新型燃煤节能灭菌灶的研制与应用

夏 秋 余维良 余承勇 傅松福

（1.浙江省衢州市农作物技术推广站，浙江 衢州 324000；2.浙江省开化县农业科学研究所，浙江 开化 324300）

衢州市是全国食用菌之乡，浙江省食用菌两大主产区之一。千家万户的菇农家庭生产方式，造就了全市食用菌产业持续快速健康发展，成为衢州市五大特色农业产业，是实现农业增效农民增收的主要抓手，为广大农民脱贫致富奔小康作出了重大贡献。目前全市食用菌年生产规模稳定在 6亿袋左右，产值 20余亿元，从业菇农 2.5余万户。

全市食用菌生产的主体为企业、专业合作社和菇农，前两者追随国际国内潮流，采用工厂化生产方式和先进技术设备，在灭菌环节应用热能效率高、安全性能优、灭菌效果好的锅炉蒸汽灭菌；而占全市生产规模70%以上的经济主体，则同全国其他产区一样，是千家万户的菇农和分散式家庭生产经营者。由于目前食用菌生产普遍采用熟料袋栽模式，必须对培养基进行灭菌熟化，灭菌是食用菌袋料栽培的重要环节，因此家家自备灭菌灶。菇农为了省钱和图方便，普遍采用的方法是常压灭菌，无质量技术标准和统一质量制作要求的固定厂家，常自制和请人代制简易的灭菌锅灶。这些简易灭菌设施灭菌效果不稳定不彻底，成品率偏低，经常出现同一批次灭菌袋严重感染杂菌；大多为热能效率低的砖砌土灶或安全性能差的自制钢板灭菌灶或油桶灭菌灶，采用柴禾作燃料，灭菌时间长，费工费时费燃料；砍伐大量柴禾，对森林破坏较大，容易造成水土流失；安全系数低，灭菌灶爆炸、蒸汽泄漏等对人造成伤害。衢州市历史上先后采用了砖混土灶、废铁桶焊接灶、钢板焊接灶、3只铁桶供气灶、燃柴蒸汽灶等灶型。这些灶型均存在着安全隐患，资源消耗大，灭菌效能低。多年来已发生多起灭菌灶爆炸或蒸汽泄漏导致菇农受伤的事故，业已成为政府、社会、行业和菇农面临的共同难题。

开展食用菌灭菌环节的技术设备研制，对保进食用菌安全生产，降低生产成本，缓解产业发展和资源消耗的矛盾，保障食用菌产业持续健康发展，具有十分重要的现实意义。妥善解决这一现实问题，应针对菇农家庭生产这一实际，从对产品价格接受程度、学习使用简便、省时省工省料省成本和安全可靠等角度出发，将菇农成本效益、资源生态保护、生产安全问题等方面统筹考虑，提高灭菌效果、热能利用和产量质量。有鉴于此，我们于 2008年启动研制新型燃煤节能灭菌灶项目，至 2012年完成。从生产实际出发，突出简便实用、高效安全，以改柴为煤作燃料，研究灭菌灶形制大小、材料选用、设计方案和制作工艺技术等，并采用边研制边试验总结边试用，加快生产示范和推广应用的步伐。

1 新型燃煤节能灭菌灶的构造与技术特征

1.1 基本结构新型节能灭菌灶的基本构造是采用4毫米厚的普通钢板焊接成一个长2 000毫米、宽1 700毫米、高310毫米的长方体水箱，在水箱的四周上沿用4块4毫米厚普通钢板分别向外向上45°制成4个斜面。斜面互相衔接，斜面4个角落上沿与箱体焊接钢筋作支撑，长方体水箱用于加水，水箱的上面放钢管大筐，钢管大筐底面用12厘米或16厘米的钢筋焊接成网格，其余五面各横竖4条钢管。灭菌时钢管筐底面再平铺木板并留有间隙，层层叠置灭菌筐，用油布密闭斜面上方，四角各开一个小孔泄气保持常压。灶门上方的水箱边悬挂一温度计，方便测知温度。长方体水箱下方砌灶堂灶门，灶堂内放置煤箱煤球。

图1 第二代灭菌灶

1.2 主要技术特征

（1）确定家庭适用的灭菌灶形制大小。目前以金针菇为主的食用菌家庭生产规模基本稳定在3万～5万袋，按以前灭菌灶能力，灭菌前后共需要30天以上，时间跨度大，不利于管理，特别是外出的菇农将会错过最佳上市时间。为了解决灭菌容量小、制袋灭菌时间长的问题，本课题组通过多次试验和走访调查菇农，并结合灭菌成本计算，确定金针菇生产家庭适用的灭菌灶形制大小为单灶灭菌袋数约4 000～4 500袋，每户灭菌时间约20天。

