科技模块9——农业与食品工业
科技板块9——农业与食品工业
Team: 职业退学助理
一、概览
作为关乎到居民日常饮食的关键行业，农业也是我们需要着重考虑的一个行业。为了在尽可能小的空间中与尽可能低的能耗下实现全民的食品卫生和充足，我们通过采用垂直农场等方式对于传统农业进行了科技化改造。
1.需求量
一人每天需求量：主粮谷类 300g，蔬菜 400g，水果250g，鱼、禽、肉、蛋等动物性食物150g，奶制品 400g，豆类即坚果类 30g，油 25g，盐<5g ……
每年总需求：主粮谷类 164250kg，蔬菜 219000kg，水果136875kg，鱼、禽、肉、蛋等动物性食物82125kg，奶制品 219000kg，豆类即坚果类 16425kg，油 13687.5kg，盐<2737.5kg ……
2.渔业
完全可以按照居民需求定时捕捞（太湖沿岸），沿岸渔船：400m^3。
3.农业生产
主粮谷类：水稻，土豆，玉米等。
蔬菜：各类主要蔬菜（按需求）。
水果：各类水果（按需求）。
辅助性作物：大豆、花生、油菜等
4.畜牧业
- 空间分布
垂直（蔬菜+水果）农业工厂：90000m^3。
耕地：22500m^3。
养殖牧场：27000m^3。
简单食品加工：20000m^3。
5.能量消耗
农业工厂：1500000kWh，
渔业：灵活耗电（可以类似于当前的禁渔期），年算50000kWh
耕地和养殖牧场耗电：65000kWh
二、细节设计
1.养殖牧场技术[i]
一方面采用畜牧业管理数字化的形式，用传感器来跟踪家畜日常活动，监测实时健康状况等等。同时这些数据可以帮助生产者快速有效地做出管理决策。用机器人技术应对传统畜牧场劳动力短缺的挑战。数据驱动的决策可以带来更好、更高效、更及时的决策，从而提高畜群的生产力。
另一方面利用我们中心数据库的显著优势，采用动物基因组学改造养殖技术，研究活体动物的整个基因图谱以及它们如何相互作用以影响动物的成长、发育的研究。基因组学帮助生产者了解其畜群的遗传风险并确定其未来的发展空间。然后通过育种决策进行战略性制定。
2.垂直农业技术[ii]
Sky Greens 的垂直农业系统由安装在 A 形铝框架上的旋转生长槽层组成。框架高达9米，有38层生长槽，可适应土壤或水培的不同生长介质。槽围绕铝制框架旋转，以确保植物在经过结构中的不同点时获得均匀的阳光、灌溉和养分。
垂直农业具有以下优势：
高产量：单位土地面积的产量至少提高了 10 倍。
高质量：这些结构位于受控环境中，可以严格控制输入材料，从而实现食品供应、食品安全、和食品质量保证。
灵活性：模块化结构由铝和钢制成，坚固耐用，使用寿命长。并且高度可定制和可扩展。结构可以根据不同的作物、生长介质和自然条件进行定制，甚至可以在原本非耕地上种植。
低能耗：利用自然阳光，无需长时间人工照明。旋转由独特的专利液压水驱动系统提供动力，该系统利用流水的动量和重力来旋转槽。
用水量低：通过采用淹没方法对植物进行灌溉和施肥，无需喷水系统，从而消除了电力浪费以及径流造成的水浪费。旋转 1.7 吨的垂直结构仅需要 0.5 升水。 水储存在封闭的地下水库系统中，并进行回收和再利用。
低维护率：安置在受保护的环境中，确保系统对人力的依赖程度较低。旋转槽和强化的厂容比也意味着较高的人力效率。
3. 食品加工创新技术
a) 高压处理（HPP）技术
用于快速杀死微生物、灭活病毒并使酶变性，无需使用热量。这是一个批量过程，一旦产品包装到最终容器中，就会施加高压（接近 100,000 psi 或 600 MPa）。并且高压处理与产品质量、尺寸或几何形状无关，只有少量产品无法高压处理。同时，经过高压处理的食物仍能高度保留营养和风味，从而保证在不同作物盛产的不同时间段，所有居民都仍然能享用到充足的食品。
b) 电加热：
利用微波、射频和欧姆加热等方式，用更少的能源生产高质量的产品。并且电加热的产品一般都是无菌包装，通常可以稳定保存，最大限度地减少营养物质的损失和质地的变化。
c) 高压挤压：
高压挤压被用来制造许多新产品，包括高蛋白谷物、植物蛋白和奶酪泡芙等咸味零食。挤压赋予食品独特的质地，良好的结合成分，往往更适合高蛋白/低淀粉配方的食物。它利用水分、高温和机械来混合原料并在几秒钟内快速烹饪。其结果是产品是致密的或膨化的。
4) 食品安全
通过先进的技术手段保证在无菌环境下进行食品的加工与包装，从而最大限度上保证居民的食品安全问题。同时，通过区块链机制使得食物生产链条完全透明公开，从而在公共监督的机制下确保食品安全