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    双孢菇工厂化设计标准化及三次发酵的探讨

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      一、 国外双孢菇产业发展现状
      国外双孢蘑菇生产主要以荷兰为代表,特点在于以机械化代替人工,产品优质,生产高效,周年均衡供应,已经从劳动密集型产业跨入了规模化、机械化、智能化的发展道路。
      双孢蘑菇的人工栽培最先起源于1707的法国,荷兰双孢蘑菇的发展起步于二十世纪初,在开始的发展历程中,屡败屡战是当时荷兰食用菌发展的显著特点,直到1957年,荷兰蘑菇试验站的成立成为了荷兰现代双孢蘑菇发展的新起点,该试验站对荷兰食用菌的发展具有深远的影响,其成功之处在于:①成立了技术推广机构,用菇农听得懂的语言向菇农传播技术知识,同时,机构之间分享技术成果,这大大推动了栽培技术的普及;②在成功合作的基础上,1960年起草并推广了食用菌菇厂的“标准方案”,制定了全国统一尺寸的栽培菇房和床架,这个方案为机械化设备的普及打下了扎实的基础,在食用菌界被称为“荷兰模式”;③试验站的成立之初,就获得了农业部的大力支持,其经费不但来自于全国蘑菇销售额的提成,还获得政府1:1配套经费。充足的经费来源,促进了食用菌科研的发展,科研成果的迅速推广和普及,成为荷兰食用菌产业发展的三大基石。
      目前,当代荷兰食用菌产业内部分工明确,菌种生产、培养料制备和栽培生产是独立的三个分支;同时,专业的设备生产厂和覆土生产厂成为了食用菌产业的配套服务机构。


      二、培养料的生产
      培养料的制备是双孢蘑菇生产中最关键的一个步骤,它直接决定了双孢蘑菇产量的高低。目前,荷兰培养料制备以三次发酵为主,一次发酵的发明让双孢蘑菇栽培从室外走到了室内;二次发酵大幅度的提高了双孢蘑菇产量,解决了病虫害污染的问题,使双孢蘑菇生产从农业走向了工业;三次发酵细化了食用菌产业内部的分工,缩短了栽培周期,大幅降低了生产成本,使培养料制备真正成为双孢蘑菇栽培的核心,它向上游菌种公司购买菌种,然后把长好菌丝的培养料销售给下游菇农;最近的一次培养料生产的革命来自于环保的压力,虽然双孢蘑菇培养料制备是变废为宝的产业,但在运输、贮存和制备过程中,同样要向大气释放鸡粪和发酵过程中产生的臭气和氨气,这些废气不断引起周边居民的抱怨,因此,政府禁止他们释放这些废气,这是一项非常苛刻的要求,许多培养料制备厂因此而关闭,存活下来的工厂都采用了废气回收、洗涤技术,达到了无臭排放,这个技术革新开创了培养料发酵的“indoor system”。CNC培养料公司代表了荷兰乃至世界双孢蘑菇培养料制备的最高水平,该公司占地17公顷,建筑面积10公顷,工厂工人145人,每年生产一次发酵料7488 00吨,生产三次发酵料 852800吨。该公司采用大型的机械设备和传输设备,完成繁重的拌料和运输工作,应用计算机控制系统,精准的控制了双孢蘑菇培养料后发酵进程,为双孢蘑菇栽培高产打下了坚实的基础。


      三、国内双孢菇产业发展现状
      (一) 中国传统的双孢菇产业
      中国传统的蘑菇生产是以季节性生产为主,菇房为砖土结构,堆料靠人工翻堆,凭着经验栽培管理。依靠自然季节生产,每年一个周期,以出菇早晚由南向北出菇上市。平均单产12~17 kg/m2,商品价值不高,鲜品销售货架期短。2008年以前是盐水菇、罐头为主较多。2009年国内鲜品需求增加,2011年90%的蘑菇流向鲜品市场。