（2）安全节本材料的选用。以往菇农为了降低灭菌成本，采用1毫米厚的废旧油桶（废铁桶）钢板自制灭菌灶，制作成本是降低了，但耐压性差，不安全，容量也小。为了提高灭菌安全系数，课题组通过开化县锅检站多次试验，锅体钢板壁的厚度不小于3毫米，同时对焊缝的质量标准进行技术规定，从而保证使用的安全。

（3）灭菌灶箱体制作技术。根据食用菌培养料灭菌原理，提出节能灭菌灶箱体的制作技术为：内表面焊缝咬边深度不超过0.5毫米，连续长度不超过100毫米，焊缝两侧咬边总长度不超过该焊缝长度的10%；外表面焊缝咬边深度不超过1毫米，连续长度不超过100毫米，焊缝两侧咬边总长度不超过该焊缝长度的15%。此规定已得到质量技术监督部门锅炉检测站的确认，并形成了灭菌灶技术质量标准《新型节能食用菌灭菌设备规格及制造质量技术要求》。

（4）砌灶、灶门（通风口）高度控制。灭菌灶位置摆放及砌灶中的灶底高度和灶门（通风口）高度，不但关系到装袋、叠灶、灭菌工效，而且对灭菌效果及燃料费用也有影响。砌灶时要选择户外空旷处，近水源，有硬化地面 30平方米，灶门顺风向的地址。砌灶的关键技术：①灶底（即水箱底）与煤球箱上沿的空隙高度，理论要求煤球燃烧时的火焰焰心与灶底（水箱底）重合，空隙过大，煤球火焰外围接触灶底，温度低、升温慢；过低，煤球不能充分燃烧，火焰不能完全展开，升温慢。通过课题组多次试验及实际使用证明，灶底（水箱底）与煤球箱上沿的空隙高度以8厘米为佳；②灶门（通风口）的高度，以封门的薄钢板竖立靠紧灶体为佳，过高或过低都会影响到保温时的密封程度，影响保温，既浪费燃料，又影响灭菌效果。

1.3 工作原理及特点新型燃煤节能灭菌灶的工作原理：在长方体水箱下方砌灶堂灶门，灶堂内放置煤箱煤球，煤球燃烧将锅体的水加热成水蒸气，水蒸气通过钢管大筐底面的钢筋网格进入油布和高压膜密闭下的菌袋，经过26小时100 ℃高温水蒸气进行灭菌；水蒸气在油布上冷凝成水珠，又从油布下方箱体斜面上重新流回至长方体水箱，水可循环使用，不另中途加水。新型节能灭菌灶为非全密闭式，密闭油布的4个角落各开一个小孔用以泄压，灭菌压力较小，使用比较安全。产品目前已连续安全使用5年，约尚可使用2年。安全性和安全使用年限大大超过原柴禾蒸汽灭菌灶，而且单灶灭菌4 500袋的量非常适合菇农家庭生产经营。

（1）水循环使用设计，降低劳动强度。灭菌灶采用长方体钢板水箱4条顶边，向外45°方向焊接斜面，和四周用高压薄膜密封并覆盖油布，水蒸气在油布上冷凝成水珠，从油布下流至斜面上重新流回水箱，水循环使用，中途不另加水。整个灭菌过程中除了加一次煤球，不需请帮工添柴加水整夜守候，降低了劳动强度，保证温度持续稳定，缩短了灭菌时间，减少燃料消耗，提高了灭菌效能。

（2）小孔泄压，保持常压，保证安全。点火升温前，用高压膜和油布将装满菌袋的钢管大筐严实覆盖，再用绳子拉紧系实。油布严实覆盖的作用是持续保证油布内的气压略大于1个标准大气压，100 ℃温度保持26小时，对培养基进行灭菌熟化，达到灭菌效果。

（3）主要设施为开放体而非全封闭设计，降低成本，保证灭菌效果和安全生产。受热产汽装置（长方形水箱）和菌袋灭菌器（钢管大筐），均设计为开放体而非全封闭，不用耐受高压，对设计、材料的要求不苛刻，利于降低制作成本，延长使用年限；同时又能防范、避免灭菌升温操作不当而出现的高温高压致爆炸和蒸汽泄漏的伤人事件。

