УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУБСТРАТА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИЦЕЛИЯ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для биотехнологических процессов приготовления субстратов для выращивания грибов, например, вешенки.
Известен тоннель для приготовления субстрата, представляющий собой герметичную камеру, оборудованную системой вентиляции с очисткой воздуха, системой пароснабжения и автоматическим регулятором параметров микроклимата. Пол тоннеля изготовлен из брусьев, уложенных со щелями для равномерного распределения подаваемого воздуха, с размещенной на них синтетической сеткой для предотвращения просыпания субстрата в поддон тоннеля (Тишенков А.Д., Ферментация субстрата в тоннелях пастеризации, Школа грибоводства, №1(7) 2001, с.3).
Однако в этой известной установке отсутствует устройство для перемешивания сырья при увлажнении, что увеличивает длительность приготовления субстрата, усложняет процесс его приготовления и требует наличия дополнительных механизмов.
Известна линия по приготовлению субстрата для выращивания съедобных грибов, содержащая последовательно расположенные по технологическому процессу механизм подачи сырья, устройство для его термообработки с лопастями, установленными на вращающемся валу, и устройство для выгрузки субстрата (А.С. СССР №1754008, МПК A 01 G 1/04).
Эта известная линия позволяет приготавливать субстрат для выращивания грибов различных видов и из различного сырья.
Однако эта известная линия ненадежна в работе, из-за возможного заклинивания механизма вращения в процессе перемешивания сырья, а
также не обеспечивает равномерное перемешивание обрабатываемого сырья в процессе приготовления субстрата, что не позволяет получать субстрат высокого качества.
Кроме того, это устройство обеспечивает проведение бактериологической обработки сырья до момента качественного его увлажнения, которое ведется за счет конденсата, образовывающегося в течение всего периода обработки, поэтому бактериологическая обработка сырья, из-за недостатка в нем влаги, проходит малоэффективно и, практически, в течение всего технологического этапа, что, в свою очередь, приводит к снижению селективности приготовленного субстрата. Причем, полная колонизация мицелием селективного субстрата должна происходить на 6-ые сутки, а в этом известном устройстве зарастание субстрата происходит только на 12-ые сутки.
Известна также линия по приготовлению субстрата для выращивания съедобных грибов, содержащая последовательно расположенные по технологическому процессу механизм подачи сырья, устройство для его термообработки и устройство для выгрузки субстрата, при этом, устройство для его термообработки выполнено в виде термоклава, снабженного водяной рубашкой, и имеет горловину загрузки сырья и горловину выгрузки готового субстрата. Внутри корпуса устройства термообработки установлен вал с лопастями (Патент RU №2031568, МПК А 01 G 1/04).
Это известное устройство позволяет ускоренно приготовить субстрат при температуре 80°С в течение 1,5 часов.
Однако при таком режиме обработки сырья в этом устройстве сохраняются все споровые формы конкурирующей инфекции и все легкодоступные питательные вещества, имеющиеся в сырье. В таких условиях культивируемый мицелий культуры грибов практически всегда будет подавляться конкурентами, которые будут бурно развиваться, питаясь оставшимися в сырье сахарами.
Кроме того, эта известная линия также недостаточно надежна и не позволяет получать субстрат высокого качества, из-за неравномерного перемешивания сырья в процессе приготовления. Также следует отметить и недостаточную универсальность этой установки, т.к. она позволяет производить субстрат только по технологии пастеризации.
Наиболее близким к заявляемому устройству является устройство для приготовления субстрата для выращивания грибов, содержащее горизонтально расположенный с возможностью вращения барабан с узлами и элементами для загрузки, перемешивания и выгрузки обрабатываемого сырья, снабженный весами и патрубком для стравливания воздуха и связанный с системой водоснабжения, блок термической и биологической обработки и связанную с ним систему снабжения паром и воздухом, а также разные механизмы транспортирования обрабатываемого продукта с механизмом подачи сырья в барабан и разгрузочно-транспортирующим механизмом удаления обработанного субстрата (Патент RU №2229789, МПК: A 01 G 1/04, C 05 F 3/06).
Это, наиболее близкое к заявляемому, устройство позволяет качественно увлажнить обрабатываемое сырье.
Недостатком этого наиболее близкого к заявляемой полезной модели устройства является расположение блока термической и биологической обработки в барабане, что неизбежно приводит к накоплению в обрабатываемом продукте значительного количества конденсата. При этом, субстрат, размягченный ферментами бактерий, находящихся в сырье, сильно переувлажняется посредством перемешивающих особенностей данного устройства и скапливающегося в барабане конденсата, что создает условия для развития в обрабатываемом сырье вредоносных мезофиллов. В итоге, этот переувлажненный субстрат теряет способность к аэрации и к возможности нормальной жизнедеятельности в нем мицелия культуры гриба, поэтому полученный в этом устройстве субстрат обладает для мицелия культуры грибов недостаточной селективностью.
