錢武兵 黃建春 王 倩 雋加香 肖婷婷 徐佳佳 蔡斌強(qiáng) 仇陽(yáng)陽(yáng)

（1上海聯(lián)中食用菌專業(yè)合作社，上海金山 201500；2上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院食用菌研究所，上海奉賢 201400）

雙孢蘑菇起源于法國(guó)，味道鮮美，營(yíng)養(yǎng)豐富，是人工栽培最廣泛、產(chǎn)量最高、消費(fèi)量最大的食用菌之一[1-2]。我國(guó)雙孢蘑菇工廠化生產(chǎn)起步較晚，近年來(lái)，雖不斷引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，但因受生產(chǎn)硬件建設(shè)成本高，自身技術(shù)水平落后，從業(yè)者生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)缺乏等因素制約，生產(chǎn)水平及工藝技術(shù)的更新變革速度明顯落后于歐美國(guó)家。發(fā)酵良好的培養(yǎng)料是獲得優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)雙孢蘑菇的最根本、最關(guān)鍵的要素[3]。在歐美國(guó)家，雙孢蘑菇培養(yǎng)料由擁有高度專業(yè)化、自動(dòng)化設(shè)施設(shè)備的專業(yè)公司生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定可靠[4]。我國(guó)引進(jìn)國(guó)際上先進(jìn)的雙孢蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵設(shè)備，也獲得關(guān)鍵的技術(shù)參數(shù)。但由于國(guó)內(nèi)原材料、氣候等因素，生產(chǎn)的培養(yǎng)料質(zhì)量參差不齊，影響了雙孢蘑菇產(chǎn)量和質(zhì)量。如何生產(chǎn)出均一穩(wěn)定的高質(zhì)量發(fā)酵培養(yǎng)料，建設(shè)小型隧道自主試驗(yàn)探索培養(yǎng)料發(fā)酵的適宜參數(shù)是必不可少的途徑。

目前，國(guó)內(nèi)雙孢蘑菇工廠所采用的發(fā)酵隧道規(guī)格有：4 m×25 m×4 m（制料量100~130 t）的高壓二次發(fā)酵隧道，建造成本為80~130 萬(wàn)元；4 m×40 m×4.3 m（制料量150~220 t）的大型低壓二、三次發(fā)酵隧道，建造成本為220~300萬(wàn)元[5]。上述大型隧道的建設(shè)均要求打樁、土建、地面硬化等，審批手續(xù)復(fù)雜，建造周期長(zhǎng)，成本極高。若使用上述隧道來(lái)研究培養(yǎng)料發(fā)酵技術(shù)，成本高且經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)高，制約了我國(guó)開展雙孢蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵試驗(yàn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，筆者用冷藏集裝箱，將其改建為方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道，探索雙孢蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵技術(shù)。

1 雙孢蘑菇方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道的改建

該發(fā)酵隧道由隧道主體、氣候系統(tǒng)、通風(fēng)格柵地板、控制系統(tǒng)四大部分組成，改建速度快、成本低（建造成本為25~40萬(wàn)元）、制料量小（10~15 t），并且可以在不同試驗(yàn)場(chǎng)地之間移動(dòng)，可進(jìn)行雙孢蘑菇培養(yǎng)料一、二、三次發(fā)酵試驗(yàn)，可滿足工廠或科研院校進(jìn)行培養(yǎng)料發(fā)酵試驗(yàn)需求，風(fēng)險(xiǎn)可控。

1.1 發(fā)酵隧道主體的改建

方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道主體采用40RH 冷藏集裝箱（集裝箱箱體的外部尺寸為12.195 m×2.438 m×2.896 m，內(nèi)部尺寸為 11.585 m×2.286 m×2.520 m）。為充分利用集裝箱的內(nèi)部空間，將其尾部的制冷機(jī)組拆除，并重新封板，最終得到可利用的內(nèi)部空間為11.865 m×2.286 m×2.520 m。為滿足生產(chǎn)需求，再將40RH冷藏集裝箱箱體做如下改造：

40RH 集裝箱箱體整體抬高320 mm，坡度（兩點(diǎn)的高程差與其水平距離的百分比）為0.5%，即集裝箱前端比尾端低60 mm，以利于集裝箱前端的排水孔排水；集裝箱尾部墻體距離地板60 mm處，居中開口，作為增壓室進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口尺寸為2 250 mm×160 mm；在左上角距離地板1 920 mm 處開800 mm×250 mm 的回風(fēng)口；在天花板距離前門400 mm 處，居中開600 mm×600 mm 的排風(fēng)口。至此，集裝箱箱體的改造基本完成。

