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[菇類]智慧化菇類生產,打造新興菇蕈產業

資料來源:行政院農委會農試所/石信德研究員兼研究室主持人、呂昀陞助理研究員、虎尾科技大學機械設計系/周榮源教授、台灣經濟研究院/劉一萍副研究員

美味多元的菇類料理,是餐桌上常見的珍饌,目前臺灣菇類產業鮮菇類年產量約14萬公噸,產值超過新臺幣130億元,占整體蔬菜產值 18%。但菇類種植耗費勞力,又面臨氣候暖化與菌種弱化的問題,在人力成本提高的情況下,要如何才能擺脫農業缺工壓力,且不受制於天氣,又能夠提高動能,協助菇類產業升級?行政院農委會在5年前下定決心,推動智慧農業「菇類領航產業」計畫。先由農試所開發人機協同作業的「省工機具」、民間的翔元公司打造「全自動製包機設備」,再由農試所技轉蕈源生技公司「香菇菌種生產事業化技術套組」,並由同樣是民間的蕈優生物科技農場發展「智農環控系統」,最後再銜接「產銷連結產消互動平臺」。5年下來,一步一腳印推動智農聯盟及物聯網配銷發展,共同開創菇類產業新價值。

圖1、菇類領航產業發展Roadmap圖1、菇類領航產業發展Roadmap

降低人力需求 日本經驗推動智慧養菇

「採收、理貨、幫香菇剪腳、庫間作業……菇類每個步驟都是人工。」這是6年前,菇類領航產業計畫推手石信德博士感受到的產業危機!當時他到日本參訪菇類工廠,看到從太空包製造、栽培、清洗、分級到包裝封袋,整個流程幾乎全部自動化,留下深刻的印象。他山之石可以攻錯,於是,石博士主導由農試所率先從省工機具著手,開發「太空包自動化上下架」與「鮮菇採收系統」,並且研發菇類液體菌種發酵與接種系統技術(其中金針菇、杏飽菇已於業界應用),同步縮短菌種生產週期,同時提昇菌種活性,穩定品質與產量。

石信德認為,菇類產業的問題除了產能下降,還有勞動力短缺,和土地成本高漲,因此決心進一步推動智慧養菇,發展智農場域IoT解決方案。由農試所與國立虎尾科技大學產學合作,輔導翔元公司完成「全自動製包機」設備,將自動化、資訊技術、物聯網、產線設計及機械製造等技術導入菇類生產流程,降低人力需求,每分鐘可穩定製造26至30包太空包,比傳統節省3至4名人工成本,降低不良率,提高品質。

位台中市神岡區的翔元公司,是一家以自動化機器設計及製造為核心的設計開發公司。對開發機具充滿熱情的廠長曾永村表示,研發全自動製包機(菇菌太空包製包機)生產種菇所需要的太空包,包括杏飽菇及香菇,以及其他菇種都可以應用。108年度翔元申請到農委會智慧農業業界參與計畫補助,第一年以該公司袋式香菇自動化製包設備為基礎,創新設計具備整合套袋、充填、壓實、打洞、束環、翻袋、上籃等操作的全自動化製包生產系統。

圖2、全自動化製包機之機構流程分析圖2、全自動化製包機之機構流程分析

第二年著重研製生產履歷品檢系統的功能,將袋栽菇類生產結合自動化、資通訊、物聯網、大數據與產線設計及機械製造等技術,把過去人力需求極大的菇類產業轉型為節能、高效率、智慧化的生產模式,並且透過IoT物聯網技術的導入及大數據的應用,讓業者能隨時監控菇舍的狀況,同時結合自動檢測技術,大幅降低產品的不良率,提高菇類太空包製包的品質。這套全自動製包機是國內第一套國產化且已經上線生產的最新設備,高效率且穩定的品質獲得菇農與業者的一致好評,菇農也期待能藉由該設備減少人力投入成本並增加產量。

圖3、國產化自動化製包機設備實體圖圖3、國產化自動化製包機設備實體圖

不再”藍瘦香菇” 農試所改善菌種增加產能

網路用語「藍瘦香菇」原意是「難受想哭」,卻也是臺灣香菇面臨的另一個威脅。由於氣候暖化與香菇菌種弱化等問題使國內香菇產能不穩定,進而影響菇農之生計,農試所透過改良液態菌種配方、提升菌種活力關鍵技術、選育耐高溫品種及改善菇舍環境等,可提升太空包鮮菇產量達1成以上,進而有效增加產能。目前已將相關技術技轉位於新社的蕈源生技公司,而透過蕈源生技公司優良菌種以及自農試所技轉的「香菇菌種生產事業化技術套組」製程互相配合,「菇類菌種栽培廠」所生產的單一太空包產量可較其他業者提升約20-30公克,換算每包約可提升新臺幣1.8~2.7元,以一分地計算約可提升8~12萬元的收益,目前已經進行推廣。

此外,為讓種菇不受天候影響,因此發展菇類全環控栽培系統,也是另一件迫切的任務,而位在高鐵彰化站附近埔心鄉的蕈優生物科技農場,正是業界翹楚!

