四、食用菌工厂化生产成功的要素
食用菌的工厂化生产是跨行业多学科行业,技术性和专业性很强的项目,其中包含微生物学、机械、制冷、自动控制等多项专业技术。工厂化生产食用菌的特点是出菇一致、整齐、周转快。
为了实现食用菌工厂化生产,必须有先进的设备(包括配套的机械和控制系统),适合的菌株和培养料配方以及配套的栽培工艺才能完成。这是构成食用菌工厂化生产成功的四大要素。
四大要素之间相互影响,只有良好的设施配套与设施相适应的菌株和配方,结合相适应的栽培工艺,才能保证工厂化生产食用菌的成功,实现工厂化生产食用菌的最大效益。
(一)栽培设施
这里主要指培养房和出菇房环境控制设备。控制设备主要包括温度控制系统、通风(CO2)系统和空气湿度的控制系统。其中温度控制系统最为关键。
1.温度控制系统
温度是食用菌生长的最主要因素之一。不同的品种对温度的要求不同。不同地理位置和气候条件,制冷机组选择也不同。创造适宜的不同阶段要求的最佳温度是工厂化生产食用菌成功的关键所在。所以保证食用菌不同阶段要求的温度能够自由调控是设施最基本的要求。
(1)制冷量的确定 ① 菌丝生长最旺盛的时候培养料发热所需的制冷量;② 最大通风量时所消耗的制冷量(包括水蒸气热量);③ 墙体的散热量。选择压缩机制冷量时在以上计算制冷量总和外,要多加30%左右的制冷量。
(2)蒸发器的选择 库房里的温度调整是通过蒸发器的热交换来完成的,只有一定的蒸发面积(热交换面积)和单位时间内一定的热交换风量,才能确保库房温度自由调整。从制冷的角度上说,食用菌生产的培养房及出菇房均属高温冷库。由于环境的湿度较大,为了防止蒸发器结霜,特别是库温要求较低的时候,其蒸发温度低于0℃。蒸发器铝翅片片距要求加大。一般情况下1匹(2500瓦)制冷量配蒸发面积8~17米2,蒸发温度4~8℃,蒸发器风机风量要求150~220米3/(小时·千瓦)。冷风机蒸发温度与房温的温差越小,库房湿度越大。蒸发面积越大,风机风量越大,库房温差越小。冷风机蒸发温度每提高1℃,制冷量增加4%。为了提高单位时间内换热量,必须相应增加蒸发面积和风机风量。
(3)冷凝器配套 在南方一般用水冷凝器,在北方一般用风冷凝器。冷凝器的选择要根据当地平均气温而确定。冷凝温度的高低影响整个制冷机组的制冷量,冷凝温度降低可以增加制冷量。所以适当加大冷凝器,可以降低冷凝温度,从而增加制冷量。经验是根据压缩机制冷量向上增大1级(约5匹),比如制冷量20匹压缩机配25匹冷凝器。冷凝器中每匹要求3(米)长铜管,才能保证足够的冷却能力。
(4)相关单位换算关系
① 1瓦=0.86千卡/小时 1千卡/小时=1.163瓦。
② 1匹=2500瓦(风冷机组),l匹=3000瓦(水冷机组)。
③ 美国冷吨(USRT)=3.517千瓦。
1千瓦=0.284美国冷吨(USRT)。
(5)库房温度设置 库房温度设置以中心温度为准,上下至少3℃的温差。否则夏天外界气温过高时,冷机频繁启动不仅增加了启动消耗电量而且空气湿度下降,增加保湿难度。不同温度空气的持水能力不同,持水能力随气温的升高而增加;就室内而言,温度降低减少了空气的持水率,空气相对湿度增加;当温度提高时,空气持水率增加,菇表与空气湿差增大,菇表向空气蒸发加快,从而使菇体水分散发加快。
2.通风控制系统
包括新鲜空气交换和内循环系统。不同食用菌品种和同品种不同菌株对空气要求不同。
(1)新鲜空气交换有两种方式 一种是连续通风:保持厂库内CO2浓度维持在一定水平,连续的保持一定量的新鲜空气交换;另一种方式为定时通风:保持CO2浓度不超过规定要求,定时短时间将厂房内气体交换彻底。连续通风的控制可以通过调整风机转速和风门大小来进行;定时通风控制根据厂房空间大小、风机风量大小及不同品种对通风的要求来确定通风的时间长短;通风的间隔时间根据品种要求和不同生长阶段而定。通风量的确定根据品种不同和不同生长阶段而定。风机大小和型号确定也因品种、厂房规格、通风要求而定。只有确定了风机,根据厂房规格及该品种对O2的要求,才能确定通风的具体时间。
(2)内循环 为了保持厂房温度和O2均匀一致,必须有足够的内循环来保证。内循环时间及风量的确定,根据不同品种、厂房床架的设计和规格、不同生长阶段而定。方式有两种:一种是定时内循环方式,一种是连续内循环方式。其控制方式同新鲜空气交换。
3.湿度控制系统
不同品种、不同生长阶段对环境的湿度要求不同,一般来说菌丝生长阶段要求湿度较低,出菇阶段要求空气湿度较高。出菇阶段空气湿度要求不得超过95%,因为菇的生长所需的养分、水分都是通过菇体表面蒸腾拉动作用来运输的,提高空气湿度只是为了减少蒸发造成菇体失水过快。只有菇体表面与空气有一定湿差时,菇才有足够蒸腾作用,否则抑制了养分和水分的运输,阻止了菇的生长,造成死菇或发生病害。加湿一般采用高压喷雾加湿和超声波喷雾加湿,可以连接湿度探头进行自动控制。
