CC BY
16
На всех этапах создания инновационной конкурентоспособной продукции наиболее сложным по многим факторам представляется процесс внедрения научных разработок в реальный сектор промышленности. В этой сфере Россия пока отстает от индустриально развитых стран и в условиях ВТО наша страна в случае несвоевременного решения этой важной задачи будет уступать свои сектора на внутреннем продовольственном рынке и снижать экспортный потенциал наших предприятий.
К примеру, в 34 государствах, входящих в Организацию экономического Сотрудничества и Развития, около 70 % ученых занимаются инновационным бизнесом, реализуя свои научные разработки в экономике по различным каналам и схемам.
Возможное решение данной проблемы мы видим путем создания центра трансфера технологий в рамках технологической платформы при активном взаимодействии с органами управления АПК регионов России, деловым сообществом, союзами и ассоциациями, работающими в
агропромышленном комплексе. Продвижение научных разработок в промышленность, выполненных в программах технологических платформ, должно строиться на учете интересов всех участников инновационных процессов, только в этом случае будут своевременно достигаться поставленные цели.
Решая задачи производственно-технического и экономического характера, необходимо должное внимание уделять вопросам формирования социокультурной среды, без которой вряд ли возможно добиться намеченных целей. Качество человеческого потенциала, как движущей силы инновационной экономики, зависит не только от уровня образования, профессионального опыта и квалификации кадров, но и от культурной среды, в которой происходит реализация инновационных проектов. И это связано с тем, что в инновационной экономике резко возрастает не только личная, но и социальная ответственность человека как генератора новых знаний, являющихся важнейшим ресурсом дальнейшего развития производства.
Формируемое социокультурное пространство на предприятиях промышленности позволяет сглаживать различного рода противоречия, возникающие в трудовых коллективах в процессе производства, укреплять оптимизм будущего развития и реализовать творческий потенциал кадров для инновационного развития промышленности. На основе культурных ценностей и исторических традиций трудовым коллективам легче адаптироваться к новым условиям работы в глобальной экономике для достижения намеченных целей.
И в заключение следует подчеркнуть, что реализация предлагаемых мероприятий по развитию инноваций на базе технологических платформ позволит ускорить создание современной технико-технологической базы пищевой и перерабатывающей промышленности, обеспечит рост производительности труда и конкурентоспособность российских производителей, которые смогут успешно работать на внутренних и внешних агропродовольственных рынках.
УДК 637.1/3
Экономическая целесообразность
использования перспективных технологий в молочной отрасли
А.И. Латышева, канд. экон. наук, доцент, Ж.А. Упилкова, А.И. Разумов
Пермская государственная сельскохозяйственная академия им. академика Д.Н. Прянишникова
В современных экономических условиях, обусловленных присоединением России к Всемирной торговой организации, наша страна получила право международной защиты своих коммерческих интересов и участия в многосторонних торговых переговорах, ведущихся под эгидой ВТО. В то же время перед пищевой и перерабатывающей промышленностью стоит задача доведения уровня отечественной продукции до мировых стандартов. В связи с этим, возникает необходимость пересмотра требований к качеству и безопасности отечественных товаров. Молочные продукты традиционно занимают одно из ведущих мест в пищевом рационе в силу привычек потребления и относительно небольшой цены. Внедряя новые научные разработки и изобретения в молочную отрасль,
Ключевые слова: плазмокаталити-ческие технологии; экономическая эффективность; энергосбережение; экология; качество молочных продуктов.
Key words: plasma-catalytic technology; high efficiency; energy saving; solution to the problems of health and environment; improve the quality of dairy products.
можно повысить конкурентоспособность продукции [1]. Плазмокатали-тическая технология очистки и стерилизации - одна из наиболее действенных инноваций, которая гармонизирует с новыми требованиями и стандартами.
В США, после трагедии 11 сентября, интенсифицировались исследо-
вания в области стерилизации озоном. В качестве примера можно привести корпорацию PlasmaSol, специализирующуюся на низкотемпературной плазменной очистке (близкой к плазмокаталитической). Эта корпорация получила множество грантов от министерства обороны США, DARPA. Исследования были проведены Electric Power Research Institute (EPRI, USA) по заказу U.S. Food and Drug Administration (FDA). Установлено, что при обработке озоном пищевых продуктов в них не образуется веществ, обладающих мутагенными или канцерогенными свойствами. Поэтому FDA сертифицировало озон как дезинфектант и санирующее вещество (disinfectant and sanitizer) для использования без каких-либо ограничений в пищевой промышленности США. Озон полу-
чил статус «Generally Recognized as Safe» (GRAS), что открывает широкие горизонты для использования газовой смеси, содержащей озон, в сельскохозяйственном производстве [2].
