工厂化食用菌培养料的最新灭菌方法

食用菌堆肥灭菌就是杀灭堆肥中的微生物，是食用菌栽培的必要条件。以往一般采用湿热灭菌的方法，因为热蒸汽的穿透力强，蛋白质的凝固点随着含水量的增加而降低，所以湿热灭菌就是利用高温灭活微生物细胞的蛋白质，从而达到对培养物进行杀菌的目的。

由于使用的设备类型不同，杀菌温度、杀菌时间和压力标准和要求不同，通常对食用菌培养物进行湿热杀菌的方法分为：发酵杀菌（巴氏杀菌）、常压杀菌、常压间歇灭菌、高压蒸汽灭菌、真空脉冲灭菌等方法。

1、发酵杀菌（巴氏杀菌） 食用菌生产中，常采用堆肥发酵法。由于微生物代谢热产生高温，使堆肥在高温作用下发酵分解。同时，也能杀灭堆肥中细菌的营养体、幼虫和害虫的卵团。

2、常压灭菌是将食用菌培养材料放入常压灭菌器中，通入常压蒸汽进行灭菌的方法。对于常压杀菌的杀菌方式，常压杀菌锅（炉、床）开始计算蒸汽（100），通常保持食用菌培养料冒蒸汽（100）1016小时。常压灭菌法的缺点是灭菌时间长，能量消耗大。

3、常压间歇灭菌是将培养料置于灭菌锅中，通过100热蒸汽30120分钟，杀灭菌体营养物质，然后取出灭菌后的料，置于2530。 培养24小时，诱导堆肥中剩余的孢子萌发成营养体，然后放入灭菌器中灭菌30分钟，杀死刚萌发的营养体。重复多次以杀死培养材料中的孢子和厚垣孢子。

4、高压蒸汽灭菌是将培养物置于密封高压锅内，通入高压高温蒸汽，在短时间内达到完全灭菌的方法。通常用1.51.8kg/cm2的高温蒸汽通入堆肥，时间约为11.5小时。堆肥核心温度可达121C。保温1.5~2小时后，即可达到基本满意的杀菌效果。杀菌时间周期短，大大提高了杀菌效率。但是，高压蒸汽灭菌也有缺点。堆肥在杀菌锅中杀菌，经常会出现局部堆肥杀菌不彻底的情况。也就是说，高压蒸汽灭菌是有灭菌死角的。因此，在完整的高压蒸汽灭菌设施中，除了冷凝水排放阀外，高压蒸汽灭菌设备下方还安装了数台空调装置，以消除灭菌死角问题。

5、真空脉冲灭菌是在高压蒸汽灭菌基础上发展起来的一种新方法。其工作原理也是将培养物置于密封的高压锅中。高压高温蒸汽通入前，先对高压灭菌锅抽真空，当锅内压力达到3000Pa左右时，停止抽真空，然后通入高压蒸汽。采用高温蒸汽，35分钟左右，锅内堆肥中心温度可达55左右。此时再对釜内抽真空，当锅内压力达到10000Pa左右时，停止对釜内抽真空。此时，约30分钟后，锅内堆肥中心温度达到121。就这样，高压杀菌锅保温1小时左右，整个杀菌过程就结束了。真空脉动杀菌具有杀菌时间短、杀菌彻底无死角、能耗低等优点。但真空脉动灭菌设备的制造成本较高，因此设备的一次性投资较高。

不管用什么方法对食用菌菌种进行杀菌，菌种杀菌后，都需要将菌种冷却到常温后，才能插入我们需要培养的菌种。对于杀菌后的食用菌堆肥的冷却，在工厂生产中通常分为两段冷却方式，即高温段冷却和常温段冷却。培养料灭菌后，需要人工将培养料从灭菌锅中取出，然后冷却。高温段降温是将袋装（瓶装）堆肥降温至98左右至50左右。高温段降温对堆肥降温环境要求不高，因为高温堆肥在常温常压下会蒸发大量水分。密闭室内不宜冷却水蒸气和高温培养物；高温段降温后，可进入常温段降温，常温段必须在密闭室内降温，需要人工将培养料再次移至密闭室内。在室内冷却，直到堆肥冷却到适合接种食用菌菌株的温度。同时，必须对房间进行净化，冷却空间的洁净度必须在10000级以上，以防止堆肥被环境中的浮尘污染。导致培养料袋（瓶）接种合格率下降。

