食用菌廢菌棒脫袋與粉碎技術現狀

張 濤，唐興隆，代 聰，楊清慧，龐有倫，佘小明

（重慶市農業科學院 農業機械研究所，重慶 401329）

據聯合國糧食及農業組織（FAO）統計，中國食用菌產量逐年增加，占全球產量70%以上[1]。隨著食用菌生產而產生的廢菌棒的數量也越來越多。廢菌棒中含有豐富的有機碳，N、P、K 等營養元素充沛，粉碎、發酵及滅菌處理后可以替代部分無機化肥，節約成本，增加效益[2-5]；廢菌棒殘留了大量菌絲、有益菌和營養物質，可以添加適當的營養物質作為各種作物的栽培原料，再次進行栽培，可極大地節約成本[6-8]；廢菌棒中粗蛋白和糖分含量較高，營養價值較高，經消毒處理可以用來喂養家畜[9-11]；廢菌棒中具有多種礦質元素，經過處理后，可以提高土壤對無機氮的保持能力，改良土壤性質[12-14]；將食用菌菌渣發酵，可以作為活性炭，吸附水中的氧氟沙星等物質[15]，修復水體污染。總之，廢菌棒仍具有較高的再利用價值，但實際生產中，大部分廢菌棒被隨意丟棄和直接焚燒，僅有少部分被用于回收利用，這造成了極大的生物質資源浪費和對土壤、水體、大氣的污染，因此，解決食用菌廢菌棒的回收利用問題迫在眉睫。而廢菌棒處理的初環節是脫袋與粉碎，這一環節至關重要，直接影響到后續利用的效率和質量。本文通過閱讀文獻，結合生產實際，從脫袋和粉碎2個方面分析菌棒回收利用初環節的技術現狀。

1 廢菌棒脫袋技術現狀

脫袋技術最初采用機械劃破、人工輔助脫袋的分段式作業工序，為了提高脫袋效率，科研人員根據機械撕搓式和氣力吸取式原理設計了一系列脫袋裝備并通過研究廢菌棒力學性能，開發了一款撕搓原理的脫袋和粉碎機。但整體上，我國廢菌棒脫袋技術和裝備科研成果有限，主要以技術專利為主，大部分處于理論與試驗階段，真正推廣使用的機型極少，脫袋仍然以人工為主；現有裝備存在噪音大、分離軸纏袋、粉碎效果差、功率消耗大、功能不完善等問題。

馬長江[16]在2007年研發出了一款廢棄菌糠脫袋機，結構見圖1。工作時，裝袋的廢菌棒從上方入料，由割袋刀將包裝袋割開，廢菌棒和割開的包裝袋進入圓柱形腔體，包裝袋被上絞龍右側拋料板拋出，菌棒被粉碎并從下方出料口拋出。該機械具有結構簡單、省時省力的優點，得到了廣泛的應用。

圖1 廢棄菌糠脫袋機Fig.1 Waste fungus bran bag removing machine

余和意[17]隨后研發出了雙滾筒式脫袋機械，在滾筒上安置割袋刀，通過其旋轉割袋，篩網分離菌袋，其結構見圖2。該機械結構簡單，省時省力，脫袋效果較差，應用尚不廣泛。

圖2 廢棄菌糠脫袋機Fig.2 Waste fungus bran bag removing machine

林時明[18]發明了一種廢棄木耳菌袋脫袋裝置，創新性地采用了自動上料裝置，該裝置可靠性好、耗能低、效率高，便于操作，但由于結構較為復雜，未能大面積推廣。周萬瑩[19]創新性地設計了初分離機構和再分離機構，極大地提高了脫凈率，減少了環境污染，但由于結構復雜，尚處在理論試驗階段，未能廣泛推廣。楊銘彬[20]等人提出了利用脫袋環和脫袋刀片來割袋，實現了多角度割袋，結構新穎，脫袋效果和脫袋效率尚有待提升，未得到廣泛推廣，脫袋環結構見圖3。崔雪艷[21]等人設計了一種凸輪式自動脫袋機，省時省力，脫袋效果好，具有實用性，但制造、安裝過于復雜，尚未廣泛推廣。

圖3 脫袋環Fig.3 Bagging off ring

2 廢菌棒粉碎技術現狀

由于廢菌渣顆粒粘聚力小，在二次利用中粉碎技術難度不大，目前普遍采用撕搓和擠壓的原理來對廢菌棒進行粉碎，大多采用旋轉的粉碎輥、絞龍或者滾壓機構，可根據不同方式，選擇不同類型粉碎機。

為避免粉碎料塊一次掉落過多，卡死粉碎機構，江龍林[22]等人設計了預粉碎機構和精粉碎機構，提升了粉碎效果，由于其結構較為復雜，制造成本較高，尚未廣泛應用，其結構見圖4。黃文越[23]設計了升降機構，能夠自動入料，采用滾壓機構粉碎，減少了投料工作量，提高了破碎效率。其破碎效率更高，但由于自動入料對精度要求較高，同時加工成本也較高，未能廣泛應用。劉偉[24]等人在入料過程中設置了多擠壓齒，進行初步粉碎，再通過偏心粉碎輥進行粉碎，提高了粉碎合格率。這種機構安裝難度較高，尚處在試驗研究階段，未能廣泛推廣，其結構見圖5。陳琳[25]等選用雙滾動軸，利用上下布置的雙滾動軸對廢菌棒進行粉碎，提高了廢菌棒粉碎裝置的粉碎效率。由于雙軸式對制造難度較高，未能廣泛應用。

圖4 二次粉碎裝置Fig.4 Secondary crusher

圖5 偏心式粉碎裝置Fig.5 Eccentric crushing device

3 展望

第一，目前我國食用菌廢菌棒的再利用方式還是以制作飼料、肥料和栽培基質為主，利用方式多樣，但相關研究主要集中在廢菌渣的營養價值方面，對利用技術相關研究較少，為相關裝備研發與技術集成提供依據。

第二，從脫袋和粉碎技術來看，目前廣泛應用的仍然是成熟的老式機器，完全可以在它的基礎上，從自動化和智能化方向進行突破，實現自動上料，實現可調角度割袋以適應不同種類的菌棒，同時盡可能地精簡結構，以便于制造推廣。同時將脫袋和粉碎設備進行整合，研發一體化的脫袋粉碎設備，有利于降低工人的勞動強度，提高粉碎效率和效果，節約制造成本。

第三，目前，廢菌棒結構特點和生物學特性相關研究報道極少，應積極采取政產學研推一體化，加大廢菌棒力學特性、菌袋氣吸特性等基礎究理論，以建立一套完善、系統的理論體系，使得理論與實踐緊密結合，為今后的菌棒脫袋裝備研發工作提供理論指導。

第四，廢菌棒生物資源綜合利用是一項涉及面廣泛、影響巨大、生態效益高的系統性工程，加大綜合利用技術研究與相關裝備研發，加大對各項技術的推廣支持力度，為食用菌種植戶提供多元化發展模式，保障農戶種植積極性和經濟效益。