Для исследований мы получали озон из воздуха при помощи разработанных нами плазмогенераторов озона ПГО-01 и ПГО-02 (ЗАО «ЭКАТ» и ЗАО НПП «Западуралфонд») в рамках проекта № 4931 инновационной НИОКР «Выполнение конструкторских и технологических работ по установкам плазмокаталитической очистки и стерилизации воздуха производственных и бытовых помещений» Фонда содействия развитию малых форм предпринимательства в научно-технической сфере. В ходе эксперимента разработали установку плазмокаталитической стерилизации и очистки воздуха. Она основана на комбинированном воздействии низкотемпературной плазмы и озона высокой концентрации на молекулы газообразных загрязнений с устройством генерации поверхностного и барьерного разряда на высокопористых ячеистых металлах (ВПЯМ) (рис. 1). Окончательная очистка и полное разложение избытка озона происходит на токонагреваемом композиционном ВПЯМ с каталитическим слоем [3].
Инновационная особенность решения состоит в использовании электрода на основе ВПЯМ, проницаемого для очищаемой среды, подсоединенного к одному полюсу источника питания, другой полюс подсоединен к электропроводящей пластине на противоположной стороне диэлектрика [4]. Длина каналов разряда ограничена расстоянием между ячейками ВПЯМ, с ростом напряжения растет число микроразрядов. Тем самым растет их плотность и появляется возможность более эффективно использовать поверхность, вкладывая больше энергии в площадь разряда. При этом возникает очень высокая генерация озона с концентрацией, превышающей 40 мг/м3. Концентрацию озона в воздухе измеряли объемным и электрохимическим методом.
Воздушный поток, попадая в газопроницаемый ВПЯМ-электрод, тур-булизуется, взаимодействуя с хаотической сетчато-ячеистой структурой материала электрода, происходит насыщение воздуха озоном. В зоне поверхностного разряда разрушаются молекулы органических соединений, аммиака, сероводорода, оксида углерода, инактивируются бактериальные и вирусные организмы под действием как низкотемператур-
нои плазмы разряда, так и высокой концентрации озона. ВПЯМ-элект-род выполняет также роль саморегенерируемого воздушного фильтра. При ударном механизме улавливания на перемычках эффективно осаждаются и агрегатируются наиболее мелкодисперсные частицы, включая сажевые. Плазменный разряд и высокая концентрация озона выжигают и окисляют накапливающиеся частицы, непрерывно регенерируя фильтр. Для уничтожения озона на выходе воздуха из установки использовали серебряно-марганцевый катализатор на поверхности никелевого и медного ВПЯМ со слоем вторичного носителя оксида алюминия. После каталитических блоков концентрацию озона определяли газоанализатором ГОЗОН (производство «Хромдетэкология»). Достигнуто полное разложение озона при комнатной температуре и исходной концентрации озона свыше 40 мг/м3 (конверсия свыше 99,9 %). На выходе воздуха из установки озон не обнаружен ни одним из методов, в том числе и органолептическим (запах озона чувствуется при концентрации 0,001 мг/м3, а его предельно допустимая концентрация составляет 3,3 мкг/м3).
Объектами наших исследований были молокоперерабатывающие хозяйства и предприятия, а также их продукция. В течение последних шести лет ученые ПГСХА, сотрудники ЗАО «Экат», ЗАО НПП «Западурал-фонд» и специалисты предприятий проводили совместные комплексные исследования по изучению эффекта воздействия озона на пищевые продукты на всех уровнях переработки.
Цель научной работы - путем анализа, сопоставления данных «сухой» и «влажной» стерилизации дать экономическое обоснование целесообразности применения плазмокатали-тической технологии в отрасли.
Молоко представляет собой скоропортящийся продукт, а также благоприятную среду для развития возбудителей различных пищевых инфекций. При переработке данного продукта качественные показатели и показатели безопасности не должны превышать допустимый уровень, установленные нормативными актами Российской Федерацией. В статье представлены данные, полученные в ходе проведения экспериментальных работ, комплексных испытаний генераторов озона, в том числе в процессе эксплуатации на пищевых и перерабатывающих предприятиях, в сравнении с традиционными способами стерилизации и очистки. Традиционный, с применением хи-
мических реагентов способ стерилизации и очистки в данной статье обозначен как «влажный» метод, инновационный, с применением озона - «сухой». Изучена также экономическая сторона вопроса. Сопоставлены данные по затратам «влажной» и «сухой» стерилизации. Проведен анализ расходов ресурсов, энергии, труда и т.д. Новым в экономическом исследовании было изучение не отдельных технологических процессов, а анализ всех звеньев производства молочной продукции. Но при этом, в силу большого объема работ, не достаточно изучен вопрос влияния инноваций на конечную цену молочных продуктов.
