Окончательная обработка субстратов для вешенки. Пастеризация субстратов с ферментацией и без. Часть 6.

 Чунихин А.В., технолог — аналитик, кандидат с.-х. наук.

На сегодняшний день пастеризация в разных её модификациях и техническом исполнении по технологичности и эффективности стоит на втором месте после стерильной технологии. Этот способ позволяет получить  стабильные и предсказуемые результаты при полном отсутствии некоторых побочных эффектов, которые характерны для гидротермии и ксеротермии. . При этом, для реализации данного способа требуется оснастка и оборудование лишь немногим сложнее и дороже, чем для гидротермической обработки. По сложности и стоимости оборудования и оснастки он сравним с ксеротермией. Но позволяет получать более стабильные результаты а также обрабатывать объёмы сырья, которые не мыслимы ни для гидротермии ни для ксеротермии. На сегодняшний день камеры пастеризации позволяют за одну закладку обрабатывать от 2 до 40 тонн сырья. В этом отношении некоторым недостатком способа является то, что при обработке объёмов менее 2 тонн наблюдается снижение стабильности результатов. Начнём как всегда с подробного анализа процессов, которые являются фундаментом данного способа. Без понимания этих процессов и механизмов их реализации невозможно грамотно рассчитать технологическую цепочку, параметры оснастки и оборудования а также оптимизировать процесс.  Первый элемент технологической цепочки это составление субстратной композиции и её оптимизация. Этот вопрос мы подробно рассматривали в разделе 4.2. «Способы предварительной подготовки и обработки  исходного сырья». Следующий элемент технологической цепочки это увлажнение подготовленной композиции до влажности 72-73 %. Этот вопрос мы также подробно рассматривали выше, в разделе 4.2.1. «Стерилизация».  Итак, способов увлажнения до т.н. технологической влажности для последующего проведения пастеризации без элементов ферментации существует несколько. Это могут быть бассейны, вращающиеся барабаны, ёмкости с мешалками, просто бетонированные площадки. В данном случае, способ не важен. Важна цель. В отличие от всех остальных способов предварительное увлажнение субстрата до технологической влажности преследует не только достижение оптимальной влагозарядки. Вторая цель это «подготовить» соответствующим образом микрофлору субстрата. Прежде всего, повысить её уязвимость для термообработки. Компоненты должны пройти предварительную подготовку. Перед увлажнением солому и сено нужно измельчить до фракций размером от 30 до 150 мм. Лузга, плёнки гречихи и другие компоненты, которые имеют размеры менее 30 мм, дополнительно не измельчаются. Далее все компоненты тщательно смешиваются и отправляются на увлажнение.

