一种食用菌专用生物质颗粒及其制备方法与流程

本发明涉及生物质颗粒的技术领域，具体涉及一种食用菌专用生物质颗粒及其制备方法。

背景技术

目前，我国木腐类食用菌的栽培所使用的原料主要是棉籽壳，以保护日益匮乏的森林资源。棉籽壳作为食用菌的碳源物质中粗蛋白含量比较高，而且物理结构好，密度适中，保水性好，是目前其他替代的农作物废物所不能相比的；尽管有些原料如菌草的粗蛋白也较高，但是密度太小，过于蓬松，在相同体积栽培菌包的情况下，所容纳的干物质的量减少，从而造成每单个菌包产量不足。由于棉籽壳所具有的这些优势，使得棉籽壳价格逐年走高，而且价格波动较大，特别是当遇到棉花减产年份。此外，棉籽壳农残超标是不可否认的事实，而且棉籽壳还含有一种棉酚的物质，使生产出的菌菇缺乏风味，出口贸易受到限制，日本、韩国明令禁止使用棉籽壳栽培食用菌。

因此，寻找一种绿色环保替代棉籽壳的替代原料，是食用菌行业人士的不断追求。

利用棕榈副产品来栽培食用菌培已经被科研机构深入研究，被证明是一种切实可行及容易推广的方法，如发明利用棕榈副产品制作的食用菌培养料及其制作方法(授权公告号cn103910583b)，该发明所指的棕榈副产品主要是油棕。油棕籽榨油以后的棕榈粕及油棕树的树茎、叶都可以作为食用菌栽培的原料。食用菌栽培基质营养成分的重要指标是粗蛋白、粗纤维(含木质素)及一些可溶性营养物质。就粗蛋白这一指标而言，经检测棕榈丝含4％-5％，与棉籽壳相仿；而棕榈粕的粗蛋白高于麸皮；棕榈丝的粗纤维高于棉籽壳，同时木质素含量较高；棕榈木的粗蛋白含量比木屑高一倍。

目前市场上的棕榈丝生物质颗粒全部是用于燃料，其原料是采用棕榈果串去除果柄，再经过碾压，然后过筛，筛出来的较长的粗丝用作棕榈丝制品的原料，而剩下较细的短丝就作为棕榈丝颗粒的原料。这种颗粒原料由于挤压时温度较高造成的碳化使部分有机物转变为无机物，造成部分营养物质流失，经检测燃料棕榈丝颗粒与未加工前的棕榈丝，其粗蛋白流失，不利于栽培食用菌，燃料棕榈丝颗粒还存在着一个严重的问题是很难泡发散开。而未经过加工的、单纯原生形态物的棕榈丝等要作为食用菌培养料，又存在着运输、卫生等问题，不符合国家要求。

此外，也可以采用棕榈木或棕榈粕或榴莲壳作为食用菌栽培原料，然而与棕榈丝一样，同样存在着原料不利于运输等问题。

技术实现要素：

为了解决以上背景技术中提到的食用菌培养基质材料难以运输的问题，本发明提供一种食用菌专用生物质颗粒，包括以下重量份的组分：

生物基质85-99份

凝固剂1-5份

崩解剂0.5-2份。

进一步地，所述生物基质包括棕榈丝、棕榈木、棕榈粕或榴莲壳中的至少一种。

进一步地，所述凝固剂为石膏。

进一步地，所述崩解剂为交联聚乙烯吡咯烷酮。

进一步地，食用菌专用生物质颗粒的直径为5-11mm，长度为20-70mm。

本发明还提供一种食用菌专用生物质颗粒的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤a、选用棕榈丝、棕榈木和榴莲壳中的至少一种作为生物基质，并对棕榈丝或棕榈木和榴莲壳进行粉碎处理，形成m1；

步骤b、对m1进行烘干，水分含量控制在10％-15％，形成m2；

步骤c、将m2与凝固剂和崩解剂混合，形成m3；

步骤d、采用颗粒机对m3造粒成型，冷却后即为食用菌专用生物质颗粒。

进一步地，步骤d中，于颗粒机进行造粒成型时，采用高温挤压得到食用菌专用颗粒；其中，造粒工艺设置的参数为：温度100℃-120℃，颗粒密度600kg/m³-620kg/m³。

