食用菌工業化的“仿生態”裝置項目屬于‘生物科技’裝備范疇,裝置適用于“固體散料”的發酵處理。用于食用菌生產,它可在設備內依次完成培養基發酵、滅菌、冷卻、接種、制坯全過程,較傳統國內外工藝技術節約了大量土地、廠房,設備、能源、耗材、人工。
一、食用菌工業化的“仿生態”裝置的創新基礎
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——食用菌生產的“生態工業化”》一文中筆者就提出了“生態依戀性”概念。食用菌本來就是自然生態中的一員,他不可以獨立于自然生態之外,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鏈中。在這個生態鏈中食用菌有極強的生命力。她不是溫室里的鮮花,經得起 ‘惡略環境’的考驗。所以,“生態工業化”應該是食用菌工業化的最高境界——因為食用菌本來就是自然之子。
關于食用菌生產中的污染問題,我們的許多從業者已經悟到了其中的原因——都是純培養惹得禍。純培養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。但是在生產中——特別是以獲取商品子實體為目的的大生產中,如果不能跳出“純培養”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、不同業態、不同規模的食用菌生產者都在被此困擾,其表現是: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、苛刻的工藝技術及其員工管理更是一個巨大‘黑洞’。
縱觀目前國內外的食用菌生產,我們可以把不同生產目的、不同生產規模、不同生產技術手段、不同生產設施、設備的生產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化所引入的工業設計和信息技術。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,并在此基礎上重新梳理國內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現、創新、積累……,認識到純培養是特定條件下的一種特殊需要,“純培養技術”之于食用菌一般是用于科研或制種。但是,在生產中,特別是以獲取商品子實體為目的的大生產中,我們的工程師們在窮其現代技術之精華來設計“食用菌工業化”的工廠時沒能跳出“純培養”概念的束縛,或許這正是相關學科的工程師們沒能把握‘食用菌生態學’的結果。
自然狀態下食用菌的生命形式,已經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境生態之外的“純生”長現象;師法自然,我們更應該利用食用菌的自然屬性發展食用菌生產;市場法則,也不會永遠支持當今運行費用昂貴的工業化模式;低碳、清潔生產理念更不允許高耗能的食用菌產業就這樣存在下去。
食用菌工業化生產第一步,就是要‘處理’培養基,充分研究我們所面對的固體散料狀態的培養基的物理性狀,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’工業化裝置”。首先,我們的目標物(培養基)會遵從重力規律,所以控制重力的過度影響,讓目標物在裝置內依照一定的密度和張力在可控的范圍內循序而行就是結構構件必須起的作用,這樣的“通道”、這樣的“腸胃”就是我們需要的食用菌培養基(菌肥)工業化生產的“‘仿生態’工業化裝置”。讓培養基依序在‘裝置’中一過式運行,以實現生產過程的流水化。
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。它依存于環境,制約著環境生物,同時又受制于環境生物。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”——培養基,這樣的培養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、加強基質(培養基)選擇性的原因。
食用菌“生態工業化”的理念源于實踐認識、再實踐再認識的食用菌生產實踐當中。它是無數次失敗成功,再失敗再成功的科學總結。它是建立在“新農業”理念基礎之上的“清潔生產”。由于其不受季節限制的出菇的能力,使得它成為“旅游農業”、“城市農業”的天天采摘園。它是總結以往的科技成果和實踐經驗,創新工藝技術及其裝備的重要實踐。它屬于新農業范疇,又是工業化業態,是真正的生物工廠。
工業化生產食用菌的探索需要創新,創新應該是多方面的——裝備的創新;技術的創新;在裝備、技術創新支撐下的工藝創新是食用菌工業化邁上新高度的必然選擇。
