一种菌丝复合建筑生物材料的制备方法与应用与流程

本发明属于生物建筑材料制备，具体涉及一种菌丝复合建筑生物材料的制备方法与应用。

背景技术：

1、传统建筑材料的生产需要消耗大量的矿产资源和化石能源，同时产生的建筑垃圾难以降解和回收利用，只能进行堆存，严重影响了环境。随着社会的发展以及工业化、城镇化的进程不断加快，建筑材料的生产、利用、废弃与回收造成了越来越严重的自然资源的破坏与枯竭，环境与发展之间的矛盾日益严重，因此生产易获取、可再生、易加工、可降解的天然环保生物复合材料已成为建筑领域的新趋势，如jp2011178157a、cn106147276a、us07534485b2、us06787590b2、cn102337783b等均公开了多种生物复合材料的制备与应用。

2、全球生物圈中大约有250万种属于微生物的真菌，其广泛分布于全球各地的土壤、水体、动植物及其残骸和空气中，以腐生、寄生和共生等形式生存。真菌是自然界的主要分解者，他们产生的胞外酶，不断分解营养基质中的纤维素和木质素，成为简单的小的分子状态，帮助有机物的降解，然后吸收其中的营养物质如碳源、氮源，磷以及其它微量元素来使进行大量的生长繁殖。真菌在繁殖过程中会产生大量的菌丝，菌丝互相缀合形成密集的群体，称为菌丝体。将真菌植入一个合适的基质时，菌丝就会像胶水一样将基质黏合起来，使其变得坚实，常用的真菌基质可以有锯末、磨木、秸秆、各种农作物残渣或其他类似的材料组成，而这些材料通常是会被废弃的。

3、根据不同的菌种和基质，最终可以生产成型的保温板、夹具、配件、织物、包装材料生殖砖块，它们具有良好的热、声特性和较强的防火性能，有研究表明，在物理和机械特性方面，菌丝体材料类似于发泡聚苯乙烯(常被称为聚苯乙烯泡沫塑料)，但可降解性有所提高，因此可以利用菌丝体来生产建筑材料，如the living studio与ecovative design设计公司合作完成了一个展览建筑，其利用玉米秸秆与菌丝混合制备得到菌丝砖，然后用菌丝砖构成了一座高约12米的塔，展览结束后塔被拆除，菌丝砖送往堆肥厂完成降解回收。cn113930081a公开了种用于建筑填充菌丝复合砌块的制备方法，其将灭菌砂石、淀粉水溶液、食用菌废弃菌包混合后装入模具压实，培养一段时间后从模具中取出，继续培养一段时间后烘干灭活，得到菌丝复合砌块。cn106380166a公开了真菌菌丝复合保温板及其制备方法，其利用无机轻骨料与营养液混合制备培养基，然后利用培养基培养真菌菌丝得到菌丝体混合料，其可以代替无机轻骨料压制成保温板，使其具有良好的保温性能和抗裂性能。

4、但是现有的复合生物材料的生产过程都是采用直接将真菌菌种接种至培养基中，这使得制备含有菌丝体的生物复合材料还停留于实验室阶段，无法进行大规模的生产。同时每种菌种的最适生长温度是不同，因此在周年生产的过程中，需要耗费大量的能源来维持菌种的最适生长条件，才能保证生产得到的复合生物材料具有良好的质量和均一性。此外对于制备得到的复合生物材料，并没有升入具体的对干燥方法以及干燥指标进行定性研究，常规的烘干灭活工艺是由外向内对材料进行加热，当复合生物材料的内部干燥时材料的外表面容易因高温加热引起皲裂，严重影响了产品的外观和强度等指标，当复合生物材料的厚度或直径过大，外表面干燥后中心部位的含水量往往较高，在储存或利用的后期容易变软、腐臭、甚至造成复合生物材料直接报废，严重影响了复合生物材料的应用。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种菌丝复合建筑生物材料的制备方法与应用，利用农、林废弃物配制培养基，然后在其中接种经过三级扩繁的不同温型菌株，通过发菌培养、装模、恒温养菌、微波干燥灭活制备得到菌丝复合建筑生物材料，该方法能够适用于周年生产，降低能耗，提高菌丝复合建筑生物材料的均一性。

2、为了实现上述目的，本发明提供一种菌丝复合建筑生物材料的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)制备培养基：取农、林废弃物，粉碎后加水混合，搅拌均匀后装袋得到袋装培养基；

