食用菌工業(yè)化的“仿生態(tài)”裝置項(xiàng)目屬于‘生物科技’裝備范疇,裝置適用于“固體散料”的發(fā)酵處理。用于食用菌生產(chǎn),它可在設(shè)備內(nèi)依次完成培養(yǎng)基發(fā)酵、滅菌、冷卻、接種、制坯全過程,較傳統(tǒng)國內(nèi)外工藝技術(shù)節(jié)約了大量土地、廠房,設(shè)備、能源、耗材、人工。
一、食用菌工業(yè)化的“仿生態(tài)”裝置的創(chuàng)新基礎(chǔ)
我們知道,任何地球生物都無一例外的依戀于地球自然環(huán)境而繁衍生息,食用菌作為一個(gè)地球生命也必然是這樣。早在《日本“香菇”之行的思考——食用菌生產(chǎn)的“生態(tài)工業(yè)化”》一文中筆者就提出了“生態(tài)依戀性”概念。食用菌本來就是自然生態(tài)中的一員,他不可以獨(dú)立于自然生態(tài)之外,而必須‘依戀’于‘友菌’,必須‘依戀’于繁衍生息了億萬年形成的生態(tài)鏈中。在這個(gè)生態(tài)鏈中食用菌有極強(qiáng)的生命力。她不是溫室里的鮮花,經(jīng)得起 ‘惡略環(huán)境’的考驗(yàn)。所以,“生態(tài)工業(yè)化”應(yīng)該是食用菌工業(yè)化的最高境界——因?yàn)槭秤镁緛砭褪亲匀恢印?br />
關(guān)于食用菌生產(chǎn)中的污染問題,我們的許多從業(yè)者已經(jīng)悟到了其中的原因——都是純培養(yǎng)惹得禍。純培養(yǎng)概念是實(shí)驗(yàn)室的東西,它在實(shí)驗(yàn)室是必須的,它是前輩科學(xué)家對(duì)自然科學(xué)研究手段的巨大貢獻(xiàn)。但是在生產(chǎn)中——特別是以獲取商品子實(shí)體為目的的大生產(chǎn)中,如果不能跳出“純培養(yǎng)”概念的束縛,那將是一件極其麻煩的事情。可以說,目前的不同形式、不同業(yè)態(tài)、不同規(guī)模的食用菌生產(chǎn)者都在被此困擾,其表現(xiàn)是:一方面為此支付著大筆的能源開銷;一方面為此投入巨大的設(shè)施建設(shè);更令人惱火的是復(fù)雜、苛刻的工藝技術(shù)及其員工管理更是一個(gè)巨大‘黑洞’。
縱觀目前國內(nèi)外的食用菌生產(chǎn),我們可以把不同生產(chǎn)目的、不同生產(chǎn)規(guī)模、不同生產(chǎn)技術(shù)手段、不同生產(chǎn)設(shè)施、設(shè)備的生產(chǎn)工藝放在一起相比較,不難看出它們均出自于實(shí)驗(yàn)室食用菌栽培實(shí)驗(yàn)的工藝程序。把實(shí)驗(yàn)室的辦法克隆到食用菌的大生產(chǎn)中顯然是不合適的。
當(dāng)然,我們不是在此否定當(dāng)今的食用菌工業(yè)化所引入的工業(yè)設(shè)計(jì)和信息技術(shù)。我們只是在進(jìn)一步認(rèn)識(shí)食用菌的生命形式、食用菌的自然生態(tài),并在此基礎(chǔ)上重新梳理國內(nèi)外食用菌的栽培歷史以及在這一歷史進(jìn)程中的各種各樣的栽培模式、栽培器具、栽培方法及其設(shè)施、設(shè)備,從而獲得感悟。在實(shí)踐中我們不斷的發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新、積累……,認(rèn)識(shí)到純培養(yǎng)是特定條件下的一種特殊需要,“純培養(yǎng)技術(shù)”之于食用菌一般是用于科研或制種。但是,在生產(chǎn)中,特別是以獲取商品子實(shí)體為目的的大生產(chǎn)中,我們的工程師們?cè)诟F其現(xiàn)代技術(shù)之精華來設(shè)計(jì)“食用菌工業(yè)化”的工廠時(shí)沒能跳出“純培養(yǎng)”概念的束縛,或許這正是相關(guān)學(xué)科的工程師們沒能把握‘食用菌生態(tài)學(xué)’的結(jié)果。
自然狀態(tài)下食用菌的生命形式,已經(jīng)生生不息的存在了億萬年,它有自立于生命之林的能力。觀察自然,我們沒有看到食用菌可以自立于環(huán)境生態(tài)之外的“純生”長現(xiàn)象;師法自然,我們更應(yīng)該利用食用菌的自然屬性發(fā)展食用菌生產(chǎn);市場法則,也不會(huì)永遠(yuǎn)支持當(dāng)今運(yùn)行費(fèi)用昂貴的工業(yè)化模式;低碳、清潔生產(chǎn)理念更不允許高耗能的食用菌產(chǎn)業(yè)就這樣存在下去。
