張 靜

（寧德師范學(xué)院，福建 寧德 352000）

近年來(lái)，食用菌產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為了我國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要組成部分，屬于國(guó)家重點(diǎn)支持和發(fā)展的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。在一些地區(qū)，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(dòng)化生產(chǎn)和機(jī)械化加工的水平還很低，手工操作還占有相當(dāng)大的比例，這與我國(guó)食用菌產(chǎn)業(yè)大國(guó)的地位并不相符；另一方面，隨著食用菌產(chǎn)能的擴(kuò)大，整個(gè)產(chǎn)業(yè)的格局也在不斷發(fā)生變化，隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)方面的管控越來(lái)越嚴(yán)格，食用菌生產(chǎn)加工過(guò)程中的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題也越來(lái)越突出[1]。如何使食用菌整個(gè)產(chǎn)業(yè)在這一歷史轉(zhuǎn)型的時(shí)期跟上國(guó)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(jìn)的自動(dòng)化、機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備來(lái)提升工作效率，是關(guān)系到新農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展重大問(wèn)題[2]。

1 我國(guó)食用菌機(jī)械低碳化的現(xiàn)狀

目前，我國(guó)食用菌機(jī)械設(shè)備的專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)企業(yè)有上百家，如位于“中國(guó)香菇之鄉(xiāng)”隨州市的隆興食用菌機(jī)械設(shè)備有限公司、湖北菇人自動(dòng)化機(jī)械有限公司、內(nèi)黃縣昌興生物機(jī)械設(shè)備有限公司等。這些食用菌機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)廠家，都致力于食用菌機(jī)械加工設(shè)備的自動(dòng)化、智能化產(chǎn)品的研發(fā)，具有自主產(chǎn)權(quán)的高水平、智能化的食用菌機(jī)械設(shè)備產(chǎn)品已被廣泛應(yīng)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(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備。這些先進(jìn)設(shè)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(diǎn)，許多設(shè)備還加入了AI 人工智能等最新的智能化技術(shù)，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(jī)械設(shè)備的代表[3-4]。

工廠化生產(chǎn)也體現(xiàn)了食用菌機(jī)械化發(fā)展的最新成果，如圖1。

圖1 所示為“灰樹(shù)花”工廠化栽培。自動(dòng)化作業(yè)、機(jī)電一體化的控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)食用菌的復(fù)種指數(shù)、產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?；a(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(shí)，立體栽培、全自動(dòng)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(huì)資源的占有率，標(biāo)準(zhǔn)化的食用菌產(chǎn)品更代表了綠色、有機(jī)環(huán)保的生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品。

1.1 食用菌機(jī)械低碳化的意義

食用菌生產(chǎn)加工過(guò)程的機(jī)械化和自動(dòng)化，也是踐行低碳環(huán)保發(fā)展理念，降低食用菌的栽培和加工等各個(gè)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)成本、減少能耗，從而響應(yīng)國(guó)家節(jié)能環(huán)保生態(tài)發(fā)展的號(hào)召；用先進(jìn)的機(jī)械化流水線代替人工，用先進(jìn)的制造工藝實(shí)現(xiàn)食用菌機(jī)械自身的低碳化、環(huán)?；O(shè)計(jì)，從而減少社會(huì)資源浪費(fèi)、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(dǎo)作用的生產(chǎn)方式，與其它動(dòng)植物很容易形成一個(gè)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(lái)的空氣污染；豬、牛、羊等牲畜的糞便是食用菌良好的生長(zhǎng)營(yíng)養(yǎng)來(lái)源；而食用菌生長(zhǎng)通過(guò)微生物分解出的菌糠和菌蛋白，成為了牲畜的飼料和農(nóng)作物的肥料。在這一過(guò)程中食用菌充當(dāng)了農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)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(jī)械企業(yè)帶來(lái)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益

食用菌產(chǎn)品是一個(gè)綠色環(huán)保的產(chǎn)品，而帶有綠色、生態(tài)、有機(jī)、環(huán)保等字樣的產(chǎn)品，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中可以獲得更多的優(yōu)勢(shì)。由于食用菌產(chǎn)品在加工生產(chǎn)過(guò)程中要符合綠色產(chǎn)品的生產(chǎn)理念，因此會(huì)在相應(yīng)的加工生產(chǎn)機(jī)械上提出低碳化的要求，而機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)也需要滿足用戶要求，在零部件、機(jī)構(gòu)、動(dòng)力輸出等各個(gè)環(huán)節(jié)，采用低碳化設(shè)計(jì)方案，減少能源消耗，提高機(jī)械生產(chǎn)中的污染防治和能源利用率，進(jìn)而取得產(chǎn)品成本領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，這種優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在企業(yè)環(huán)境保護(hù)方面的領(lǐng)先。事實(shí)上，適當(dāng)?shù)沫h(huán)境管制和產(chǎn)品設(shè)計(jì)，有利于促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)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(jìng)爭(zhēng)力。同時(shí)，在國(guó)家大力加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)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(hù)的懲罰，樹(shù)立良好的企業(yè)社會(huì)形象。

