香菇机械化高效生产装备的研发

徐寿海



香菇机械化高效生产装备的研发

徐寿海

（连云港国鑫食用菌成套设备有限公司，江苏 连云港 222043）

介绍香菇机械化高效生产装备，包括香菇长棒式栽培机械化高效生产装备，香菇短棒式栽培机械化高效生产装备，以及防污染液体菌种生产装备系统。长棒式栽培机械涵盖了输送、装框、灭菌、接种、封膜、培养和注水等香菇生产全过程。短棒式栽培机械有带套环短棒生产装备、热合封口短棒生产装备。比较说明防污染液体菌种生产装备系统相对于传统食用菌液体菌种制作模式所具有的优势。

机械设备；香菇；工厂化；生产

香菇栽培已有近千年的历史，但生产栽培方式仍采用上世纪80年代的传统模式：菌棒的灭菌采用常压、低温，灭菌周期长达十几个小时；固体种人工接种；每潮菇后需人工注水。大量繁重的手工作业形成了香菇产业的密集性劳动生产模式。香菇市场的需求潜力巨大，随着劳动力成本的上升，传统栽培模式已很难适应时代发展的需要。我国的香菇产业正处在一个转型时期，工厂化、节约化、自动化将是我国香菇产业发展的必由之路。近年来，连云港国鑫食用菌成套设备有限公司探索研发出系列香菇机械化高效生产装备，具有较好的应用价值，现简介如下。

1 香菇长棒式栽培机械化高效生产装备

1.1 输送、装筐

为了缩短香菇菌棒灭菌时间，保证灭菌的彻底性，灭菌后不产生胀袋，采取装袋后将菌棒输送至打孔贴膜机（图1），在菌棒中心部位打孔，贴上透气膜。该膜的作用是将菌棒灭菌时袋内产生的压力泄掉。将经打孔贴膜的香菇菌棒通过自动输送装筐机装入筐中（图2）。

图1 打孔贴膜机

图2 输送、装筐设备

1.2 菌棒灭菌

传统的香菇菌棒灭菌方法多采用常压灭菌，将菌棒码放在常压灭菌柜中，灭菌温度100 ℃，灭菌时间12小时以上。此方法码棒用工多、灭菌温度低、灭菌用时长、蒸汽耗量大，且容易胀袋。

（1）发生原因：①菌棒在灭菌柜内的摆放形式不利于灭菌，密集摆放影响灭菌效果。②菌棒扎口后培养基被密闭在塑料袋中，培养基空隙中的冷空气无法排除，影响蒸汽对培养基的渗透加热，所需的灭菌时间较长。③高温灭菌时，培养基内部的水分被蒸发，在菌棒内形成高压状态，棒内压力明显大于棒外压力时造成破袋，所以不能采用高温灭菌。④香菇菌棒塑料袋大多采用聚乙烯薄膜做成，聚乙烯膜的属性不能耐115 ℃以上的温度。

（2）解决方法：①将菌棒筐输送至上架机，继之又将菌棒筐装入车架上（图3）。②将装满菌棒筐的车架通过输送装置或叉车运送至灭菌柜前门，灭菌柜输送装置将车架自动输送至灭菌柜内部进行灭菌。菌棒间留有一定的蒸汽空间，有利于杀灭菌包内的细菌（图4）。③灭菌、排气。采用脉动真空蒸汽灭菌法及用抽真空的办法排除菌包内的空气，115 ℃或121 ℃下对菌棒进行灭菌，以121 ℃进行灭菌则需采用聚丙烯袋。为防止菌包破裂，于灭菌程序结束后采取脉冲排气法，使菌包内部的压力通过透气膜向外部释放。整个灭菌周期可在6～7小时完成，且灭菌彻底，不胀袋。④出柜。灭菌排气程序结束后，灭菌柜内呈零压时，可开启后门，使车架菌包筐自动行走至后门外侧，叉车将第一个车架叉走后，第二个车架自动运行至后门外侧，等待叉车搬运（图5）。

图3 上架机

图4 灭菌设备（进锅）

图5 灭菌设备（出柜）

图6 长棒液体接种贴膜机

1.3 菌棒接种封膜

传统的接种方法是由操作者持接种枪将液体菌种喷入菌包内部，接种效率低、接种量无法控制、污染率又高。接种后需在菌棒外部再套一层防护袋，菌棒培养至一定时期再取下该防护袋，并在接种孔附近人工扎小透气孔。下面介绍一种香菇菌棒液体接种封膜机（图6）。

将菌棒筐输送至接种机，接种机对菌棒进行表面整平、擦净、消毒，打4～5个菌种洞、接种。接种量可调节，接种后在菌种洞上自动粘贴无菌透气膜，保护接种口不受污染。接种机工作效率为每小时接3 000包。接种喷头和管路可实现在线清洗、消毒。接种封膜后不需再套防护袋，无菌透气膜有良好的过滤效果和透气性，培养时也不需要在菌棒上扎小透气孔。