Увлажнение композиции до технологической влажности. Для получения полноценных двух волн субстратная композиция должна быть увлажнена до 72-73 %. В воду для увлажнения добавляют кальцинированную соду в пропорции 1 кг соды на 1 м3 воды. При этом рН должна быть доведена до 7,8-8,2.  Влажность  композиции в пределах 68-69 % допустима, но есть риск снижения выхода продукции по второй волне на 15-20 % (по сравнению с субстратом, увлажнённым до 72-73%). Увлажнение до 75 % может привести к образованию анаэробных зон и «закисанию» субстрата в блоках. Чем ниже или выше влажность композиции по сравнению с оптимумом тем более чувствительнее дальнейший процесс к колебаниям параметров микроклимата. Способ увлажнения роли не играет. Есть различные возможности. Например, бассейны, просто площадки с твёрдым покрытием, вращающиеся барабаны, ёмкости с мешалками. Если исходное сырьё высокого качества, не загрязнено почвой и не имеет высоко питательных примесей (остатков ядра, зёрен, семян сорняков и т.д.) то процесс увлажнения может быть реализован любым способом. И длится он может от 36 до 48 часов. Если же  Вы приобрели лузгу, где содержание ядра выше 1,0-1,5 % по массе, или  солому с высоким содержанием зерна (выше 2% по массе) то стратегия увлажнения совершенно иная. Сырьё в котором много компонентов (свыше 1-2 % по массе) с высоким содержанием легко усваиваемых источников углерода (глюкоза, дисахариды, крахмал и т.д.) после термической обработки становятся идеальной питательной основой для конкурентов вешенки.  В этом случае необходима предварительная ферментация сырья. Увлажнение такого сырья  проводят либо на открытой площадке либо в специальных бункерах с аэрируемыми полами (по типу индор бункеров которые используются при производстве шампиньонного компоста) либо во вращающихся барабанах. В случае работы на площадках сырьё поливают водой и периодически перемешивают (перебивают) сырьё, время от времени формируя из него бурт. Как только начнёт расти температура — следовать инструкциям по приготовлению первой фазы шампиньонного компоста. Сырьё должно разогреться до 55-60о С. Эту температуру поддерживают в течении 2-4 суток.  Каковы фундаментальные биологические основы этого процесса ? Первое. Увлажнение и первичный разогрев субстратной композиции стимулируют прорастание спор и активное размножение термофильных бактерий. Скорость роста этих бактерий в разы выше скорости роста как мицелия вешенки, так и её конкурентов. Иногда на порядки. На чистой соломе или лузге они практически не растут. Зато в очагах легко доступных углеводов (осколки ядра, остатки и осколки зерна и т.д.) они очень быстро колонизируют эти очаги и, на первом этапе, делают их недоступными как для вешенки, так и для её конкурентов. Мицелий вешенки , который вносится при инокуляции субстрата, имеет богатейшую зерновую основу. А её конкуренты в результате блокирования высоко питательных компонентов термофильными бактериями остаются на голодном пайке. В результате вешенка успевает сформировать полноценный комплекс целлюлаз и лигниназ (за счёт источников энергии — зерновой основы мицелия) и перейти на полностью автономное питание. За счёт утилизации целлюлозы и лигнина субстратной основы. С этого момента легко доступные источники углерода ей не нужны. К этому моменту бактерии в ядрах легко доступного питания аккумулировали весь азот, фосфор, калий и всё прочее. Утилизировали углеводы. И оказались на «голодном пайке». Другими словами — легко доступной пищей для мицелия вешенки. А у конкурентов на это просто не хватило источников энергии: они были блокированы бактериями. Вот для чего нужна «ферментация». Итак, Вы увлажнили субстрат до технологической влажности, отрегулировали рН и создали условия для блокирования потенциальных конкурентов вешенки на относительно «богатых» субстратах. Но это далеко не единственная цель предварительного увлажнения. Что происходит при увлажнении и почему это так важно ? Во первых, происходит набухание спор. Оно длится (после «заливки») порядка 18-20 часов. По мере набухания споры (в динамике) теряют термотолерантность по экспоненте. В конце замачивания набухают и начинают прорастать 50-70 % спор. В зависимости от текущей температуры. Сухие споры без проблем выдерживают нагревание до 90-95оС в течении 2-4 часов. По мере увлажнения их термотолерантность снижается. Обычно, когда соломенно-лузговая смесь достигает технологической влажности в пределах 70-73 %, прорастает 100 % бактериальных спор, которые «берут под свой контроль» все «ядра» богатого питания. И, одновременно, прорастают 5-10 % «плесеней». К моменту загрузки в камеру пастеризации где то 20 % термотолерантных бактерий готовы «принять» удар в 45-55 оС и пережить его хотя бы в течении 1-2 часов.  Споры плесеней в это время также активно прорастают. Но, во первых они сталкиваются с неблагоприятной рН (7,8-8,2 при оптимуме для них 5,8-6,6), что далеко не способствует их дальнейшему развитию. Во вторых, проросшие споры микромицетов не способны пережить температуру выше 50оС в течении 2-3 суток (период активной ферментации) и не дают второго поколения. В третьих, бактериальная микрофлора намного быстрее блокирует компоненты с высоким содержанием легко доступного питания. В результате на создание целлюлазно-лигниназного комплекса у мицелия микромицетов, который успел развился из спор и не погиб, не хватает стартового питания и, следовательно, энергии. В процессе разогрева до «смертельной» температуры (чем выше температура, тем выше скорость метаболизма, пока температура не достигнет «смертельной») плесени растрачивают всю энергию и погибают даже на подпороговых величинах температуры. Не говоря уж о «смертельных». Бактерии в большинстве своём также погибают. Оставляя для мицелия богатейшее питание.

