高精度溫控設備在食用菌工廠化栽培中的應用研究

羅 宇

（浙江省腫瘤醫院，浙江 杭州 310000）

十九大以后我國進入了社會主義新時代的全新歷史站位，建設社會主義現代化農業強國成為我國在2050年要實現的目標。在二十一世紀的第二個十年，我國食用菌工廠化栽培發展十分迅速。預計在2020年我國食用菌的生產企業將達500家，年產量超過200萬t。食用菌的工廠化生產必然是我國食用菌產業未來發展的大方向。也是對國家現代化農業生產方式的響應。溫控作為工廠化食用菌栽培中的重要環節，對實現食用菌工廠化栽培的規?；?、集約化和標準化，具有突出重要的意義。

1 溫度控制與食用菌的工廠化栽培

1.1 工藝流程

本文標的選取了當前生產廠家的熱門栽培食用菌品類——金針菇、蟹味菇和杏鮑菇作為研究樣本。對其在正常的工廠化生產過程中的基本工藝流程和所需時間進行數據收集；了解在沒有進行相關高精度溫控設備控制的情況下3種不同的食用菌培植所需要的正常時間；以在后文的分析中形成基礎數據支撐和對比。具體生產工藝流程及所需時間見表1。

1.2 食用菌的培養

在食用菌的工廠化生產中，在接種的流程后就是培養。培養的食用菌種需要移植到控濕、控溫、控氣的培養室中。上述選取的3個研究樣本的培養時間不盡相同，各有長短。金針菇的培養時間在25 d～30 d，是其中培植時間最短的；蟹味菇由于需要一個后熟的過程，時間上是最長的，為80 d～100 d；杏鮑菇的時間在30 d～35 d。如果培養室的溫度達到了各個不同品種的食用菌所需溫度或者更高溫度時，可以發現，這些食用菌的培養時間將會縮短7 d～10 d。3個品種的食用菌需要的溫度、濕度、二氧化碳等因素參數表見表2。

表1 食用菌工廠化生產工藝流程及所需時間Tab.1 Process and time required for edible fungus factory production

表2 食用菌3個品種的培養參數數據Tab.2 Culture parameter data of three varieties of edible fungi

1.3 食用菌的催蕾及生長溫度要求

除了食用菌的培養工藝需要對其溫度進行考慮，在食用菌的催蕾過程中，也需要對濕度加以重視。在工廠化生產中，食用菌的催蕾室必須滿足適宜的溫度和濕度等基本條件。采用高精度的溫度控制設備，對催蕾室進行及時的升溫或降溫，確保食用菌在適宜的溫度下形成原基；光照的條件在此時也顯露出優勢。通過溫度的合理控制和光照的開啟，就能對食用菌的原基數量進行控制，進而實現食用菌的高產量生產。在空氣流通上也有對溫度控制的標準，要保證食用菌乃至整個催蕾室的氣流循環均勻，減少食用菌培植上下層的溫差，避免原基的生長不同步或不均勻。具體的催蕾溫度參數見表3。

由表3可以看出，在催蕾階段，對溫度的要求更加嚴格。在催蕾階段和培養階段的溫度控制不相一致，對溫度控制設備的精準度更加嚴格。在子實體的溫度參數上本文不加以贅述，但需要提出的一點是，子實體生長要求的溫度更加低。像金針菇這樣的低溫食用菌品種，溫度控制需要控制在5℃～7℃之間；蟹味菇和杏鮑菇的溫度較高，可以列入中溫食用菌品種的行列，溫度在14℃～16℃之間。光照上，金針菇不需要太多的照射，相反是蟹味菇需要足夠的強光照射，才能使菇蓋上的花紋正常形成。

表3 食用菌催蕾參數Tab.3 Edible fungi bud parameters

2 高精度溫控設備在食用菌工廠化栽培的應用

2.1 廠房環境

在目前現有的食用菌工廠生產中，大多數采用的是封閉式廠房。封閉式廠房也是處于對溫度控制的考慮，彩鋼板廠房帶有保溫功能，因此應用也最多。在廠房內會分為不同的區域，以便實現食用菌各個工藝流程的分管；在各個區域之間各有銜接。其中培養區和催蕾區的溫度要求最高。在每個區域的清潔程度也需要加以控制，保證食用菌的無菌化。根據食用菌的每個品種溫度需求的不同，分區也為溫度的有效控制、精準控制提供了基礎條件。在食用菌栽培工廠周圍要求沒有工業三廢、垃圾堆置場及其他污染源，保證綠色栽培、生態栽培。

