浅谈按照食用菌工厂化生产工艺设计配套人工环境系统设备

       食用菌工厂化人工环境系统设备是以满足菌物生长特定的生理生态规律为特征，以保证工厂化生产工艺的实施为前提，以使处于高密度、立体化栽培条件下的每一个生物个体能够普施甘霖、同此凉热为目标的智能化人工环境仿真系统。严格按照具体的栽培工艺进行科学设计与配置是我们必须遵循的基本准则。。

       近几年来，作为最具现代农业特征的食用菌工厂化产业，在国家“惠农”政策的支持下，得到迅猛发展。大批享有地方政府政策或资金支持的工厂化生产项目纷纷开始建设或已投产。一批原来从事煤炭、矿产或房地产等行业的实业家纷纷转产进入食用菌鲜品生产领域。投资规模之大，建设速度之快，令人瞠目结舌。然而食用菌工厂化生产是一项专业性很强、涉及到的知识面很广的系统工程。不同地区、不同品种、不同设备设施、不同栽培工艺、甚至不同的专业技术人员等因素，都会影响企业的经济效益。目前，由于相当一部分投资者并不了解食用菌工厂化产业的详细内容，大部分建筑设计单位并不熟悉食用菌工厂化生产的工艺环节，一些设备配套供应商并不掌握食用菌工厂化特定的工艺环境之特点。致使一些食用菌工厂化项目在投产之处，便暴露出许多技术缺陷。其中人工环境系统方面的问题尤为突出。

       以蟹味菇鲜品生产项目为例。一般人看来蟹味菇整个生长周期的温度范围也就是14~20℃左右，相对湿度在70%~95%范围以内。完全可以按照一般果蔬保鲜库来设计配置。于是，就忽略了蟹味菇工厂化生产人工环境系统的许多特有的工艺环节。譬如：由于忽略了冷却接种环节对于空气净化的严格要求，单纯从温度指标角度考虑相关配置，并且选用常规类型的冷风机作为室内基本降温设备，以致于出现冷风机一启动，污染率便上升的奇怪现象；又如，由于不了解蟹味菇培养阶段。为应对较易产生的螨虫及杂菌污染，而采取的大量喷洒高浓度漂白粉，或者甲醛等高氧化剂的工艺手段，以至于未经表面处理的冷风机的铝翅片，以及采用铝制材料制作的外壳等使用不久便严重腐蚀；温湿度传感器等电子元件很快失灵；通风设备、调风阀等因腐蚀而卡死等等。至于因为风量配置不当而导致的菌丝被吹干，或者因为冷刺激而提前出菇等问题更是屡见不鲜。

再如：由于不熟悉蟹味菇生育阶段特殊的工艺环境，不了解包括光刺激等特有的工艺手段，简单地将常规吸顶式冷风机配置于其中，致使包括冷风机制冷运行时，相对湿度急剧下降，电加热升温时漏电现象严重；风扇电机成批损坏；翅片盘管和铝制外壳二三年内基本被腐蚀殆尽；以及光刺激时制冷量严重不足；新风引入时室内温度大幅度波动等问题屡屡出现。上海某企业一期栽培房采用的是韩国进口铝制外壳冷风机，运行之初便因为新风系统问题进行改造。运行至第二年，电机故障率高达50%以上。运行至第三年，翅片盘管及外壳基本报废，全部重新更换。至于电器漏电等故障更是习以为常。更有甚者，有些设备供应商在对上述工艺特点并不了解的情况下，单凭提高冷风机的电机绝缘等级，便以“食用菌专用冷风机”的名义招摇过市、祸害于人，令用户苦不堪言。蟹味菇项目如此，金针菇、杏鲍菇等工厂化栽培时，还会因工艺参数不同而产生其他类型的问题。

       由此可见，食用菌工厂化人工环境系统必须严格按照不同的栽培品种，以及具体的栽培工艺，针对由此形成的特定的工艺环境进行设计、配套和非标定制。

       上海凯摩自上世纪九十年代起便与上海农科院数位食用菌专家紧密合作，引进、吸收、消化国外先进的工艺技术与设计理念，研发专门适用于食用菌工厂化各道工艺环节的人工环境成套技术装备和系列产品。为一大批知名企业、科研机构和国家或省市级重大项目提供了贯穿于工厂化生产全过程的整套工艺技术和人工环境系统设备，积累了一整套宝贵的经验与数据。其最为根本的理念便是“严格按照每一个项目的具体工艺参数，设计、配置人工环境系统设备”。归纳起来有以下几点：