4、(2)培养基处理：将步骤(1)中的袋装培养基进行高压蒸汽灭菌，然后放置于冷却室冷却；

5、(3)菌种扩繁：采用三级扩繁技术对菌种母种活化，得到液体生产菌种；

6、(4)接种：将步骤(3)得到的液体菌种接种与步骤(2)中冷却后的袋装培养基中，得到菌袋；

7、(5)发菌培养：恒温养菌5-7d；

8、(6)装模：将发菌培养后的菌袋中的培养基取出，置于模具中压实、密封；

9、(7)恒温养菌：根据菌种的种类和季节控温，避光恒温培养7-10d，每日定时通风；

10、(8)待步骤(7)中的模具中的培养基全部长满菌丝后取出微波灭活，得到菌丝整齐、厚薄均匀、颜色一致无杂菌污染的菌丝复合建筑生物材料，不符合要求的菌丝材料粉碎后重复利用。

11、优选的，步骤(1)所述的农、林废弃物由40％-50％棉籽壳、20-30％工业大麻秸秆和20-30％竹屑组成，粉碎后农、林废弃物的长度为3-150mm，培养基的含水量为55％-60％。

12、优选的，步骤(2)所述的冷却室的洁净度为万级，冷却后袋装培养基的内部温度为20-25℃。

13、优选的，步骤(3)所述的菌种为具有不同温型的菌株。

14、进一步优选的，所述不同温型的菌株分别为低温型平菇、中温型平菇和高温型平菇。

15、优选的，步骤(4)所述的接种量为8％-15％。

16、优选的，步骤(7)中恒温培养的温度在冬季控制在14-16℃，夏季控制在25-27℃，春秋季控制在20-22℃；所述通风时间为：冬天，培养第1-2d不通风第3-5d每天通风1-2次，每次0.5-1h，第6-10d，每天2-3次，每次1-1.5h；春夏秋天，培养第1-2d不通风，第3-5d，每天通风2-3次，每次1-1.5h，第6-10d，每天通风3-4次，每次1.5-2h。

17、优选的，步骤(8)所述的微波灭活为隧道式结构微波干燥灭活，其中微波频率为2-3ghz，灭火时间为10-15min，菌丝复合建筑生物材料的含水量＜10％。

18、进一步优选的，所述微波频率为2.45ghz。

19、本发明还提供一种菌丝复合建筑生物材料在防火隔热建筑材料领域中的应用。

20、本发明的有益效果在于：

21、1、利用棉籽壳、工业大麻秸秆、竹屑等农、林废弃物作为养殖菌丝的培养基，既进行了废物利用又降低了生产成本，同时使最后制备得到的菌丝复合建筑生物材料能够快速降解，降低了对环境的影响。

22、2、采用同一品种具有不同温型的菌种进行菌丝复合建筑生物材料的生产制备，使在周年生产中能够根据环境温度的变化选择适宜的菌株，既在夏天选择高温型菌株，冬天选择低温型菌株，春秋选择中温型菌株，在保证生产制备的菌丝复合建筑生物材料的质量和均一性的前提下，极大的节能降耗，降低生产成本，保护生态环境。

23、3、采用先发菌再装模养菌二步法技术，在接种后先让菌种在培养基质上萌发，让培养基质上以接种的菌种为主要的占绝对优势的微生物菌群，避免了后期在装模过程中模具带菌、操作不规范、密封不严实、从接种室到恒温养菌室运输过程中以及恒温养菌室的洁净度不达标时杂菌浸染，可以提高20％的正品率，尤其在春、夏高温高湿的自然环境条件下，空气中杂菌基数高，可提高50％的正品率。

24、4、采用“隧道式结构微波干燥灭活”的方法，利用微波的穿透性对菌丝体材料产品进行整体处理，使表面和内部同时受到作用，对厚度尺寸大小没有障碍，灭活均匀、彻底，不仅可以克服现有技术将菌丝体材料产品表面因高温加热引起皲裂，影响产品的外观和强度等质量指标，以及对厚度尺寸大或者直径大的菌丝体材料中心部位烘干程度达标，而造成菌丝体材料中心在后期变软甚至腐臭，造成产品报废等问题；同时热力灭活会在设备和环境上损失部分热量，微波是直接作用于产品没有热损失，可节能30％-50％。采用隧道式结构进行微波灭活可以采用机械化自动化传送带流水线生产，可将最后的菌丝复合建筑生物材料的含水量同一规定为10％以下，提高均一性，且具有操作简单方便，生产效率高，降低人工成本等优点。