王明友 宋衛(wèi)東 王教領 吳今姬 王培雨

?

食用菌栽培基質粉碎設備的研發(fā)現(xiàn)狀與展望*

王明友 宋衛(wèi)東**王教領 吳今姬 王培雨

（農業(yè)部南京農業(yè)機械化研究所，南京 210014）

闡述研發(fā)食用菌基質粉碎機的意義，概述我國食用菌基質粉碎裝備的研發(fā)現(xiàn)狀，重點介紹現(xiàn)有基質粉碎機的主要機型，指出錘片式粉碎機仍為我國食用菌栽培基質處理的主要機型。分析基質粉碎裝備的發(fā)展趨勢；介紹并探討優(yōu)化現(xiàn)有的粉碎設備，進一步改進和完善現(xiàn)有機型；研發(fā)與地方基質特性相配套的粉碎裝備；研發(fā)聯(lián)合粉碎作業(yè)裝備；發(fā)展一體化粉碎作業(yè)裝備。

食用菌；基質；粉碎技術；現(xiàn)狀；展望

近年來，隨著栽培原料棉籽殼價格的快速上漲，食用菌栽培利潤越來越低，迫切需要開發(fā)新的栽培基質來降低成本[1]。農作物秸稈因含有豐富的纖維素、半纖維素、木質素等，受到青睞。利用農作物秸稈栽培食用菌，不僅能增加培養(yǎng)基生產原料的來源[2]，而且生產食用菌后的菌糠可作為優(yōu)質有機肥還田，或用作飼料添加物、生物質燃料[3]、二次蘑菇栽培基質等，進行循環(huán)利用，體現(xiàn)出循環(huán)農業(yè)的特征。

我國是農業(yè)大國，農作物秸稈資資源豐富。當前，我國農作物秸稈總量超過8 億噸，其中超過35％的秸稈未被合理利用。而利用秸稈需經(jīng)粉碎處理。規(guī)?；鬯樘幚磙r作物秸稈是開發(fā)利用及產業(yè)化的重要環(huán)節(jié)[4]，只有當秸稈的粉碎顆粒符合食用菌栽培要求時，才能為后續(xù)食用菌栽培生產所利用。

1 研發(fā)食用菌基質粉碎機的意義

1.1 基于食用菌新栽培基質開發(fā)的需要

食用菌人工栽培方式最初為段木栽培，20世紀80年代后逐漸改為袋料栽培。袋料栽培開始階段，棉籽殼是主要原料之一。但隨著栽培規(guī)模的擴大，棉花種植面積的縮小，迫使食用菌栽培尋求新的基質來替代棉籽殼?，F(xiàn)階段已發(fā)展為利用農林廢棄物栽培食用菌，為滿足食用菌袋料栽培的工藝要求，必須對農林廢棄物進行粉碎。

1.2 基于食用菌產量增加的需要

近年來，我國食用菌產業(yè)處于一個新的轉型期。特別是從2006年開始的食用菌工廠化生產，促使食用菌產業(yè)規(guī)模擴增顯著。2000年全國食用菌總產量僅為663.78萬噸，到2010年達到2 261.25萬噸，到2012年更是達到了2 828萬噸，成為名副其實的食用菌大國。按照國家食用菌產業(yè)技術體系首席科學家張金霞研究員的統(tǒng)計，僅2012年度我國所需的食用菌栽培基質就達3 200萬噸。因此，日益擴大的高需求量的食用菌基質，促使研發(fā)基質粉碎設備成為必然。

1.3 基于現(xiàn)有基質粉碎設備的不完善性

雖然我國的粉碎技術較成熟，粉碎機的種類與粉碎方式多樣，但其主要針對飼料粉碎和農作物秸稈切碎等方面[5]。從能耗、產量、物料的適應性、粉碎粒度、經(jīng)濟性，以及機型本身的工作穩(wěn)定性、操作安全性、壽命、工作性能等多方面綜合分析考慮，現(xiàn)有的粉碎設備還不能很好適應食用菌栽培基質的粉碎[6]?，F(xiàn)有粉碎機雖可滿足規(guī)模化生產對軟質秸稈（麥稈、稻稈、油菜稈）的粉碎要求，但對高蠟質、長纖維、木質化程度較高的硬質與高纖維物料（棉稈、桑枝條）的規(guī)?；鬯?，須通過先切后粉的模式進行。