由此可见，各种食用菌堆肥杀菌方式各有优缺点，杀菌后堆肥的冷却需要人力、堆放场地和空间空气环境。事实上，在目前的工厂化生产中，大量的原材料、人工堆肥和基础设施投入使用后，但对堆肥的杀菌并不彻底，堆肥杀菌后的二次污染仍时有发生。时间。针对这种情况，我们开发了一种培养料杀菌新技术设备——“培养料高温杀菌真空冷却双效锅”。经过三年多的实际应用和改进，得到了众多用户的认可。下面就为大家介绍一下“堆肥高温杀菌真空冷却双效锅”技术。

堆肥高温杀菌真空冷却双效锅是一种基于真空脉动杀菌锅和真空冷却技术的新型堆肥杀菌设备。

高温杀菌真空冷却双效堆肥锅的工作过程分为高温杀菌、真空冷却和空气净化增压三个步骤。堆肥高温杀菌真空冷却双效锅工作原理示意图如下：

高温杀菌：真空泵组对杀菌（冷却）锅抽真空，杀菌（冷却）锅内气压不断降低，直至达到设定时间值，（当真空度在0.08-0.09mpa之间时）真空泵组停止，蒸汽阀打开，使杀菌（冷却）锅内的菌包迅速升温。待杀菌（冷却）锅内温度升至50左右后，关闭进汽阀，真空泵再次对杀菌（冷却）锅抽真空。当真空度在0.040.06MPa之间时，关闭真空泵组，打开锅炉送汽阀门，使杀菌（冷却）锅内温度重新升至121左右。用于保温和加压。当杀菌（冷却）锅内菌袋中心温度保持120并达到设定时间值（一般30-90分钟）时，杀菌系统开始报警，提示菌袋杀菌完成超过。此时打开排气阀，降低杀菌（冷却）锅内气压，直至杀菌（冷却）锅内气压为零，方可进入下一步工作——

—冷却。

真空冷却：当菌包灭菌工作结束，关闭所有排气、排冷凝水阀门，启动真空泵组，灭菌（冷却）锅内真空菌包温度迅速下降，当菌包中心温度达到设定温度值时（一般取30～38℃为宜）,冷却系统开始报警，以示菌包冷却工作结束，打开复压阀门，让经过过滤的洁净无菌空气进入到灭菌（冷却）锅内，使灭菌（冷却）锅内气压恢复到零压状态，即可打开灭菌（冷却）锅在无菌区域端的门禁，拉出菌包车，分别取出菌包，即可投入下一步工作——食用菌接种。

食用菌培养料真空脉动灭菌在食用菌工厂化生产中早就已被广泛使用了，而真空冷却只是这几年才逐步被使用，不被太多的业内人士熟悉，所以以下则介绍一下真空冷却工作的技术原理：

水的物理特性：在一个标准大气压的状态下，即：1.01325X105Pa,水的沸点：100°C，水的蒸发潜热为：538.8Kcal/Kg;水在6626.10Pa时，水的沸点：38°C，水的蒸发潜热为：575.7Kcal/Kg;水在610.61Pa时，水的沸点：0°C，水的蒸发潜热为：597.1Kcal/Kg；可见，在一定的状态下，随着环境压力的降低，水的沸点也在降低，其蒸发单位质量的水所消耗的热量却在增加。而真空冷却就是依靠人为地来实现低气压的真空状态，使灭菌（冷却）锅内的菌包的水份在低气压的状态下迅速蒸发，水分子大量迁移是由于吸收了自身热量，就使菌包物料的内能大大地降低，也就是说，水分子迅速迁移的同时，也迅速带走了菌包内部的热量，从而实现了菌包物料迅速冷却的目的。