食用菌工業(yè)化生產(chǎn)第一步,就是要‘處理’培養(yǎng)基,充分研究我們所面對(duì)的固體散料狀態(tài)的培養(yǎng)基的物理性狀,我們知道該利用它什么,該克服它什么,這就是我們要設(shè)計(jì)的“‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置”。首先,我們的目標(biāo)物(培養(yǎng)基)會(huì)遵從重力規(guī)律,所以控制重力的過度影響,讓目標(biāo)物在裝置內(nèi)依照一定的密度和張力在可控的范圍內(nèi)循序而行就是結(jié)構(gòu)構(gòu)件必須起的作用,這樣的“通道”、這樣的“腸胃”就是我們需要的食用菌培養(yǎng)基(菌肥)工業(yè)化生產(chǎn)的“‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置”。讓培養(yǎng)基依序在‘裝置’中一過式運(yùn)行,以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的流水化。
生物群落是“互相制約、互相依存”的。食用菌作為一個(gè)自然生命體也是這樣。它依存于環(huán)境,制約著環(huán)境生物,同時(shí)又受制于環(huán)境生物。在這個(gè)“制約”和“被制約”的關(guān)系中我們順應(yīng)其自然法則,利用其自然規(guī)律,讓不同微生物物種依序而行,先行者(有益菌群)為食用菌開疆?dāng)U壤,食用菌便會(huì)得到一片適宜的“沃土”——培養(yǎng)基,這樣的培養(yǎng)基就可以保證食用菌不受外邪(害菌群)而生長繁茂——這也就是我們培養(yǎng)、加強(qiáng)基質(zhì)(培養(yǎng)基)選擇性的原因。
食用菌“生態(tài)工業(yè)化”的理念源于實(shí)踐認(rèn)識(shí)、再實(shí)踐再認(rèn)識(shí)的食用菌生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中。它是無數(shù)次失敗成功,再失敗再成功的科學(xué)總結(jié)。它是建立在“新農(nóng)業(yè)”理念基礎(chǔ)之上的“清潔生產(chǎn)”。由于其不受季節(jié)限制的出菇的能力,使得它成為“旅游農(nóng)業(yè)”、“城市農(nóng)業(yè)”的天天采摘園。它是總結(jié)以往的科技成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),創(chuàng)新工藝技術(shù)及其裝備的重要實(shí)踐。它屬于新農(nóng)業(yè)范疇,又是工業(yè)化業(yè)態(tài),是真正的生物工廠。
工業(yè)化生產(chǎn)食用菌的探索需要?jiǎng)?chuàng)新,創(chuàng)新應(yīng)該是多方面的——裝備的創(chuàng)新;技術(shù)的創(chuàng)新;在裝備、技術(shù)創(chuàng)新支撐下的工藝創(chuàng)新是食用菌工業(yè)化邁上新高度的必然選擇。
我們知道,裝備是硬件部分,它是食用菌工業(yè)化生產(chǎn)業(yè)態(tài)的重要標(biāo)示性形式,它是有形的部分,這一部分往往是順應(yīng)生產(chǎn)工藝的需要而(生)設(shè)計(jì);技術(shù)是無形的部分,它是操控裝備正常有效運(yùn)行的技能技巧,是人的一種職業(yè)能力。所以,只有工藝的創(chuàng)新才是最革命性的創(chuàng)新。在現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)、信息技術(shù)支撐下食用菌的工業(yè)化道路必然要展現(xiàn)新的篇章。
二、食用菌工業(yè)化的“仿生態(tài)”裝置說明
食用菌工業(yè)化的“仿生態(tài)”裝置的創(chuàng)新分兩部分,一是菌坯生產(chǎn)的設(shè)施設(shè)備,一是出菇生產(chǎn)的設(shè)施設(shè)備。
(一)思考過往搜尋未來