2 食用菌基質粉碎機的研發(fā)現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，針對食用菌栽培基質對粒度的大小和柔軟程度等的要求，粉碎機需首先滿足對硬質秸稈的粉碎揉搓，在保證一定粒度的基礎上，盡可能實現(xiàn)軟化基質，以減少破袋率或空隙率。因此，錘片式粉碎機仍是我國食用菌栽培基質粉碎的主要機型。

我國第一臺錘片式粉碎機于1955 年引自原蘇聯(lián)[7]。在以后的幾十年，我國相繼開發(fā)了一系列專用型與通用型粉碎設備，并對降低能耗，提高效率，延長主要易損零部件的使用壽命，提高物料粉碎粒度的均勻性等方面進行了研究。

2.1 鍘切式粉碎可作為食用菌基質粉碎中的前道工序使用

根據(jù)粉碎方式和粉碎手段的不同可將粉碎技術分為鍘切式、錘片式、揉切式和組合式4種[8]。其中鍘切式粉碎可作為食用菌基質粉碎的前道工序進行作業(yè)。尤其是對于硬質與高纖維物料粉碎，必須進行鍘切，才能完成后續(xù)的錘片作業(yè)。但其作業(yè)時需要人工輔助，且勞動強度較大，生產效率較低，存在切刀磨損嚴重的問題。

2.2 錘片式粉碎機為食用菌基質粉碎主要機型

目前，食用菌基質粉碎普遍采用錘片式粉碎。其原理是喂入粉碎室的秸稈，經(jīng)錘片的高速旋轉打擊，得到一定程度的粉碎，然后以較高的速度被拋向固定在粉碎室內部的齒板和篩片上，受到齒板的碰撞和篩片的搓擦，而得到進一步的粉碎。粉碎在粉碎室內重復進行，直到物料通過篩孔為止。這種機型能滿足食用菌栽培對軟質秸稈基質粉碎的柔軟性與粒度大小的要求，而不能很好地完成對硬質與高纖維秸稈的作業(yè)要求。

2.3 其他的粉碎機型多為鍘切式與錘片式的整合

現(xiàn)階段，在鍘切式與錘片式粉碎機的研究與推廣基礎上已研發(fā)出揉搓機、揉碎機、組合式粉碎機等多種機型。其中揉切式粉碎機采用了動刀與定刀組合的多刀剪切，剪切后的秸稈由高速旋轉的轉子拋向揉搓室，然后由轉子再進行揉搓，極大地提高了生產效率，降低了功率消耗，實現(xiàn)了鍘切與錘片揉搓的有效結合。但該種機型的工作對刀具要求較高，刀具磨損嚴重。

組合式粉碎機是將鍘切、粉碎、揉搓等功能組合為一體的新型粉碎技術，既有錘片的撞擊作用，又有動刀的切割作用，同時齒板和定刀也會產生揉搓和切割作用，提高了粉碎的質量與效率。農業(yè)部南京農業(yè)機械化研究所宋衛(wèi)東、王明友等人設計的帶風引出料的一體化組合式粉碎機，由一臺電機帶動完成切斷、粉碎、揉搓等作業(yè)工序，可實現(xiàn)軟質秸稈的直接粉碎、揉搓作業(yè)和硬質與高纖維秸稈的先鍘切、后粉碎揉搓作業(yè)。其通過安裝在鍘切裝置喂料口處的強制喂料與壓實輥將硬質、高纖維秸稈強制喂入并壓實鍘切，解決普通喂料時出現(xiàn)的往復鍘切問題，大大提高切刀的使用壽命。同時，實現(xiàn)鍘切與粉碎的不同轉速，在降低能耗的同時，提高切刀壽命與基質柔軟度。通過篩網(wǎng)后的物料首先進入集料室，通過風量控制槽實現(xiàn)生產率與粒度的調節(jié)，最后通過風引輸送到帆布袋收集粉碎料，達到作業(yè)環(huán)境無灰塵的效果。