2.2 制冷制熱

食用菌工廠化生產要求的溫度各不相同，包括同一種類的不同栽培環節的溫度也可能出現變化。要想實現食用菌的優質工廠化培植，最重要的就是要創造一個溫度適宜的環境條件，滿足食用菌培植的溫度、濕度及其他條件需要。目前眾多企業也在加強高精度的溫控設備在食用菌培植中的應用，實現溫度的自動化控制和相關溫度參數的實時數據采集，對栽培期間的溫度進行監控，并設置報警系統，為食用菌創造良好的工廠化生長條件。

2.2.1 負荷要求

制冷/制熱的負荷要求要考慮到泄露熱、機械發熱、照明發熱、換氣發熱等多方面的因素。這些溫度的總和就是制冷/制熱的負荷要求。泄露熱一般是有廠房內或栽培區域內墻面的面積乘以室內外的溫差，它們的乘積再與導熱系數相乘；機械發熱就是將室內各種機械產生的熱量與換氣扇工作產生的熱量相加，其中也可能要考慮到加濕器水溫差產生的熱量；照明發熱就比較簡單，計算燈管發熱的數據，再乘以燈管數量和照明的時間即可。因此負荷計算=泄露熱+機械發熱+照明發熱+換氣發熱。同時，還要結合實際情況，考慮其他設備的熱損耗，還包括工人的身體散熱等等。因此在實際情況中，負荷計算還應該在原有基礎上增加。

2.2.2 電加熱

電加熱就比較簡單，就是在工廠的保溫室或栽培區域內，在室內的出風口安裝電加熱設備。一般是加熱管，加熱的空氣經過室內機風機送到室內，就能起到加熱的效果。如果想要實現室內溫度的精準控制，在通風口安設一個溫度監控器。就可以根據溫度的變化控制加熱管的溫度，從而達到對室內溫度的控制。這對整個食用菌工廠化栽培過程中，起到了一個重要的作用，不僅能夠從空氣源頭上控制溫度，還能實現溫度的高低的精準控制。

2.2.3 蒸汽加熱

蒸汽加熱一般是在北方，例如北京、天津等地方的食用菌生產工廠中使用。蒸汽加熱是直接將高溫的蒸汽通入栽培室中，起到加熱、加濕的作用。

2.3 通風換氣

雖然食用菌的生產是處于一個密閉的環境中，但是這個密閉也只是相對來說的。食用菌的生產需要一個高精準、高密度的培養和出菇環境。密閉的環境能夠充分保障食用菌生長過程中不斷生產二氧化碳，菌絲和子實體的生長及其代謝會產生大量熱量，產生的二氧化碳也能生發一部分的熱量。如果不對這些溫度因素加以精準控制，就會對食用菌的栽培產生影響，直接影響到最終食用菌產品的數量和營養價值。

通風換氣的設計實際上也是為了實現對密閉培植空間的溫度控制。通過將食用菌菌絲及菇體產生的二氧化碳及時地排除，一方面是為了給食用菌的培植提供所需氧氣，另一方面也是對分區內的溫度進行必要的調節。常用的通風換氣的溫度控制設備有換氣扇、熱交換器和空調箱。通過這三種設備都能實現對栽培室溫度的有效控制，保證能夠產生高品質的食用菌。

2.3.1 換氣扇

在食用菌的工廠化栽培中，換氣扇設備的安設是重要的。但是要結合實際的情況，根據工廠的大小、規模、一些種類的食用菌瓶子的安設，來選擇合適的換氣扇型號和數量。要保證食用菌的生長環境有足夠的風壓和風量，達到在溫度飆升或難以控制情況下的快速排風和送風；保證栽培室內二氧化碳濃度的適宜和溫度的適宜。

2.3.2 熱交換器

熱交換器的目的是實現室內和室外空氣的交換，這樣的交換側面也是對室內外溫度的交換，是熱量的互換。熱交換器通過送風設備進入栽培房間，能夠對空調的負荷起到一定的減輕作用。在控制溫度的同時還能達到節能減排的目的，也是對國家生態發展政策的實踐。

2.3.3 空調箱

除了上述溫度控制設備以外，為了防止一些突發情況，在食用菌工廠內還會設置空調箱，起到制冷、加熱和新風送入組合機組?？照{箱的作用就是對新風進行直接制冷或制熱，再將已經“加工”過的風送入栽培室。進入的新風主要是為了實現對溫度的精準調節，因此風的溫度要與室內溫度相差不大，避免過冷或過熱對所要調節的溫度產生太大的偏差。為了分布均勻，送入的新風也應該從各個送風管進入食用菌的培養室中，對室內的空氣產生均勻的循環，實現對每一片區的控制。