      传统的双孢菇产业在一些不发达地区仍然占据着主导地位,但面临劳动强度大、生产成本上升、农村劳力缺乏、栽培环境难以控制、产量不稳定等诸多因素的制约。                                                                                                                                             
      (二) 中国双孢菇工厂化生产现状
      中国双孢菇工厂化生产可以分为3个阶段:第一阶段 20世纪80年代中期先后从美国、意大利等国家引进了9条工厂化生产线,由于技术、市场和管理等因素,大多被迫停产放弃,工厂化生产一度处于低潮。第二阶段 20世纪90年代中期,国内的一些企业采用引进设备和自创技术相结合,取得了一定的成效。山东九发食用菌股份有限公司引进了国外先进的双孢蘑菇生产设备及加工设备流水线,成功地实现了双孢蘑菇的工厂化、规模化、标准化、周年化生产,并带动了国内食用菌机械化、工厂化生产的技术发展;第三阶段本世纪初(2003—2005年)至今,我国开始自主研制生产机械设备,双孢蘑菇的工厂化生产进入了一个空前发展的新时期。
      2011年中国双孢菇工厂化生产量在3万吨左右(日产在80吨),生产主要的区域是山东、河南、广西、辽宁,占生产总量的8%以上,预计今后五年内,双孢菇工厂化生产量将达到30~35万吨,日产800~1000吨,占中国双孢菇总产量的15%~20%,双孢菇工厂化年生产量将成倍增长。
      当前中国双孢菇工厂化生产发展的有利条件有以下三方面:
      1. 当前双孢菇传统落后的生产方式受到出菇单产不稳定、劳动力缺乏、劳动强度大、消费需要优质和均衡化等因素的严重制约,迫切需要改革。
      2. 国内一些地方政府的支持力度很大,尤其在土地使用和资金扶持方面。
      3. 美国、荷兰等发达国家正在将双孢菇工厂化生产技术和装备输出到一些工厂化技术不发达国家,如波兰、匈牙利、印度、中国等。同时国内技术日渐成熟,如东方宝食用菌科技有限公司的王春宝专家,有着丰富的工厂化实战经验和理论基础,并拥有一系列专利技术,正努力推进中国模式的双孢菇工厂化向前发展。
      目前中国双孢菇工厂化生产的二种模式:
      1. 全套引进发达国家双孢菇工厂化生产技术工艺和设备。如新疆三坪农场的部分机械和设施,聊城澳登公司是全套引进国外技术工艺和设备。
      2. 借鉴国外双孢菇工厂化生产设备和技术工艺,自主研发设备和技术工艺。如广西集盛集团、河南奥达特食用菌有限公司等。国内目前已知的上千万的双孢菇场有20家以上,但真正能够运转起来的不多。
      (三) 中国双孢菇工厂化生产的优势和存在的一些问题
      1. 优势
      (1)用工成本比较低
       鲜菇每公斤生产总成本6.57元,是荷兰的33.7%。而中国菇场出菇室的用工成本是41.2元/平方米,是荷兰的27.6%。双孢菇工厂属于劳动密集型企业,在相当一段时期内,中国是有优势的。
      (2)原材料来源广泛
      我国是一个农业大国,农林废弃物资源拥有量居世界首位,年产秸秆6亿吨,畜禽粪便45亿吨。据不完全统计,北京市每年的小麦、玉米等农作物秸秆原料合计达60万吨,畜禽粪便合计达100万吨,河南、山东等中原地带,麦秸和鸡粪资源更加丰富。但其中75~80%玉米等秸秆被用于牛羊的饲料、还田及农民的燃料等,剩余的20%~25%如果被焚烧,将造成极大的资源浪费和环境污染,可以用来栽培双孢菇。
      (3)鲜菇市场需求量大
       双孢菇味道鲜美,含有丰富的蛋白质,深受广大消费者的欢迎。随着人们生活水平的提高,双孢菇消费量逐年增加。
      2. 双孢菇工厂化设计标准化存在的问题
      (1)菇房整体设计和布局的合理性有待进一步提高。如办公区、清洁区和非清洁区规划,菇床、菇房、隧道基于产能一体化设计等。
