一种菌类培养基割膜器的设计

曹阳， 于超

（黑龙江省机械科学研究院，哈尔滨150040；2. 黑龙江省千润工程管理有限公司，哈尔滨150000）

0 引言

黑木耳、蘑菇味道鲜美，具有很高的营养价值和药用价值，目前市场上价高紧俏，菌类的培养户也越来越多。菌类培养的原理是：根据各种菌类生长时对营养物质的要求，用人工方法配制而成的营养基质，供菌丝生长发育。我们把这种营养物质叫培养基，菌类依附于培养基如同农作物需要土壤一样。一般菌类培养基的外表面会包裹一层薄膜，便于对培养基温度、水分等的控制，但当菌类生长到一定程度时，就需要将菌类培养基顶部的薄膜去掉。现在一般是工人手工除掉培养基顶部的薄膜，这样不仅浪费人力，效率低，而且还对培养基造成了程度不一的损坏，因此有必要设计一种割膜器，节省人力、提高效率，同时还能保证对培养基的保护。

1 背景技术

1.1 塑料袋培养基栽培的方法

黑木耳、蘑菇等菌类生产周期短、成本低、经济效益高，是农村致富的一个好途径[1]。近年来, 随着食用菌产业的迅速发展, 利用塑料袋栽培金针菇方法简单易行、经济效益显著, 已成为菌类的主要栽培模式[2], 被广大的食用菌生产者所采用。黑木耳、蘑菇是腐生真菌，完全依靠其菌丝体从基质中吸收营养物质而生长，因此需要利用培养基来培养。一般菌类培养基的外表面会包裹一层薄膜，便于在培养初期对培养基温度、水分等的控制。其具体方法是：选用厚度0.04～0.06 mm的聚丙烯或低压聚乙烯塑料袋，将塑料袋筒的一段用绳扎口，然后从另一端向袋内装入菌种和培养料，边装边压，虚实适度，然后用绳扎口。最后用2.5～3.0 mm的圆钉向扎好口的塑料袋扎孔，孔分布要均匀。以此方法培养菌类可以利用多种原料和不同的场地与空间，可与蔬菜形成立体式栽培，如图1所示。

1.2 传统手工割膜弊端

当菌类生长到一定程度时，需要除去外膜才能让菌类更好地生长。有的用户没有采用培养基割膜处理，只将培养基的钉孔处在培养基的主体上，生长出的蘑菇、木耳分布情况也根据钉孔位置而定，并不立体[3]。因此菌类生长的数量往往受钉孔位置数量影响，产值一直没有得到突破。而且培养基两端空间闲置并没有充分利用，浪费了空间。培养基可以割破外层塑料膜回收再利用，不割膜直接丢弃培养基不仅造成了浪费，同时对环境造成污染。

目前通常采用割膜处理的方法，也仅仅是单纯用刀片手工操作，破坏性地割膜。这种割膜方式的操作难度大，容易造成残留。不仅浪费材料、时间与人工，效率低，而且破坏性的操作方式不利于培养基的再回收，给回收工作增加了许多负担。同时徒手操作容易造成误伤，操作时有一定安全隐患。

1.3 菌类培养基割膜器的优势

与不使用割膜方式相比较，培育过程中采用割膜处理，能够充分利用率培养基的栽培空间，最大化地提高产值，创造更多利润。使用菌类培养基割膜器割膜处理后培育面积增长率可通过以下公式计算：

式中：A为培育面积增长率；R为培养基圆柱体半径尺寸；h为培养基圆柱体高度尺寸。

以培养基圆柱体高40 cm、半径10 cm为例，隔膜后培育面积增长率为12.5%。培育面积的增长使平均产值增长12.5%，如图2所示。

图2 割膜培养法

与传统手工割膜方式相比较，使用菌类培养基割膜器不仅可以在培育期增大培育空间，充分利用资源，提高产量，创造更大价值；而且在培育期后回收培养基时，简化了割膜步骤，很好地保护了培养基的完整性，节省投资，实现了可持续性发展，保护环境，同时也简化了后期回收工作，提高效率的同时进一步地优化了培育过程。

2 菌类培养基割膜器的技术方案

2.1 结构原理

菌类培养基割膜器整体由固定杆、定位盖体、滑套、转套、刀架和刀片5部分组成。如图3所示，将固定杆焊接在定位盖体上，滑套套设在固定杆上，滑套表面开设有长圆孔，限位螺钉穿过长圆孔后固定在固定杆上，限位螺钉与长圆孔配合限制滑套的移动。

