CN114961082A - 一种菌丝体砖及其制备方法 - Google Patents

一种菌丝体砖及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种菌丝体砖，其特征是，通过将真菌孢子培养液加入到充满基质材料的模具中，进行培养、烘干得到；所述基质材料包括锯末、蛭石、糙米粉、水；所述真菌是赤芝、云芝、紫芝、韩国灵芝中的一种。本发明还提供上述菌丝体砖的制备方法。本发明菌丝体砖具有强度高，防火，隔热隔音，轻便，成本低等优点，且对生态环境起到积极的保护作用。

Description

一种菌丝体砖及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑用砖的技术领域，具体涉及一种菌丝体砖及其制备方法。
背景技术
全球经济的快速发展，导致了材料快速消耗，以及产生大量的废物污染。而建筑工业是最大的垃圾产生行业之一，仅建筑工业一年就会产生超过23万吨的建筑垃圾材料。其中有94％的建筑垃圾可被回收，但现时大部分建筑垃圾难以得到正确回收，且直接掩埋时其降解时间需要几年到几百年不等。
同时，由于建筑业体量巨大，建筑材料微小的碳排放差异都会被放大，建筑行业占据了全球碳排放的30％以上。而半成以上的碳排放都是在建筑建成前发生的，如建筑材料开挖、冶炼、加工，所以寻找更环保的建筑材料与方式是不可回避的问题。
生物基材料不但被掩埋后容易降解，而且在碳排放方面有很大优势，就是其具有固碳效应；生物基材料不仅生产过程中碳排放更低，而因为本身为有机物，还会将大量大气中的碳元素固定在材料里。因此使用生物基建材料作为建筑材料，能大量减低碳排放，推动建筑行业往可持续的方向发展。
现有的生物基材料包括：生物塑料、塑木复合材料、菌丝体材料等。其中菌丝体砖就是菌丝体材料在建筑方面的应用实例。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种菌丝体砖，其具有强度高，防火，隔热隔音，轻便，可生物降解的优点，并且制备过程碳排放小。
本发明的第二目的在于提供一种所述菌丝体砖的制备方法。
为实现上述的第一目的，本发明所采取的技术方案是：
一种菌丝体砖，其特征是，通过将真菌孢子培养液加入到充满基质材料的模具中，进行培养、烘干得到；
所述基质材料包括锯末、蛭石、糙米粉、水；
所述真菌是赤芝、云芝、紫芝、韩国灵芝中的一种。
发明人在对菌丝体砖的研究过程中，发现菌丝的性质会影响菌丝体砖的强度；根据发明人对不同真菌菌丝的研究，发现本发明所选用的赤芝、云芝、紫芝、韩国灵芝的菌丝相比起其他菌丝更加有韧性且更加强硬，能够保证制得的菌丝体砖在强度有较好的性能。
所述菌丝体砖的原料组分，按质量百分比计为锯末30～40％、蛭石20～30％、糙米粉15～25％、水15～20％、真菌孢子培养液0.1％。
所述真菌孢子培养液的浓度为120～200个菌丝球/ml。
为实现上述的第二目的，本发明所采取的技术方案是：
一种所述菌丝体砖的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将基质材料充分搅拌且均匀混合，然后填充到砖块模具中；所述砖块模具设有透气孔；
(2)对砖块模具进行封口后，进行高温蒸汽消毒，然后冷却至室温备用；
(3)在无菌的环境下，用无菌注射器将真菌孢子培养液从透气孔中注射到砖块模具中；
