較目前黑木耳機械化，以東北地區(qū)年產(chǎn)200萬袋菌棒為目標(biāo)，對黑木耳機械化生產(chǎn)的十個環(huán)節(jié)（制料、攪拌、裝袋、滅菌、接種、刺孔、整地、覆膜、采收、烘干）中的機械性能參數(shù)進行說明，提出相應(yīng)的黑木耳機械化生產(chǎn)裝備配置對策，以期為黑木耳機械化生產(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)黑木耳國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T 6192—2019）對黑木耳品質(zhì)的要求[7]和無公害黑木耳生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程中的黑木耳生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合優(yōu)勢主產(chǎn)區(qū)內(nèi)的規(guī)模化黑木耳生產(chǎn)企業(yè)運行情況，在袋料栽培黑木耳生產(chǎn)全程機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）→配料（拌料機）→裝袋（裝袋機、窩口機）→滅菌冷卻（常壓、高壓滅菌鍋）→接種（接種機）→發(fā)菌→刺孔（刺孔機）→整床（整地機）→覆膜（覆膜機）→采收（采收機）→烘干（烘干機）→檢驗→貯藏（或出售）選配機械。

2 菌棒生產(chǎn)機械選擇與配置

2.1 培養(yǎng)料制備機械的選擇與配置

（1）基質(zhì)粉碎機械的選擇與配置。以年產(chǎn)200萬袋、日產(chǎn)2 萬袋黑木耳菌棒為例，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構(gòu)，且需實現(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)配置三種機型的主要作業(yè)性能如表1。

表1 栽培基質(zhì)粉碎機性能

以每天作業(yè)8 h，日產(chǎn)2 萬袋所需基質(zhì)用量，對基質(zhì)粉碎裝備重點從作業(yè)效率、能耗、進料口大小等方面進行選型，最終選配金諾JN450 型粉碎機，1臺。

（2）攪拌機械的選擇與配置。每日需求10 萬t干物質(zhì)料，按裝料時栽培料含水量60%計算，則栽培料總質(zhì)量至少20 萬t，同時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)配置三種機型的主要作業(yè)性能如表2。

表2 培養(yǎng)料攪拌機性能

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

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

表3 運輸裝載機械性能

綜合考慮黑木耳菌棒生產(chǎn)量、購買價格、使用頻次及作業(yè)負(fù)載，選擇配置錦正電動叉車1臺，超洋手動液壓叉車2臺，華科HK?918型裝載機1臺。

2.2 菌棒制作機械的選擇與配置

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

表4 三種裝料機械性能指標(biāo)

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

表5 三種窩口插棒機械性能

攪拌后的栽培料要求在5 h 內(nèi)完成裝袋，裝袋機與窩口機分開配置所需人力成本較高。綜合考慮生產(chǎn)效率、人工成本、價格等因素，選擇配置貴龍裝袋窩口插棒全自動一體機，5臺。

（2）滅菌器的選擇與配置。裝料后的料袋須盡快滅菌。滅菌時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，同時配置空氣過濾裝置，避免外界空氣回流到滅菌器內(nèi)。三種機型的主要作業(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。考慮經(jīng)濟性、環(huán)保性及可操作性，選擇GXMQ?4.8 雙門高壓滅菌器，2 臺。也可定制提升至每臺滅菌器每次滅菌25 000袋以上，1臺。

（3）接種機械的選擇與配置。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 萬菌棒需選用液體菌種接種機械。三種機型的主要作業(yè)性能見表7。

表7 接種機械性能

為杜絕感染的風(fēng)險性，選擇的黑木耳液體接種機需包含菌棒接種前的自動拔棒與接種后的自動塞棉塞功能，且接種量可調(diào)。因此，根據(jù)機械功能、作業(yè)效率，經(jīng)濟性等因素，日產(chǎn)2 萬袋配置方案為：GXJZ?Y帶有拔棒功能的液體接種機，3臺。

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

表8 刺孔機械性能指標(biāo)

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

3 采收與烘干機械選擇與配置

3.1 采收機械的選擇與配置

目前，黑木耳生產(chǎn)除采收工作外均已實現(xiàn)機械化[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采摘為主，機械化采收為輔。與果蔬機械化采摘相比，黑木耳采摘需對生長于圓柱菌棒上的高密度成熟耳片進行選擇性采收，不像雙孢蘑菇平面一次性采收。近年來，隨著黑木耳產(chǎn)業(yè)的持續(xù)擴大，機械化采收設(shè)備也得到了推廣與應(yīng)用，一定程度上緩解了采收期“無人”可用的難題，實現(xiàn)了采收機器換人，大大降低勞動力采收成本與采收強度。三種采收機主要作業(yè)性能見表9。

表9 采收機械性能

鑒于目前黑木耳采收機尚未成熟，機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采收黑木耳情況下才使用采收機。選擇配置方案：敦化SJR?300 木耳采收機4 臺、環(huán)宇木耳采收機4臺及SJR?200木耳采收機2臺。

3.2 烘干機械的選擇與配置

目前，全國優(yōu)勢產(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，則采用機械方式烘干黑木耳，若繼續(xù)采用陰干，則極易造成流耳（黑木耳不及時干燥易發(fā)生自溶及腐爛）。黑木耳烘干時起始溫度不易過高，以防排濕跟不上[11]，引起耳片卷曲和不規(guī)則收縮。三種烘干機的主要性能見表10。

表10 三種烘干機械性能

干燥溫度以不超過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，4臺。

4 小 結(jié)

綜上所述，以年產(chǎn)200萬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 萬棒，日消耗干料10 t，其黑木耳生產(chǎn)全程機械化裝備配置：配置錦正電動叉車1 臺，超洋手動液壓叉車2 臺，華科HK?918型裝載機1臺；金諾JN450型粉碎機1臺；GXJB?7型雙螺旋攪拌機1臺；貴龍裝袋窩口插棒全自動一體機 5 臺。GXMQ?4.8 雙門高壓滅菌器，2 臺，也可定制提升至每臺滅菌柜每次滅菌25 000 棒1 臺；GXJZ?Y 帶有拔棒功能的液體接種機3臺；貴龍傳送帶電動刺孔機4 臺；敦化SJR?300 木耳采收機4 臺，環(huán)宇木耳采收機4臺及SJR?200木耳采收機2臺；中旭ZX?6P熱泵箱式烘干機4臺。

黑木耳生產(chǎn)全程機械化極大地減輕耳農(nóng)生產(chǎn)勞動強度，助推我國黑木耳產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。