借助食用菌機(jī)械化生產(chǎn)中的綠色產(chǎn)品打造，主動(dòng)從戰(zhàn)略上加強(qiáng)機(jī)械產(chǎn)品的生態(tài)環(huán)保設(shè)計(jì)，是一種主動(dòng)的環(huán)境戰(zhàn)略。通過(guò)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(guān)稅費(fèi)和罰款費(fèi)用，消除綠色貿(mào)易壁壘，拓展國(guó)際市場(chǎng)，得到相關(guān)方的支持，取得財(cái)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(jì)效益[6-7]。

食用菌機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)持續(xù)創(chuàng)新、學(xué)習(xí)等活動(dòng)加強(qiáng)企業(yè)的科技實(shí)力?？梢圆捎蒙鷳B(tài)設(shè)計(jì)、清潔生產(chǎn)、環(huán)保投資預(yù)算等措施，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(duì)企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生重大的影響。企業(yè)在進(jìn)行環(huán)境成本投資決策、控制和分析考核時(shí)，不能只關(guān)注短期經(jīng)濟(jì)效益，還要看長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)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(jì)效益共贏的發(fā)展格局。

2 食用菌機(jī)械低碳化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

2.1 采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)備

機(jī)械設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接決定了機(jī)械的性能和產(chǎn)品質(zhì)量。在國(guó)家向著低碳節(jié)約、綠色環(huán)保型經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的今天，機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域也需要跟上綠色環(huán)保的發(fā)展步伐，在設(shè)計(jì)階段就踐行綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的理念，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)模擬仿真和系統(tǒng)分析技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以節(jié)約開(kāi)發(fā)成本、將低碳設(shè)計(jì)理念貫穿到食用菌設(shè)計(jì)領(lǐng)域。目前最流行的先進(jìn)機(jī)械工程設(shè)計(jì)軟件有Autodesk Mold Flow Adviser、Auto CAD、Solid Works 等，它們一般都能夠提供整套機(jī)械設(shè)計(jì)方案，并在加工制造前對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行模擬評(píng)估以及優(yōu)化處理，減少潛在的設(shè)計(jì)失誤，縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，降低開(kāi)發(fā)成本。如Solid Works 可以進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)，參照已有的零件生成新的零件，不論設(shè)計(jì)用“自頂而下”方法還是“自底而上”的方法進(jìn)行裝配設(shè)計(jì)。

這種設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具，可以大大提高機(jī)械零件的重復(fù)利用率，為客戶提供了處理復(fù)雜零件和復(fù)雜制造循環(huán)的能力。在食用菌機(jī)械設(shè)計(jì)階段就體現(xiàn)出了綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)的理念，即產(chǎn)品應(yīng)具有節(jié)能環(huán)保、易回收、可重復(fù)利用等性質(zhì)，從機(jī)械零件設(shè)計(jì)的重復(fù)設(shè)計(jì)和循環(huán)設(shè)計(jì)方式來(lái)說(shuō)，就是對(duì)最終產(chǎn)品的一種再次利用，其它工業(yè)設(shè)計(jì)的機(jī)械零件，在食用菌專(zhuān)用設(shè)備制造時(shí)，可以加以利用；對(duì)更新?lián)Q代的機(jī)械零件或者已經(jīng)廢舊零件的再設(shè)計(jì)、回收，體現(xiàn)了一種社會(huì)資源的再利用和再分配，節(jié)約了整個(gè)社會(huì)的資源和能源成本，體現(xiàn)了低碳環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。

2.2 選擇低碳材料降低能耗

在食用菌機(jī)械低碳化設(shè)計(jì)中，采用低碳材料進(jìn)行設(shè)備制造是一種有效的方法，即采用一些可再生材料和無(wú)公害的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。如在食用菌機(jī)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，或者可以通過(guò)導(dǎo)光管將室外陽(yáng)光引入室內(nèi)為機(jī)械生產(chǎn)線進(jìn)行照明，見(jiàn)圖2。

如圖2 所示，為日光導(dǎo)光管照明系統(tǒng)。在食用菌包裝機(jī)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(dāng)完成其產(chǎn)品包裝功能后，還可以重復(fù)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(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

2.3 環(huán)保設(shè)計(jì)為循環(huán)利用創(chuàng)造條件

對(duì)食用菌機(jī)械開(kāi)展綠色環(huán)保型設(shè)計(jì)，是一個(gè)對(duì)社會(huì)資源進(jìn)行再利用的過(guò)程。需要在食用菌機(jī)械的設(shè)計(jì)中，不斷改革創(chuàng)新，體現(xiàn)綠色環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。食用菌機(jī)械的設(shè)計(jì)本身也正在逐步體現(xiàn)這一理念，如食用菌粉碎機(jī)械，可以將樹(shù)枝、樹(shù)葉、木板、木片、下腳料、邊角料、廢舊木材、廢舊木質(zhì)家具、竹子、秸稈、玉米芯、玉米稈等進(jìn)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(guò)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(dāng)作肥料來(lái)使用。粉碎機(jī)械本身自帶環(huán)保功能，這此基礎(chǔ)上，還可以對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)改進(jìn)，進(jìn)一步體現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的功能。如可以通過(guò)加裝輪胎，讓粉碎機(jī)具備移動(dòng)作業(yè)的能力，一些小型的粉碎機(jī)就可使用人力拖動(dòng)，不再需要借用吊車(chē)等車(chē)輛來(lái)進(jìn)行移動(dòng)，從而節(jié)約能耗；同時(shí)，這種加裝的輪胎采用一種分體式設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)可拆卸式連接裝置，當(dāng)粉碎機(jī)報(bào)廢不能使用時(shí)，這個(gè)輪胎移動(dòng)裝置還可以用于其它機(jī)械設(shè)備的作業(yè)移動(dòng)，從而達(dá)到可回收重復(fù)利用的功能。