(4)将步骤(3)的砖块模具放置在黑暗的无菌培养室中进行培养7～14天；
(5)将砖块模具中的材料取出，对其进行烘干，将菌丝灭活，硬化后得到菌丝体砖。
所述步骤(1)中将基质材料填充至砖块模具中并压实，使基质压实至砖块模具的5/6高度处；用干燥的蛭石填满砖块模具余下的空间，使其与砖块模具的边缘平齐。其目的在于隔绝霉菌和细菌的污染，具体为采用蛭石阻隔霉菌和细菌通过，使在消毒后其不会污染基质，而且还能使得菌丝从蛭石的缝隙获得氧气。
所述步骤(2)中对砖块模具进行封口前，在其封口处附近的蛭石层表面放上一层锡纸，然后在锡纸上扎出多个小孔洞，并将砖块模具边缘外的部分锡纸揉皱使其贴紧模具。在模具封口处加放锡纸的作用是防止在蒸汽消毒过程中水分从模具中渗入进基质材料中。
所述步骤(2)中高温蒸汽消毒的时间为90～120min。
所述步骤(3)中无菌注射器紧贴砖块模具的壁面注射。随着时间推移，菌丝会自主攀附在基质材料上生长，整个砖块模具表面将被菌丝覆盖，贴壁注射可以更好地观察菌丝生长情况，随时查看菌丝是否被污染。
所述步骤(4)中培养温度为20～30℃，湿度为50～60％。
所述步骤(5)中将菌丝体砖置于在≥60℃的条件下进行烘干24h，将菌丝灭活。
本发明的有益效果是：
本发明的菌丝体砖是由真菌和生物废料混合培养成的一种可生物降解的、可对堆肥分解的生态建筑材料。本发明采用赤芝、云芝、紫芝、韩国灵芝作为原材料，以及选用特定的基质材料组分，使菌丝在基质材料中快速生长并形成致密的网络结构，而且由于上述菌丝具有韧性、强度和硬度好的特性，保证了菌丝体砖具备较高的强度和硬度，因此本发明的菌丝体方砖具有生产周期短、强度高、硬度好、防火、隔热的优点。而且菌丝体砖通过高温烘干灭活，形成多孔的开孔结构，因此有隔音好的优点。
本发明的菌丝体方砖制作过程无需烧结，对大气不造成危害；相较于石油化学材料制备的砖，本发明的菌丝体砖制备过程的能源消耗减少7倍，碳排放减少15倍。
本发明的菌丝体砖可应用于办公室、娱乐建筑的内部装饰装修，可部分代替石棉隔板和其它原料制备的砖，也可以临时性建筑用的外墙材料，是一种极具市场价值的新型建筑材料。
具体实施方式
以下实施例仅用于阐述本发明，而本发明的保护范围并非仅仅局限于以下实施例。所述技术领域的普通技术人员依据以上本发明公开的内容和各参数所取范围，均可实现本发明的目的。
实施例1
菌丝体砖原料配方，按质量百分比计为：锯末40％，蛭石20％，糙米粉25％，水15％，浓度为150个菌丝球/ml的赤芝菇孢子培养液0.1％。
将上述原料按以下步骤制备∶
(1)用75％酒精消毒240mm×115mm×53mm砖块模具、混合基质使用的容器、注射器。
(2)把基质材料:锯末40％、蛭石20％、糙米粉25％、加入水15％在容器中充分搅拌均匀混合后，填充进砖块模具，并压实至模具约5/6处；然后在砖块模具顶部余下空间填满干燥的蛭石，让其与模具边缘平齐。
(3)在砖块模具封口处的蛭石层表面放上一层锡纸，防止消毒过程中水从缝隙渗入，然后在锡纸上扎出多个小孔洞，方便消毒时排气，并将砖块模具边缘外的部分锡纸揉皱使其贴实模具边缘，接着把砖块模具封口。
(4)把砖块模具放入高温蒸汽中，进行90min的高温消毒；消毒完毕后，放置室温备用。
(5)在无菌的环境下，用无菌注射器吸取赤芝菇孢子培养液0.1％，将注射剂针头从透气孔中插入，紧贴模具壁面注射。
