食用菌工業(yè)化的“仿生態(tài)”裝置項目屬于‘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
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。在這個生態(tài)鏈中食用菌有極強的生命力。她不是溫室里的鮮花,經(jīng)得起 ‘惡略環(huán)境’的考驗。所以,“生態(tài)工業(yè)化”應該是食用菌工業(yè)化的最高境界——因為食用菌本來就是自然之子。
關于食用菌生產(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)概念是實驗室的東西,它在實驗室是必須的,它是前輩科學家對自然科學研究手段的巨大貢獻。但是在生產(chǎn)中——特別是以獲取商品子實體為目的的大生產(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??梢哉f,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施建設;更令人惱火的是復雜、苛刻的工藝技術(shù)及其員工管理更是一個巨大‘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)設施、設備的生產(chǎn)工藝放在一起相比較,不難看出它們均出自于實驗室食用菌栽培實驗的工藝程序。把實驗室的辦法克隆到食用菌的大生產(chǎn)中顯然是不合適的。
當然,我們不是在此否定當今的食用菌工業(yè)化所引入的工業(yè)設計和信息技術(shù)。我們只是在進一步認識食用菌的生命形式、食用菌的自然生態(tài),并在此基礎上重新梳理國內(nèi)外食用菌的栽培歷史以及在這一歷史進程中的各種各樣的栽培模式、栽培器具、栽培方法及其設施、設備,從而獲得感悟。在實踐中我們不斷的發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新、積累……,認識到純培養(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體為目的的大生產(chǎn)中,我們的工程師們在窮其現(xiàn)代技術(shù)之精華來設計“食用菌工業(yè)化”的工廠時沒能跳出“純培養(yǎng)”概念的束縛,或許這正是相關學科的工程師們沒能把握‘食用菌生態(tài)學’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,也不會永遠支持當今運行費用昂貴的工業(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,這就是我們要設計的“‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置”。首先,我們的目標物(培養(yǎng)基)會遵從重力規(guī)律,所以控制重力的過度影響,讓目標物在裝置內(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’中一過式運行,以實現(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,同時又受制于環(huán)境生物。在這個“制約”和“被制約”的關系中我們順應其自然法則,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)為食用菌開疆擴壤,食用菌便會得到一片適宜的“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”的理念源于實踐認識、再實踐再認識的食用菌生產(chǎn)實踐當中。它是無數(shù)次失敗成功,再失敗再成功的科學總結(jié)。它是建立在“新農(nóng)業(yè)”理念基礎之上的“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踐經(jīng)驗,創(chuàng)新工藝技術(shù)及其裝備的重要實踐。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)食用菌的探索需要創(chuàng)新,創(chuàng)新應該是多方面的——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)的重要標示性形式,它是有形的部分,這一部分往往是順應生產(chǎn)工藝的需要而(生)設計;技術(shù)是無形的部分,它是操控裝備正常有效運行的技能技巧,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)的設施設備,一是出菇生產(chǎn)的設施設備。
(一)思考過往搜尋未來
目前菌棒(菌坯)的制作流程是:配料→和水攪拌→(發(fā)酵)裝袋→滅菌→冷卻→接種→培養(yǎng)。這個過程是在一個展開的平面中進行,有些工序還需要封閉空間無菌進行,所以它工序環(huán)節(jié)多、需要控制的節(jié)點多、工序節(jié)點的不可控性因素多、獨立裝備(個數(shù))多、裝備總造價多、所需廠房和場地空間多、能源浪費多、耗材消耗多……除上述諸多弊端、麻煩外,還必須雇請眾多的企業(yè)中最不穩(wěn)定的因素——員工。
工業(yè)化標志著生產(chǎn)力的發(fā)展達到了一個全新的階段,尤其在食用菌的工業(yè)化階段,其生產(chǎn)產(chǎn)品應該是物美價廉的。然而食用菌的生產(chǎn)在實現(xiàn)工業(yè)化的進程中卻沒能實現(xiàn)這樣一個目標,對此不能不令人遺憾。遺憾之余讓我們認真的想一想,不難發(fā)現(xiàn),食用菌的工業(yè)化涉及一個很大的“邊緣學”內(nèi)容:首先是對食用菌的育種學、生態(tài)學、園藝學及其相關技術(shù)的歷史發(fā)展過程的深刻認識,并在此基礎上的創(chuàng)新能力;再有就是現(xiàn)代物候控制技術(shù)及其現(xiàn)代材料對空間設計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)代機械、現(xiàn)代裝置的應用與現(xiàn)代控制技術(shù)的有機結(jié)合。當然,上述學科的機械拼湊是不會有出路的,出路在于有一個學科之間的互融互通,滲透和理解,至少項目的總工程師應該是一個了解相關學科的,有創(chuàng)新能力和欲望的食用菌生產(chǎn)專家。因為食用菌的生產(chǎn)是一種實踐科學,它不但需要基礎理論知識,更需要實踐當中積累的經(jīng)驗,更準確的說應該叫它“經(jīng)驗科學”。
看一個事物一定要看它的歷史發(fā)展過程,因為后人的發(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,也許會讓我們頭腦更清晰?,F(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)”還是處在一個探索期,還很不成熟,哪怕它是引進的國外的“工業(yè)化出菇廠”。因為工業(yè)化的標志不僅是機械化的程度有多高,設施設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)品的物美價廉指標,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,計量,輸送,相關傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
②送風總成:風機,風道,風嘴,相關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,筒倉,腰倉(氣室),安息角滑道,機頭機構(gòu),物料冷卻機構(gòu),接種機構(gòu),菌塊成型機構(gòu),菌塊包裝機構(gòu),相關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),相關傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
⑦出料總成:動力系統(tǒng),機械、機構(gòu)系統(tǒng),喂料系統(tǒng),出料機構(gòu),相關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),相關傳感器及其傳輸系統(tǒng)。
⑨智能控制系統(tǒng):設備現(xiàn)場智能操作控制臺,視頻監(jiān)控系統(tǒng),系統(tǒng)運行中央操控室(電腦機房)。
b、‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置的工作流程:
喂料/送風→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,同時節(jié)省了大量的人工,耗材,能源,土地,設施,設備,建筑。
該‘仿生態(tài)’工業(yè)化裝置是個系統(tǒng)工程裝置,它依次是發(fā)酵室、滅菌室、出喂料機構(gòu)、冷卻機構(gòu)、接種機構(gòu)、菌坯成型機構(gòu),其工作狀態(tài)受控于各部位的傳感器對中央控制室的“匯報”,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控制。裝置的進料口在裝置的頂端,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)運至發(fā)酵車間靜置發(fā)酵。( 黃若愚)
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