(二)菌株选择
适合设施栽培的菌株与传统季节栽培菌株具有较大的差别。设施栽培的菌株要求:① 菌丝生长较快,抗性强;② 菌丝吸收转化营养快和产量集中在第一潮菇;③ 适宜较高CO2浓度环境下生长。
① 为了缩短菌丝生长周期,加快周转率,选育在设施中菌丝生长速度快且健壮的菌株,是工厂化生产菌株选育的基本目标。
② 同品种不同菌株在自然季节栽培和设施栽培条件下表现的性状不一样;其分解转化木质素纤维素和利用氮源能力也不一样。选育出在设施中分解转化能力较强的菌株,是提高生物转化率最有效的方法。
③ 设施栽培是通过设施对环境的调控来创造最适食用菌生长的环境条件(温度、O2、湿度)。因为在高温季节制冷、通风、空气湿度的保持是相互矛盾的,设施栽培就是通过设施的控制系统来调控达到适合该品种生长环境的平衡点,不同菌株的平衡点不同。如果该菌株能适合较高CO2浓度生长,则可减少菇房空气与外界空气的交换,从而减少温度、通风卡湿度之间的矛盾。所以在菌株选择和选育上,选出适合较高CO2浓度下生长的菌株是工厂化生产菌株选择的方向。
(三)培养料配方
很多工厂化生产食用菌的失败,往往是配方不合理造成的。配方的不合理,不仅加长了周转期,而且严重影响了菌丝生长的一致性,造成菌包菌龄不一致,出菇不整齐。不同的品种、不同的菌株具有不同的最适宜配方;同一菌株对不同的材料的分解吸收具有选择性。在选择配方组合时除了充分考虑配方的营养性状外,在设施栽培中还应该充分考虑其物理性状,即通气性和保水性。这样既能保证菌丝生长有充分的营养,又能保证充足的氧气及水分,加快菌丝生长,缩短生长周期。工厂化生产食用菌的配方要求:
① 菌丝生长速度快,尽量缩短生长周期;
② 营养充足且能够被菌丝一次性充分转化吸收,一潮菇产量能占总产量的80%以上;
③ 物理性状良好,能最大限度让菌丝生长均匀整齐。
(四)优良的栽培工艺
栽培工艺包括装袋、灭菌、接种、周转运输、培养方式、出菇方式、培养房及出菇房的设计及规格、环境因子调控、病虫害预防及相关配套机械设备等的工艺。
1.装袋
装袋时,培养料的松紧度和装袋规格的选择,不同品种要求是不同的。装袋力求松紧度和装袋规格均匀一致,是保证菌丝生长速度一致的基础。
2.灭菌
灭菌方式是影响灭菌成品率的关键。只有保证连续的足够的蒸汽量或蒸汽压力才能保证灭菌彻底,这对灭菌操作人员要求有极强的责任心。灭菌操作性强可以减少灭菌风险。
3.接种
为了保证缩短菌丝生长周期和菌龄一致,菌种类型的选择是很关键的。选择液体菌种、颗粒菌种、枝条菌种和棉子壳木屑菌种,因接种方式不同而不同。
4.接种方式
有传统的接种箱接种和无菌室接种方式,其方式的确定因规模和品种不同而定,但均需严格进行无菌操作。
5.周转运输
工厂化生产中装袋、灭菌、接种利用周转筐周转是最基本要求之一。整个生产过程尽量减少人为接触菌包是检验工厂化程度的重要指标之一。现在很多工厂已经发展到培养和出菇均用周转筐。
6.培养和出菇方式
培养与出菇方式有墙式和层架式两种,采用哪种方式要因品种和条件而定。一般以层架式培养和出菇为佳。
7.培养房、出菇房设计及规格
根据日产量、不同品种、当地的气候条件和场地的地形风向而定。
8.环境因子的调控
即温度、通气、水分、光线等生长因子的调控方式和调控方法,因设施配备、厂房设计和品种的不同而不同。探究最适合的调控方法来满足不同生长阶段对环境的要求,是一个细致的工作,也是工厂化生产成功的关键措施。
9.病虫害预防
以防为主。通过选育抗病、生长快、适应设施栽培的菌株,配合良好的配方,培育强壮的菌丝来增强抗病性,同时结合物理防治和定期对环境的化学防治,严禁使用剧毒农药。
10.机械设备
包括拌料、装袋、灭菌、运输周转、喷雾加湿机械等配套机械。
工厂化生产食用菌的成功是所有工艺细节的总和,每个细节出问题都有可能带来灭顶之灾;而每出现一个问题一定有某个或多个细节出问题。所有的工艺细节都要充分考虑其操作性,操作性不强则容易在操作中出现细节问题。当然,技术主管也必须是对微生物、机械、制冷、自动控制等专业知识熟悉的复合型人才,这是工厂化生产食用菌成功的保证。
工厂化生产食用菌的基本理念是:菇菌生长一致、整齐、周转快。工厂化生产食用菌的四大要素都是围绕这一基本理念来考虑和开展的,只有真正做到了这四大要素的优良结合,把握每个工艺细节,才能充分发挥工厂化生产食用菌的最大效益。