圖1 40RH冷藏集裝箱抬高底腳

圖2 方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道尾部

1.2 發(fā)酵隧道氣候系統(tǒng)的配置與安裝

氣候系統(tǒng)所需的風(fēng)管管道與組件由鋁合金鈑金件制造。11 kW 高壓熱鍍鋅風(fēng)機(jī)（壓力3 200 Pa，通風(fēng)量4 000 m3/h）安裝于40RH 集裝箱的尾部，將500 mm×2 400 mm 鋁合金風(fēng)箱連接發(fā)酵隧道尾部最底端進(jìn)風(fēng)口作為進(jìn)風(fēng)管道；將相應(yīng)尺寸的回風(fēng)管道與排風(fēng)管道分別與集裝箱的回風(fēng)口和排風(fēng)口相接，最后按順序拼接回風(fēng)百葉、混合風(fēng)箱、新風(fēng)百葉、冷卻盤管與新風(fēng)管道，并連接通風(fēng)軟管；在風(fēng)閥部位安裝10 nm 風(fēng)閥執(zhí)行器。整套氣候系統(tǒng)配備68 kW 風(fēng)冷模塊機(jī)組，可根據(jù)四季變化與發(fā)酵需要選擇制熱與制冷功能?？紤]到節(jié)約場(chǎng)地，可將風(fēng)冷模塊機(jī)組固定于集裝箱尾部上方，并將出水口和進(jìn)水口通過(guò)管道管件與冷水盤管相應(yīng)部位相連，用1.1 kW 水泵將自來(lái)水泵入風(fēng)冷模塊機(jī)組中；采用1.0 MPa囊氏定壓罐穩(wěn)定水壓與水流量，形成穩(wěn)定的循環(huán)回流系統(tǒng)。

1.3 發(fā)酵隧道通風(fēng)格柵地板的設(shè)計(jì)與安裝

通風(fēng)格柵地板由增壓室與格柵地板組成。采用工字鋼支撐格柵板，架構(gòu)出增壓室，增壓室高度為485 mm（集裝箱地板原有60 mm 高的淌水槽）；格柵地板尺寸為2 230 mm×1 495 mm×10 mm，開孔面積率為27%，支撐梁與支撐腿整體高度為415 mm；格柵地板、支撐梁與支撐腿焊接為一個(gè)整體，一個(gè)整體為一個(gè)單元，共8 個(gè)單元，將8 個(gè)單元按一定順序推入集裝箱內(nèi)，即完成通風(fēng)格柵地板的安裝。

前后端兩塊格柵地板設(shè)計(jì)有擋料板固定孔（50 mm×50 mm）與滑網(wǎng)固定槽（2 130 mm×50 mm）。由于原來(lái)安裝集裝箱制冷機(jī)組的區(qū)域沒有淌水槽，所以該區(qū)域比集裝箱地板低60 mm，因此靠近進(jìn)風(fēng)口的第一塊格柵板的2個(gè)前支撐腿的設(shè)計(jì)高度比其余支撐腿高60 mm。為便于出料，低壓發(fā)酵隧道使用時(shí)需鋪上滑網(wǎng)與拉網(wǎng)。

圖3 通風(fēng)格柵地板

1.4 發(fā)酵隧道控制系統(tǒng)的配置

發(fā)酵隧道的控制系統(tǒng)配備有風(fēng)機(jī)變頻器、隧道控制器、3 個(gè)料溫傳感器、1 套氧氣采集系統(tǒng)、1 個(gè)空氣溫度傳感器、1 個(gè)進(jìn)風(fēng)溫度傳感器，1 套室外氣象站、一臺(tái)中控電腦等。通過(guò)執(zhí)行器控制新風(fēng)閥、回風(fēng)閥及制熱（冷）閥的開關(guān)，調(diào)控隧道內(nèi)部的氣候環(huán)境。整個(gè)控制系統(tǒng)安裝簡(jiǎn)單，調(diào)試快捷，操作簡(jiǎn)便。主要傳感器安裝位置（測(cè)量點(diǎn)位）如下：

空氣溫度傳感器安裝于回風(fēng)管道喇叭口下側(cè)且緊挨回風(fēng)口，探測(cè)穿過(guò)培養(yǎng)料之后的氣流溫度，即回風(fēng)溫度；

進(jìn)風(fēng)溫度傳感器位于隧道進(jìn)風(fēng)口的鋁合金風(fēng)箱內(nèi)，反饋鼓入增壓室氣流的溫度；

氧氣質(zhì)量濃度傳感器安裝于隧道進(jìn)風(fēng)口的鋁合金風(fēng)箱內(nèi)，與進(jìn)風(fēng)溫度傳感器并排安裝，探測(cè)鼓入增壓室氣流中的氧氣濃度；

