食用菌機械低碳化可行性分析

1、食用菌機械低碳化可行性分析 摘要：針對生態(tài)環(huán)境條件下食用菌機械低碳化可行性的問題，總結(jié)分析了我國食用菌機械低碳化的現(xiàn)狀，從食用菌機械低碳化設計開發(fā)角度，提出從采用先進的機械設計開發(fā)工具、選擇低碳材料等方法來設計開發(fā)綠色環(huán)保機械設備，以降低能耗、加強機械設備的回收循環(huán)利用；并從食用菌機械生產(chǎn)環(huán)境的低碳化改造角度，論述了食用菌機械低碳化的可行性。實踐證明，在當前國家低碳環(huán)保的綠色發(fā)展理念下，只有不斷探索改革，才能推進食用菌機械的低碳化可持續(xù)發(fā)展。 關鍵詞：食用菌；生態(tài)經(jīng)濟；機械；低碳；節(jié)能；環(huán)保 近年來，食用菌產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分，屬于國家重點支持和發(fā)展的朝陽產(chǎn)業(yè)。在一些地區(qū)，

2、食用菌的栽培和加工，已經(jīng)成為了農(nóng)民脫貧增收的重要手段。但由于條件的限制，一方面，在食用菌的栽培和加工等環(huán)節(jié)，自動化生產(chǎn)和機械化加工的水平還很低，手工操作還占有相當大的比例，這與我國食用菌產(chǎn)業(yè)大國的地位并不相符；另一方面，隨著食用菌產(chǎn)能的擴大，整個產(chǎn)業(yè)的格局也在不斷發(fā)生變化，隨著國家對環(huán)境保護和生態(tài)建設方面的管控越來越嚴格，食用菌生產(chǎn)加工過程中的環(huán)境保護問題也越來越突出1。如何使食用菌整個產(chǎn)業(yè)在這一歷史轉(zhuǎn)型的時期跟上國家發(fā)展的腳步，踐行綠色發(fā)展、低碳環(huán)保的發(fā)展理念，用先進的自動化、機械化生產(chǎn)技術和設備來提升工作效率，是關系到新農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展重大問題2。 1我國食用菌機械低碳化的現(xiàn)狀 目

3、前，我國食用菌機械設備的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)有上百家，如位于“中國香菇之鄉(xiāng)”隨州市的隆興食用菌機械設備有限公司、湖北菇人自動化機械有限公司、內(nèi)黃縣昌興生物機械設備有限公司等。這些食用菌機械設備的生產(chǎn)廠家，都致力于食用菌機械加工設備的自動化、智能化產(chǎn)品的研發(fā)，具有自主產(chǎn)權的高水平、智能化的食用菌機械設備產(chǎn)品已被廣泛應用，涵蓋了食用菌的栽培、加工、拌料、裝袋、扎口、滅菌、接種、烘干等成套自動化生產(chǎn)設備。這些先進設備和生產(chǎn)線，具有生產(chǎn)效率高、能耗小、低碳環(huán)保等特點，許多設備還加入了AI人工智能等最新的智能化技術，以滿足食用菌工廠化栽培、加工和生產(chǎn)的要求，是新一代食用菌機械設備的代表3-4。工廠化生產(chǎn)也體現(xiàn)了

4、食用菌機械化發(fā)展的最新成果，如圖1。圖1所示為“灰樹花”工廠化栽培。自動化作業(yè)、機電一體化的控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)食用菌的復種指數(shù)、產(chǎn)品的標準化和規(guī)模化生產(chǎn)。相比傳統(tǒng)的農(nóng)戶家庭式生產(chǎn)，生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)都有了極大的提升。更重要的是，食用菌工廠化的生產(chǎn)可以降低能源消耗，以最小的成本獲得最大效益，智能化的溫度、濕度控制、LED光源的使用等都體現(xiàn)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)節(jié)水、節(jié)電的低碳環(huán)保理念。同時，立體栽培、全自動流水線的工廠化生產(chǎn)，從整體上節(jié)約了土地占用率，降低了社會資源的占有率，標準化的食用菌產(chǎn)品更代表了綠色、有機環(huán)保的生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品。1.1食用菌機械低碳化的意義。食用菌生產(chǎn)加工過程的機械化和自動化，也是踐行低碳環(huán)保