從綠色機(jī)械設(shè)計(jì)的角度來(lái)說(shuō)，一次性設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是不可取的，因?yàn)樗鼪](méi)有考慮機(jī)械設(shè)備的長(zhǎng)期使用和報(bào)廢問(wèn)題，綠色設(shè)計(jì)應(yīng)考慮產(chǎn)品的前期制造、使用一直到最后的設(shè)備報(bào)廢、回收和重用等全過(guò)程的處置方案，克服傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的不足，使食用菌機(jī)械產(chǎn)品都具有可回收、可拆卸、可重用的循環(huán)利用價(jià)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(shè)備；中期的生產(chǎn)加工滅菌、制冷、加熱設(shè)備以及后期的包裝和運(yùn)輸設(shè)備等。這些設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)理念主要體現(xiàn)在以下方面。

各生產(chǎn)線上的設(shè)備及部件應(yīng)盡可能通用，采用小的模塊化設(shè)計(jì)零部件進(jìn)行簡(jiǎn)單組裝，適合不同食用菌加工生產(chǎn)線的設(shè)備需求。如此一方面節(jié)約了設(shè)計(jì)生產(chǎn)成本，另一方面給機(jī)械裝配和施工帶來(lái)便捷。

模塊設(shè)計(jì)時(shí)要盡量多考慮未來(lái)生產(chǎn)線升級(jí)和發(fā)展趨勢(shì)，提高模塊的兼容性和適應(yīng)性，支持未來(lái)的產(chǎn)品升級(jí)和更新?lián)Q代，延長(zhǎng)每個(gè)模塊的生命周期。

要考慮整個(gè)生產(chǎn)線設(shè)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(biāo)準(zhǔn)零件，使用通用型號(hào)、統(tǒng)一公差標(biāo)準(zhǔn)等；在維修設(shè)備時(shí)也盡量使用拆機(jī)零件和可替代配件。

3 食用菌機(jī)械生產(chǎn)環(huán)境的低碳化改造

食用菌機(jī)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(jī)械加工生產(chǎn)時(shí)，會(huì)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(gè)機(jī)械生產(chǎn)線的低能耗、低成本運(yùn)行的問(wèn)題。這些都可以通過(guò)機(jī)械生產(chǎn)環(huán)境的低碳化改造來(lái)解決。例如食用菌生產(chǎn)廠房的建筑材料低碳化?？梢圆捎铆h(huán)保外墻保溫材料，一方面可以給食用菌一個(gè)良好的生長(zhǎng)溫濕度；另一方面，也為機(jī)械生產(chǎn)線的正常運(yùn)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(yáng)輻射熱，有效吸收機(jī)械設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的熱能；或者通過(guò)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(mén)窗采用復(fù)合材料節(jié)能窗、中空玻璃窗等來(lái)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(jī)械生產(chǎn)線及廠房周邊的小氣候環(huán)境，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

對(duì)于一些食用菌烘干、滅菌和冷卻等機(jī)械設(shè)備，需要有額外的熱量來(lái)源，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(guān)鍵。可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐臈l件，在有地?zé)豳Y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(shè)備供水、在水資源匱乏的地區(qū)為機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)污水可回收裝置和節(jié)水設(shè)備；在陽(yáng)光照射充足的地方使用光伏、太陽(yáng)能發(fā)電；在風(fēng)口地區(qū)建立風(fēng)力發(fā)電設(shè)備，減少機(jī)械設(shè)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(shè)計(jì)的清潔能源，是一種典型的低碳環(huán)保的能量來(lái)源。

4 結(jié)論

通過(guò)分析當(dāng)前食用菌機(jī)械低碳化的現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，從食用菌機(jī)械低碳化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、低碳化改造論述了其可行性。提出食用菌機(jī)械的低碳化對(duì)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益都具有重要的意義，對(duì)生態(tài)環(huán)境和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展起到了積極的作用。食用菌機(jī)械行業(yè)應(yīng)響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召，減少能源和資源消耗；采用低碳材料和先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)綠色環(huán)保機(jī)械設(shè)備；加強(qiáng)食用菌機(jī)械零部件回收、循環(huán)再利用；對(duì)食用菌機(jī)械生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行低碳化改造、降低機(jī)械的噪音污染。只有多管齊下，才能真正實(shí)現(xiàn)我國(guó)食用菌機(jī)械的低碳化可持續(xù)發(fā)展。