Кроме этого, такое устройство, объединяющее в барабане технологические процессы по увлажнению, перемешиванию, термической и биологической обработке сырья, усложняет конструкцию барабана и снижает его надежность и надежность устройства в целом, а также требует больших затрат электроэнергии на многосуточное вращение барабана для обеспечения достаточной селективности получаемого субстрата, что снижает также и экономичность устройства, т.к. предлагаемая кратковременная обработка субстрата в барабане не способна в достаточной степени снизить в нем уровень доступных сахаров.
Полезной моделью решается задача создания устройства, позволяющего получить субстрат высокого качества при обеспечении его надежности и экономической эффективности.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в разделении процессов увлажнения измельченного сырья и его термической и биологической обработки путем проведения их отдельно один от другого в разных узлах устройства: в барабане и в камере, позволяющих обеспечить благоприятные условия для протекания в обрабатываемом продукте полного микробиологического процесса, соответствующего приготовлению селективного субстрата, и стабилизировать качественные показатели селективности грибного субстрата, упростить конструкцию барабана, равномерно увлажняющего измельченное сырье и снизить затраты электроэнергии на его вращение.
Технический результат от использования полезной модели достигается тем, что в устройстве для приготовления субстрата для выращивания грибов, содержащем горизонтально расположенный с возможностью вращения барабан с узлами и элементами для загрузки, перемешивания и выгрузки обрабатываемого сырья, снабженный весами и патрубком для стравливания воздуха и связанный с системой водоснабжения, блок термической и биологической обработки и связанную с ним систему снабжения паром и воздухом, а также разные механизмы транспортирования
обрабатываемого продукта с механизмом подачи сырья в барабан и разгрузочно-транспортирующим механизмом удаления обработанного субстрата, барабан установлен перед блоком термической и биологической обработки, отдельно от него и сообщен с ним посредством механизма транспортирования увлажненного измельченного сырья, а сам блок термической и биологической обработки выполнен в виде изолированной камеры с решетчатым полом и разными узлами, обеспечивающими возможность загрузки и выгрузки обрабатываемого продукта, поступления в камеру и сброс из нее паровоздушной смеси, ее рециркуляцию, контроль над климатическими параметрами паровоздушной смеси в камере и корректировку этих параметров.
Выполнение элементов для перемешивания обрабатываемого сырья в барабане и его выгрузки в виде разнонаправленных лопастей, расположенных на его внутренней поверхности под углом к оси вращения с возможностью поочередного перемещения обрабатываемого сырья вдоль барабана в одну или другую сторону, позволяет добиться не только равномерного перемешивания увлажняемого в барабане измельченного сырья, но и способствовать его выгрузке из барабана.
Использование разных механизмов транспортирования обрабатываемого продукта таких как: механизм подачи сырья в барабан в виде пневмотранспортера, совмещенного с измельчителем сырья; механизм транспортирования увлажненного измельченного сырья из барабана в камеру термической и биологической обработки в виде ленточного транспортера, отводящего от барабана в камеру увлажненное измельченное сырье, и совмещенного с ним загрузочно-распределительного узла для его загрузки в камеру термической и биологической обработки; разгрузочно-транспортирующий механизм удаления обработанного субстрата с узлами, обеспечивающими удаление, рыхление обработанного субстрата и подачу его в приемный бункер для засева субстрата мицелием и формирования субстратных блоков, позволяет ускорить процесс транспортирования
обрабатываемого продукта по технологической цепочке и, тем самым, ускорить получение готового субстрата, интенсифицировать и стабилизировать микробиологические процессы создания селективности, и тем самым, ускорить получение готового в максимальной степени селективного субстрата.
Полезная модель поясняется чертежом общего вида заявляемого устройства.
Устройство для приготовления субстрата для выращивания грибов, содержит последовательно расположенные и сообщенные между собой узлы: пневмотранспортер 1 с измельчителем сырья 2, горизонтально расположенный с возможностью вращения барабан 3, ленточный транспортер 4, совмещенный с загрузочно-распределительным узлом (не показан), блок термической и биологической обработки 5, разгрузочно-транспортирующий узел 6 для подачи готового субстрата из камеры термической и биологической обработки в приемный бункер 7 для последующего его засева мицелием из бункера 8 и формирования субстратных блоков.
На внутренней поверхности барабана 3 под углом к оси вращения расположены разнонаправленные лопасти 9, установленные с возможностью поочередного перемещения обрабатываемого сырья вдоль барабана в одну или другую сторону. Барабан 3 снабжен весами 10, патрубком 11 для стравливания воздуха и связан с водопроводом 12.
Блок термической и биологической обработки 5 выполнен в виде изолированной камеры с отделяющейся торцевой стенкой 13 для выгрузки обработанного субстрата, с решетчатым полом 14 и узлами 15 и 16, связанными с системой снабжения паром и воздухом и обеспечивающими поступление в камеру и сброс из нее паровоздушной смеси, ее рециркуляцию, контроль над климатическими параметрами паровоздушной смеси в камере и корректировку этих параметров.
