对培养基高压灭菌的工作原理是先将饱和蒸汽导入耐高压的灭菌容器中,并维持一定的时间、温度(压力)。饱和蒸汽与培养基接触时释放的蒸汽潜热可以使培养基中的微生物的蛋白质变性死亡,从而达到对培养基灭菌的作用。为了更好、更快地达到灭菌效果,灭菌容器增加真空系统,用于强制抽出灭菌容器内的空气,在多次抽真空的过程中,灭菌容器内的压力呈现脉动曲线,故该类灭菌器被称为脉动真空高压蒸汽灭菌器。2003 年连云港国鑫食用菌成套设备有限公司研发出用于食用菌培养基灭菌的脉动真空高压蒸汽灭菌器该类灭菌器在上海天厨菇业使用后,开始在食用菌行业大量应用。2016 年,以脉动真空高压蒸汽灭菌器为基准,由上海申安医疗器械厂根据中华全国供销合作总社局(部)文件供销科标字 [2016]11 号,起草了全国供销总社的行业标准《食用菌培养基用蒸汽灭菌器》,并于 2017 年 3 月 21 日在北京通过专家评审,食用菌行业拥有了专业的培养基灭菌器行业标准。目前,食用菌行业根据灭菌器的大小及工作范围等不同,将灭菌器分为了以下几类:
立式小型高压蒸汽灭菌器
立式小型高压蒸汽灭菌器多为圆形筒体,在筒体底部配有电热管,使用时设备自动加水,电热管通电后将水加热,从而产生高压蒸汽并对灭菌物品进行灭菌。立式蒸汽灭菌器采用微电脑自动控制,内置培养基灭菌程序,用户可根据自己生产工艺的需要自主设定灭菌程序。该类灭菌器容积一般为 60~300 L,主要灭菌对象为小体型的灭菌物品,如培养皿、试管、三角瓶等,因其小巧灵活、无需外接蒸汽源,所以多用于菌种实验室(图 1),其相关技术参数见表 1。
大型卧式脉动真空高压蒸汽灭菌器
大型卧式脉动真空高压蒸汽灭菌器的内室为矩形卧式,体积为2~70 m 3 (图 2),该类灭菌器采用脉动真空高压蒸汽灭菌原理灭菌,即食用菌培养基进入灭菌器后,先进行 3~6 次的抽真空过程,强制排出灭菌器内的冷空气,然后阶段式升温、保压灭菌、排汽。该类灭菌器主要灭菌物品为栽培瓶、栽培袋,因其体积大、灭菌物品多等因素,在灭菌过程中会耗用大量饱和蒸汽,所以需要外接 1 个独立蒸汽源,目前食用菌行业多采用大型燃煤蒸汽锅炉。大型卧式脉动真空高压蒸汽灭菌器具体技术参数见表 2。
自动进出型脉动真空高压蒸汽灭菌器
自动进出型灭菌器是在大型卧式脉动真空高压蒸汽灭菌器的基础上增加了自动进出机构(图 3),实现了灭菌物品进、出的自动化,降低了工人的劳动强度,提高了灭菌器的使用效率,降低了生产过程中的物流成本,已被越来越多的大型工厂化食用菌企业所采用,其相关技术参数见表 3。
随着国家对环保要求的进一步提高,各地区将会逐步取缔正在使用的燃煤锅炉,这将会广泛影响到广大食用菌生产企业。
在未来,小型食用菌生产企业将会采用一体式的食用菌灭菌器,这种灭菌器无需外接蒸汽源,设备配置燃油或者燃气装置,自身产生蒸汽用于灭菌,该类灭菌器达到国家环保排放要求,无需另配锅炉,将会被各类小型食用菌生产企业所青睐。规模较大的食用菌生产企业将会采用燃油或燃气的独立锅炉供应蒸汽,燃煤锅炉将会退出食用菌舞台。