1.4 培养

菌棒筐经上架机装入培养架；由叉车搬运至培养架进入培养室培养。

1.5 菌棒注水

每潮菇采后用菌棒运载车将菌棒推送至高压浸水器。将高压浸水器内室抽成真空，使菌棒处于真空环境；并注高压水浸泡菌棒。只需十几分钟就可达到理想的注水效果（图7）。

图7 菌棒高压注水设备

2 香菇短棒式栽培机械化高效生产装备

2.1 带套环短棒生产装备

将带套环的短棒装入筐内，送至上架机将短棒筐装入车架上（图3）。将装满菌棒筐的车架通过输送装置或叉车运送至灭菌柜前门，灭菌柜输送装置自动将车架输送至灭菌柜内部（图4）。

（1）灭菌。采用脉动真空蒸汽灭菌法及用抽真空的办法排除菌包内的空气；在121 ℃条件下对菌棒进行灭菌。整个灭菌周期可在4小时内完成，且能确保灭菌彻底。套环内的透气膜有很好的通气性和过滤作用，能确保不胀袋，不易受污染。

（2）接种。采用香菇短棒液体接种机。此形式的接种机适用于带套环的所有袋栽菌包，每小时接种3 000包以上。该接种机已在杏鲍菇、灰树花栽培厂广泛使用（图8）。

图8 液体接种机

（3）培养。接完种的菌棒筐上架（图3），至培养室培养。

（4）架式出菇。每潮菇采收后，由人工向香菇棒顶部洒水，使水浸在香菇棒中心孔内。此方法代替人工的注射加水或浸泡加水（图9）。

图9 架式出菇

2.2 热合封口短棒生产装备

将装袋后的香菇短棒传输至热合封口机（图10），将菌棒焊接封口。焊缝中部保留适当的长度不封口，作为菌棒高温灭菌时的泄压孔。将封口后的菌棒通过装筐机自动装入筐中（图11）；将装满菌棒的筐输送至翻筐机（图12）。翻筐机将菌棒倒立装入筐中，使菌棒的焊接处封口。泄压孔置于筐底部。将倒置于筐中的菌棒，输送至上架机将短棒筐装入车架上（图3），通过输送装置或叉车将装满菌棒筐的车架运送至灭菌柜前门；灭菌柜输送装置将车架自动输送至灭菌柜内部（图4）。

图10 热合封口机

图11 装框机

图12 翻筐机

（1）灭菌。采用脉动真空蒸汽灭菌法和用抽真空的办法排除菌包内的空气，并以121 ℃对菌棒进行灭菌。由于菌棒底部的封口处留有泄压孔，抽真空时可将菌棒内冷空气排出。升温灭菌时菌棒内的压力从底部泄压孔排出。整个灭菌周期可在4小时内完成，并能确保灭菌彻底，不至发生胀袋现象。由于泄压孔被菌棒压在筐底部，在菌棒冷却和培养阶段也不容易造成污染。

（2）菌棒接种。将冷却后的菌棒筐输送至接种机（图13），接种机对菌棒平面进行擦净、消毒、整平、打菌种洞、接种、调节接种量、接种后在菌种洞上方自动粘贴无菌透气膜，保护接种口不受污染。接种机每小时工作效率为3 000包。接种喷头和管路可实现在线清洗、消毒。接种封膜后不需再套防护袋，无菌透气膜有良好的过滤效果和透气性，培养时也不需要在菌棒上扎小透气孔。

图13 短棒液体接种机

（3）培养。菌棒筐经上架机装入培养架；叉车搬运培养架进培养室。

（4）削膜、打孔。经培养后的菌棒筐输送至削膜打孔机，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（图14）。

图14 菌棒翻转削膜打孔机

打孔后的菌棒搬运至出菇房。人工将菌棒放置在菌棒串挂器上，串挂器将菌棒逐一顶升串挂在空心轴上。为防止注水时引起底部菌棒疏松被压溃，在一串菌棒中部的适当位置增加分压托盘，减轻底部菌棒的压力。空心轴的上端连接钢管架螺纹，钢管架即是菌棒的挂架，也是补水时的给水管道（图15）。

图15 菌棒串挂装置

（5）串挂出菇，自动补水。对出菇大棚配置水气调节装置。该装置由送风机、水箱、水泵、管道、控制器组成。供水管道与钢管架连通。该装置具备以下功能，详见图16。

图16 串挂出菇自动补水装置

出菇大棚配置水气调节装置，其具体功能如下：①配液罐内水温可调节，可根据需要向水中配制适合菇生长的生长素。②送风量和湿度可调节。③可实现自动化控制，定时间歇性向菌棒中心部给水、向菇棚内通风。④每潮菇采收后，在不搬动菌棒的情况下，根据需要适时、间歇性通过疏水管道向空心轴注入不同温度的水。水经过空心轴的喷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（图17）。