目前菌棒(菌坯)的制作流程是:配料→和水?dāng)嚢?rarr;(發(fā)酵)裝袋→滅菌→冷卻→接種→培養(yǎng)。這個(gè)過程是在一個(gè)展開的平面中進(jìn)行,有些工序還需要封閉空間無菌進(jìn)行,所以它工序環(huán)節(jié)多、需要控制的節(jié)點(diǎn)多、工序節(jié)點(diǎn)的不可控性因素多、獨(dú)立裝備(個(gè)數(shù))多、裝備總造價(jià)多、所需廠房和場地空間多、能源浪費(fèi)多、耗材消耗多……除上述諸多弊端、麻煩外,還必須雇請(qǐng)眾多的企業(yè)中最不穩(wěn)定的因素——員工。
工業(yè)化標(biāo)志著生產(chǎn)力的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)全新的階段,尤其在食用菌的工業(yè)化階段,其生產(chǎn)產(chǎn)品應(yīng)該是物美價(jià)廉的。然而食用菌的生產(chǎn)在實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的進(jìn)程中卻沒能實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)目標(biāo),對(duì)此不能不令人遺憾。遺憾之余讓我們認(rèn)真的想一想,不難發(fā)現(xiàn),食用菌的工業(yè)化涉及一個(gè)很大的“邊緣學(xué)”內(nèi)容:首先是對(duì)食用菌的育種學(xué)、生態(tài)學(xué)、園藝學(xué)及其相關(guān)技術(shù)的歷史發(fā)展過程的深刻認(rèn)識(shí),并在此基礎(chǔ)上的創(chuàng)新能力;再有就是現(xiàn)代物候控制技術(shù)及其現(xiàn)代材料對(duì)空間設(shè)計(jì)的支持及其與自然生態(tài)、自然物候的結(jié)合;更具重要性的是現(xiàn)代機(jī)械、現(xiàn)代裝置的應(yīng)用與現(xiàn)代控制技術(shù)的有機(jī)結(jié)合。當(dāng)然,上述學(xué)科的機(jī)械拼湊是不會(huì)有出路的,出路在于有一個(gè)學(xué)科之間的互融互通,滲透和理解,至少項(xiàng)目的總工程師應(yīng)該是一個(gè)了解相關(guān)學(xué)科的,有創(chuàng)新能力和欲望的食用菌生產(chǎn)專家。因?yàn)槭秤镁纳a(chǎn)是一種實(shí)踐科學(xué),它不但需要基礎(chǔ)理論知識(shí),更需要實(shí)踐當(dāng)中積累的經(jīng)驗(yàn),更準(zhǔn)確的說應(yīng)該叫它“經(jīng)驗(yàn)科學(xué)”。
看一個(gè)事物一定要看它的歷史發(fā)展過程,因?yàn)楹笕说陌l(fā)展無一不是站在前人的肩膀上。食用菌的工業(yè)化生產(chǎn)也是一樣,研究食用菌人工栽培的由來與發(fā)展,研究食用菌工廠化、工業(yè)化生產(chǎn)的由來與發(fā)展,也許會(huì)讓我們頭腦更清晰。現(xiàn)今的“工業(yè)化生產(chǎn)”之所以出現(xiàn)眾多的不同門派,或者“工業(yè)化生產(chǎn)”干不過農(nóng)民的季節(jié)性家庭副業(yè)等等,足以說明目前的“工業(yè)化生產(chǎn)”還是處在一個(gè)探索期,還很不成熟,哪怕它是引進(jìn)的國外的“工業(yè)化出菇廠”。因?yàn)楣I(yè)化的標(biāo)志不僅是機(jī)械化的程度有多高,設(shè)施設(shè)備的高科技含量有多少,更重要的是它的產(chǎn)品是否符合工業(yè)化產(chǎn)品的物美價(jià)廉指標(biāo),這才是最最重要的。今天的“‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置”可以把上述眾多工藝技術(shù)過程在裝置中依次流水完成且不需要員工的參與。
(二)‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置的系統(tǒng)構(gòu)成及其工作原理:
a、系統(tǒng)構(gòu)成:
①喂料總成:配料,攪拌,計(jì)量,輸送,相關(guān)傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