3 食用菌基質粉碎裝備展望

3.1 優(yōu)化現(xiàn)有粉碎機型，實現(xiàn)關鍵部件的標準化

在現(xiàn)有鍘切式與錘片式粉碎機的基礎上，進一步研究和拓展基質粉碎機的機型，并要不斷優(yōu)化、改進和完善現(xiàn)有基質粉碎設備，使各種機型的主要工作部件實現(xiàn)標準化。提高基質粉碎機的質量，降低能耗，增強機組的安全性。

3.2 根據(jù)不同地區(qū)食用菌栽培基質特性，研發(fā)與其相適應、相配套的粉碎裝備

根據(jù)各地栽培基質的特性，有針對性地研發(fā)粉碎裝備，以提高菇農購買設備的積極性。

3.3 研發(fā)配套作業(yè)機械，形成聯(lián)合粉碎作業(yè)裝備

以棉稈為例，可研發(fā)拔稈、切斷、粉碎的揉碎機，一次性完成棉稈的拔稈、輸送、揉碎和收集等多項作業(yè)，以期在田間直接將棉稈揉碎，使其直接轉化為栽培所需的原料或粗原料，降低棉稈運輸成本。

3.4 發(fā)展一體化粉碎裝備

研發(fā)一體化粉碎設備，有利于實現(xiàn)提高效率與降低能耗，最大限度地降低工人的勞動強度。在移動切碎機的基礎上研發(fā)移動揉切粉碎裝備，實現(xiàn)移動作業(yè)就可完成切粉工序，降低運輸成本。同時，研發(fā)與借鑒現(xiàn)有除塵裝置，消除粉碎裝備作業(yè)中的粉塵濃度，創(chuàng)造良好的作業(yè)環(huán)境。提高粉碎裝備中關鍵部件的使用壽命，尤其是刀片，需進行材質方面的科學研究。

[1] 王明友, 宋衛(wèi)東, 肖宏儒, 等. 帶風引出料裝置的雙喂料口粉碎機設計與試驗[J]. 江蘇農業(yè)科學, 2013, 41 (2): 380-382.

[2] 亢銀霞, 宋柱亭, 郭俊先. 農作物秸稈綜合利用技術研究綜述[J].新疆農機化, 2013(2): 17-20.

[3] 霍麗麗, 侯書林, 趙立欣, 等. 生物質固體成型燃料技術及設備研究進展[J]. 安全與環(huán)境學報, 2009(12): 7-31.

[4] 王明友, 宋衛(wèi)東, 李尚昆, 等. 風引出料一體化粉碎機的設計[J]. 湖北農業(yè)科學, 2014, 53(16)：3917-3920.

[5] 祖宇, 郝玲, 董良杰. 我國秸稈粉碎機的研究現(xiàn)狀與展望[J]. 安徽農業(yè)科學, 2012, 40(3): 1753-1756, 1759.

[6] 王明友, 宋衛(wèi)東, 肖宏儒, 等. 9MF-720型棉稈粉碎機設計與試驗[J]. 農機化研究, 2012, 34(11): 94-96.

[7] 張雷, 阮竟蘭. 錘片式粉碎機工作性能影響因素及研究現(xiàn)狀[J]. 包裝與食品機械, 2013, 31(6): 55-57.

[8] 劉進寶, 郭輝, 楊宛章. 棉稈粉碎機的研究現(xiàn)狀及展望[J]. 中國農機化學報, 2013, 34(6): 17-20.

國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系建設專項資金資助項目（CARS-24），江蘇省農業(yè)科技自主創(chuàng)新項目（CX（13）3030）；2013年度江蘇省科技支撐計劃（BE2013412）

*本文原為由中國菌物學會、華中農業(yè)大學、易菇網(wǎng)共同主辦的2014中國食用菌產業(yè)年會會議報告

王明友(1982-)，男，山東沂南人，助理研究員，主要從事食用菌機械化方面的研究，E-mail：wmyss@126.com

宋衛(wèi)東(1965-)，男，江蘇泰州人，研究員，碩士生導師。主要從事食用菌機械化生產技術研究，E-mail：songwd@163.com

S646,TH69

B

2095-0934（2014）06-352-03