桑枝食用菌培養基生產過程自動化設計*

龍淑嬪

（河源職業技術學院，廣東 河源 517000）

為了加快我國桑枝食用菌培養基生產自動化，提高桑枝食用菌培養基加工設備的自動化水平是很有必要的。本文將以桑枝食用菌培養基生產過程自動化設計為主，對其進行深入的探討和研究設計，從而實現桑枝食用菌培養基流程的自動化作業。

1 桑枝食用菌培養基的分析

食用菌作為可以食用的大型真菌，其生長靠非光合作用，必須依靠特定的生物基質提供營養才能生長。其中食用菌培養基是食用菌生長發育的地方。所以，食用菌的培養對培養基的配方以及原料的質量有著非常嚴格的要求。

1.1 桑枝屑的質量決定著食用菌培養基的質量

既然叫桑枝食用菌培養基，因此桑枝屑就是桑枝食用菌培養基中的重要原材料。而食用菌培養基就是食用菌生長和發育的地方，因此桑枝屑的含水率以及它的營養比例，嚴重影響著培養基的質量。就桑植屑培養基中的桑枝屑含水率來說，從種植食用菌的經驗來分析，桑枝屑原料的含水量一般在12%～15%之間最合適。含水率不應該過高，也不應該過低。如果含水率過低的話，桑枝屑原料培養基中，食用菌因為缺乏生長所必需要的水分而難以生長。相反，如果桑枝屑原料的含水率過高的話，桑枝屑原料由于含有豐富的營養物質也容易發霉或者變質，非常不利于食用菌的生長。更重要的是在桑枝屑原料的含水率處于12%～15%時，桑枝屑內部能產生一種有機酸。這種有機酸非常有利于食用菌的生長。經過相關實驗調查研究表明，此類有機酸能夠抵御微生物入侵，以便形成更好的供菌絲生長的環境。另外一大原因，桑枝屑的營養比例，也就是說桑枝屑的粗細程度。一般來說，直徑范圍內在9 mm～12 mm時，桑枝屑的粗細程度最有利于食用菌的生長。此時的桑枝屑原料的粗細程度適宜，既不會影響菌絲的繁殖，也不易引起雜菌的感染。

1.2 桑枝食用菌培養基的優化配方

結合食用菌生長所需要的必需原料，桑枝食用菌培養基應該含有適宜的水分、充足的碳源、氮源以及各種無機鹽和生長因子等。因為食用菌只有在營養材料豐富、酸堿度適宜、并且有適當的通氣性能的培養基中才能正常生長。就營養材料來說，桑枝的組織一般較為幼嫩，所以桑枝作為碳源，比較容易被食用菌分解利用。對于桑枝食用菌培養基的pH值來說，帶皮的桑枝pH值一般為6.5左右。但是在出菇期間，桑枝屑的pH值一般穩定在4.2～4.5之間，十分適合出菇。而且就桑枝食用菌培養基的含水率來說，合格的桑枝食用菌培養基含水率應在65%左右。檢測桑枝食用菌培養基的含水率主要有2種方法，一種是直接法，另一種是間接法。從一個食用菌生產基地上獲取的數據表明，桑枝食用菌培養基的配方是含有少許白糖和微量元素、2%的石膏、10%的玉米粉、10%的小麥皮。其中桑枝屑占食用菌培養基成分的80%左右。

1.3 桑枝食用菌培養基的含水率

食用菌培養需要非常注重含水率的高低。上面已經說過，桑枝食用菌培養基的含水率一般為65%左右。具有合格含水率的桑枝食用菌培養基，不僅有利于食用菌大規模生產，也利于食用菌培養基成批量的滅菌消毒，以及接種和出菇。這樣可以保證食用菌具有優良的品質，避免了其他雜菌的出現與食用菌爭奪營養成分，致使食用菌出菇時出現污染。在食用菌培養基的生產過程中，一定要準確測量出食用菌培養基的含水率。在桑枝食用菌培養基的自動化生產過程中，測量培養基含水率，電容法是比較不錯的選擇。

2 桑枝食用菌培養基自動化生產工藝

2.1 桑枝食用菌培養基自動化加工設備的生產工藝流程

整套的桑枝食用菌培養及自動化加工設備，主要包括兩部分。一部分是配料攪拌加工裝置，另外一部分是培養基包裝機。其中配料攪拌加工裝置又稱為配攪線。在配攪線部分工藝流程中， 桑枝食用菌培養基自動化加工一般采用斗式提升機。將桑枝屑和其他原料送入到各自的原料倉中，然后再根據培養基的配方加入其他原料，并在混合液中進行充分的攪拌制成混合溶液。攪拌完畢后為包裝機進行均勻包裝做充分的準備，從配料攪拌加工裝置中傳來的攪拌好的食用菌培養基，將依靠自身的重力進入培養基包裝機中的小料倉。小料倉不斷攪拌，將培養基均勻的套在轉盤出料口上的包裝袋中，并使其包裝完整。再加上轉盤的不斷轉動，一袋袋的混合均勻的培養基就從生產線上留下來。這時工人們就可以取下袋裝的混合均勻的培養基，并將其封口封嚴封實。這時基本上袋裝的桑枝食用菌培養基就從自動化生產中加工完畢，工藝如圖1所示。

