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栽培技术

食用菌工厂化生产的环境控制技术详解

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近10年来,我国食用菌工厂化生产发展十分迅速,预计到2010年底生产企业将达400家,年产量超过100万t。除了发展较早的上海、北京、广东继续保持领先外,江苏、福建、山东及东北等地区也后来居上,成为食用菌工厂化生产的主要基地。目前我国工厂化生产主要品种有金针菇、杏鲍菇和蟹味菇,双孢蘑菇、白灵菇也有部分企业采用工厂化生产,灰树花已进入生产研发阶段,不久将有企业生产,产品投放市场。

食用菌工厂化生产配套的设备生产企业发展也十分迅速,目前生产的设备包括全自动灭菌设备、整套生产流水线、液体菌种设备、空气调节设备、加湿设备、净化设备和控制系统,为食用菌工厂化发展奠定了基础。但是国内食用菌生产设备整体上与日本、韩国还有差距,需要不断加以改进和完善。

1.2.1原料混合搅拌栽培主料有木屑、玉米芯、棉子壳、甘蔗渣,营养物质有米糠、麸皮、玉米粉和少量的石灰、石膏等。在工厂化生产的配方中营养物质所占比率比常规栽培的要高,一般要占总量30%-40%,以尽可能提高第一潮菇产量。
基本配方①:棉子壳30%,玉米芯36%,麸皮30%,玉米粉3%,碳酸钙1%,含水量64%—66%.
基本配方②:木屑33%,玉米芯30%,米糠22%,麸皮11%,玉米粉3%,碳酸钙1%,含水量64%-66%。
通过搅拌使原料在最短的时间内吸取大量的水分,提高培养料自身的蓄水能力,并使物料混合均匀。同时快速完成装瓶和灭菌,避免微生物大量繁殖致使培养料发酵酸败,改变其理化性质,影响发菌速度和产品产量。

1.2.2装瓶将混合均匀的原料均匀地装入专用塑料瓶中,并完成打孔和压盖。目前国内使用的栽培瓶有850 mL和1 100 mL,金针菇大多采用l100 mL大口径塑料瓶,单瓶产量已达到300 9以上,1 100 mL塑料瓶栽培杏鲍菇,产量130-150 9,850 mL和1 100 mL塑料瓶栽培蟹味菇产量分别在160 9和200 9左右。

1.2.3 一般采用全自动高压灭菌锅,提高灭菌效率和灭菌效果。通过灭菌使培养料中的微生物(含孢子)全部被杀死,使培养料处于无菌的状态,同时培养料经过高温高压后,一些大分子物质如纤维素、半纤维素等进行部分降解,有利于菌丝的分解与吸收。

1.2.4冷采用较多的是二级冷却。灭菌结束后,灭菌车拉至冷却一(预冷室),通过净化至1万级的自然新风将菌瓶温度降至50%以下,冷却约2h左右,起到节能的作用。然后移至冷却二,通过冷风机强制制冷至20C以下。

1.2.5接种大多数采用固体自动接种机,液体接种机也在一些企业使用。接种室需保持充分洁净,1万级净化新风引入接种室,并使室内形成正压,防止外界气流进入。在接种区域通过层流罩净化处理,局部达到100级,保证接种的成品率。

1.2.6培养接种后培养瓶放置在垫仓板上,移至清洁及控温、控湿、控气的培养室中。培养室适宜的温度、湿度和C02浓度(表2)。金针菇培养时间在25-30 d,蟹味菇菌丝发满后需要后熟过程,黄色蟹味菇培养时间在80-90 d,白色蟹味菇在90-100 d,杏鲍菇的培养时间在30—35 d。如果使用液体菌种,培养时间将缩短7~lOd。

1.2.7 瓶栽食用菌必须经过搔菌过程,使表面菌丝断裂,菌丝重新形成,缩短出菇时间,提高出菇整齐度。金针菇与杏鲍菇搔菌时必须去除瓶口表面的菌种块,而蟹味菇搔菌时保留表面菌种,搔成“馒头型”。金针菇与蟹味菇搔菌后需注水,补充培养期间损失的水分并使菌丝快速恢复,而杏鲍菇为了控制原基数量,不须要注水处理。
1.2.8催蕾催蕾室必须满足适宜的温度、光照、湿度、通风的原基形成条件(表3)。空调能及时的降温(升温),确保在适宜温度下形成原基,灯光必须合理设置和开启,诱导原基形成和控制正常的原基数量,催蕾时要保持较高的环境湿度,室内必须保持一定的气流循环,使不同方位的气流均匀一致,减少上、下层温差,促使原基同步形成和正常生长。