5、發(fā)展理念，降低食用菌的栽培和加工等各個環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本、減少能耗，從而響應國家節(jié)能環(huán)保生態(tài)發(fā)展的號召；用先進的機械化流水線代替人工，用先進的制造工藝實現(xiàn)食用菌機械自身的低碳化、環(huán)?；O計，從而減少社會資源浪費、降低企業(yè)成本和原材料投入，這也是一種低碳環(huán)保發(fā)展的具體體現(xiàn)5。食用菌產(chǎn)業(yè)本身就帶有一定的生態(tài)環(huán)保性，食用菌作為一種微生物起主導作用的生產(chǎn)方式，與其它動植物很容易形成一個和諧共存的生態(tài)循環(huán)，食用菌利用廢棄的秸稈、木屑作為生產(chǎn)菌棒的主要材料，降低了這些廢物焚燒帶來的空氣污染；豬、牛、羊等牲畜的糞便是食用菌良好的生長營養(yǎng)來源；而食用菌生長通過微生物分解出的菌糠和菌蛋白，成為了牲畜的飼料和農(nóng)作物的

6、肥料。在這一過程中食用菌充當了農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟中的關鍵環(huán)節(jié)，對生態(tài)發(fā)展和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到了積極的作用。1.2食用菌綠色產(chǎn)品為機械企業(yè)帶來環(huán)境和經(jīng)濟效益。食用菌產(chǎn)品是一個綠色環(huán)保的產(chǎn)品，而帶有綠色、生態(tài)、有機、環(huán)保等字樣的產(chǎn)品，在市場競爭中可以獲得更多的優(yōu)勢。由于食用菌產(chǎn)品在加工生產(chǎn)過程中要符合綠色產(chǎn)品的生產(chǎn)理念，因此會在相應的加工生產(chǎn)機械上提出低碳化的要求，而機械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)也需要滿足用戶要求，在零部件、機構、動力輸出等各個環(huán)節(jié)，采用低碳化設計方案，減少能源消耗，提高機械生產(chǎn)中的污染防治和能源利用率，進而取得產(chǎn)品成本領先優(yōu)勢，這種優(yōu)勢集中體現(xiàn)在企業(yè)環(huán)境保護方面的領先。事實上，適當?shù)沫h(huán)境管制和產(chǎn)品

7、設計，有利于促進企業(yè)經(jīng)濟創(chuàng)新，提高資源生產(chǎn)力，從而能提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和競爭力。同時，在國家大力加強環(huán)境保護力度的大環(huán)境下，也可以有效降低企業(yè)可能受到的環(huán)境保護的懲罰，樹立良好的企業(yè)社會形象。借助食用菌機械化生產(chǎn)中的綠色產(chǎn)品打造，主動從戰(zhàn)略上加強機械產(chǎn)品的生態(tài)環(huán)保設計，是一種主動的環(huán)境戰(zhàn)略。通過環(huán)境管理，企業(yè)能減少能耗，節(jié)約資源，降低成本，減少污染物排放的相關稅費和罰款費用，消除綠色貿(mào)易壁壘，拓展國際市場，得到相關方的支持，取得財政收益，提高企業(yè)管理水平等等，最終轉(zhuǎn)化為企業(yè)的經(jīng)濟效益6-7。食用菌機械生產(chǎn)企業(yè)通過持續(xù)創(chuàng)新、學習等活動加強企業(yè)的科技實力?？梢圆捎蒙鷳B(tài)設計、清潔生產(chǎn)、環(huán)保投資預算等

8、措施，保障產(chǎn)品成本在可控的范圍內(nèi)。需要指出的是，企業(yè)的環(huán)境收益往往有一定的滯后性，在企業(yè)環(huán)境成本發(fā)生的初期所取得的環(huán)境收益可能少于支出，但是環(huán)境成本投入必將對企業(yè)的長遠經(jīng)濟效益產(chǎn)生重大的影響。企業(yè)在進行環(huán)境成本投資決策、控制和分析考核時，不能只關注短期經(jīng)濟效益，還要看長期的經(jīng)濟效益與環(huán)保效果，從而最終形成企業(yè)環(huán)境效益和經(jīng)濟效益共贏的發(fā)展格局。 2食用菌機械低碳化設計開發(fā) 2.1采用先進的機械設計開發(fā)工具，設計開發(fā)綠色環(huán)保機械設備機械設計的優(yōu)劣直接決定了機械的性能和產(chǎn)品質(zhì)量。在國家向著低碳節(jié)約、綠色環(huán)保型經(jīng)濟社會發(fā)展的今天，機械設計領域也需要跟上綠色環(huán)保的發(fā)展步伐，在設計階段就踐行綠色產(chǎn)品設計的

