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但你知道吗?我们从市场购买的食用菌大多是人工栽培,而其通常生长在大棚里的菌棒上,因此菌棒成为栽培食用菌至关重要的一环。
在食用菌的世界里,每个菌棒都是一个“微型农场”。传统的菌棒生产工艺都是分步制棒,面临用工多、污染率高、灭菌能耗大等问题,但我省一家企业研制的新工艺,让这些难题迎刃而解。
这项“食用菌菌棒一体化自动高效生产工程技术装备”,不久前荣获了2023年度河北省技术发明奖一等奖。
菌棒制作时间节省90%以上、用工量降低近50%、平均每棒成本降低0.6元……颠覆传统的新工艺,如何带来食用菌栽培的“工业化”?
10月21日,培元农业科技石家庄有限公司实验室内,技术人员在对菌种进行化验。河北日报记者 史晟全摄。
一个日产5万菌棒、合每1.7秒就要产1棒的食用菌制棒厂,会是一幅怎样的繁忙景象?
10月14日,记者走进平山培元现代农业示范园一座21米高的制棒车间,所见却与想象大相径庭。
这里的车间“静悄悄”,产线上很难看到工人,取而代之的是一台全封闭灭菌、冷却、接种一体机。机器台架六七米高,形似火车头。机器头部由上下3个封闭的横卧圆筒罐组成,每个圆筒罐长五六米,圆切面直径1米多。
在制棒车间楼下的装袋车间,绞龙高速旋转,深褐色的无菌基料被推至抱筒后,自动化套袋装置迅速为基料套袋、封口,整个过程一气呵成,一个个加工完成的菌棒“排队”走下流水线。
“如果采用传统方法,我们一期项目要实现年产1500万菌棒的目标,至少需要150亩地和85名工人。”培元农业科技石家庄有限公司总经理闫金龙说,借助这套设备,4条生产线万棒的年产量,占地不到50亩,工人仅需45人左右。
“关键就是对传统制棒工艺的流程重塑。”获奖项目完成人之一、翔天科技股份有限公司董事长肖俊培一语道破。
9月11日,在位于涿州的翔天科技总部菌棒一体化生产中试车间,站在全封闭灭菌、冷却、接种一体机前,肖俊培详细介绍每个封闭罐体暗藏的玄机。
“植物生长需要土壤,同样,菌种生长也离不开无菌的木屑和秸秆等制成的土壤’。”指着最上面的大罐,肖俊培说,制作菌棒的原料首先会在这个罐里进行121℃的高温灭菌,之后,原料会自动进入下边的冷却罐降温。待温度降至25℃,再注入液体菌种,将“土壤”和“种子”搅拌均匀后,成为待装菌料。然后,菌料进入楼下的装袋车间自动分装成一袋装菌棒。至此,培育食用菌的菌棒就可以批量制成了。
“这套设备最初研发时是像这样只设计了两个罐。但我们在平山项目里又增加了第三层的储存罐,这样就能把拌好的料临时储存在这个罐里供应装袋,以便另外两个罐能一刻不耽搁地继续投入生产。”肖俊培解释道。
肖俊培解释,传统制棒流程通常是先把原料分装成一装袋制成棒,再将这些袋装棒高温灭菌。灭菌后进行降温,再打孔植种菌种。整个流程下来,不仅耗时耗能,还费工费力。
“同样是灭菌,新工艺全过程耗时只需1.5小时,但传统工艺平均耗时10小时。”肖俊培介绍,在降温环节,传统工艺冷却时间24小时,新工艺仅0.28小时。各环节累加,传统菌棒制作时间为3至4天,而新工艺只需3至4小时。
“时间的量变,叠加出成本的质变。”肖俊培说,以年产3000万棒为例,传统制棒法约占地250亩,而创新工艺后占地只需60至80亩。此外,还能省工近50%、节能70%。这些最终反映到菌棒制作成本上,平均每棒成本降低0.6元。
食用菌制棒最大的难题就是污染,一旦菌棒感染了空气里的杂菌,菌类就不长,坏棒了,自然就出不了菇。2011年,肖俊培生产的近百万个菌棒,因为灭菌不彻底,导致食用菌减产60%以上,损失上千万元。
“传统工艺制棒之所以污染风险高,主要是因为在分步制棒过程中,原料多次暴露于空气中,增加了杂菌侵入的机会。”经过成百上千次实验,肖俊培团队最终采用组合式密封的办法,将灭菌、冷却、接种等环节放在一个封闭的空间内进行,实现了菌棒无菌生产。
据评估,传统工艺规模化制棒染杂率为0.3%至5%,而创新技术不仅使杂菌没有“可乘之机”,同时减少了90.4%的环境消毒药物使用量,进一步保障了食品安全。
10月21日,培元农业科技石家庄有限公司员工在巡查全封闭灭菌、冷却、接种一体机运行情况。河北日报记者 史晟全摄。
每个菌棒需200毫升菌液,一家日产3万棒的食用菌制棒厂,每天需要多少菌液?