料溫傳感器共3 個(gè)，分別懸掛于隧道內(nèi)部天花板從里向外延伸的1/3，1/2，2/3 處，發(fā)酵時(shí)插入培養(yǎng)料中，用于探測(cè)培養(yǎng)料的溫度。

2 雙孢蘑菇方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道的應(yīng)用

方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道在上海聯(lián)中食用菌專業(yè)合作社進(jìn)行雙孢蘑菇培養(yǎng)料三次發(fā)酵試驗(yàn)。預(yù)濕后的麥草與雞糞、石膏（52%麥草，43%雞糞，5%石膏粉）經(jīng)混料線混合均勻后，通過(guò)頂端投料的方式分層水平填入一次發(fā)酵槽，每隔3 d 轉(zhuǎn)倉(cāng)1 次，完成3 次轉(zhuǎn)倉(cāng)后轉(zhuǎn)入二次隧道進(jìn)行常規(guī)的二次發(fā)酵，待二次隧道回風(fēng)管道中所探測(cè)到的回風(fēng)氣流氨氣質(zhì)量濃度降至5 mg/kg 以下時(shí)，二次發(fā)酵結(jié)束。將雙孢蘑菇菌種A15 按照二次發(fā)酵料濕重0.7%的播種量與培養(yǎng)料混合均勻，填入方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道進(jìn)行三次發(fā)酵，進(jìn)料高度約為1 m，填料量10.5 t，發(fā)酵周期22 d。三次發(fā)酵控制參數(shù)設(shè)置見表1。

表1 方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道三次發(fā)酵控制參數(shù)

在發(fā)酵期間，監(jiān)測(cè)培養(yǎng)料的溫度，結(jié)果見圖4。由圖4 可見自進(jìn)料后第5 天起，雙孢蘑菇菌絲在培養(yǎng)料中開始萌發(fā)并迅速繁殖，料溫快速上升，到第9天料溫升至25~26 ℃，在后續(xù)12 d的發(fā)菌過(guò)程中，料溫維持良好。

圖4 方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道三次發(fā)酵試驗(yàn)料溫變化

三次發(fā)酵結(jié)束后，測(cè)定培養(yǎng)料的理化指標(biāo)，并與同批次上海聯(lián)中食用菌專業(yè)合作社國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化三次發(fā)酵隧道生產(chǎn)的培養(yǎng)料進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表2。由表2 可知，方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道生產(chǎn)的雙孢蘑菇三次料的pH、含水量、含氮量、灰分含量、纖維素含量、酸性洗滌纖維含量、中性洗滌纖維含量以及酸性洗滌木質(zhì)素含量均與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化隧道生產(chǎn)的三次料無(wú)顯著差異，符合生產(chǎn)要求。從兩類三次料理化指標(biāo)的相似性來(lái)看，該方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道三次發(fā)酵的效果與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化隧道基本無(wú)異。

表2 培養(yǎng)料理化指標(biāo) %

三次發(fā)酵結(jié)束后，雙孢蘑菇菌絲發(fā)育良好（圖5），培養(yǎng)料質(zhì)量符合生產(chǎn)要求。

圖5 方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道三次發(fā)酵結(jié)束后培養(yǎng)料表面菌絲

3 小結(jié)與討論

方艙式可移動(dòng)低壓發(fā)酵隧道由40RH 冷藏集裝箱改建而成，全部硬件及控制系統(tǒng)均為國(guó)產(chǎn)，改建過(guò)程高效且成本低。試驗(yàn)為國(guó)內(nèi)大型發(fā)酵隧道小型化，降低科研成本與風(fēng)險(xiǎn)，為培養(yǎng)料發(fā)酵工藝的研究探索奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)為小型菇廠的培養(yǎng)料生產(chǎn)提供了新途徑。該發(fā)酵隧道為可移動(dòng)式，可以做到一套設(shè)備多地輾轉(zhuǎn)高效率使用。

該發(fā)酵隧道在靈敏性、穩(wěn)定性與精密性上仍存在改進(jìn)之處，在今后的工作中將繼續(xù)優(yōu)化并制定一套集裝箱發(fā)酵隧道及其配套設(shè)備的規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)。此外，在雙孢蘑菇培養(yǎng)料發(fā)酵的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步嘗試將該隧道用于其他食用菌的培養(yǎng)料發(fā)酵及發(fā)菌試驗(yàn)，拓寬該隧道的應(yīng)用范圍。