②送風(fēng)總成:風(fēng)機(jī),風(fēng)道,風(fēng)嘴,相關(guān)傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
③裝置主體結(jié)構(gòu)總成:支架,檢修平臺(tái),筒倉,腰倉(氣室),安息角滑道,機(jī)頭機(jī)構(gòu),物料冷卻機(jī)構(gòu),接種機(jī)構(gòu),菌塊成型機(jī)構(gòu),菌塊包裝機(jī)構(gòu),相關(guān)傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
④有氧發(fā)酵層間結(jié)構(gòu)總成:輸氧系統(tǒng),相關(guān)傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
⑤物料密度,張力控制結(jié)構(gòu)總成:重力減速結(jié)構(gòu),落料控制結(jié)構(gòu),相關(guān)傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
⑥滅活(菌、卵、蟲)層間結(jié)構(gòu)總成:熱能輸送系統(tǒng),溫濕調(diào)節(jié)系統(tǒng),相關(guān)傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
⑦出料總成:動(dòng)力系統(tǒng),機(jī)械、機(jī)構(gòu)系統(tǒng),喂料系統(tǒng),出料機(jī)構(gòu),相關(guān)傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
⑧冷卻,接種,制坯總成:冷卻系統(tǒng),接種系統(tǒng),制坯系統(tǒng),相關(guān)傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
⑨智能控制系統(tǒng):設(shè)備現(xiàn)場智能操作控制臺(tái),視頻監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)運(yùn)行中央操控室(電腦機(jī)房)。
b、‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置的工作流程:
喂料/送風(fēng)→酵熟→熱滅活(菌、蟲、卵)→冷卻→接種→制坯
C、‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置的工作說明:
“‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置”是為了解決現(xiàn)有固體散料發(fā)酵技術(shù)中存在的問題,特別是食用菌生產(chǎn)過程中對(duì)固體散料的拌料、發(fā)酵、滅菌、冷卻、接種等等環(huán)節(jié)給出了一過式解決方案。在裝置中一過式流水完成上述作業(yè)使得生產(chǎn)成本大為下降,生產(chǎn)效率有效提高,生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定可靠,同時(shí)節(jié)省了大量的人工,耗材,能源,土地,設(shè)施,設(shè)備,建筑。
該‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置是個(gè)系統(tǒng)工程裝置,它依次是發(fā)酵室、滅菌室、出喂料機(jī)構(gòu)、冷卻機(jī)構(gòu)、接種機(jī)構(gòu)、菌坯成型機(jī)構(gòu),其工作狀態(tài)受控于各部位的傳感器對(duì)中央控制室的“匯報(bào)”,以及中控室的電腦指令,不同品種的不同需要由模式化的電腦芯片自動(dòng)控制。裝置的進(jìn)料口在裝置的頂端,配料、拌料及其輸送系統(tǒng)從裝置的頂端源源不斷的將培養(yǎng)基原料輸送給“‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置”,在裝置中一過式完成了由原料到菌坯的生產(chǎn)過程,菌坯由輸送系統(tǒng)運(yùn)至發(fā)酵車間靜置發(fā)酵。( 黃若愚)
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