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        對菌菇基質(zhì)發(fā)酵裝置的優(yōu)化設(shè)計

        2021-09-10 08:57:28李強棟徐文棟
        農(nóng)業(yè)科技與信息 2021年16期
        關(guān)鍵詞:優(yōu)化

        李強棟,徐文棟

        (武威職業(yè)學院,甘肅武威733000)

        蘑菇渣在種植生產(chǎn)后仍含有豐富的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、菌絲殘體蛋白和礦物質(zhì)等,可作為循環(huán)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要素再使用。市場上以木耳、平菇、杏鮑菇等食用菌生產(chǎn)廢棄的菌渣為代表,常被用在混配基質(zhì)中改善日光溫室幼苗根系環(huán)境、降解農(nóng)業(yè)面源污染物及土壤生態(tài)環(huán)境修復中。在對以發(fā)酵菇渣為主,其他材料混配的番茄、茄子、西葫蘆等常見蔬菜基質(zhì)育苗中,根系活力、壯苗指數(shù)及根系活力都表現(xiàn)出較好的效果,使用情況相比傳統(tǒng)基質(zhì)育苗具有多項優(yōu)勢[1]?,F(xiàn)階段西北地區(qū)開展以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢料為主,如樹葉、尾菜、酒糟、醋糟、玉米芯、麩皮、豆餅、木屑等配合菇渣制成混配基質(zhì)的生產(chǎn)應用研究;對生產(chǎn)作物的研究多集中于特色果蔬、日光溫室育苗及園林樹木繁育中開展生長效應分析。此外,再配合定期檢測作物生長發(fā)育狀況、復合基質(zhì)理化性質(zhì)測定、分析數(shù)據(jù)指標的相關(guān)性,最終針對作物特點篩選出最優(yōu)的經(jīng)濟型復合基質(zhì)配方,可降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟附加值。

        基質(zhì)的發(fā)酵常采取建堆原始發(fā)酵方式進行發(fā)酵,在原始發(fā)酵過程中,為調(diào)控基質(zhì)堆內(nèi)的氧氣狀況,需要適時對基質(zhì)堆進行翻堆處理。因所采用的生產(chǎn)技術(shù)在大部分情況下采用的是人工進行翻堆,導致翻堆效率低,同時人工勞動強度大[2]。為解決上述背景技術(shù)中提出的問題,本裝置對菌菇基質(zhì)發(fā)酵設(shè)備進行了優(yōu)化設(shè)計,使發(fā)酵后的食用菌廢料同珍珠巖、蛭石等其他基質(zhì)配合形成的經(jīng)濟型復合基質(zhì)在日光溫室蔬菜復合基質(zhì)栽培中發(fā)揮效益,促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化結(jié)構(gòu)調(diào)整。

        1 優(yōu)化思路

        針對常規(guī)發(fā)酵設(shè)備存在的問題,曝氣環(huán)節(jié)可通過改進攪拌電機驅(qū)動攪拌葉對攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部的物料進行攪拌,同時曝氣泵推動曝氣內(nèi)腔網(wǎng)攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部進行曝氣,使得基質(zhì)內(nèi)供氧效果更好,利于基質(zhì)的有效發(fā)酵。攪拌環(huán)節(jié)可通過改進電動推桿推動滑座,在導桿上水平方向移動,從而增大攪拌范圍,使得發(fā)酵攪拌效果更好。添加物料環(huán)節(jié)可通過改進操作手輪經(jīng)螺桿和轉(zhuǎn)軸帶動隔板在攪拌發(fā)酵筒底部進行翻轉(zhuǎn),發(fā)酵產(chǎn)物慢慢傾斜進入發(fā)酵收集筒,使得發(fā)酵收集筒底部不會發(fā)生堆積阻塞現(xiàn)象。

        2 設(shè)計要點

        為實現(xiàn)上述優(yōu)化目的,遵循優(yōu)化思路可提供技術(shù)方案:優(yōu)化菌菇基質(zhì)發(fā)酵裝置,包括攪拌發(fā)酵筒、發(fā)酵收集筒、導桿、攪拌電機、電動推桿、攪拌葉、曝氣泵、隔板、過濾網(wǎng)板、出料斗和抽取泵;攪拌發(fā)酵筒頂部通過安裝塊安裝有導桿,導桿上滑動安裝有滑座,滑座底部安裝有攪拌電機,攪拌電機的驅(qū)動軸伸入攪拌發(fā)酵筒,且連接設(shè)置有攪拌葉,安裝塊上安裝有與滑座一側(cè)固接的電動推桿,攪拌發(fā)酵筒內(nèi)壁上安裝有曝氣內(nèi)腔,曝氣內(nèi)腔上端通過連接管與安裝在攪拌發(fā)酵筒上端外壁上的曝氣泵相連接,攪拌發(fā)酵筒底部連接設(shè)置有發(fā)酵收集筒,發(fā)酵收集筒底部設(shè)置有出料斗,隔板和過濾網(wǎng)板的兩端上一體成型有轉(zhuǎn)軸,分別通過轉(zhuǎn)軸和軸承與攪拌發(fā)酵筒和發(fā)酵收集筒轉(zhuǎn)動連接,轉(zhuǎn)軸的外端通過螺桿連接有操作手輪;攪拌發(fā)酵筒頂部還安裝有抽取泵。此外,為配合設(shè)備各環(huán)節(jié)運行正常,該設(shè)備的攪拌發(fā)酵筒上端內(nèi)壁上安裝有溫濕度傳感器;攪拌發(fā)酵筒和發(fā)酵收集筒外壁上安裝有與螺桿螺紋旋接的螺紋支架;隔板通過轉(zhuǎn)軸安裝在攪拌發(fā)酵筒的底部;過濾網(wǎng)板通過轉(zhuǎn)軸安裝在發(fā)酵收集筒的中部;出料斗上安裝有出料閥;抽取泵一端通過進液管與攪拌發(fā)酵筒相連接,抽取泵一端通過水管經(jīng)三通管道與設(shè)置在發(fā)酵收集筒底端的出液管及外部注水管相連接。