(6)注射完毕后，把砖块模具放入黑暗的无菌培养室中，温度控制在30℃，湿度在55％左右，进行培养7天。培养期间，随时观察菌丝是否被污染，即是否出现除白色/米色菌丝以外的菌丝；若判定为污染，则需要丢弃重新制作。
(7)当砖块模具内材料表面完全被菌丝完全覆盖后，将材料取出，然后放入60℃的烘干机内，进行为时24h的烘干，将菌丝灭活，硬化后得到菌丝体砖。
实施例2
菌丝砖原料配方，按质量百分比计为∶锯末35％，蛭石30％，糙米粉20％，水15％，浓度为200个菌丝球/ml的赤芝菇孢子培养液0.1％。
将上述原料按以下步骤制备∶
(1)用75％酒精消毒240mm×115mm×53mm砖块模具、混合基质使用的容器、注射器。
(2)把基质材料:锯末35％、蛭石30％、糙米粉20％、加入水15％在容器中充分搅拌均匀混合后，填充进砖块模具，并压实至模具约5/6处；然后在砖块模具顶部余下空间填满干燥的蛭石，让其与模具边缘平齐。
(3)在砖块模具封口处的蛭石层表面放上一层锡纸，防止消毒过程中水从缝隙渗入，然后在锡纸上扎出多个小孔洞，方便消毒时排气，并将砖块模具边缘外的部分锡纸揉皱使其贴实模具边缘，接着把砖块模具封口。
(4)把砖块模具放入高温蒸汽中，进行100min的高温消毒；消毒完毕后，放置室温备用。
(5)在无菌的环境下，用无菌注射器吸取赤芝菇孢子培养液0.1％，将注射剂针头从透气孔中插入，紧贴模具壁面注射。
(6)注射完毕后，把砖块模具放入黑暗的无菌培养室中，温度控制在26℃，湿度在50％左右，进行培养14天。培养期间，随时观察菌丝是否被污染，即是否出现除白色/米色菌丝以外的菌丝；若判定为污染，则需要丢弃重新制作。
(7)当砖块模具内材料表面完全被菌丝完全覆盖后，将材料取出，然后放入65℃的烘干机内，进行为时24h的烘干，将菌丝灭活，硬化后得到菌丝体砖。
实施例3
菌丝砖原料配方，按质量百分比计为∶锯末40％，蛭石30％，糙米粉15％，水15％，浓度为120个菌丝球/ml的赤芝菇孢子培养液0.1％。
将上述原料按以下步骤制备∶
(1)用75％酒精消毒240mm×115mm×53mm砖块模具、混合基质使用的容器、注射器。
(2)把基质材料:锯末40％，蛭石30％，糙米粉15％、加入水15％在容器中充分搅拌均匀混合后，填充进砖块模具，并压实至模具约5/6处；然后在砖块模具顶部余下空间填满干燥的蛭石，让其与模具边缘平齐。
(3)在砖块模具封口处的蛭石层表面放上一层锡纸，防止消毒过程中水从缝隙渗入，然后在锡纸上扎出多个小孔洞，方便消毒时排气，并将砖块模具边缘外的部分锡纸揉皱使其贴实模具边缘，接着把砖块模具封口。
(4)把砖块模具放入高温蒸汽中，进行120min的高温消毒；消毒完毕后，放置室温备用。
(5)在无菌的环境下，用无菌注射器吸取赤芝菇孢子培养液0.1％，将注射剂针头从透气孔中插入，紧贴模具壁面注射。
(6)注射完毕后，把砖块模具放入黑暗的无菌培养室中，温度控制在22℃，湿度在60％左右，进行培养10天。培养期间，随时观察菌丝是否被污染，即是否出现除白色/米色菌丝以外的菌丝；若判定为污染，则需要丢弃重新制作。
(7)当砖块模具内材料表面完全被菌丝完全覆盖后，将材料取出，然后放入70℃的烘干机内，进行为时24h的烘干，将菌丝灭活，硬化后得到菌丝体砖。
实施例4
菌丝砖原料配方，按质量百分比计为∶锯末40％，蛭石30％，糙米粉15％，水15％，浓度为120个菌丝球/ml的云芝孢子培养液0.1％。
将上述原料按以下步骤制备∶
(1)用75％酒精消毒240mm×115mm×53mm砖块模具、混合基质使用的容器、注射器。