本发明还提供另一种食用菌专用生物质颗粒的制备方法，包括以下制备步骤：

步骤a、选用棕榈粕作为生物基质，水分含量控制在10％-15％，将棕榈粕与凝固剂和崩解剂混合形成m4；

步骤b、采用颗粒机对m4造粒成型，冷却后即为食用菌专用生物质颗粒。

进一步地，步骤b中，于颗粒机进行造粒成型时，采用高温挤压得到食用菌专用颗粒；其中，造粒工艺设置的参数为：温度100℃-120℃，颗粒密度600kg/m³-620kg/m³。

本发明为市场提供了一种质优价廉的食用菌专用生物质颗粒，在产品配方中加入凝固剂作为粘合剂，可以提高颗粒成型率以及颗粒硬度，便于运输，同时又可以在制备过程中降低温度和颗粒的密度。而降低温度避免了颗粒受到高温挤压产生碳化现象；降低密度的目的是使颗粒在使用时更容易泡发，本发明颗粒的密度比燃料颗粒降低了20％-30％。崩解剂添加的效果不仅使配方中凝固剂的加入不受影响，还能使颗粒在应用时能够迅速泡发，适用于金针菇、茶树菇、秀珍菇以及其它各种食用菌的培养使用，具有重要的应用前景和市场价值。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明还提供以下实施例：

实施例1

步骤a、对98.5份棕榈丝进行粉碎处理，形成3cm-5cm左右的状态，即为m1；

步骤b、对m1进行烘干，水分含量控制在12-15％，形成m2；

步骤c、对m2与1份石膏和0.5份交联聚乙烯吡咯烷酮混合，形成m3；

步骤d、采用颗粒机对m3造粒成型，具体地，通过输送机输送入颗粒机中，高温挤压即得到食用菌专用颗粒,造粒工艺设置的参数是：温度110℃，颗粒密度设置为600kg/m³，颗粒直径设置为7-10mm，长度设置为30-50mm；

冷却后即制得食用菌专用生物质颗粒。

实施例2

步骤a、对97.2份棕榈木进行粉碎处理，形成1cm-3cm的状态，即为m1；

步骤b、对m1进行烘干，水分含量控制在12-15％，形成m2；

步骤c、对m2与2份石膏和0.8份交联聚乙烯吡咯烷酮混合，形成m3；

步骤d、采用颗粒机对m3造粒成型，具体地，通过输送机输送入颗粒机中，高温挤压即得到食用菌专用颗粒,造粒工艺设置的参数是：温度100℃，颗粒密度设置为610kg/m³，颗粒直径设置为6-8mm，长度设置为20-40mm；

冷却后即制得食用菌专用生物质颗粒。

实施例3

步骤a、对96.2份榴莲壳进行粉碎处理，形成1cm-3cm的状态，即为m1；

步骤b、对m1进行烘干，水分含量控制在12-15％，形成m2；

步骤c、对m2与3份石膏和1份交联聚乙烯吡咯烷酮混合，形成m3；

步骤d、采用颗粒机对m3造粒成型，具体地，通过输送机输送入颗粒机中，高温挤压即得到食用菌专用颗粒,造粒工艺设置的参数是：温度110℃，颗粒密度设置为610kg/m³，颗粒直径设置为7-11mm，长度设置为30-70mm；

冷却后即制得食用菌专用生物质颗粒。

实施例4

步骤a、取96.2份棕榈粕，水分含量控制在12-15％；

步骤c、将步骤a中的棕榈粕与3份石膏和0.8份交联聚乙烯吡咯烷酮混合，形成m4；

步骤d、采用颗粒机对m4造粒成型，具体地，通过输送机输送入颗粒机中，高温挤压即得到食用菌专用颗粒,造粒工艺设置的参数是：温度120℃，颗粒密度设置为620kg/m3，颗粒直径设置为3mm-5mm，长度设置为20mm-30mm；