滑套的下部左右两侧各设有一耳板，每个耳板与一直板的一端铰接，直板的另一端与一抓钩的非钩端铰接，在两个抓钩上靠近钩子的非钩端处均与一异形板的一端铰接。异形板的另一端固定在滑套与定位盖体之间的固定杆上，两个异形板对称设置在固定杆的左右两侧，两个抓钩设置在定位盖体正上方。定位盖体上与两个抓钩对应位置处开设有缺口。转套套设在定位盖体外部，绕定位盖体转动设置。转套的一侧设有连接叉，将刀片安装在刀架上固定在连接叉上，刀片的刀尖朝向待割膜菌类培养基方向设置。

固定杆的顶端固定有把手，在把手与滑套之间的固定杆上套设弹簧，弹簧与把手接触处设有垫圈和螺母。刀架的一端与连接叉连接，另一端与定位盖体之间通过拉伸弹簧连接。 定位盖体下部套设有防止转套脱落的挡圈，通过螺钉固定在定位盖体的侧面。定位盖体为圆柱状定位罩，且在圆柱状定位罩的圆形底板上开设两个半长圆形孔状的缺口。滑套的上部固设有拉杆。把手与固定杆之间螺纹连接。

图3 菌类培养基割膜器结构及操作示意图

2.2 操作方法

割膜器的操作步骤主要由两个动作实现：固定后抓取和固定后割膜。工作时，握住把手将定位盖体对准并盖在待割膜菌类培养基上，向把手方向拉动拉杆，拉杆向上运动，通过直板和异形板的作用，两个抓钩的钩子均向待割膜菌类培养基方向运动，从而使两个钩子钩住待割膜菌类培养基的顶部薄膜。同时用手沿定位盖体拨动连接叉一周，刀架带着刀片绕待割膜菌类培养基转动一周，完成顶部薄膜的切割。同时提起把手，完成菌类培养基顶部薄膜与菌类培养基分离。

3 达到的效果

通过对20个培养户的推广使用反馈，得到以下评价：

1）操作简单，效率得到显著提高。该菌类培养基割膜器，简化了割膜动作。通常培养基是一次性使用，即使回收也仅会采取人工徒手割膜，往往是手工多次切割，切割不规则，甚至是破坏性切割。使用本割膜器后，完全可以实现半机械化，不论是抓取还是切割培养基外膜，都是只需一两根手指即可以完成操作。传统手工割膜时，每人操作6 h可割膜2000 m2左右，使用了菌类培养基割膜器后同样面积仅需要2 h。菌类培养基割膜器比人工割膜效率提高3倍以上。提高了工作效率近300%，必然减少操作人工，减少了不必要的开支。

切割后的刀痕平整、深浅一致，对培养基基体本身起到了保护作用，使基体不易破损、松散，为再收集、再利用提供了很大的方便。同时该割膜器可直接抓取被割掉的培养基塑料膜的端部，方便塑料垃圾收集，废物回收，减少污染。对环境保护，实现绿色栽培、绿色生产、绿色农业起到了一定作用。

2）提高产量。以往菌类培养基仅在表面上钉孔栽培，而忽略了培养基两端的培养空间。栽培过程中，将培养基顶端膜割除后，创造更多栽培空间，同一空间、同一培养基上可培育更多木耳、蘑菇，节约空间，提高产值，降低成本，创造更多价值。对比未割膜培育产量增长12.5%以上。合理利用空间、提高产量的同时，不会发生因培养空间不足而引起培育质量差的问题，保证菌类培养的“多而不差”，同时也节约更多的培养基，节约了成本。

3）安全可靠。以往割膜工具单纯使用刀片，往往造成误伤，安全性较低。本割膜器虽然也是采取刀片割膜，但刀片固定在刀架上不易脱落，且刀片只能沿着转套进行圆周运动，刀刃远离操作人员向外工作，确保刀口美观整齐的同时，更保证了操作安全。

4）低成本。该割膜器制造简单，成本低，使用寿命长，为实际生产操作节约大量开支。

4 结论

本菌类培养基割膜器，将菌类培养基顶部薄膜割掉，便于在同一培养基培养更多蘑菇、木耳，以加大培养基的利用率，节省培养空间，同时节省材料，更节能，更环保；单位空间内可以提高产量、产值，动作简单、便捷，提高工作效率。本割膜器已申请实用新型专利，可以为菌类培育增大产量，创造更多有益价值。