      (2)菇房设备设施过于简单,设备的精确性和稳定性有待进一步提高,菇房、发酵隧道的建造比较粗糙,更没有三次发酵隧道设计。
      (3)菇房小而全,生产规模偏小,投资与产出的合理性有较大的提升空间。
      (4)管理和生产技术工艺水平有待进一步提高,主要表现在管理与技术工艺的要求有些脱节,单产水平偏低,菇的质量与国外差距比较大。菇厂可持续性不好。
      3. 中国双孢菇工厂化发展思考
      (1)要加快引进消化国外发达国家双孢菇工厂化生产设备和技术。
      (2)要逐步建立双孢菇专业化的培养料生产、菌种生产和栽培出菇企业或农村合作社,菌种生产专业化将在1~2年内完成。国外50多年发展的经验告诉我们,双孢菇生产的目标是专业化。外国专业的菌种厂已经进入中国市场。
      (3)要提倡因地制宜、适度规模、科学设计双孢菇工厂化的菇厂。
      4. 科学设计双孢菇工厂化的要点
      (1)因地制宜:
      南方和北方利用稻草和麦草工艺流程的标准化。
      (2)适度规模:
      最佳投资与产出(日产量)。如上海建设金针菇工厂,2000年入门规模的日产量是2吨。2010年上海金针菇工厂起步的最低规模是10吨,适宜规模应该是日产20吨。
      (3)科学设计:
      工艺先进决定产量和质量,单产要达到国际中等水平,国内先进水平,25公斤/平方米;流程合理(循环利用);操作环境人性化;整体布局要美观。
      我们在建设和设计菇厂时要多存一种敬畏之心,敬畏土地,敬畏项目,要提倡一种科学合理,持久美观的设计理念,严谨,科学,理性地规划菇厂,让我们的菇厂成为大自然的一种点缀,成为经得起时间考验的一道风景线。
      5. 隧道设计要点:
      (1)土建设施:密封保温,大门严实。
      (2)风机设备:通风嘴设计、通风量、压力、动态压力、静态压力计算,需要考虑投料总量、投料配方成份和物理性状和完整的生产工艺进行设计。
      (3)系统性能:系统主要电器元件尽量采用进口品牌,可靠性高,寿命长,过程采用高性能PLC可编程控制器控制,自动化程度高,运行稳定,可实现一次隧道料温的实时监测及控制,保证氧气浓度等指标。
      二次隧道采用6条温度监测点及氨气、水分监测,可充分达到基料灭菌的指标.并能实现数据的存储与保存
      6. 东方宝食用菌科技有限公司设计三次发酵隧道系统:
      (1)三次发酵隧道:设计考虑对应种植批次,需要空调设备及通风加湿设备。对于环境氧气、二氧化碳、湿度、温度控制,采取Plc自动化控制。
      (2)环境要求:三次发酵入料和出料需要卫生等级较高,以保证环境不被污染,因此对应的二次发酵隧道我们建议使用两门通的隧道,将清洁区和非清洁区隔离,中间对应操作区为室内作业(spawning hall)。出料机械和布料机械与非清洁区隔离使用,需要运料车运输成品三次发酵料至菇房,用上料机械上满菇房床架。该三次发酵隧道设计有别于荷兰的模式为隧道出料和进料,荷兰采用的是隧道入料和出料机械,行车传送带入料,拉网出料,投资较大。本方案采用隧道布料机布料和播种,铲车出料的方式,从投资角度来看较为节省,但铲车出料会浪费部分隧道培养料。
      (3)所需时间和温度:三次发酵隧道发菌需要15天,隧道温度控制在24~25摄氏度之间,隧道设计时需要考虑进出料各一天。三次发酵隧道优势是提高了菇房周转率,在工厂化设计环境下,一个菇房全年种植周转次数可以达到8次。同时可以将发好菌丝的三次发酵料打包冷藏运输,当然也可以直接国内销售或出口销售,关键是发酵料品质和出菇产量稳定,需要达到25kg/种植平米,才能将运输和其他成本摊入蘑菇成本而不亏本。

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