我們知道,裝備是硬件部分,它是食用菌工業化生產業態的重要標示性形式,它是有形的部分,這一部分往往是順應生產工藝的需要而(生)設計;技術是無形的部分,它是操控裝備正常有效運行的技能技巧,是人的一種職業能力。所以,只有工藝的創新才是最革命性的創新。在現代工業技術、信息技術支撐下食用菌的工業化道路必然要展現新的篇章。
二、食用菌工業化的“仿生態”裝置說明
食用菌工業化的“仿生態”裝置的創新分兩部分,一是菌坯生產的設施設備,一是出菇生產的設施設備。
(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→(發酵)裝袋→滅菌→冷卻→接種→培養。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,所以它工序環節多、需要控制的節點多、工序節點的不可控性因素多、獨立裝備(個數)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中最不穩定的因素——員工。
工業化標志著生產力的發展達到了一個全新的階段,尤其在食用菌的工業化階段,其生產產品應該是物美價廉的。然而食用菌的生產在實現工業化的進程中卻沒能實現這樣一個目標,對此不能不令人遺憾。遺憾之余讓我們認真的想一想,不難發現,食用菌的工業化涉及一個很大的“邊緣學”內容:首先是對食用菌的育種學、生態學、園藝學及其相關技術的歷史發展過程的深刻認識,并在此基礎上的創新能力;再有就是現代物候控制技術及其現代材料對空間設計的支持及其與自然生態、自然物候的結合;更具重要性的是現代機械、現代裝置的應用與現代控制技術的有機結合。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,有創新能力和欲望的食用菌生產專家。因為食用菌的生產是一種實踐科學,它不但需要基礎理論知識,更需要實踐當中積累的經驗,更準確的說應該叫它“經驗科學”。
看一個事物一定要看它的歷史發展過程,因為后人的發展無一不是站在前人的肩膀上。食用菌的工業化生產也是一樣,研究食用菌人工栽培的由來與發展,研究食用菌工廠化、工業化生產的由來與發展,也許會讓我們頭腦更清晰。現今的“工業化生產”之所以出現眾多的不同門派,或者“工業化生產”干不過農民的季節性家庭副業等等,足以說明目前的“工業化生產”還是處在一個探索期,還很不成熟,哪怕它是引進的國外的“工業化出菇廠”。因為工業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,更重要的是它的產品是否符合工業化產品的物美價廉指標,這才是最最重要的。今天的“‘仿生態’工業化裝置”可以把上述眾多工藝技術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’工業化裝置的系統構成及其工作原理:
a、系統構成:
①喂料總成:配料,攪拌,計量,輸送,相關傳感器及其傳輸系統。
②送風總成:風機,風道,風嘴,相關傳感器及其傳輸系統。
③裝置主體結構總成:支架,檢修平臺,筒倉,腰倉(氣室),安息角滑道,機頭機構,物料冷卻機構,接種機構,菌塊成型機構,菌塊包裝機構,相關傳感器及其傳輸系統。
④有氧發酵層間結構總成:輸氧系統,相關傳感器及其傳輸系統。
⑤物料密度,張力控制結構總成:重力減速結構,落料控制結構,相關傳感器及其傳輸系統。
⑥滅活(菌、卵、蟲)層間結構總成:熱能輸送系統,溫濕調節系統,相關傳感器及其傳輸系統。
⑦出料總成:動力系統,機械、機構系統,喂料系統,出料機構,相關傳感器及其傳輸系統。
⑧冷卻,接種,制坯總成:冷卻系統,接種系統,制坯系統,相關傳感器及其傳輸系統。
⑨智能控制系統:設備現場智能操作控制臺,視頻監控系統,系統運行中央操控室(電腦機房)。
b、‘仿生態’工業化裝置的工作流程:
喂料/送風→酵熟→熱滅活(菌、蟲、卵)→冷卻→接種→制坯
C、‘仿生態’工業化裝置的工作說明:
“‘仿生態’工業化裝置”是為了解決現有固體散料發酵技術中存在的問題,特別是食用菌生產過程中對固體散料的拌料、發酵、滅菌、冷卻、接種等等環節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使得生產成本大為下降,生產效率有效提高,生產質量穩定可靠,同時節省了大量的人工,耗材,能源,土地,設施,設備,建筑。
該‘仿生態’工業化裝置是個系統工程裝置,它依次是發酵室、滅菌室、出喂料機構、冷卻機構、接種機構、菌坯成型機構,其工作狀態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、拌料及其輸送系統從裝置的頂端源源不斷的將培養基原料輸送給“‘仿生態’工業化裝置”,在裝置中一過式完成了由原料到菌坯的生產過程,菌坯由輸送系統運至發酵車間靜置發酵。( 黃若愚)
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