食用菌废菌棒脱袋与粉碎技术现状

张 涛，唐兴隆，代 聪，杨清慧，庞有伦，佘小明

（重庆市农业科学院 农业机械研究所，重庆 401329）

据联合国粮食及农业组织（FAO）统计，中国食用菌产量逐年增加，占全球产量70%以上[1]。随着食用菌生产而产生的废菌棒的数量也越来越多。废菌棒中含有丰富的有机碳，N、P、K 等营养元素充沛，粉碎、发酵及灭菌处理后可以替代部分无机化肥，节约成本，增加效益[2-5]；废菌棒残留了大量菌丝、有益菌和营养物质，可以添加适当的营养物质作为各种作物的栽培原料，再次进行栽培，可极大地节约成本[6-8]；废菌棒中粗蛋白和糖分含量较高，营养价值较高，经消毒处理可以用来喂养家畜[9-11]；废菌棒中具有多种矿质元素，经过处理后，可以提高土壤对无机氮的保持能力，改良土壤性质[12-14]；将食用菌菌渣发酵，可以作为活性炭，吸附水中的氧氟沙星等物质[15]，修复水体污染。总之，废菌棒仍具有较高的再利用价值，但实际生产中，大部分废菌棒被随意丢弃和直接焚烧，仅有少部分被用于回收利用，这造成了极大的生物质资源浪费和对土壤、水体、大气的污染，因此，解决食用菌废菌棒的回收利用问题迫在眉睫。而废菌棒处理的初环节是脱袋与粉碎，这一环节至关重要，直接影响到后续利用的效率和质量。本文通过阅读文献，结合生产实际，从脱袋和粉碎2个方面分析菌棒回收利用初环节的技术现状。

1 废菌棒脱袋技术现状

脱袋技术最初采用机械划破、人工辅助脱袋的分段式作业工序，为了提高脱袋效率，科研人员根据机械撕搓式和气力吸取式原理设计了一系列脱袋装备并通过研究废菌棒力学性能，开发了一款撕搓原理的脱袋和粉碎机。但整体上，我国废菌棒脱袋技术和装备科研成果有限，主要以技术专利为主，大部分处于理论与试验阶段，真正推广使用的机型极少，脱袋仍然以人工为主；现有装备存在噪音大、分离轴缠袋、粉碎效果差、功率消耗大、功能不完善等问题。

马长江[16]在2007年研发出了一款废弃菌糠脱袋机，结构见图1。工作时，装袋的废菌棒从上方入料，由割袋刀将包装袋割开，废菌棒和割开的包装袋进入圆柱形腔体，包装袋被上绞龙右侧抛料板抛出，菌棒被粉碎并从下方出料口抛出。该机械具有结构简单、省时省力的优点，得到了广泛的应用。

图1 废弃菌糠脱袋机Fig.1 Waste fungus bran bag removing machine

余和意[17]随后研发出了双滚筒式脱袋机械，在滚筒上安置割袋刀，通过其旋转割袋，筛网分离菌袋，其结构见图2。该机械结构简单，省时省力，脱袋效果较差，应用尚不广泛。

图2 废弃菌糠脱袋机Fig.2 Waste fungus bran bag removing machine

林时明[18]发明了一种废弃木耳菌袋脱袋装置，创新性地采用了自动上料装置，该装置可靠性好、耗能低、效率高，便于操作，但由于结构较为复杂，未能大面积推广。周万莹[19]创新性地设计了初分离机构和再分离机构，极大地提高了脱净率，减少了环境污染，但由于结构复杂，尚处在理论试验阶段，未能广泛推广。杨铭彬[20]等人提出了利用脱袋环和脱袋刀片来割袋，实现了多角度割袋，结构新颖，脱袋效果和脱袋效率尚有待提升，未得到广泛推广，脱袋环结构见图3。崔雪艳[21]等人设计了一种凸轮式自动脱袋机，省时省力，脱袋效果好，具有实用性，但制造、安装过于复杂，尚未广泛推广。

图3 脱袋环Fig.3 Bagging off ring

2 废菌棒粉碎技术现状

由于废菌渣颗粒粘聚力小，在二次利用中粉碎技术难度不大，目前普遍采用撕搓和挤压的原理来对废菌棒进行粉碎，大多采用旋转的粉碎辊、绞龙或者滚压机构，可根据不同方式，选择不同类型粉碎机。

为避免粉碎料块一次掉落过多，卡死粉碎机构，江龙林[22]等人设计了预粉碎机构和精粉碎机构，提升了粉碎效果，由于其结构较为复杂，制造成本较高，尚未广泛应用，其结构见图4。黄文越[23]设计了升降机构，能够自动入料，采用滚压机构粉碎，减少了投料工作量，提高了破碎效率。其破碎效率更高，但由于自动入料对精度要求较高，同时加工成本也较高，未能广泛应用。刘伟[24]等人在入料过程中设置了多挤压齿，进行初步粉碎，再通过偏心粉碎辊进行粉碎，提高了粉碎合格率。这种机构安装难度较高，尚处在试验研究阶段，未能广泛推广，其结构见图5。陈琳[25]等选用双滚动轴，利用上下布置的双滚动轴对废菌棒进行粉碎，提高了废菌棒粉碎装置的粉碎效率。由于双轴式对制造难度较高，未能广泛应用。

图4 二次粉碎装置Fig.4 Secondary crusher

图5 偏心式粉碎装置Fig.5 Eccentric crushing device

3 展望

第一，目前我国食用菌废菌棒的再利用方式还是以制作饲料、肥料和栽培基质为主，利用方式多样，但相关研究主要集中在废菌渣的营养价值方面，对利用技术相关研究较少，为相关装备研发与技术集成提供依据。

第二，从脱袋和粉碎技术来看，目前广泛应用的仍然是成熟的老式机器，完全可以在它的基础上，从自动化和智能化方向进行突破，实现自动上料，实现可调角度割袋以适应不同种类的菌棒，同时尽可能地精简结构，以便于制造推广。同时将脱袋和粉碎设备进行整合，研发一体化的脱袋粉碎设备，有利于降低工人的劳动强度，提高粉碎效率和效果，节约制造成本。

第三，目前，废菌棒结构特点和生物学特性相关研究报道极少，应积极采取政产学研推一体化，加大废菌棒力学特性、菌袋气吸特性等基础究理论，以建立一套完善、系统的理论体系，使得理论与实践紧密结合，为今后的菌棒脱袋装备研发工作提供理论指导。

第四，废菌棒生物资源综合利用是一项涉及面广泛、影响巨大、生态效益高的系统性工程，加大综合利用技术研究与相关装备研发，加大对各项技术的推广支持力度，为食用菌种植户提供多元化发展模式，保障农户种植积极性和经济效益。