汚染は、小規模の家庭栽培者であろうと大規模な営利企業であろうと、すべてのキノコ栽培者が直面する最大の問題の 1 つです。
最初は、グローブ ボックスや接種用のクリーン ルームを使用して丈夫なキノコ種を栽培できますが、よりこだわりのあるキノコ種を栽培したり、生産規模を拡大したい場合は、層流フードをお勧めします。
そうすることで成功の可能性が高まります。
層流フードの仕組み、層流フードの作成に必要なもの、DIY 層流フードの設計と構築方法について学びましょう。
層流フードとは何ですか?
層流フードは、濾過された空気の一定の流れを作業スペース全体に一方向に吹き付けることによって、無菌の作業スペースを作成するように設計された特殊な装置です。
キノコ栽培者にとって、層流フードは、望ましくない微生物が侵入するリスクを軽減する制御された空間を提供し、栽培が成功する可能性を高めます。
層流フードにはさまざまな形状やサイズがありますが、設計は異なる場合がありますが、すべて次の主要コンポーネントが含まれています。
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フィルター
ファン
コンポーネントを入れるためのボックス
小型の層流フードは持ち運びが可能で、予備室、ガレージ、地下室など、ほとんどのスペースで実験室の無菌状態を作り出すために使用できます。
層流フードはどのように機能しますか?
層流フードは、作業面上にきれいな空気の一貫した流れを作り出し、耕運機が空気中の汚染物質を持ち込まずに接種などの作業を実行できるようにします。
これは、HEPA フィルターとしても知られる高効率微粒子エア フィルターに空気を吹き込むことで実現され、ほこり、胞子、細菌などの汚染物質を捕捉し、汚染物質のない空気の流れをスムーズにします。
濾過された空気は作業面上を垂直または水平に平行に移動し、潜在的なキノコ汚染物質を押しのけ、無菌の作業環境を作り出します。
層流フードにはどのようなフィルターが必要ですか?
層流フードには特定のタイプの HEPA フィルターを使用する必要があります。単なる HEPA フィルターではありません。
HEPA フィルターは、直径 0.3 ミクロン (μm) の粒子を 99.97% 以上除去するため、H13 または H14 規格のフィルターである必要があります。
一定のスムーズな空気の流れが重要なのはなぜですか?
クリーンな作業環境を作り出すには、空気のスムーズな移動が非常に重要です。これを「層流」と呼びます。
層流という言葉は、乱流のない安定した流線に従う流れを表すために使用されます。
乱気流がないことがなぜ重要なのでしょうか?乱気流は渦を巻き、汚染された空気を作業スペースに再導入する可能性があります。
このスムーズな層流を実現するための重要な要素は空気の速度です。流れが速すぎると乱流が発生します。逆に、速度が遅すぎると乱流が発生し、フィルターの下流の無菌領域が減少します。
層流フードの理想的な空気速度は、100 フィート/分または 0.5 メートル/秒である必要があります。
HEPA フィルターに空気を送り込むファンは、フィルターによって生じる抵抗を考慮しながら、この流量を維持できなければなりません。
さまざまなタイプの層流フード
層流フードにはいくつかの異なるタイプがあり、主な違いは次のとおりです。
キノコ栽培に適した設定を選択するには、いくつかのオプションがあります。最終的には、予算と好みによって決まります。
多くのキノコ栽培装置は、バルク基質バッグに接種するときに自立型の水平エアフロー ユニットを選択します。
これらのセットアップは通常、より手頃な価格であり、大きなバッグの管理、穀物のスポーンの追加、ベンチに沿った移動のための快適な作業スペースを提供します。
一方で、キャビネット内で中古の垂直流フードをお買い得に見つけた場合は、それも実行可能な選択肢です。
ただし、複数の素材バッグを使用して作業する場合、スペースが多少窮屈になる可能性があります。
一部の商業運用では、両方のタイプのシステムが使用されます。寒天プレートや液体培養物を扱う場合は、垂直キャビネットを使用する場合があります。バルク基板に接種するための水平ユニットを確保しながら。
層流フードの構築と購入
さまざまなタイプの層流フードについて説明したので、次は大きな質問に取り組みましょう。フロー フードは購入するべきですか、それとも自分で組み立てるべきですか?