冷却后即制得食用菌专用生物质颗粒。

实施例5

步骤a、对85份棕榈丝进行粉碎处理，形成2cm-4cm的状态，即为m1；

步骤b、对m1进行烘干，水分含量控制在12％，形成m2；

步骤c、对m2与11份棕榈粕和3份石膏和1份交联聚乙烯吡咯烷酮混合，形成m3；

步骤d、采用颗粒机对m3造粒成型，具体地，通过输送机输送入颗粒机中，高温挤压即得到食用菌专用颗粒,造粒工艺设置的参数是：温度120℃，颗粒密度设置为600kg/m³，颗粒直径设置为5-8mm，长度设置为30-50mm；

冷却后即制得食用菌专用生物质颗粒。

具体地，食用菌专用生物质颗粒使用时，只要按培养基所需要配方混合后按比例加入水分并搅拌即可，一般食用菌生物质颗粒与水的比例为1:1-1:1.2。而现有的燃料棕榈丝生物质颗粒在按上述方法加水搅拌后，其颗粒长时间无法散开，仍然是颗粒状态。

具体地，将本发明实施例制备的专用生物质颗粒和以现有的燃料棕榈丝生物质颗粒作为对比例1、以改进工艺降温降密度后未添加石膏和交联聚乙烯基吡咯烷酮的生物质颗粒作为对比例2(温度设置和密度设置，以及其余条件与实施例1一致)。取10克各种生物质颗粒，各加水100ml,泡发的用水温度为常温，都未进行搅拌，其它条件均保持一致，结果如下表所示：

表1

在食用菌生产中，原料加水后需要搅拌混合，如果基质不散开，会导致生产成本增加，即需要花更多的时间及人力、物力、财力；通过表1说明本发明实施例制备的产品的分散效果是非常明显的，泡发1min即可达到完全分散的状态；而对比例1提供的燃料颗粒泡水基本散不开；对比例2中，未加入交联聚乙烯基吡咯烷酮的生物质颗粒，在水中的分散效果也远远不如本发明实施例所制备的产品。表1中测试30min的结果如图1所示，其中“a”为本发明实施例1提供的生物质颗粒，“b”为以改进工艺降温降密度后未添加石膏和交联聚乙烯基吡咯烷酮的生物质颗粒的对比例2(温度设置和密度设置，以及其余条件与实施例1一致)，“c”为以现有的燃料棕榈丝生物质颗粒的对比例1。

将本发明实施例制备的生物质颗粒进行泡发后作为食用菌培养基质材料，进行使用菌生长测试，具体为以2cm×20cm试管，装入同等重量的不同颗粒基质，并接入金针菇菌种进行生产测试，其中对比例1为现有的燃料棕榈丝生物质颗粒经机械粉碎后形成的食用菌培养基质材料，对比例3为采用现有的棉籽壳食用菌培养基质材料；将袋栽金针菇菌丝在不同基质中生长情况比较测试，结果如表2所示：

表2

其中，采用“+”表示菌丝的长势，“+”越多，表示长势越好；d表示天。

通过表2可以看出，与现有常用的棉籽壳作为食用菌培养基质材料相比，通过本发明实施例制备的生物质颗粒进行泡发后作为食用菌培养基质材料仍然能够保证菌丝的良好生长，而现有的燃料棕榈丝生物质颗粒难以采用泡发的方式分散，需要借助机械粉碎才能得以分散，且机械粉碎后基本是粉末状，同时基本丧失了作为碳源基质培养食用菌培养的价值。食用菌营养物质主要分为碳源和氮源等，碳源主要指含有纤维、粗纤维、木质素的材质，碳源占70％及以上。需要解释的是，以上除了实施例4有明显差异外，其它差异并不大；实施例4由于采用的棕榈粕颗粒比较细，透气性差，且脂肪含量比其他颗粒较高，所以走菌慢，但是其粗蛋白含量较高，其主要用途是可以作为麸皮的替代产品，在配方中作为氮源使用，在生产中可以通过添加玉米芯等粗颗粒的基质改善透气性。

采用本发明制备的生物质颗粒能够大大降低食用菌的生产成本；现以本发明申请日时的市场价格为参考，袋栽金针菇栽培的传统配方中棉籽壳含45％，现将本发明实施例1制备的生物质颗粒进行泡发后作为食用菌培养基质材料全部替代45％的棉籽壳作为改良配方，其中采用传统配方和改良配方生产金针菇的其余环境和条件都保持一致；通过表3进行以下金针菇产量及效益的说明。