一、    区分瓶栽与袋栽两种不同的栽培方式，根据具体的栽培工艺，设计整套适宜的人工环境系统。

瓶栽方式与袋栽方式因为具体的工艺方法存在较大的差异，人工环境系统将形成数种大相径庭的结构形式。譬如接种环节：瓶栽模式，采用的是机械化接种方式，自动化程度高，接种室内操作人员很少，新风系统仅为维持房间正压而设计，相对需求量较小。净化装置（层流罩或FFU）的布置也主要局限于接种机上方。但是，如果是袋栽模式，目前大多数项目都是采用人工接种的方式，接种室内操作人员较多，有些项目为了避免杂菌污染，期间在室内喷洒消毒剂，致使工作环境较为恶劣。为了保持洁净的工作环境，减少来自于包括操作人员本身在内的污染因素，接种室的净化、新风系统所需涉及的范围相对扩大，采取的处理手段相对而言要繁琐许多。

在培养环节中，袋栽模式通常采用床架式摆放形式，相对空间环境较为宽畅，气流组织比较容易。而瓶栽模式，通常采取大空间、立体式、高密度的堆放形式。一间2000平方米的栽培房，最多时堆放70~80万瓶培养瓶。此时，为了能为每一瓶菌物创造相对均衡的空气环境，就需要采取一整套较为复杂的气流组织手段。其中包括采用能够使培养房内的空气参数相对均衡的风管送风系统等。

而在栽培环节，为了创造理想的出菇环境，更需要根据栽培品种和栽培工艺等方面的区别，适时改变人工环境系统的结构方式。譬如袋栽杏鲍菇，当采用袋口出菇的栽培工艺时，由于通常采取墙式栽培的工艺手段，菇墙间距小（一般为1米左右），摆放高度高，密度大。冷风机等常规的末端设备无法达到理想的均衡送风的效果。而唯有通过采用整体式菇房空调机组风管送风的形式，来为处于高密度，立体式生长环境的菌物普施甘霖，使之同此凉热。但是当将袋口出菇变为中间出菇，或者采用瓶栽工艺时，由于其摆放形式改为床架摆放的模式，空间环境宽畅，通风效果理想，届时，采用参数适宜的吸顶式冷风机等末端设备，便可达到理想的栽培效果。

二、    区分不同的栽培品种和栽培工艺，设计配套相应的人工环境系统

对于针对不同栽培品种需要设计相应温、湿度标准的制冷、加湿设备等常识，已经被大多数从业者所掌握。但是，需要根据具体的栽培工艺，设计配套与之相适应的人工环境系统，则会被忽略或轻视。

如前所述，所谓与栽培品种和栽培工艺相适应的人工环境系统，是严格按照具体的实施方案设计、配置。

以金针菇工厂化栽培为例：瓶栽金针菇的菌种分为液体菌种和固体菌种两种工艺类型。以往的金针菇工厂化栽培项目通常采用固体菌种的栽培技术，其对种菌培养室和接种室的环境要求较高，尤其是空气净化部分，完全依赖于人工环境系统给予保证。而液体菌种栽培工艺则截然不同，它是由液体菌种发酵罐自备的空气净化系统来加以保证的。其中包括液体菌种接种机，也都自备有高效空气净化装置。所以对于人工环境系统包括净化、通风等方面的要求则相对较低。

在培养期工艺环节，液体菌种栽培模式，培养周期较固体菌种缩短了5天左右，一般自接种完毕至养菌结束，都在一间培养房内完成。温度、湿度标准也相对固定。人工环境系统的技术难点是如何保证在高密度、立体化堆放的条件下，创造各培养瓶间相对均衡的空气环境，设定达到相对湿度差小于5%，温度差小于2℃，二氧化碳浓度差低于5%，等等。