擺脫靠天吃飯宿命 發展晶圓廠裡的蕈菇

體格壯碩、學電子工程的方世文是蕈優的創辦人,非農出身的他起心動念,來自於對抗農民「靠天吃飯」的宿命!方世文的岳父是傳統的菇農,遇到暖冬,彰化地區便無法生產,香菇只能是週期性產品。為了解決生產受制於天氣的問題,學電子工程出身的方世文到日本考察金針菇的種植,又遠赴荷蘭、法國,看到冬天下雪的荷蘭,透過空調恆控的環境,終年可以生產洋菇。他決定改變傳統種菇方法,將無塵室這種電子科技運用在種菇,透過環控設施及設備栽培,配合菇類的生長需求,打造完善溫控、加濕、二氧化碳控制、內循環和外氣交換系統的環境。別人的無塵室製造晶圓,他的無塵室養菇,雖然沒有成為電子新貴,轉個彎卻在農業圈成為營業額上億的科技新貴。

圖4、智慧農業菇類成果觀摩與會來賓合影留念圖4、智慧農業菇類成果觀摩與會來賓合影留念

近年來,在農委會智慧農業綱要計畫支持下,方世文投入戰情室開發,即透過科技環控設備進行菇類栽培,掌握環控栽培庫的環境參數感測數據資料(溫度、濕度、二氧化碳、光線),將收集到的資料整合於資訊管理系統,累積的菇類大數據經分析運用後,就可協助改善生產流程,成為企業內部的生產管理戰情室,提升生產效能、穩定品質及競爭力。同時,蕈優也是智慧農業參與計畫的優良場域業者,他們興建魔菇部落示範觀摩,帶領更多有志農民投入產業創新應用。

推動智農聯盟 開拓菇產業全球商機

菇類富含營養、低熱量,養生保健功能無庸置疑,但石信德舉出數據,「歐美每人每年吃6.5公斤的菇,我們只有3公斤多。」由於臺灣菇類產業市場多屬內銷,常有明顯淡旺季之別,屬於淺碟型市場,因此有必要開拓全球商機。惟全球化產業競爭態勢,穩定供貨、品規一致是成功關鍵,因此菇類產業整合與結盟勢在必行。像是在農業領域耕耘許久的蕈優,已經邁開腳步結合民間跨域業者,期能凝聚菇類產業共識,推動智農聯盟一起打進國際市場;民間業者展現高度企圖心,政府的決心也同步展開,2020年12月,在智慧農業綱要計畫執行團隊中的成員,包括農試所、工研院、台經院的推動與見證下,菇類智慧聯盟跨域科技合作正式展開,透過聯盟串接跨域科技,整合智慧農業服務業及菇農,期盼提升菇類產業競爭力走向國際。

聯盟籌組橫跨四大領域:在栽培面,2015年設立、位在南投縣的北山生技有限公司,是臺灣第一家引進日本鴻喜菇品種的環控養菇場,10多年前接受日本技術指導種植鴻喜菇,是聯盟裡智慧菇類栽培的代表;在設施面,2017年設立、位在台中霧峰的經典環境能源科技有限公司,負責菇類場域設施的整廠設計,引領聯盟奠定臺灣在地硬體設備的基礎;在元件面,2000年設立、位在台北市文山區的「全球驗證科技有限公司」,是聯盟裡農業物聯網的代表,可建置菇類生產監測、科學種植等大數據收集的基礎建設,打造智慧養菇整合應用的場域;在系統面,2002年設立、位在台北市大安區的基律科技智財有限公司,負責整合農業SI系統,涵蓋後端資料庫及上傳雲端等技術,促進現代化養菇轉型。四家業者組成合作聯盟,共同促進菇類產業規格化、機能化、國際化,提升農企業經營規模與效能。

有鑑於國內菇類產業生產技術與研發都已有一定成果,為了讓聯盟業者互助互利合作,農試所更進一步規劃智農聯盟的運作雛型,期能引導整合生產者共同擘畫運作藍圖,在國際占有一席之地,成功達到整廠輸出的目標。

圖5、菇類智農聯盟圖5、菇類智農聯盟

菇類智慧供應鏈 符合聯合國永續發展目標

菇蕈類是政府推動智慧農業重點拔尖產業之一,菇類領航產業團隊從106年到現在,總共促成業界10件、總金額超過5億元的投資。5年來的努力,不但促進菇業全環控智慧生產,提供消費者安心的溯源產品,同時加強生產自動化並導入新栽培技術;如此一來,菇蕈生產的良率提高了(如蕈優的菇蕈育成良率超過99%)、成本降低了、工時節省了、缺工問題改善了、農民收益增加了,再透過整合自動化搬運及採收作業模式,串接生產排程及訂單管理決策系統,增加產品規格及品質,提昇國際競爭力。菇類領航產業的相關研發,符合聯合國永續發展目標,目標9產業創新和基礎設施、目標8尊嚴勞動和經濟成長以及目標3良好的健康和福祉。

臺灣菇類產業在產官學研合力推動智慧化後,逐漸從勞力密集邁向資本密集,未來透過智慧農業綱要計畫的持續挹注,進行產業國際佈局及擴散服務,並透過智農聯盟打造菇類智慧供應鏈,組國家隊打世界盃,不論是搶攻菇類產品外銷商機,或是整廠輸出,臺灣菇類產業正在升級,期望在這波全球農業智慧化浪潮中大步走向國際市場。

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