Следует отметить, что стратегия предварительной подготовки субстратных композиций на стадии увлажнения до технологической влажности зависит от компонентов и наличия в компонентах легко усваиваемых углеводов. Для композиций, которые содержат чистую солому (с минимальным количеством остатков зерна – менее 2 % по массе), лузгу (с минимальным содержанием остатков ядра – менее 1,2% по массе), плёнки семян гречихи плюс сено или травяную муку бобовых в качестве азотной добавки процесс увлажнения сводится к выдержке в воде с добавкой кальцинированной соды или «известкового молочка» в течении 36-48 часов. Если композиция содержит отходы хлопка («орешек» или очёсы), то время замачивания может быть сокращено до 18-24 часов. Зависит от соотношения компонентов. Однако, часто встречаются компоненты, которые содержат повышенное количество источников легко усваиваемых компонентов. Например, в соломе содержание остатков зерна может достигать 5 и более процентов. А содержание в лузге остатков ядра может достигать даже 10 %. Такие субстраты должны в процессе увлажнения проходить дополнительную обработку. Т.н. «ферментацию». Её можно проводить в буртах или в тех же камерах (тоннелях). При проведении процесса в буртах на площадку с твёрдым покрытием (бетон, асфальт) композицию укладывают слоями, формируя бурт шириной 2-2,5 метра и высотой 1,5-1,7 метра. После укладки каждого слоя (примерно 40-50 см) композицию обильно поливают водой из шланга с душевой насадкой. Примерно 100-150 литров на каждый метр длины бурта. После формирования бурта его накрывают плёнкой и оставляют на сутки. Процедуру нужно проводить в закрытом помещении. Через сутки делают первую перебивку бурта повторяя поливы. Параллельно контролируют влажность. Бурт укрывают плёнкой и оставляют на 36 часов. Обычно смесь соломы с лузгой за это время разогреваются до 35-40 о С. Перебивки и поливы повторяют через каждые 36 часов, контролируя влажность. Поливы прекращают как только влажность достигла 70-72 %. Перебивки прекращают как только температура внутри бурта достигла 53-56оС . После этого бурт укрывают плёнкой и оставляют на двое суток. К концу вторых суток температура может достичь 60-62 о С. 0_Коллаж-пастеризацияПосле этого массу загружают в камеру (тоннель) пастеризации. Далее режим обработки сырья точно такой же, как и в случае отсутствия предварительной ферментации. При проведении ферментации в камере (тоннеле) пастеризации предварительно увлажнённую до 70-72 % массу вентилируют по аналогии с первой фазой подготовки шампиньонного компоста в индор бункерах. При этом появляется возможность подогревать массу подачей воздушно-паровой смеси. Обычно через 48 часов начинается разогрев массы. Он длится примерно двое суток.Пастеризация1 По достижении температуры 55-60оС разогрев останавливается. И ещё через двое суток температура начинает снижаться. Это является показателем того, что основная масса легко усваиваемых элементов питания утилизирована микрофлорой. Можно приступать к пастеризации.

Композицию загружают в пастеризационную камеру. На фото приведены фрагменты современного субстратного цеха с двумя камерами пастеризации.3_Тоннели загрузка На эскизах — принципиальная схема камеры и один из вариантов конкретного решения. После загрузки камеры двери герметично закрывают, заслонки переводят в режим 100 % рециркуляции и включают подачу воздуха и пара. Режим разогрева рекомендуется проводить не менее 4 часов и не более 6 часов. Разогрев считается завершённым, когда интегрированные показания всех датчиков устанавливаются на уровне 69-72оС. С этого момента отсчитывают экспозицию.5_Подача воздуха и пара Она не должна быть меньше 4 и больше 5 часов. После завершения обработки подачу воздуха и пара прекращают и дают камере выстояться 4 часа. Затем заслонки переводят в режим 100 % продувки и включают вентилятор. Процесс остывания может длиться от 3 до 5 часов (в зависимости от температуры воздуха). Остывший до 25-27оС субстрат подают на инокуляцию.