        3 工作原理及流程

        如圖1,本優(yōu)化設(shè)計設(shè)備的工作原理及使用流程可解釋如下:設(shè)備經(jīng)優(yōu)化設(shè)計后,在使用時,工作人員將菌菇廢料導入攪拌發(fā)酵筒蓋上筒蓋,啟動攪拌電機驅(qū)動攪拌葉對攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部的物料進行攪拌,同時通過曝氣泵經(jīng)曝氣內(nèi)腔網(wǎng)攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部進行曝氣。為了攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部物料得到充分攪拌,通過電動推桿推動滑座在導桿上水平方向移動,從而可以移動攪拌電機和攪拌葉對攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部物料進行充分攪拌操作。

        圖1 優(yōu)化裝置簡圖

        在發(fā)酵過程中,通過安裝的溫濕度傳感器實時顯示溫度和濕度;通過操作手輪經(jīng)螺桿帶動轉(zhuǎn)軸在軸承上轉(zhuǎn)動,從而使得隔板在攪拌發(fā)酵筒底部進行翻轉(zhuǎn),同理發(fā)酵液進入發(fā)酵收集筒,通過操作手輪經(jīng)螺桿帶動轉(zhuǎn)軸在軸承上轉(zhuǎn)動,從而使得過濾網(wǎng)板在發(fā)酵收集筒內(nèi)部進行翻轉(zhuǎn)。另外,抽取泵一端通過進液管與攪拌發(fā)酵筒相連接,抽取泵一端通過水管經(jīng)三通管分別與設(shè)置在發(fā)酵收集筒底端的出液管及外部注水管相連接;抽取泵將發(fā)酵液或外部水注入攪拌發(fā)酵筒內(nèi);最后發(fā)酵物通過出料漏斗進行出料。

        對于本領(lǐng)域開展工作的技術(shù)人員來說,可以對優(yōu)化思路、方案和工作流程在具體實施案例中進行技術(shù)方案修改,或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換,使設(shè)備更加優(yōu)化、更有針對性地開展菇渣發(fā)酵和基質(zhì)輸送。

        4 優(yōu)化效果

        結(jié)合種植蔬菜特點,對現(xiàn)有設(shè)備進行技術(shù)優(yōu)化后,本案例具有如下有益效果:攪拌電機驅(qū)動攪拌葉對攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部的物料進行攪拌,同時通過曝氣泵經(jīng)曝氣內(nèi)腔網(wǎng)攪拌發(fā)酵筒內(nèi)部進行曝氣,使得基質(zhì)內(nèi)供氧效果更好,利于基質(zhì)的有效發(fā)酵;通過電動推桿推動滑座在導桿上水平方向移動,從而增大了攪拌范圍,使得發(fā)酵攪拌效果更好;通過操作手輪經(jīng)螺桿和轉(zhuǎn)軸帶動隔板在攪拌發(fā)酵筒底部進行翻轉(zhuǎn),發(fā)酵產(chǎn)物慢慢傾斜進入發(fā)酵收集筒,使得發(fā)酵收集筒底部不會發(fā)生堆積阻塞現(xiàn)象,抽取泵將發(fā)酵液或外部水注入攪拌發(fā)酵筒內(nèi),使得發(fā)酵堆的濕度保持基本平衡,為發(fā)酵堆的全面發(fā)酵提供保障。

        5 結(jié)語

        以制作工藝簡單、個性化定制為思路,通過對菌渣發(fā)酵裝置曝氣、攪拌、加料3個環(huán)節(jié)的改進,可提升菌渣發(fā)酵的質(zhì)量,進而對以菇渣為主的混配基質(zhì)育苗效果產(chǎn)生積極影響。結(jié)合現(xiàn)階段農(nóng)業(yè)科技服務體系的規(guī)劃發(fā)展,在與日光溫室、特色農(nóng)業(yè)、生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有關(guān)的農(nóng)業(yè)專業(yè)大戶培育、家庭農(nóng)場推廣、果蔬專業(yè)合作社建立的新型農(nóng)業(yè)經(jīng)營體系形成中積極開發(fā)規(guī)?;?、專業(yè)化、社會化技術(shù)研發(fā)和改進,有效促進家庭農(nóng)場、農(nóng)民專業(yè)合作社、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化聯(lián)合體三類新型經(jīng)營主體有關(guān)生產(chǎn)效益,也為農(nóng)業(yè)生態(tài)多樣化、無害化、自然資源的可循環(huán)利用提供路徑[3]。

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