在食用菌的世界里,每个菌棒都是一个“微型农场”,菌种如同种子一样至关重要。但菌种生长需要10至12天,其活性高低也直接影响出菇质量。
9月11日,走进翔天科技液体菌种培养车间,一个钢架结构的“二层楼”展示着两种不同繁育工艺的液体菌种繁育罐。
楼下,是十个大小一致的罐子,容量600升;楼上,则是四组三联罐,容量分别为100升、500升、5000升。
“楼下,是当下工艺使用的单罐,楼上的是我们创新研发的三联罐。”翔天科技项目部经理王龙庭说,“可别小看这组三联罐,它可是国际首套多联罐液体菌种繁育系统,是效率最高的菌种生产加速器。”
透过一个可视化的小窗口,只见繁育罐内仿佛在熬煮小米粥,白色的菌球在黄色的培养液中游动翻滚。在这个过程中,菌球以惊人的速度分裂,菌体细胞以几何级数增长,迅速扩大菌种的数量。
“菌种具有快速分裂和增殖的能力,但菌种对环境十分敏感,一旦培养液中积累代谢产物过多,或受到空间限制,都会导致菌种生长停滞。”王龙庭说,多联罐充分利用了这些特性,不断为菌种提供更大的空间和更丰富的营养,使菌种能够在每个阶段都保持快速增殖的状态。
以单罐为例,10至12天生长期满,10个600升的单罐,最多只能产出4250升菌液。
但利用三联罐系统,菌种首先在100升的罐中开始生长,当菌丝充满整个罐体后,会被自动转移至500升的罐中继续生长。随着菌丝再次充满500升的罐体,它们会被进一步转移到5000升的繁育罐中,最终产生3750升的菌液。
“繁育相同数量的液体菌种,三联罐的占地面积,约相当于单罐总占地面积的四分之一。”王龙庭说。
在培养车间,一根根菌棒静静地排列,但内部却悄然发生一场巨变——菌丝不断生长蔓延,菌棒的颜色也逐渐由黑变白,最终转为褐色。
平时我们在画面上看到,食用菌是长在菌棒上,但事实上,菌棒制成后并不是直接放到大棚里,而是要在这样的控温控湿环境里完成转色,才能放到大棚里产菇。
在这里,记者发现一个令人疑惑的地方——菌种生长离不开氧气,所以通常菌棒表面都会打上孔洞透气。但这里的菌棒却被塑料袋包裹得严严实实,菌种是怎么呼吸的呢?
原来,这款看似普通的塑料袋大有来头,它是一款获得专利的透氧食用菌栽培袋。若是用显微镜观察,会发现袋子全身布满了微小的孔洞,这些小孔的尺寸经过精密计算,能够确保只进氧气,而将杂菌“拒之门外”。
“氧气的分子直径小,杂菌的分子直径大,我们经过反复研究,用纳米打孔技术,在生产塑料袋时就将整个袋体打满微孔。”王龙庭说,这既防止了杂菌侵入,也有效提升了菌种活力,缩短发菌期。
传统工艺中,发菌时需要在菌棒表面打4个孔植入菌种。由于圆孔周围含氧量较高,菌丝会以这四个孔中心向整个菌棒扩散,菌丝布满菌棒并完成转色通常需要45天左右。
而应用新技术,搅拌均匀的“土”和菌液在高含氧量的环境中生长,菌丝的扩展速度显著加快,发菌期只需12天左右。
“45天缩短到12天,发菌时间减少73%。”王龙庭解释,这意味着培养车间的面积可以减少四分之三,大大节省了土地、基建投资和人力成本。而且发菌期越短,菌棒内的菌丝“年龄”越一致。
王龙庭介绍,一般来说,一个菌棒平均可以出2斤菇,如果菌丝“年龄”不一致,出菇过程往往稀稀拉拉,一个菌棒通常需要4至5潮才能出完菇。但如果菌棒内的菌丝“年龄”一致,通常3潮就能全部出完。这样,出菇周期平均缩短一个月,设施利用效率大大提升。
“目前,我们手握94项专利技术,其中45项已经获得授权。”肖俊培说,这些技术共同构成了“食用菌菌棒一体化自动高效生产工程技术装备”的核心体系。
10月21日拍摄的培元农业科技石家庄有限公司园区。河北日报记者 史晟全摄。
9月12日,走进培元农业科技石家庄有限公司,年产1500万棒的制棒车间一侧,36个食用菌大棚整齐分布。棚内,肥厚的香菇、木耳破袋而出,色泽鲜润,菌香浓郁。