Ленточный транспортер 4 с совмещенным с ним загрузочно-распределительным узлом (не показан) предназначен для отвода из барабана измельченного увлажненного сырья в камеру термической и биологической обработки 5. Загрузочно-распределительный узел служит для равномерного распределения загружаемого в камеру термической и биологической обработки 5 увлажненного измельченного сырья.
Установка работает следующим образом.
Расчетное количество исходного сырья для приготовления субстрата, например, солому, предварительно размалывают в измельчителе 2 и подают пневмотранспортером 1 через патрубок загрузки (не показан) в барабан 3. После завершения загрузки сырья пневмотранспортер 1 отключают, закрывают на барабане 3 патрубок загрузки измельченного сырья и патрубок 11, стравливающий из него воздух. Включают механизм вращения барабана 3, обеспечивая его вращение и открывают клапан (не показан) для подачи в него воды из водопровода 12, включают нагнетательный насос (не показан) и дозировано подают в него расчетное количество чистой воды для увлажнения измельченного сырья. При этом, поступающая в барабан 3 вода может иметь комнатную температуру.
Измельченное сырье, увлажняясь до 72-75%, равномерно перемешивается в барабане 3 с помощью лопастей 9 и колонии бактерий, неравномерно заселяющие сырье, также равномерно распределяются в нем по всему его объему. В процессе перемешивания увлажняемое сырье размягчается и приобретает высокую воздухоемкость и влагоемкость. Этот процесс проводят в течение 1-2 часов, что позволяет снизить до минимума затраты по расходованию электроэнергии, необходимой для вращения барабана 3. Такой кратковременный режим увлажнения не дает возможности развития в обрабатываемом сырье вредоносным мезофиллам и позволяет придать обрабатываемому продукту особые свойства
для следующего этапа обработки и, таким образом, стабилизировать качественные показатели его конечной селективности.
После окончания процесса увлажнения с перемешиванием в барабане 3, не останавливая его, открывают его разгрузочный люк, включают ленточный транспортер 4 с загрузочно-распределительным узлом и загружают в камеру 5 предварительно увлажненное измельченное в барабане 3 сырье, равномерно распределяя его по ее решетчатому полу 14. По окончании загрузки подают через узел 15 в камеру паровоздушную смесь от системы обеспечения климатических параметров 9 и ведут термическую и биологическую обработку продукта в течение 24-х часов, обеспечивая равномерное и эффективное кондиционирование субстрата при температуре 47-55°С. Процесс пастеризации контролируется, его проводят в течение 3 часов при температуре 65-70°С. В процессе ферментации в субстрате развивается микрофлора, выделяющая в него вещества ингибиторов для торможения развития спор конкурирующих плесеней. При этом, во всей толще субстрата образуется сильная однородная полезная микрофлора, осуществляющая полноценную микробиологическую и биохимическую конверсию легко доступных питательных веществ: растворимых сахаров и растительных белков, в другие формы питательных веществ, обладающих пониженной энергоемкостью, лишающую споровые формы вредоносных бактерий и конкурирующих плесеней возможности энергетической подпитки, а значит и возможности быстрого их прорастания - развития.
После завершения процесса термической и биологической обработки субстрата отключают подачу паровоздушной смеси в камеру 5, полученный субстрат охлаждают наружным воздухом, подаваемым климатической системой в камеру 5, снижая постепенно температуру субстрата до 25-27°С, и производят разгрузку камеры 5 с рыхлением субстрата.
Таким образом, обработанный субстрат готов к посадке мицелия.
Затем подают субстрат с помощью разгрузочно-транспортирующего узла 6 в приемный бункер 7 для засева мицелием из бункера 8 и последующего формирования субстратных блоков.
Предложенное устройство за счет разделения в нем процессов увлажнения измельченного сырья и его последующей термической и биологической обработки, проводимых в разных механизмах устройства: в барабане и в камере термической и биологической обработки, позволяет обеспечить благоприятные условия для протекания в обрабатываемом продукте полного микробиологического процесса, соответствующего приготовлению селективного субстрата, стабилизировать качественные показатели его селективности, упростить конструкцию барабана, равномерно увлажняющего измельченное сырье и, за счет этого, повысить надежность устройства, а также обеспечить экономическую эффективность устройства, за счет снижения затрат электроэнергии на вращение барабана.
Экспериментальные показатели продуктивности грибного субстрата, полученного посредством использования различных устройств, подтверждают технико-экономическую эффективность заявленной полезной модели и приведены в нижерасположенной таблице:
1 - показатели продуктивности грибного субстрата, полученного в предлагаемом устройстве;
2 - показатели продуктивности грибного субстрата, полученного в устройстве по патенту №2229789 (прототип);
3 - показатели продуктивности грибного субстрата, полученного в устройстве с блоком термообработки без использования предварительного увлажнения и перемешивания в барабане.