ほとんどの人にとって、既製のユニットを購入する方が良い選択です。
多数のオプションが利用可能で、層流フードを購入する場合でも構築する場合でも、価格は同様です。
ほとんどの DIY 設計では、HEPA フィルターを入れるためのしっかりと密閉された木箱を構築する必要があります。通常、この上にファンが取り付けられ、空気がフィルターの後ろのプレナム スペースに押し込まれ、フィルターを通過します。
木工に熟練していない場合は、大工や家具職人に箱の製作を手伝ってもらう必要があるかもしれません。追加の労力と材料は、既製のユニットの価格を簡単に超える可能性があります。
たとえ木工が得意だとしても、層流フードの構築にはまだ何時間もかかりますが、その時間をプロジェクトの他の側面に費やしたほうがよいでしょう。
ただし、一度に複数のバッグを接種するためにより大きなフロー フードが必要な場合は、手頃な価格の既製のオプションが限られているため、多くの場合カスタム構築が必要になります。
層流フードを作るには何が必要ですか?
層流フードを作成するには、次のアイテムが必要になります。
HEPA フィルター
HEPA フィルターの定格は H13 または H14、深さは少なくとも 3 インチ (75 mm) である必要があります。この深さは安定した空気の流れを生み出すのに役立ちます。
より薄くて安価な HEPA フィルターも入手可能ですが、厚さが薄いため気流の乱流が大きくなる可能性があります。
風が強く、ほこりの多い地域に住んでいる場合は、目の粗いプレフィルターを追加すると効果的です。これにより、時間の経過とともに HEPA フィルターが詰まる可能性のあるほこりや大きな粒子が捕らえられます。
プレフィルターを使用すると、HEPA フィルターの寿命を延ばすことができます。通常、プレフィルターはファンを囲むボックスに組み込まれているため、交換が簡単です。
HEPA フィルターによってある程度の抵抗が発生することに留意してください。ファンのニーズを把握する際には、これを考慮することが重要です。この抵抗は静圧として知られています。
HEPA フィルター内の静圧は、通常、圧力計を使用して水柱インチ (in. w.c.) またはパスカル (Pa) で測定されます。
ほとんどの HEPA フィルターは、0.8 インチから 1.0 インチの範囲の静圧を示します。この測定値は、空気がフィルターを通過する際に受ける摩擦の大きさを示します。
プレフィルターはまた、通常 0.1 インチから 0.2 インチの間の静圧を少し追加し、システムの総静圧を約 1.0 インチから 1.2 インチにします。
この静圧の量は重要であり、空間内にきれいな空気を安定して流すには、適切なサイズのファンが必要です。
通常、メーカーはフィルターの効率と静圧に関する詳細を提供します。
ファン
層流フードで使用されるファンには主に 2 つのタイプがあります。
- インライン遠心ファン - これらは、低圧から中圧で大量のきれいな空気が必要な一般換気および産業環境向けに作られています。
- かご型遠心ファン – これらは、ペットケージにあるエクササイズホイールに似たユニークなインペラのデザインが特徴で、その名前が付けられています。前方湾曲ブロワー ファンとも呼ばれるこのファンは、大量かつ低圧力のタスク向けに設計されています。
かご型ファンは、より高い静圧下でも強力な空気流を維持できるため、キノコ栽培者の層流フードとして最もよく使用されます。
ただし、必要な静圧を満たすインライン遠心ファンが見つかった場合は、これらのファンでも機能する可能性があります。より静かでエネルギー効率が高い傾向があります。
ファンのサイズは、HEPA フィルターの寸法および静圧レベルと一致する必要があります。フィルタを選択すると、正しいファン サイズを決定するために必要な詳細が得られます。
ファンは静圧ゼロで移動できる風量によって測定され、通常は立方フィート/分 (CFM) で表されます。静圧が増加すると、ファンによって生成される空気流が減少します。
メーカーは通常、特定のファンがさまざまな静圧でどれだけの空気を生成できるかを示す「性能曲線」を提供します。