真空冷却速度快的成因：水在相态不变的情况下，1kg水温度升高1℃所吸收的热量

Q1＝ｃ·ｍ·Δｔ＝4.186×1×1＝4.186Kｊ＝1Kcal

而真空冷却菌包物料中的水分发生相态的变化，水变成水蒸气，此时的水要吸收蒸发潜热。水在不同温度下的蒸发潜热表：

沸点(℃)

(Pa)

蒸发潜热(Kcal/Kg)

沸点(℃)

(Pa)

蒸发潜热(Kcal/Kg)

0

610.61

597.1

18

2066.49

587.0

1

657.28

596.6

20

2333.14

585.9

2

705.27

596.0

22

2639.78

584.8

3

757.27

595.4

24

2986.41

583.6

4

813.26

594.9

26

3359.71

582.5

5

871.93

594.3

28

3773.01

581.4

6

934.59

593.8

29

3999.66

580.8

8

1071.91

592.6

38

6626.10

575.7

10

1266.56

591.5

52

13612.2

567.6

12

1399.88

590.4

76

40196.6

553.5

14

1599.86

589.3

83

53422.1

549.3

16

1813.18

588.1

100

101325

538.8

水在相态发生的情况下，1kg水在38℃发生汽化所吸收的热量，如上表，

Q2＝ｍ·ｒ＝1×575.7 Kcal/Kg＝575.7 Kcal

比较Q2与Q1：

Q2/ Q1=575.7 Kcal /1Kcal =575.7

这就是告诉我们：水发生汽化时吸收的热量是水在液态下升高1℃时所吸收热量的近600倍。所以相对其它食品物料冷却方法作比较，真空冷却是能够在较短时间内实现急速降温的首选制冷方式。

由上所述，我们也可以看出真空冷却过程的所消耗的能量（功率）是相当小的。实践告诉我们，真空制冷是基于直接蒸发原理，使得真空制冷系统所消耗的能量（功率）只有最常用的氨制冷系统、氟制冷系统1/3到1/5（氨制冷、氟制冷系统是通过制冷介质经压缩→蒸发膨胀吸热→再压缩→再蒸发的相变循环过程，同时其需要比较大的辅助动力消耗，才能实现制冷目的）。所以说，真空制冷是一种目前相当节能的制冷方式之一。

真空冷却过程中，菌包中蒸发在灭菌（冷却）锅内的水蒸汽，通过真空泵组抽气、冷凝、排水等效能混合在循环水中排出泵体之外。鉴于真空冷却是靠牺牲培养料中的水份，才能实现培养料冷却的，而且要冷却的温度越低，则失水量就越大。而我们食用菌生产过程中，要求食用菌培养料的含水量必须在54~65%之间。多年的实践告诉我们，培养料在进入双效灭菌锅前，我们根据培养料冷却终了温度的要求不同，预先加进了足够的失水量，当培养料冷却所需温度时，菌包的含水率恰好达到标准。根据培养料组份不同，及培养料温差要求不同，一般在培养料中预加7~13.5％左右的，事实证明，完全不担心“水袋”的存在。

结合高温灭菌真空冷却双效锅工作原理示意图，该设备主要有并排的灭菌（冷却）锅、真空泵组、冷阱、水循环系统和测控系统等组成。a.灭菌（冷却）锅由钢板焊接成圆(或方)形的耐高温耐高压容器，锅口的密封槽内嵌有 “U”形耐高温硅橡胶密封圈，在锅体上方开设多个抽气孔、安全阀孔以及前后压力表孔等，锅体侧面分别开设了五个温度传感器装置孔，通过接插件置于槽内。灭菌（冷却）锅的门用锅体相同材料焊接而成，采用前后开门，门体铰结在锅体的两端，锁门采用牙嵌式旋转装置。关门时，以压力空气给 “U” 形密封圈一定的预紧力，当锅内产生负压时，门与锅体之间具有很好的密封性。锅体内侧下方设有钢板网走道，以便操作人员运送菌包车辆通行方便。锅体外侧下方设有两只蒸汽进汽管和一只冷凝水排水管。B.真空冷凝泵组由真空水环泵、一级罗茨泵、二级罗茨泵和冷阱等部件组成，是一种具有抽真空、冷凝、排水等三种有效能的特殊作用机械装置。泵组与循环水管相连接，真空水环泵出气口设有汽水分离器。真空冷凝泵组的性能直接关系到灭菌（冷却）锅的真空工作压力与菌包冷却质量，必须空载调试合格方可投入使用。c.水循环系统是由冷却塔、水泵、循环水管和补水装置组成。循环水从贮水槽由水泵抽吸并加压经水管高速注入真空冷凝泵组的冷阱中，水经冷阱加热后，回到冷却塔冷却后再循环。d.测控系统中的控制面板上，分别设有各路温度表，可分别测量灭菌（冷却）锅内以及菌包的各自温度参数。设备控制有快冷和徐冷二档，具体操作步骤时间继电器的设定灭菌和冷却时间，由相应按（旋）钮选择起动设备运行，一旦到达设定时间，设备即会作相应蜂鸣器报警，提示下一步工作。