1.2.9抑制在现有的栽培品种中,只有金针菇采用抑制程序。通过抑制达到菇体整齐均一、菇体健壮的目的。根据试验,经过4℃1周抑制处理,健壮菇的比率达到95%,而不经过抑制,健壮菇的比率为88%。抑制分为风抑制和光抑制,或者两者同时使用。风抑制的作用是通过微风吹拂,吹散瓶口表面聚集的CO2,使一些弱小的菇蕾吸收到足够的氧气,促进其正常生长;光抑制的作用是通过光照使得生长较快的菇体生长受到抑制,使得大、小菇蕾同步生长。

1.2.10子实体生长子实体生长环境要求同催蕾工艺(表4)。金针菇属低温品种,出菇温度控制在5-7℃,蟹昧菇和杏鲍菇属中温品种,温度控制在14-6℃,此时相对湿度比催蕾时要略低,杏鲍菇为了减少细菌感染,采用干、湿交替方法。金针菇 CO2浓度最高可达到10 000mg/kg,促使菌柄拉长、抑制菇盖生长,金针菇生长时不需要特别光照,日常观察时开灯就能满足需要,蟹味菇生长时要有较强的光照,促使菇盖上的花纹正常形成并抑制菌柄徒长。

采收包装子实体生长至七八分成熟时即可采收。金针菇采收后直接包装,分150 9小包装和5 kg大包装,杏鲍菇削根后一般采用2.5 kg的大包装,蟹味菇菇体脆嫩,去除培养料后以150 9托盘包装为主。金针菇小包装和蟹味菇采用单向透气膜,通过自动化机械包装,以延长保鲜时间。包装后入2-4℃冷库。
环境控制技术

2.1厂房要求食用菌工厂化生产采用封闭式厂房,目前使用最多的是带保温的彩钢板厂房。厂房周围要求无工业三废、畜禽养殖场、垃圾堆置场及其他污染源,生产水源最好使用管网自来水。根据生产布局一般分为五个区域,I区为无菌区,包括冷却室和接种室,是厂区洁净度最高的区域;Ⅱ区为培养区,对洁净度有着严格的要求;Ⅲ区为搔菌、栽培、包装区,对环境的整体要求较高;Ⅳ区为操作区,包括装瓶和灭菌区域,对环境无特殊要求;V区为挖瓶区和原料堆场,是灰尘和杂菌较多的区域。根据日生产量和不同品种,合理布局各区域面积,对各个区域制订不同管理要求和人员流动要求。

2.2净化空气净化新风由高压离心风机送入,经过初、中效过滤后,再由冷却室和接种室的高效过滤风口送人,连续循环,达到室内净化,冷却室和接种室要求达到1万级洁净度,并形成正压,防止外气倒流。
淋对进入冷却和接种区域的人员达到洁净要求,减少外面灰尘和杂菌随着人员进入而带入。

2.2.3层流罩在接种机的上方安装层流罩,使接种局部区域达到t00级洁净度,保证接种区域充分洁净,提高接种成品率。

2.2.4自净器在冷却室和接种室安装带高效过滤器的净化设备,室内空气经自净器的高效过滤装置的连续循环,达到室内的净化。

2.3制冷、加热不同食用菌品种有各自适宜的培养温度和出菇温度,食用菌工厂化生产就是创造一个最适宜的环境条件,满足培养和出菇需要。制冷(加热)和通风设备是食用菌工厂化生产中关键设备,投入大,对技术要求高。目前许多企业开发了智能化控制系统,实时采集、监控培养和栽培期间参数的变化,并及时预警,为食用菌创造优化的生长条件。

2.3.1制冷负荷设计

负荷计算=泄漏热+瓶子发热+机械发热+照明发热+换气负荷
泄漏热=墙面面积×内外温差×导热系数 瓶子发热=瓶子数量×每瓶发热量、机械发热=室内冷却器发热+加湿器水温差产生热量+换气扇产生热量 照明发热=灯管数量×每台单位时间发热量×开启时间
换气负荷=室内容积×每小时换气次数×内外温差×热回收率
同时考虑其他热损耗,制冷效率衰减等因数,在选用制冷机时,制冷机负荷=计算负荷×1.2在负荷计算中,瓶子发热和换气所产生的负荷最大;而选择保温性能好的建筑材料,减少导热系数和热回收装置的使用可有效减少负荷,同时根据不同培养阶段呼吸作用的强弱,以CO2浓度为指标,自动启动送排风装置,起到节能降耗的目的。
2.3.2电加热 在室内机的出风口安装电加热管,通过室内机风机送到室内,起到加热作用。