2.4 光照

食用菌的工廠化生產，主要是靠對溫度、濕度、光照等因素的控制；加速食用菌的生長周期的循環，減少食用菌生長時間，提高食用菌產量。食用菌的生產工廠雖然是密閉的，但在實體生長階段也需要一定的光照。部分食用菌，例如金針菇的生長是不用光照或少用光照的；但是對于蟹味菇這樣的菇朵較大的食用菌，就需要在出菇的階段保持一定強度的光照，誘使原基形成和提高食用菌的整齊度。光照的流程，實際也是為食用菌的出菇提供一定的溫度。目前的工廠化生產中，光照設備的選擇基本上是日光燈。對于不怎么需要光照金針菇、杏鮑菇等，采用的就是溫度較低、較節能的LED燈。

3 食用菌工廠化栽培的高精度溫控設備系統設計及意義探討

3.1 設計要求

將食用菌的栽培工廠化，就意味著對效率提出了更高的要求。對溫度的高精度控制，在目前完全可以依靠自動化設備來實現。對高精度的溫控設備進行設計時，要遵守的首要原則就是保證食用菌的產量和質量。本文結合當前食用菌生產的現狀，對溫控設備提出了一下要求。

1）食用菌工廠化栽培及保存溫度用的裝置，需要連接相應的制冷系統和濕度裝置。目前工廠存在的廣泛使用的高精度的溫控設備包括換熱器、制冷膨脹閥、再生風機、除濕機與加濕器、循環風機等等，這些都可以起到對食用菌栽培室溫度控制的作用。

2）隨著可編程控制器在工業化中的普及，食用菌的工廠化生產，也可以進行基于可編程控制器的自動化系統設計。食用菌的栽培可以通過相應的硬件系統和軟件程序的設計，對相應培植的食用菌溫度控制流程進行設計。同時可編程控制器還可以根據食用菌的生長周期，設計循環工作的程序；將各個溫度控制的環節都嵌入設計中，使食用菌的生產及保存工廠化更加現實。

3）對食用菌工藝分區的管控，實際也是一種計算機式的控制。這樣的溫度控制經過了計算機系統的運算，能夠更加精確，集中管控的優點也是為了減少不必要的能源浪費。

3.2 實測及討論

高精度溫控設備可以對食用菌工廠化栽培的溫度進行控制，這里有一個首要的基礎是能夠獲取栽培室的實時溫度。通過溫度設備的反映，計算出溫度監控的誤差；根據相關邏輯運算計算出合適的控制量；進而對系統進行控制，得出令人滿意的溫控目標。我們在研制的高精度溫控設備中，溫度設置值與溫度的實際對見表4。在檢驗的溫度控制范圍在10℃ ～25℃之間。

表4 溫度實測結果Tab.4 Temperature measurement results

通過實測，我們可以得出相關的啟示，通過設備的內部校準和系統校準可以排除零點誤差，提高了溫控精度和準確度。

3.3 高精度溫控設備在食用菌工廠化栽培中的應用意義

國外的食用菌生產及其技術起源較早，但大體也是經過了手工、個體、集群的生產過程。我國在現如今進入了食用菌的工廠化生產階段，從培養基制作、接種到培養、采摘，我們都實現了相較于傳統要先進的自動化。隨著工廠化進程加快，食用菌生產中高精度的溫度控制可以更好地促進食用菌產量的增加；同時通過溫度、濕度、二氧化碳、光照等外部因素的控制調節，也能使得食用菌在外形和營養各方面都得到進步和提高。由于食用菌種類多樣，在對溫度上的要求也各不相同，需要具體情況具體分析地加以考慮。本著綠色發展的原則，高精度溫度控制也應該遵循資源節約和能源保護的基本原則，實現食用菌工廠化栽培在新時代的可持續發展。

4 結語

本文以高精度溫控設備在食用菌工廠化栽培中的應用為切入點，主要分析了高精度溫控設備在食用菌培植過程中的應用。分析了食用菌栽培的工藝流程及培養、催蕾、子實體生長過程中對溫度的需求；分析了高精度溫控設備在食用菌工廠化栽培中的重要性；對一些基礎的設備應用進行了分析，進行了溫控設備的系統設計和意義探討。希望對食用菌工廠化栽培企業有一定的幫助。