(2)把基质材料:锯末40％，蛭石30％，糙米粉15％、加入水15％在容器中充分搅拌均匀混合后，填充进砖块模具，并压实至模具约5/6处；然后在砖块模具顶部余下空间填满干燥的蛭石，让其与模具边缘平齐。
(3)在砖块模具封口处的蛭石层表面放上一层锡纸，防止消毒过程中水从缝隙渗入，然后在锡纸上扎出多个小孔洞，方便消毒时排气，并将砖块模具边缘外的部分锡纸揉皱使其贴实模具边缘，接着把砖块模具封口。
(4)把砖块模具放入高温蒸汽中，进行120min的高温消毒；消毒完毕后，放置室温备用。
(5)在无菌的环境下，用无菌注射器吸取云芝孢子培养液0.1％，将注射剂针头从透气孔中插入，紧贴模具壁面注射。
(6)注射完毕后，把砖块模具放入黑暗的无菌培养室中，温度控制在22℃，湿度在60％左右，进行培养10天。培养期间，随时观察菌丝是否被污染，即是否出现除白色/米色菌丝以外的菌丝；若判定为污染，则需要丢弃重新制作。
(7)当砖块模具内材料表面完全被菌丝完全覆盖后，将材料取出，然后放入70℃的烘干机内，进行为时24h的烘干，将菌丝灭活，硬化后得到菌丝体砖。
实施例5
菌丝砖原料配方，按质量百分比计为∶锯末30％，蛭石30％，糙米粉20％，水20％，浓度为120个菌丝球/ml的紫芝孢子培养液0.1％。
将上述原料按以下步骤制备∶
(1)用75％酒精消毒240mm×115mm×53mm砖块模具、混合基质使用的容器、注射器。
(2)把基质材料:锯末30％，蛭石30％，糙米粉20％，加入水20％在容器中充分搅拌均匀混合后，填充进砖块模具，并压实至模具约5/6处；然后在砖块模具顶部余下空间填满干燥的蛭石，让其与模具边缘平齐。
(3)在砖块模具封口处的蛭石层表面放上一层锡纸，防止消毒过程中水从缝隙渗入，然后在锡纸上扎出多个小孔洞，方便消毒时排气，并将砖块模具边缘外的部分锡纸揉皱使其贴实模具边缘，接着把砖块模具封口。
(4)把砖块模具放入高温蒸汽中，进行90min的高温消毒；消毒完毕后，放置室温备用。
(5)在无菌的环境下，用无菌注射器吸取紫芝孢子培养液0.1％，将注射剂针头从透气孔中插入，紧贴模具壁面注射。
(6)注射完毕后，把砖块模具放入黑暗的无菌培养室中，温度控制在26℃，湿度在56％左右，进行培养10天。培养期间，随时观察菌丝是否被污染，即是否出现除白色/米色菌丝以外的菌丝；若判定为污染，则需要丢弃重新制作。
(7)当砖块模具内材料表面完全被菌丝完全覆盖后，将材料取出，然后放入60℃的烘干机内，进行为时24h的烘干，将菌丝灭活，硬化后得到菌丝体砖。
实施例6
菌丝砖原料配方，按质量百分比计为∶锯末35％，蛭石30％，糙米粉20％，水15％，浓度为180个菌丝球/ml的韩国灵芝孢子培养液0.1％。
将上述原料按以下步骤制备∶
(1)用75％酒精消毒240mm×115mm×53mm砖块模具、混合基质使用的容器、注射器。
(2)把基质材料:锯末35％，蛭石30％，糙米粉20％，加入水15％在容器中充分搅拌均匀混合后，填充进砖块模具，并压实至模具约5/6处；然后在砖块模具顶部余下空间填满干燥的蛭石，让其与模具边缘平齐。
(3)在砖块模具封口处的蛭石层表面放上一层锡纸，防止消毒过程中水从缝隙渗入，然后在锡纸上扎出多个小孔洞，方便消毒时排气，并将砖块模具边缘外的部分锡纸揉皱使其贴实模具边缘，接着把砖块模具封口。
(4)把砖块模具放入高温蒸汽中，进行100min的高温消毒；消毒完毕后，放置室温备用。