图17 喷水装置

3 防污染液体菌种生产装备系统

用液体菌种种植香菇已经在很多企业取得了成功，有些厂家反映液体菌种的稳定性不好，菌种吃料的速度时快时慢；容易污染；对制种的人员素质有很高的要求。

3.1 传统食用菌液体菌种制作模式

人工推动液体菌种培养罐进入灭菌器进行灭菌。灭菌结束，将液体培养罐从灭菌器内部拉出，进入培养罐冷却间进行喷水冷却。冷却前先将无菌空气管道接入培养罐，防止培养罐在冷却过程中形成负压造成污染。冷却结束后，先将无菌空气管道拔下，再由人工推动培养罐进入接种间百级层流罩下方，然后将无菌空气管道接入培养罐，使罐内形成正压，防止细菌进入罐内。在百级层流罩下由人工打开接种盖，将二级种接入罐内完成接种。接种完成后，又将无菌气管道拔下，由人工推动培养罐进入培养间，再将无菌空气管道接入培养罐，向罐内提供氧气。培养结束后将培养罐输出管道与接种机连接。接种结束后，将培养罐推动至清洗间进行清洗，循环使用。

3.2 传统液体菌种制作模

式存在的缺陷

（1）工作强度大。因每个菌种培养罐需安装活动轮，由人工拉动搬运，而在总重量超过800千克的情况下，人力很难驱动。

（2）污染率高。每个菌种罐在一个培养周期中需要多次接插、拆卸无菌空气接头，菌种输出管道与接种机频繁手工连接。以上过程都必须在无菌条件下完成，要求员工有很强的责任心和技术水平，否则极易造成污染。

（3）其他。菌丝培养过程中受氧不均匀，进入培养罐的无菌空气不能均匀分布在培养液中。培养罐缺少搅拌装置，造成菌丝溶氧量不一致，培养罐内上下菌丝浓度不均匀，以及培养温度不可控制。

上述问题严重地影响液体菌种的稳定性和重现性。

3.3 防污染液体菌种生产装备系统的特点

针对现有液体菌种制作过程中存在的培养温度不可控，菌种溶氧量不均匀，菌丝浓密度太低，经常发生污染等技术问题，提供的一种结构设计合理、使用方便安全、能够大幅降低污染率的液体菌种制作系统。本系统主要由营养液灭菌系统、液体菌种培养系统、冷却系统等组成。整个系统安置在操作平台上（图18）。

图18 液体菌种制作系统平台

（1）无菌营养液制作系统的功能。自动定量加水，调整营养液浓度；设置灭菌参数，触摸灭菌程序键自动灭菌；灭菌结束后，冷却系统对高温营养液自动进行冷却；能将冷却后的营养液通过卫生管道输送至培养罐。营养液输送管道能自动清洗灭菌；接种由操作人员在百级层流罩下进行。

（2）菌丝培养。培养时无菌气体通过布气装置向菌丝均匀供氧。向培养罐夹层输入适当温度的水，调控菌丝培养温度。高速搅拌器适时搅拌，切割菌丝增加菌丝萌发点，提高菌丝浓密度。

（3）液体菌种输出。液体菌种培养完成后，通过卫生管道将菌种输送至接种机。

（4）在线清洗。菌种输送管道、液体接种机喷嘴可实现在线清洗、灭菌。

防污染液体菌种系统的优点：①液体菌种制作的全过程都在密闭的容器和管道中完成，污染几率为零。②培养罐中使用剩余的菌种可作为再次培养的母种使用，避免了逐次接种的污染风险，大大降低污染几率。③该系统的搅拌装置在菌丝培养过程中可适时搅拌，以切割菌丝增加菌丝萌发点，提高溶氧量使菌球小而均一。④培养罐的布气装置将氧气均匀地提供给液体菌种，有效提高菌种浓度。⑤液体菌种培养罐的规格可根据液体菌种每天使用量来定制。⑥系统由电脑自动控制，安全可靠。减少用工量，降低了劳动强度。

上面有关香菇串挂出菇的方法还只是一种设想，是否能付诸批量生产尚待在实践中验证完善，希望有识之士不吝赐教，共同探讨。

[1] 国鑫公司. 适用于食用菌灭菌的小型移位车: 中国, ZL201320473319.7[P].公告日期: 2014年01月29日.

[2] 国鑫公司. 适用于食用菌灭菌的大型移位车及输送系统: 中国, ZL201320473304.0[P].公告日期: 2014年01月29日.

[3] 国鑫公司. 一种适用于托盘连接的挂钩: 中国, ZL201320473304.0[P].公告日期: 2014年03月05日.

[4] 国鑫公司. 食用菌液体菌种制作与培养系统: 中国, ZL201320726309.X[P].公告日期: 2014年04月16日.

[5] 国鑫公司. 袋栽食用菌菌包全自动液体接种机: 中国, ZL201310098963.5[P].公告日期: 2014年05月14日.

[6] 国鑫公司. 袋栽菌类生育出菇装置及配套菌筒与生育出菇方法: 中国, ZL201110223964.9[P].公告日期: 2013年05月22日.

[7] 国鑫公司. 袋栽菌类生育出菇装置及配套菌筒与生育出菇方法: 中国, 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

连云港国鑫食用菌成套设备有限公司董事长，中国食用菌协会专家委员会副主任委员，全国消毒技术与设备标准化技术委员会委员，微信号：LYGGuoXin