9、理念，采用先進的計算機技術模擬仿真和系統(tǒng)分析技術進行設計，以節(jié)約開發(fā)成本、將低碳設計理念貫穿到食用菌設計領域。目前最流行的先進機械工程設計軟件有AutodeskMoldFlowAdviser、AutoCAD、SolidWorks等，它們一般都能夠提供整套機械設計方案，并在加工制造前對設計方案進行模擬評估以及優(yōu)化處理，減少潛在的設計失誤，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，降低開發(fā)成本。如SolidWorks可以進行裝配設計，參照已有的零件生成新的零件，不論設計用“自頂而下”方法還是“自底而上”的方法進行裝配設計。這種設計開發(fā)工具，可以大大提高機械零件的重復利用率，為客戶提供了處理復雜零件和復雜制造循環(huán)的能力。

10、在食用菌機械設計階段就體現(xiàn)出了綠色產(chǎn)品設計的理念，即產(chǎn)品應具有節(jié)能環(huán)保、易回收、可重復利用等性質(zhì)，從機械零件設計的重復設計和循環(huán)設計方式來說，就是對最終產(chǎn)品的一種再次利用，其它工業(yè)設計的機械零件，在食用菌專用設備制造時，可以加以利用；對更新?lián)Q代的機械零件或者已經(jīng)廢舊零件的再設計、回收，體現(xiàn)了一種社會資源的再利用和再分配，節(jié)約了整個社會的資源和能源成本，體現(xiàn)了低碳環(huán)保的設計理念。2.2選擇低碳材料降低能耗。在食用菌機械低碳化設計中，采用低碳材料進行設備制造是一種有效的方法，即采用一些可再生材料和無公害的材料來實現(xiàn)節(jié)能減排的目的。如在食用菌機械上采用的照明材料，可以選擇使用LED燈等節(jié)能照明材料，

11、或者可以通過導光管將室外陽光引入室內(nèi)為機械生產(chǎn)線進行照明，見圖2。如圖2所示，為日光導光管照明系統(tǒng)。在食用菌包裝機械中，使用可降解塑料等包裝材料，這些都是典型的低碳、環(huán)保材料，當完成其產(chǎn)品包裝功能后，還可以重復利用在其它地方，即使最后拋棄不用，也可以自然降解，這些自然環(huán)保的材料，都不會對環(huán)境造成二次污染。2.3環(huán)保設計為循環(huán)利用創(chuàng)造條件。對食用菌機械開展綠色環(huán)保型設計，是一個對社會資源進行再利用的過程。需要在食用菌機械的設計中，不斷改革創(chuàng)新，體現(xiàn)綠色環(huán)保的設計理念。食用菌機械的設計本身也正在逐步體現(xiàn)這一理念，如食用菌粉碎機械，可以將樹枝、樹葉、木板、木片、下腳料、邊角料、廢舊木材、廢舊木質(zhì)家具

12、、竹子、秸稈、玉米芯、玉米稈等進行粉碎加工，一次性解決這些廢料、綠化垃圾等的處理難題，而且還杜絕了這些垃圾在處理過程中所造成的污染。其最終的產(chǎn)品木屑不僅僅是食用菌菌棒等的原材料，也可以發(fā)酵后當作肥料來使用。粉碎機械本身自帶環(huán)保功能，這此基礎上，還可以對其進行設計改進，進一步體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的功能。如可以通過加裝輪胎，讓粉碎機具備移動作業(yè)的能力，一些小型的粉碎機就可使用人力拖動，不再需要借用吊車等車輛來進行移動，從而節(jié)約能耗；同時，這種加裝的輪胎采用一種分體式設計，設計可拆卸式連接裝置，當粉碎機報廢不能使用時，這個輪胎移動裝置還可以用于其它機械設備的作業(yè)移動，從而達到可回收重復利用的功能。從綠色機械

13、設計的角度來說，一次性設計的產(chǎn)品是不可取的，因為它沒有考慮機械設備的長期使用和報廢問題，綠色設計應考慮產(chǎn)品的前期制造、使用一直到最后的設備報廢、回收和重用等全過程的處置方案，克服傳統(tǒng)設計的不足，使食用菌機械產(chǎn)品都具有可回收、可拆卸、可重用的循環(huán)利用價值。一般食用菌生產(chǎn)線包括了前期的菌種生產(chǎn)、食用菌瓶栽、袋栽、光照、凈化生產(chǎn)等設備；中期的生產(chǎn)加工滅菌、制冷、加熱設備以及后期的包裝和運輸設備等。這些設備的模塊化設計理念主要體現(xiàn)在以下方面。各生產(chǎn)線上的設備及部件應盡可能通用，采用小的模塊化設計零部件進行簡單組裝，適合不同食用菌加工生產(chǎn)線的設備需求。如此一方面節(jié)約了設計生產(chǎn)成本，另一方面給機械裝配和施