強力すぎるファンは望ましくありませんが、空気の流れが少なすぎるよりは多い方が良いです。フィルターが埃を集めると抵抗が増加するため、少し強力なファンを使用すると効果的です。
ケースまたはボックス
このボックスの役割は、ファンとフィルターを収容し、ファンからの空気の流れを封じ込めて、出口がフィルターのみになるようにして、反対側にきれいな空気の層流を作り出すことです。
ボックスには、ファンとフィルターの間のフィルターの後ろにプレナム、つまり空気が満たされたスペースが必要です。これにより、空気が均一に分配され、HEPA フィルター全体に均一で安定した空気の流れが生成されます。
ファンがフィルターの真上に配置されている場合、ファンがあるエリアに強い流れが発生し、端付近では流れが少なくなります。
GordoTEK の DIY プラスチック トート層流フード
層流フードを設計する際に考慮すべき要素
層流フードを設計する際には、次のようないくつかの要素を考慮する必要があります。
フィルタ サイズ
使用するフィルターのサイズを決定するときは、キノコ生産の規模と予算を考慮してください。
ただし、層流フード 2 フィート x 2 フィート (61 x 61cm) が、基質バッグに接種するために考慮すべき最小サイズです。
このサイズのフロー フードは小規模生産に適していますが、無菌エアフローの中で同時に開けることができるバッグの数には制限があります。
バッチサイズを拡大し始めると、密閉したバッグを回転させて取り出したり、接種の準備ができた新しいバッグを持ち込んだりするために停止する必要があるため、速度が低下します。
多くの生産者は、2 フィート x 2 フィート (61 x 61cm) のフィルターから始めて、次に別のフィルターを追加して、4 フィート x 2 フィート (122 x 61cm) の無菌空気流を作り出します。
可能な限り最大の HEPA フィルターを購入することをお勧めします。
ファンの強さ
ファンを選択するときは、フィルターの表面積と静圧、および特定の抵抗でどれだけの気流を生成するかを示すファンの性能曲線に注意する必要があります。
層流フードに適したファンのサイズはどれですか?
フィルターを入手したら、必要な層流フード ファンのサイズを計算できます。
まず、必要な気流の速度、100 フィート/分 (0.5 m/s) を取得し、これにフィルターの表面積を掛けます。
これにより、ファンが供給する必要がある気流の総量がわかりますが、フィルターの静圧も考慮して、この静圧で必要な気流を生成できるファンを見つける必要があります。
たとえば、2 フィート x 2 フィートのフィルターの面積は 4 平方フィートになります。
次に、これに菌学的作業に必要なきれいな空気の体積流量である 100 フィート/分を掛けます。
4 平方フィート x 100 フィート/分 =400 立方フィート/分または 400 CFM。
したがって、HEPA フィルターとプレフィルターを合わせた 1.0 インチの静圧で 400 CFM の空気を供給できるファンを見つける必要があります。
ほとんどのメーカーは、さまざまな静圧でファンが生成する空気速度を示すファン曲線を持っており、これを使用して適切なモデルを確実に選択できます。
場所
キノコ研究室の場所、より具体的には、ファンに入る空気の質によって、プレフィルターが必要かどうかが決まります。
ただし、ほとんどの生産者は、空気中の塵やその他の粒子の量に関係なく、送風ファンの吸気口にプレフィルターを取り付けることを推奨しています。プレフィルターは、大きな粒子が HEPA フィルターに詰まるのを防ぎ、安価で交換が簡単だからです。
層流フードを段階的に組み立てる方法
以下の手順では、ほとんどのキノコ栽培者が基質の袋に接種するために必要な、より大きな木箱型の層流フードを作成するプロセスを説明します。
小型の DIY プラスチック製トート型層流フードを作成することもできますが、これらは基質の複数のバッグよりも培養作業、寒天プレート、液体培養などに適しています。