2.3.3蒸汽加热 适合北方寒冷地区使用,蒸汽直接通入栽培室,起到加热和加湿作用。

2.4通风换气食用菌工厂化生产是处于高密度、封闭环境下的培养和出菇,在菌丝培养和子实体生长阶段产生大量的C02和其他代谢产物以及大量的热能,因此通风条件的优劣直接影响到菌丝的营养积累和对杂菌的抵抗能力,最终影响到产品的品质与产量。菌丝培养和出菇要有合理的放置密度,既要充分利用空间,又要使所有的瓶处于良好的通风换气环境中,菌丝与菇体呼吸产生的热量及C02及时排出,保证每瓶均能产出高品质的产品。常用的通风设备有换气扇、热交换器和空调箱。

2.4.1换气扇 根据房间的大小和放置瓶子的数量,选择合适的换气扇型号和数量,保证有足够的风压和风量,快速地送、排风,达到设定的C02浓度。

2.4.2热交换器新鲜空气和室内空气进行热量交换后,通过送风管送入栽培房间,起到减少空调负荷,节能的目的。2.4.3空调箱 制冷(加热)和新风送入组合机组。新风通过机组制冷或加热,再通过风管送入培养室或栽培室,进入的新风温度和室内温度比较接近,避免室内或冷、或热,同时新风通过分布在室内的风管送入,均匀度更高。

水是食用菌生长的最重要的环境因子之一。水作为各种生理代谢的媒介,与食用菌的生长和发育紧密相关。除了在培养料配制时达到足够的含水量外,菌丝培养和出菇阶段必须保持一定的相对湿度,使基质的含水量维持与环境水分相互扩散的动态平衡中。目前工厂化生产的加湿方法主要有超声波加湿、高压微雾加湿和蒸汽加湿。

超声波加湿振动子产生的雾粒,直径小于5um,加湿效率高,加湿后不产生滴水现象,对水质要求较高,需要软化处理,去除水中的水溶性无机物和杂质,振动子的寿命在5 000 h左右,需定期更换。是食用菌工厂化生产中应用最广泛的加湿设备。
高压微雾加湿 通过高压泵对水加压到4.9×106 MPa以上,再经过高压管输送到喷嘴,雾粒直径小于15 um,水雾从液态变成气态,在空气中吸收热量,起到降温和加湿作用。适用于面积较大的培养室。

蒸汽加湿蒸汽管直接通入栽培车间,起到加热和增湿作用。适用于北方寒冷、干燥的食用菌栽培室。

食用菌工厂化生产是在全封闭环境下的立体栽培,在菌丝培养期间不需要光照,但在出菇过程中必须保持一定的光照强度,诱导原基形成和提高整齐度。普遍使用的是日光灯,具有节能效果的LED灯在金针菇及杏鲍菇上也逐步被使用。

食用菌工厂化生产涉及生物技术、环境控制技术、信息技术等多个领域,是多学科相互融合、相互渗透的综合性学科,对人员、设备和管理有着很高的要求。

食用菌工厂化生产的快速发展,带来产品的季节性过剩。我国食用菌工厂化生产的产品和常规生产的产品在相当长的时间内同时存在,一些投资少,成本低的季节性产品必然冲击市场价格,对工厂化生产企业造成很大的压力。同时劳动成本的上升和原材料、能源价格的上涨,影响着企业的利润,企业间竞争也越来越激烈。食用菌工厂化生产的关键在于如何连续、稳定地获得优质、高产的产品,如何减少劳动力成本和节能、降耗。

食用菌工厂化生产是最具现代农业特征的产业化生产方式,其采用工业化的技术手段,在环境可控的设施条件下,组织高效率的机械化、自动化、流水化作业,实现食用菌的规模化、集约化、标准化和周年化生产,是我国食用菌产业的发展方向。

技术交流/食用菌栽培技术培训电话:13838629481,了解培训课程

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