14、工帶來便捷。模塊設計時要盡量多考慮未來生產(chǎn)線升級和發(fā)展趨勢，提高模塊的兼容性和適應性，支持未來的產(chǎn)品升級和更新?lián)Q代，延長每個模塊的生命周期。要考慮整個生產(chǎn)線設備備件和易損件的通用性、可替換性和易得性，盡量少用非標準零件，使用通用型號、統(tǒng)一公差標準等；在維修設備時也盡量使用拆機零件和可替代配件。 3食用菌機械生產(chǎn)環(huán)境的低碳化改造 食用菌機械生產(chǎn)環(huán)境也是影響能源消耗的重要因素，在食用菌機械加工生產(chǎn)時，會有不同溫度、濕度的要求，一方面是為了保證食用菌產(chǎn)品的衛(wèi)生安全，另外還有整個機械生產(chǎn)線的低能耗、低成本運行的問題。這些都可以通過機械生產(chǎn)環(huán)境的低碳化改造來解決。例如食用菌生產(chǎn)廠房的建筑材料低碳化?？梢?/p>

15、采用環(huán)保外墻保溫材料，一方面可以給食用菌一個良好的生長溫濕度；另一方面，也為機械生產(chǎn)線的正常運行創(chuàng)造了適宜的外部環(huán)境；采用廠房屋頂蓄水，夏季就可以利用蒸發(fā)帶走多余熱量，降低太陽輻射熱，有效吸收機械設備運行產(chǎn)生的熱能；或者通過廠房的立體綠植改造，以綠化植物覆蓋建筑物表面，這些綠色植物可以起到節(jié)能保溫、降溫、防水等功能，有效降低廠房建筑能耗和溫室氣體排放量；廠房門窗采用復合材料節(jié)能窗、中空玻璃窗等來降低噪音和光源污染、低碳保溫隔熱，合理調(diào)整廠房生產(chǎn)區(qū)的氣密性。這些措施都可以有效改善機械生產(chǎn)線及廠房周邊的小氣候環(huán)境，達到節(jié)能減排的目的。對于一些食用菌烘干、滅菌和冷卻等機械設備，需要有額外的熱量來源，

16、如何減少額外的能耗即是低碳環(huán)保的要求，也是企業(yè)節(jié)約成本的關鍵。可以根據(jù)當?shù)氐臈l件，在有地熱資源的地區(qū)采集地下水等熱能供熱；在降雨比較多的地區(qū)收集雨水綜合利用為設備供水、在水資源匱乏的地區(qū)為機械設備設計污水可回收裝置和節(jié)水設備；在陽光照射充足的地方使用光伏、太陽能發(fā)電；在風口地區(qū)建立風力發(fā)電設備，減少機械設備的能源消耗、節(jié)約水電資源，而且這些能源都是因地制宜設計的清潔能源，是一種典型的低碳環(huán)保的能量來源。 4結(jié)論 通過分析當前食用菌機械低碳化的現(xiàn)狀的基礎上，從食用菌機械低碳化設計開發(fā)、低碳化改造論述了其可行性。提出食用菌機械的低碳化對生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟效益都具有重要的意義，對生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展

17、起到了積極的作用。食用菌機械行業(yè)應響應國家節(jié)能減排的號召，減少能源和資源消耗；采用低碳材料和先進的設計理念，設計開發(fā)綠色環(huán)保機械設備；加強食用菌機械零部件回收、循環(huán)再利用；對食用菌機械生產(chǎn)環(huán)境進行低碳化改造、降低機械的噪音污染。只有多管齊下，才能真正實現(xiàn)我國食用菌機械的低碳化可持續(xù)發(fā)展。 參考文獻： 1李秀珍，張云.環(huán)境資源約束下中國產(chǎn)業(yè)結(jié)構低碳化研究基于中國2015年減排目標預測J.中央財經(jīng)大學學報，2013，1（10）：45. 2陸明，李江.區(qū)域經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展研究以上海閔行區(qū)低碳化建設為例J.生態(tài)經(jīng)濟（學術版），2012（2）：124-126. 3楊印生，舒坤良.低碳農(nóng)業(yè)機械化與農(nóng)業(yè)機械低碳化J.農(nóng)機化研究