このプロジェクトは、ある程度の木工経験と、木材の切断と接合に必要なツールを持っている人に適しています。
あるいは、フロー フード用のボックスの契約を手伝ってくれる、これらのスキルとツールを持った人を見つける必要があります。
DIY 層流フードを構築するには、以下の手順に従ってください。
ステップ 1:必要な装備を集める
層流フードを構築する際の最初のステップは、次のような必要な機器と材料をすべて購入することです。
- HEPA フィルター
- 遠心ファン
- プレフィルター (オプションですが推奨)
- 木箱を構築するための材料 – ほとんどのデザインでは合板または MDF 木製シートを使用します
- ネジ
- シリコンシーラント
ステップ 2:フィルターとファンを収納するボックスを組み立てる
そのアイデアは、HEPA フィルターの周囲にプレナムと呼ばれる、ファンが吹き込むためのスペースを作るボックスを構築することです。
ボックスの前壁は HEPA フィルターとなり、反対側の 1 つまたは上部にはファンの吸気口用の穴があります。
少なくとも 5/8 インチ (15 mm) の厚さの合板または MDF は、ファンによる振動に耐えるのに十分な強度があるため、ボックスに使用するのに適しています。
まずフィルターをベースの前面に取り付け、次に側面と背面を取り付けます。
ボックスの気密性を確保し、空気がフィルターからのみ流出するように、すべての接合部をシリコンでシールする必要があります。
ステップ 3:ファンを取り付ける
まず、箱の上部の木片に、ファンの吸気口または排気口に適したサイズの穴を開けます。
ファンはボックスの上に設置することも、ボックス内で開けた穴の下に設置することもできます。ファンを挿入したら、接合部分もシリコンでシールする必要があります。
上部に外部プレフィルターを備えた追加のボックスを構築する人もいますが、プレフィルターをファンの吸気口に直接テープで貼り付けることもできます。
ステップ 4:層流フードをテストする
層流フードが完成したら、テストしてみましょう。
高価な機器を使わずにテストする一般的な方法は、フィルターの面の前にライターを持って動かし、空気の流れが均一であるかどうかを確認することです。
理想的には、すべての領域で 45 度の角度で安定した炎が得られる必要があります。
炎が 90 度に傾いている場合、または吹き消えている場合は、空気の流れが強すぎることを示しているため、ファンの速度を下げる必要があります。
ただし、炎が真上に留まっている場合、または角度が 45 度未満の場合、ファンは必要な空気速度を提供していません。
また、風速計を使用して気流の速度を測定したり、浮遊粒子計数器を購入して気流中に特定のサイズの粒子が何個あるかを測定したりすることもできます。
層流フードのケアとメンテナンス
HEPA フィルターは、ほとんどが 3,000 ～ 5,000 時間の使用を想定して作られているため、何年も使用できるはずです。
プレフィルターは HEPA フィルターの寿命を延ばすため、少なくとも 1 年に 1 回は交換する必要があります。ほこりの多い環境に住んでいる場合は、より頻繁に交換する必要があるかもしれません。
理想的には、HEPA フィルターの前に設置できるカバーまたはパネルを用意し、使用していないときに金属フィンやペーパー プリーツを偶発的な損傷から保護する必要があります。
これらの実際のキノコ栽培の旅から、キノコ栽培の開始について詳しく学びましょう。
最終的な考え
キノコ栽培を初めて始めるとき、特にローテクな方法でキノコを栽培する場合は、層流フードは必要ありません。
初心者には、無菌接種条件や滅菌基材を必要としない、丈夫で成長の早いキノコ種（ヒラタケなど）から始めることをお勧めします。
ただし、経験を積めば、小規模なキノコ栽培ビジネスを始めて、他の種類のキノコにも挑戦したくなるかもしれません。
この時点では、汚染の可能性を大幅に減らし、一貫した収量を確保できる層流フードの使用をお勧めします。
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