经浙江省科技信息研究院科技查新，水循环使用、小孔泄压设计和针对新型燃煤节能灭菌灶研制推广而制定的《新型节能食用菌灭菌设备规格及制造质量技术要求》《技术操作规程》，在国内文献中未见述及和报道。

2 新型燃煤节能灭菌灶的使用与保养

2.1 安全检查使用前需进行安全检查。主要检查锅体钢板有无局部变形、腐蚀等。如果有影响安全使用的情况，应进行修复或更新；油布应完好，无裂纹和严重磨损等。

2.2 进灶准备料袋装好后整齐码放于钢筋条制作的菌袋筐中；给长方体水箱注水；铺上木板，然后准备菌袋进灶。

2.3 菌袋进灶进灶前半小时，每只煤球箱点燃6只煤球，放入箱底，然后依次放入煤球共约500～550只，另有250只煤球待用。具体操作步骤为：①菌袋及时搬运进灶；②叠灶时菌袋之间留有空隙，以利蒸汽流通，提高灭菌效果；③菌袋叠灶完毕后，用高压膜和油布将斜面上方料袋严实覆盖，4个角落各开一个小孔，再用绳子拉紧系实；④在灶门上方的水箱上插一支温度计，以便观察温度；⑤每灶灭菌数量以4 000～4 500袋左右为宜。

2.4 升温控温掌握 “攻头、保尾、控中间”的原则，即前期升温火力要猛、速度要快，点火至升温到100 ℃时保持8～10小时；保温期间温度一定要稳定在100 ℃，保持26小时左右，不能忽高忽低；保温快结束时仍要保持一定的温度，停火后密闭4小时出灶。100 ℃温度保持20小时后，再添加250只煤球，既能控制前期燃烧温度，又能保证灭菌后期对温度的需要。

2.5 保养技术灭菌结束后，将灭菌灶锅体内水放尽，确认设备无局部变形后，经通风干燥后，用钢丝刷清除箱体内外表面锈，然后涂刷 1～2道防锈漆，待漆自然落干，再覆盖油布并用绳子系紧，予以保存。

3 新型燃煤节能灭菌灶的应用效果

3.1 灭菌成本下降新型燃煤节能灭菌灶比照燃柴灭菌灶，每灭菌万袋金针菇可节省灭菌燃料费用752元；在灭菌过程中不用中途加水，不请帮工，每万袋可节省灭菌工本750元；合计灭菌每万袋金针菇培养料可节省燃料和人工费用 1 502元，折每袋金针菇降低灭菌费用0.150 2元。推广应用后节省费用5 553.49万元。

3.2 产量质量提高在试验和生产中，新型燃煤节能灭菌灶使用表现：灭菌过程中温度持续稳定，蒸汽流通性好，菌袋灭菌均匀彻底，菌袋无竞争性杂菌，接种后成品率提高，菌丝生长快而健壮，尤其表现在二、三潮菇，菌丝明显保持较好的生长发育势头，产量质量提高。单灶试验、生产对比试验和对菇农的调查等结果显示，产量增幅为11.4%～22.6%，成品率提高5.8个百分点。按产量增幅约11.4%计算，每袋最低可增产0.04千克，增收0.2元；共约增产鲜菇14 789.6吨，增加收入7 394.8万元。

3.3 改善生产环境通过开化县食用菌重点乡镇、衢江区湖南镇、柯城区沟溪乡、龙游县等食用菌生产基地示范推广应用，新型燃煤节能灭菌灶都获得良好的效果，每万袋灭菌时间缩短 53小时以上，灭菌过程不另添柴加水，不需雇工整夜守候，减轻劳动强度，缓解菌袋灭菌期间劳动力紧缺的问题；安全性能大有提高，5年使用下来未发生爆炸和蒸汽伤人事件，人身财产安全有保障，产品安全使用年限延长，并减少了菇农设施财产性资金投入，有力地促进了产业健康有序的发展。

3.4 保护林木资源通过不同灭菌灶单灶试验和菇农间的不同灭菌灶生产对比试验，及对大量菇农的调查显示，燃柴灭菌灶每万袋金针菇培养料灭菌需用柴禾2立方米以上，2008—2012年全市推广新型燃煤节能灭菌灶1 579台，累计灭菌食用菌36 974万袋，免作燃料林木73 948立方米，可有力促进食用菌产业的稳步发展，同时又为生态建设作出贡献。