(5)在无菌的环境下，用无菌注射器吸取韩国灵芝孢子培养液0.1％，将注射剂针头从透气孔中插入，紧贴模具壁面注射。
(6)注射完毕后，把砖块模具放入黑暗的无菌培养室中，温度控制在26℃，湿度在56％左右，进行培养14天。
(7)当砖块模具内材料表面完全被菌丝完全覆盖后，将材料取出，然后放入60℃的烘干机内，进行为时24h的烘干，将菌丝灭活，硬化后得到菌丝体砖。
将上述实施例1～6的菌丝体砖进行抗压强度的测试，得到的结果是菌丝体砖的抗压强度均在13.5～14N/mm2的范围内；因此，本发明的菌丝体砖相较于现有由平菇菌丝混合木屑制作而成菌丝体砖，其抗压强度更好。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。本发明的上述实施例都只能认为是对本发明的说明而不是限制。因此凡是依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种菌丝体砖，其特征是，通过将真菌孢子培养液加入到充满基质材料的模具中，进行培养、烘干得到；
所述基质材料包括锯末、蛭石、糙米粉、水；
所述真菌是赤芝、云芝、紫芝、韩国灵芝中的一种。
2.根据权利要求1所述的菌丝体砖，其特征是，按质量百分比计，原料组分为锯末30～40％、蛭石20～30％、糙米粉15～25％、水15～20％、真菌孢子培养液0.1％。
3.根据权利要求2所述的菌丝体砖，其特征是，所述真菌孢子培养液的浓度为120～200个菌丝球/ml。
4.一种权利要求1-3任一项所述菌丝体砖的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
(1)将基质材料充分搅拌且均匀混合，然后填充到砖块模具中；所述砖块模具设有透气孔；
(2)对砖块模具进行封口后，进行高温蒸汽消毒，然后冷却至室温备用；
(3)在无菌的环境下，用无菌注射器将真菌孢子培养液从透气孔中注射到砖块模具中；
(4)将步骤(3)的砖块模具放置在黑暗的无菌培养室中进行培养7～14天；
(5)将砖块模具中的材料取出，对其进行烘干，将菌丝灭活，硬化后得到菌丝体砖。
5.根据权利要求4所述的菌丝体砖的制备方法，其特征是，所述步骤(1)中将基质材料填充至砖块模具中并压实，使基质压实至砖块模具的5/6高度处；用干燥的蛭石填满砖块模具余下的空间，使其与砖块模具的边缘平齐。
6.根据权利要求5所述的菌丝体砖的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中对砖块模具进行封口前，在其封口处附近的蛭石层表面放上一层锡纸，然后在锡纸上扎出多个小孔洞，并将砖块模具边缘外的部分锡纸揉皱使其贴紧模具。
7.根据权利要求6所述的菌丝体砖的制备方法，其特征是，所述步骤(2)中高温蒸汽消毒的时间为90～120min。
8.根据权利要求4所述的菌丝体砖的制备方法，其特征是，所述步骤(3)中无菌注射器紧贴砖块模具的壁面注射真菌孢子培养液。
9.根据权利要求7所述的菌丝体砖的制备方法，其特征是，所述步骤(4)中培养温度为20～30℃，湿度为50～60％；培养期间随时查看菌丝是否被污染。
10.根据权利要求9所述的菌丝体砖的制备方法，其特征是，所述步骤(5)中将菌丝体砖置于在≥60℃的条件下进行烘干24h，将菌丝灭活。
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