表3

根据本发明申请日时的市场行情,棉籽壳1800元/吨,棕榈丝颗粒1400元/吨，结合上表和本发明目前实际的生产情况，与传统工艺相比，本发明提供的生物质颗粒在作为食用菌培养基质材料后，对提到产量和节约成本具有显著的进步，对以棉籽壳作为食用菌培养基质有着良好的替代性，具有极大的市场前景和应用价值。

其中，棕榈粕为榨油后的粗粉状物质，其含水量在10％-15％，优选为11％左右。

在产品配方中加入了凝固剂，优选采用石膏作为凝固剂，也可以采用其它起到凝固和增加硬度作用的物质作为凝固剂；凝固剂可以提高颗粒成型率以及颗粒硬度，便于运输，同时能够以更低的制备温度和颗粒密度保证高颗粒的成型率以及颗粒的硬度，现有的燃料生物质颗粒需要以高温高压使得颗粒成型并保证颗粒硬度。而降低温度避免了颗粒受到高温挤压产生碳化现象，避免高温导致作为食用菌培养基质养分的流失。更低的密度可以使颗粒在使用时更容易泡发，具体地，本发明中的颗粒密度比燃料颗粒降低了20％-30％。

其中，本发明还采用榴莲作为食用菌栽培原料。榴莲壳即榴莲的全皮，包括榴莲的外皮和内皮，约占整个榴莲总重的60％，目前大部分榴莲都是作为垃圾扔掉，不仅造成资源浪费而且造成环境污染。榴莲壳全皮的粗蛋白含量高、粗纤维含量和可溶性糖类含量均较高，所含氨基酸含量丰富，能够作为栽培食用菌的优质原料。

其中，本发明提供的食用菌专用生物质颗粒中，采用加入凝固剂作为粘合剂，可以提高颗粒成型率以及颗粒硬度，便于运输，同时又可以在制备过程中降低颗粒的密度，还能提高菌棒的硬度以及调节酸碱度。

其中，发明人经过大量的实验和研究，发现了加入了少量的崩解剂不仅不会使配方中凝固剂的加入不受影响，还能使得颗粒在应用时能够迅速泡发。本发明采用的崩解剂为遇水能够膨大且不会产生凝胶的物质，优先选用交联聚乙烯吡咯烷酮作为崩解剂，该物质不仅具有很强的膨胀性能，而且不溶于水，只是单纯的遇水膨大，这样既不会形成凝胶，也不会被食用菌菌丝吸收，相反还能提高食用菌基质的透气性。如果吸水形成凝胶，就会造成食用菌基质泡发后不透气，影响菌丝萌发。而通过凝固剂和崩解剂的配合，能够使以棕榈丝或棕榈木等为主的原料在运输前先制成颗粒，基本没有了有害微生物，符合进口检验标准；而在运输至目的地后，进行泡发，使食用菌专用生物质颗粒能够重新解离成适用于食用菌栽培的基础原料，而不影响原基础原料的性能。虽然崩解剂在医药领域已经作为制药成分进行使用，然而在食用菌专用生物质颗粒领域的应用方面属于技术首创，且仅仅加入少量的崩解剂便能使制得的生物质颗粒具有显著的分散效果；本发明中的崩解剂配合其它成分和工艺，使棕榈丝、棕榈木、棕榈粕或榴莲壳等可作为食用菌培养基质的材料制成固体生物质颗粒，缩小了运输体积，提高了装料卸料效率，避免了运输过程中物料的损失，节约了运输成本，大大方便了运输；而在运输后，能够在短时间进行泡发，使制得的固体生物质颗粒迅速重新分散并作为食用菌培养基质的材料，适用于金针菇、茶树菇、秀珍菇等各种食用菌的培养使用，为企业的生产节约了大量的时间和成本，起到了意料不到的技术效果。

其中，本发明在制备方法中限定了制备的温度和密度，即能使本发明提供的生物基质更好地制粒，且不使生物基质发生碳化，从而导致营养物质的流失，还能使制成的颗粒在使用时更容易泡发。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。