对菌菇基质发酵装置的优化设计

李强栋，徐文栋

（武威职业学院，甘肃武威733000）

蘑菇渣在种植生产后仍含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素、菌丝残体蛋白和矿物质等，可作为循环农业生产要素再使用。市场上以木耳、平菇、杏鲍菇等食用菌生产废弃的菌渣为代表，常被用在混配基质中改善日光温室幼苗根系环境、降解农业面源污染物及土壤生态环境修复中。在对以发酵菇渣为主，其他材料混配的番茄、茄子、西葫芦等常见蔬菜基质育苗中，根系活力、壮苗指数及根系活力都表现出较好的效果，使用情况相比传统基质育苗具有多项优势[1]。现阶段西北地区开展以农业生产废料为主，如树叶、尾菜、酒糟、醋糟、玉米芯、麸皮、豆饼、木屑等配合菇渣制成混配基质的生产应用研究；对生产作物的研究多集中于特色果蔬、日光温室育苗及园林树木繁育中开展生长效应分析。此外，再配合定期检测作物生长发育状况、复合基质理化性质测定、分析数据指标的相关性，最终针对作物特点筛选出最优的经济型复合基质配方，可降低生产成本，提高经济附加值。

基质的发酵常采取建堆原始发酵方式进行发酵，在原始发酵过程中，为调控基质堆内的氧气状况，需要适时对基质堆进行翻堆处理。因所采用的生产技术在大部分情况下采用的是人工进行翻堆，导致翻堆效率低，同时人工劳动强度大[2]。为解决上述背景技术中提出的问题，本装置对菌菇基质发酵设备进行了优化设计，使发酵后的食用菌废料同珍珠岩、蛭石等其他基质配合形成的经济型复合基质在日光温室蔬菜复合基质栽培中发挥效益，促进农业产业化结构调整。

1 优化思路

针对常规发酵设备存在的问题，曝气环节可通过改进搅拌电机驱动搅拌叶对搅拌发酵筒内部的物料进行搅拌，同时曝气泵推动曝气内腔网搅拌发酵筒内部进行曝气，使得基质内供氧效果更好，利于基质的有效发酵。搅拌环节可通过改进电动推杆推动滑座，在导杆上水平方向移动，从而增大搅拌范围，使得发酵搅拌效果更好。添加物料环节可通过改进操作手轮经螺杆和转轴带动隔板在搅拌发酵筒底部进行翻转，发酵产物慢慢倾斜进入发酵收集筒，使得发酵收集筒底部不会发生堆积阻塞现象。

2 设计要点

为实现上述优化目的，遵循优化思路可提供技术方案：优化菌菇基质发酵装置，包括搅拌发酵筒、发酵收集筒、导杆、搅拌电机、电动推杆、搅拌叶、曝气泵、隔板、过滤网板、出料斗和抽取泵；搅拌发酵筒顶部通过安装块安装有导杆，导杆上滑动安装有滑座，滑座底部安装有搅拌电机，搅拌电机的驱动轴伸入搅拌发酵筒，且连接设置有搅拌叶，安装块上安装有与滑座一侧固接的电动推杆，搅拌发酵筒内壁上安装有曝气内腔，曝气内腔上端通过连接管与安装在搅拌发酵筒上端外壁上的曝气泵相连接，搅拌发酵筒底部连接设置有发酵收集筒，发酵收集筒底部设置有出料斗，隔板和过滤网板的两端上一体成型有转轴，分别通过转轴和轴承与搅拌发酵筒和发酵收集筒转动连接，转轴的外端通过螺杆连接有操作手轮；搅拌发酵筒顶部还安装有抽取泵。此外，为配合设备各环节运行正常，该设备的搅拌发酵筒上端内壁上安装有温湿度传感器；搅拌发酵筒和发酵收集筒外壁上安装有与螺杆螺纹旋接的螺纹支架；隔板通过转轴安装在搅拌发酵筒的底部；过滤网板通过转轴安装在发酵收集筒的中部；出料斗上安装有出料阀；抽取泵一端通过进液管与搅拌发酵筒相连接，抽取泵一端通过水管经三通管道与设置在发酵收集筒底端的出液管及外部注水管相连接。

3 工作原理及流程

如图1，本优化设计设备的工作原理及使用流程可解释如下：设备经优化设计后，在使用时，工作人员将菌菇废料导入搅拌发酵筒盖上筒盖，启动搅拌电机驱动搅拌叶对搅拌发酵筒内部的物料进行搅拌，同时通过曝气泵经曝气内腔网搅拌发酵筒内部进行曝气。为了搅拌发酵筒内部物料得到充分搅拌，通过电动推杆推动滑座在导杆上水平方向移动，从而可以移动搅拌电机和搅拌叶对搅拌发酵筒内部物料进行充分搅拌操作。

图1 优化装置简图

在发酵过程中，通过安装的温湿度传感器实时显示温度和湿度；通过操作手轮经螺杆带动转轴在轴承上转动，从而使得隔板在搅拌发酵筒底部进行翻转，同理发酵液进入发酵收集筒，通过操作手轮经螺杆带动转轴在轴承上转动，从而使得过滤网板在发酵收集筒内部进行翻转。另外，抽取泵一端通过进液管与搅拌发酵筒相连接，抽取泵一端通过水管经三通管分别与设置在发酵收集筒底端的出液管及外部注水管相连接；抽取泵将发酵液或外部水注入搅拌发酵筒内；最后发酵物通过出料漏斗进行出料。

对于本领域开展工作的技术人员来说，可以对优化思路、方案和工作流程在具体实施案例中进行技术方案修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，使设备更加优化、更有针对性地开展菇渣发酵和基质输送。

4 优化效果

结合种植蔬菜特点，对现有设备进行技术优化后，本案例具有如下有益效果：搅拌电机驱动搅拌叶对搅拌发酵筒内部的物料进行搅拌，同时通过曝气泵经曝气内腔网搅拌发酵筒内部进行曝气，使得基质内供氧效果更好，利于基质的有效发酵；通过电动推杆推动滑座在导杆上水平方向移动，从而增大了搅拌范围，使得发酵搅拌效果更好；通过操作手轮经螺杆和转轴带动隔板在搅拌发酵筒底部进行翻转，发酵产物慢慢倾斜进入发酵收集筒，使得发酵收集筒底部不会发生堆积阻塞现象，抽取泵将发酵液或外部水注入搅拌发酵筒内，使得发酵堆的湿度保持基本平衡，为发酵堆的全面发酵提供保障。

5 结语

以制作工艺简单、个性化定制为思路，通过对菌渣发酵装置曝气、搅拌、加料3个环节的改进，可提升菌渣发酵的质量，进而对以菇渣为主的混配基质育苗效果产生积极影响。结合现阶段农业科技服务体系的规划发展，在与日光温室、特色农业、生态农业生产有关的农业专业大户培育、家庭农场推广、果蔬专业合作社建立的新型农业经营体系形成中积极开发规模化、专业化、社会化技术研发和改进，有效促进家庭农场、农民专业合作社、农业产业化联合体三类新型经营主体有关生产效益，也为农业生态多样化、无害化、自然资源的可循环利用提供路径[3]。