而在栽培环节，各类工艺模式所采取技术手段的不同也直接影响到配套系统之间的区别。譬如：目前国内大多数项目都是采取在一间栽培房内，通过分阶段改变环境参数的方法来满足催蕾、缓冲、抑制、生育等阶段工艺参数的变换。这就要求人工环境系统需要按照最高阶段的标准来设计系统负荷和相关功能。而在韩国（包括采用韩国引进工艺建设的中国企业），金针菇栽培环节通常采取从催蕾工序起，分别设置催蕾房、缓冲房、抑制房和生育房的操作工艺。每个功能房间的气候环境参数基本固定，生产过程中通过顺序流动、调换房间来实现工序的变换。这样相对于前者，人工环境系统的配置就较为简单，冷/热负荷，气流组织形式等都较为单一固定。综合成本，尤其是冷量配置都节省许多。环境设施对于菌物生长的积极功效也较容易得到体现。

不过无论前者还是后者，对于人工环境系统的设计者而言，都需要全面掌握金针菇的相关工艺技术，仔细了解工艺技术人员具体的操作工艺与手段，分析判断某些栽培工艺对于环境设备性能、寿命、以及测量误差等方面的影响，否则便无法令系统达到理想的运行效果。

三、    根据食用菌工厂化栽培特定的工艺环境，设计制造可靠性高、耐久性强、经济实用的专业空调与控制设备。

食用菌工厂化栽培是最具现代农业特征的产业化生产方式，其采用工业化的技术手段，在相对可控的环境设施条件下，组织高效的机械化、自动化作业，实现食用菌的规模化、集约化、标准化、周年化生产。

食用菌工厂化人工环境系统技术，是食用菌工厂化生产最为关键的技术，以此形成菌物生长的生命支持系统。

食用菌工厂化人工系统完全有别于常规的恒温恒湿系统，也有别于一般意义的温室、大棚。它是以确保珍稀食用菌成套栽培工艺的有效实施为前提，按照技术先进、运行可靠、造价经济、节能降耗的原则，配置的智能化低温空调系统。因此，食用菌工厂化人工环境系统也可以被定义为专业工艺空调设备。技术要求较高，各项性能远高于一般的制冷设备和舒适性空调。

近年来，食用菌工厂化人工环境系统设备所处于的低温、高湿等恶劣环境已被大多数从业者所认知。但是对于包括高氧化腐蚀，以及特殊物质污染等特别因素，并未引起广泛重视。以致于所配置的系统故障率高，使用寿命低等现象成为食用菌企业的常态。并且形成初期投入越少，改造费用越大，运行成本越高的病态现象。其主要根源在于包括投资者、设计者、设备制造者以及工程承包商等在内的相关人员，都没有真正系统地掌握食用菌工厂化环境设施的特殊性，以致于投资者的投资重点处于装瓶机、接种机等工艺设备的选择上，而忽略了对于环境设施的专业性与耐久性方面的关注与投入。一些投资者只问价格，不比性能；一些承包商投其所好，以次充好。高耗能、低产出的“豆腐渣”工程也随之产生。

然而影响环境与控制设备可靠性与耐久性的技术因素很多，以下属于食用菌工厂化生产特定的影响因素，更应引起大家的高度重视；

（1）、高温蒸汽对于通风设备电气系统和空气净化装置的污染与影响；

（2）、漂白粉（次氯酸钙）和以有二氧化氯为主要成分的消毒剂，对于空调、通风、测控等系统设备的腐蚀与干扰；

（3）、菌菇的孢子以及所产生的二氧化碳等次生代谢物。对于空调、电气、通风、测控等系统设备的污染与影响等等。

实践证明，正是上述特殊的环境因素，提高了人工环境系统设备在材质、表面处理以及绝缘和抗氧化性能等方面的技术要求，自然随之提高相应的制造成本。反之假如不重视，或者忽略这些特殊因素，为降低造价而简单的采用低于运行标准的设备或材料，则势必导致前面所描述的高损耗、高耗能、高故障率、低效率、低寿命等“三高二低”的问题产生。

综上所述，食用菌工厂化人工环境系统，顾名思义，这是个专门用以保障食用菌工厂化生产工艺实施的专业设备系统。专业性强，技术要求特殊，运行环境恶劣，必须按照现代农业的设计理念，结合每一个项目特定的生产工艺，进行专业化、系统化设计、配置、施工和管理。