“我们现在实现了菌棒生产全年无休。可长期以来,传统制棒工艺和食用菌大棚的环境调节能力有限,出菇多集中在春秋季。”一边是全年制棒,一边是季节性出菇,在闫金龙看来,这样的矛盾不解决,就无法充分发挥菌棒制作工厂化的产能优势。
“目前我们正在探索采用企业统建棚室、统引品种、统制菌棒、统教技术、统标收菇、统加营销,农户分户栽培管理的六统一分’模式,来解决这个问题。”闫金龙说,他们已在平山建设园林景观式出菇园区3个,共有棚顶发电、棚内四季产菇棚室112栋。
10月10日,在距离涿州3000公里的新疆若羌,围绕香菇品种向阳2号的出菇管理调整方案,翔天科技驻若羌技术团队展开了激烈的讨论。
今年3月,年产食用菌菌棒1500万棒的项目在若羌投产。近半年来,翔天科技的技术团队一直在当地密切关注着菌菇的生产情况。
“新疆的气候条件与内陆有很大不同,尤其是昼夜温差大、湿度低等因素,对菌菇的生长产生了显著影响。”翔天科技驻若羌技术团队负责人张振明介绍,项目主推的香菇品种有T2和向阳2号两个主力品种。但在9月底,向阳2号首次出菇后,团队发现,该品种的出菇情况与内陆相比差距明显。
“为了各地项目的顺利推进,我们各个项目都有专业的技术团队,根据不同地区的气候特征,选择主栽品种和配套的栽培技术。”肖俊培介绍。
近3年来,翔天科技已在河北、新疆、河南、湖北等地进行成果转化推广,与全国69家地方政府进行洽商合作,初步具备为不同地区量身定制菌菇方案的能力。目前,累计推广菌棒1.96亿棒,培训菇农1.5万余人次。
在翔天科技实验室,摆放着许多瓶瓶罐罐,里面装着各种颜色的粉末,这些都是菌菇深加工提取得到的子实体、粗多糖等活性成分粉末。
“通过深加工技术,可以从菌菇中提取这些有益成分,开发出更多健康功能性食品。”肖俊培说,公司已经使用牛樟芝细胞体试制出了菌菇饮料,还利用灰树花、猴头菇、蛹虫草等食用菌的子实体生产了多种饮品。(河北日报记者 周聪聪 姜 艳)
从2013年立项,到荣获2023年度河北省技术发明奖一等奖,肖俊培带领翔天科技历经十年,终于实现了食用菌栽培技术的重大突破。
从某种意义上说,这不仅是传统农业向现代农业转型的成功案例,更是民营企业通过科技创新推动产业进步的生动样本。
今年59岁的肖俊培做房地产起家。2011年,他在村里投资建起菌棒厂。可令他没想到的是,头两年生产的近百万个菌棒,因为灭菌不彻底,导致烂棒、坏棒频繁出现,损失上千万元。
问题出在哪儿?肖俊培请来一个又一个高手,但烂棒、坏棒情况始终无法根除。因为,传统的分步制棒工艺,决定了不能做到百分之百杜绝染杂。
如何彻底解决这个问题?肖俊培最终联系上中国农业科学院的专家,开始了新工艺的探索。
肖俊培曾是一名初中数学老师,辞职下海后,他先是开办了一家豆制品厂,为了解决五香豆腐丝易腐坏的问题,他自主研发了一款保鲜袋,不添加任何防腐剂,能让豆腐丝在常温下保鲜3个月。
豆腐丝保鲜袋、用菌菇纤维制成的“皮革”……采访中,肖俊培向记者展示了他的一个又一个小发明。
正是这份对科学和技术的热忱和执着,让他在面临食用菌栽培难题时,依然坚定前行。
2013年,“食用菌菌棒一体化自动高效生产工程技术装备”在企业正式立项。最初预计两三年内完成,但实际操作中遇到了诸多难题。
“像轴承的地方、阀门的地方,钢的厚度不一样,膨胀系数也不一样,一冷一热,就容易产生缝隙,就会进入空气,那就达不到设计意图。”肖俊培说。而这,仅仅是研发过程中成千上万个问题中的一个。
研发过程不仅技术复杂,资金投入也是巨大的。十年来,为了项目研发,肖俊培不仅耗尽了所有积蓄,还将翔天科技和家里的房子抵押给了银行。
如今,付出终于迎来回报。项目获奖后,肖俊培接到的合作意向电话更多了。创新链转变成产业链,正加速变为现实。
科技创新要让企业唱主角。翔天科技的故事,不仅展示了科技创新赋能产业升级的魅力,也让我们看到民营企业所蕴藏的创新潜力。
全面落实研发费用加计扣除等普惠性政策,组建科技特派团入企服务,龙头企业牵头成立创新联合体……如今在河北,一项项改革举措,正让创新的力量充分涌流。