圖1 桑枝食用菌培養基生產線生產工藝Fig. 1 Production process of mulberry edible fungus culture medium production line

2.2 桑枝食用菌培養基加工自動化中的時間設計

由于食用菌的生產跟食用菌培養基的原料混合程度密切相關，所以食用菌培養基一定要充分攪拌。在食用菌培養基的自動化生產過程中，食用菌培養基的充分攪拌混合，一般是由錐形攪拌缸進行攪拌的。因此，錐形攪拌缸的生產能力以及加工時間，直接關系到自動化生產設備的工作效率問題。經過大量的實驗表明，普通的錐形攪拌缸，實際上生產過程中它生產培養基的能力大小約為每缸105 Kg。目前市面上常見的桑枝食用菌培養及自動化加工設備的生產能力，大約為每小時可以加工1 000 Kg的食用菌培養基原料。按照8 h工作制來算的話，每8 h能生產出8 t左右的桑枝食用菌培養基。在實際生產過程中進行實驗時，我們得出了必須要合理的設計每一道生產環節的時間，這樣才能連續地保證培養基加工效率的結論。

3 桑枝食用菌生產自動化中的控制系統

3.1 桑枝食用菌生產自動化中控制系統的基本功能

桑枝食用菌培養基的加工工藝，在自動化加工工業中屬于復雜的一類。為了完整地實現桑枝食用菌培養基生產，我們就要對其自動控制系統進行科學的監測管理?？刂葡到y一般有如下幾大基本功能。一是進行混合溶液的配制以及混合料的攪拌、混和物的傳送及包裝的自動控制系統；第二大基本功能是實時監測原料與過度料倉以及攪拌缸配料、質量等信號傳遞；第三大基本功能是必須實現自動控制系統與手動控制系統的任意交換功能；第四大基本功能是必須可以在監控軟件上進行實時通訊監控，這樣可以遠距離的控制自動化系統并及時給予其控制指令。

3.2 桑枝食用菌自動化生產中控制系統的控制方式

桑枝食用菌培養基生產過程中主要有2種控制方式，傳統的也就是手動控制方式。手動控制方式，就是操作者直接控制設備的運行。也就是說手動控制方式需要大量的操作者，即需要人工不停地控制較多的電動機以及電磁閥。所以在手動控制方式中，一般基于觸摸屏這種控制方式。這樣可以節省按鈕而且操作觸摸屏時可以更加直觀。一般當系統運行出現錯誤，或者對系統進行檢查維修時，才采用手動控制培養基生產線和包裝機的運行控制方式。第二種就是自動控制方式，也就是自動化生產過程。自動化生產過程全部都在計算機的監控以及檢測之下完成?？梢哉f從頭到尾都不需要人工的參與，在正常情況下，自動控制方式已經可以滿足生產的需要。

3.3 桑枝食用菌自動化生產過程中控制系統設計

在桑枝食用菌自動化生產過程中控制系統的設計上，根據我們的考察以及模擬實驗，并結合市場上對產量的要求，我們決定采用PLC（programmable logic controller, PLC）選型?？梢哉fPLC是自動化生產過程中控制系統的核心部分，它可以實現控制系統的所有功能。在PLC軟件設計中，現在一般采用三菱公司中的一款編程軟件，即GX-Developer。這款由森林公司設計的編程軟件，基于Windows平臺運行，它可以根據設計的需要來進行編程的相互轉換。程序設計要滿足幾大基本要求。一是實現系統本身的也就是基本的控制功能要求；二是在采用自動控制方式時，系統必須進行預處理，系統在經過計算機預處理后才能開始自動運行，這也是為了避免原料的損失；三是選擇手動方式之后就應該立即停止自動運行方式，也就是說手動方式一定要高于自動運行方式，這樣可以避免發生事故；四是由于桑枝密度比較小，所以會在攪拌過程中發生纏繞，因此在任何時刻都必須保證只有一個攪拌缸；五是在進行手動操作方式時，必須通過觸摸屏按鍵才能執行操作。這是因為觸摸屏首先就代表了自動化中手動控制方式的輸入端，可以說觸摸屏一旦開啟，它就取代了所有的自動化控制。借此來實現生產過程中的可視化操作，所以觸摸屏必須保證能夠方便的進行控制。

4 結語

桑枝食用菌培養基自動化加工技術設備融合了觸摸屏等控制技術，使設備安裝更加方便，手動操作直觀。桑枝培養基的自動化加工設計為我國大力發展食用菌產業提供了重要的基礎條件，使我國這樣一個食用菌生產大國具有更廣闊的市場前景。