高温灭菌真空冷却双效锅操作步骤(以“一拖二”机型为例):a.认真阅读并理解设备使用说明书、随机其它设备的使用说明书以及设备原理图；b.选择将食用菌菌包连同小车一起“进料门”进入A(或B)灭菌（冷却）锅内，并选择启动A(或B)灭菌（冷却）锅工作；c.关闭A(或B)灭菌（冷却）锅门，并锁紧；接通电源,并检查锁门装置电磁阀管路气压≥４kg/cm2；d.选择“灭菌”档，设定相应的灭菌时间，手动开启冷凝水排水阀，关闭复压进气阀门，启动“灭菌”，工作过程灭菌完成，灭菌报警，解除灭菌报警消音。工作过程中，若设备有异常，应立即按“灭菌停止”按钮。e. 选择“冷却”档，手动关闭冷凝水排水阀，设定菌包冷却终了温度，启动“冷却”，工作过程冷却完成，冷却报警，解除冷却报警消音。手动开启复压进气阀门。工作过程中，若设备有异常，应立即按“冷却停止”按钮。f.当A(或B)灭菌（冷却）锅内的气压已恢复到零压，则开启洁净区侧锅门(出料门)，取出所有菌包送入接种室，再将所有菌包车推入A(或B)灭菌（冷却）锅内并关好锅门，以便投入下一次使用。g.开机运行过程中，应巡回检查设备的异常变化，以保障设备安全运行。

高温灭菌真空冷却双效锅工作主要特点:

a.灭菌时间短，且灭菌彻底；采用真空脉动灭菌，避免灭菌死角；

b.冷却时间短，菌包从100℃冷却到常温只需45分钟左右；大大提高了生产效率，轻松实现了每天进行多次菌包灭菌；

c.完全无菌化，在密封的真空状态下完成冷却，杂菌成活率几乎为0；

d.冷却温度均匀，菌包锅内菌包的各部分温度，一直保持均匀状态；

e.提高菌包质量，能有效控制菌包在60℃～30℃时产生的生物发酵，即抑制菌包内培养料中残留的杂菌芽孢萌发生长速度；

f.真空冷却的工作过程其实也是一个菌包料低压膨化的过程，菌包料经膨化后，为后期菌包接种后的菌丝体及菌类子实体的生长时，更好地汲取菌包料的养份提供了条件，也就是说，提高了菌菇（子实体）的产量，并缩短了采菇（菇生长）周期。（实践证明大约在三天左右）；

g.菌包在高温灭菌锅内完成灭菌后，直接在锅内冷却，避免了劳工和交叉污染。

h.采用真空冷却，可大大地节省传统冷却的电力、场地和时间。同时由于使用了真空冷却，传统冷却的庞大风冷冷却房间和净化间就不再需要那么大了；

i.设备结构紧凑，占地面积小，可直接装置在生产车间现场。

综上所述，高温灭菌真空冷却双效锅是结合了灭菌、冷却多项先进技术的复合型技术设备，也是食用菌工厂化生产中的融节能、节省人工及快速方便于一体的新型灭菌设备，尽管使用该设备装备食用菌工厂优势特别显著，但其造价比较高，还有待于广大用户和行业有识之士不断完善改良和优化。（文/江苏洽爱纳机械有限公司  王群祥）