Вследствие различных болезней молодняка крупного рогатого скота хозяйства молочной отрасли несут большие потери, связанные со многими факторами, начиная с падежа и расходов на лечение, заканчивая задержками в росте и развитии телят. При этом, как правило, применяется «влажный» метод стерилизации и очистки помещений. Наши исследования традиционного способа не дали положительных результатов при обработке вентиляционных каналов, «глухих» углов помещений и т. д. А воздействие на корма для животных скорее отрицательное. Добиться сокращения заболеваемости телят можно с помощью снижения концентрации микрофлоры в окружающей среде помещений, повышения качества кормов методом озонирования [5]. На основе данных, полученных при применении плаз-могенератора в молочных хозяйствах, была рассчитана экономическая эффективность. На предприятиях, где численность коров составляет 500 голов, ежегодный ввод в стадо нетелей достигает 150 голов. Тогда годовая экономия от использования «сухой» очистки составит: стоимость прибора - 33 040 руб., амортизация прибора в месяц - 550,67 руб.; энергозатраты на работу прибора (руб/ КВт^ч) - 2,2 руб.; количество часов работы в месяц - 15; энергозатраты на работу прибора (руб/мес)-13 200 руб. Итого затраты на дезинфекцию в год - 6 766,40 руб. Затраты «влажной» очистки в 2 раза превышают эти данные. Экономические показатели по падежу скота (гол/ мес): без обработки - 21 гол. х 6000 руб. = 126 000 руб.; после обработки озоном - 4 гол. х 6000 руб. = 24 000 руб. Разница потерь от падежа скота в сравнении между традиционной и нетрадиционной обработкой будет достигать 1 224 000 руб. в год. Животных, заболевших желудочно-кишечными
заболеваниями, после обработки озоном уменьшилось на 55 %; респираторными заболеваниями -19 %; годовая экономия за счет ускорения развития животных (на 150 особей) - 1 221 750 руб. Нами учтены далеко не все потери производителя, связанные с болезнями молодняка. Перенесенные в раннем возрасте болезни снижают продуктивный потенциал будущей коровы, а также уменьшают срок ее продуктивного использования.
Обработка молочных емкостей «влажным» методом (растворами хлорсодержащих дезинфектантов) имеет большие экономические издержки: обеззараживается только поверхность, непосредственно контактирующая с дезинфицирующим раствором; необходим большой расход питьевой воды на проведение обработки; нужна дополнительная доочистка сточных вод отхлор-содержащих соединений. Нами подсчитано, что затраты выросли почти на 43 %. А потенциально опасные факторы, такие, например, как остатки моющих и дезинфицирующих средств, могут попасть в молоко. Химические препараты, переходя в продукты питания и аккумулируясь в организме человека, вызывают многочисленные болезни. Озон успешно решает все эти проблемы, а стоимость производства озона в 2,5 раза дешевле. Для генерации озона необходим только воздух и электроэнергия. Прибор ПГО-02 преобразует кислород из воздуха, поступающего с помощью вентилятора, в молекулы озона. В молоке не выявлено отклонений в содержании микробиологических и химических загрязнителей. Озонирование может найти широкое применение как эффективный метод «сухой» низкотемпературной обработки технологического молочного оборудования и помещений. Чтобы уничтожить патогенную микрофлору, насыщение воздуха определенным количеством озона нужно проводить после уборки при отсутствии персонала [6]. Нами разработаны методы, средства контроля и технологические схемы процесса озонирования, а также режимы дезинфекции. Анализ применения «сухой» очистки как стерилизующего средства на молокоперерабатываю-щих предприятиях показал, что его внедрение в технологический цикл молочного производства имеет наибольший эффект и экономически оправдан при дезинфекции: боксов и помещений контрольного и заква-сочного отделения микробиологической лаборатории; оборудования в кефирном заквасочном отделении;
отделения для пересадки грибков; емкости под молочную продукцию объемом до 800 м3; холодильных камер для хранения готовой продукции; трубопроводов подачи сливок от охладительных установок до ванн заквашивания сметаны; помещения вспомогательных служб предприятия; технологического инвентаря и спецодежды персонала [7].
«Влажный» способ обработки, с использованием химических соединений, достаточно прост. В настоящее время его широко применяют для дезинфекций и дезодораций холодильных камер для молока и молочных продуктов. Однако есть очень серьезный изъян: эффективность дезинфицирующих и дезодорирующих растворов существенно падает при снижении температуры, а при их замерзании исчезает вовсе. Использование озона для дезинфекции и дезодорации холодильных камер показывает, что этот метод имеет целый ряд преимуществ перед традиционным способом. Прежде всего, при понижении температуры в холодильнике эффективность процесса не только не уменьшается, но даже и возрастает, что позволяет производить озонирование без отопления [8]. Кроме того, затраты времени на обработку сокращаются примерно в пять раз, т. е. холодильное оборудование меньше простаивает. Анализ, проведенный экономистами ПГСХА, с учетом всех данных, показал, что достигается существенное сбережение электроэнергии (до 15 %), поскольку ее требуется гораздо меньше для выработки холода. Что касается дезодорации, то именно озон, благодаря своим химическим свойствам, способен наиболее эффективно бороться с затхлым запахом и образованием колоний плесени не только на стенках холодильных камер, но также и на упаковках с молочной продукции. При этом увеличивается срок хранения молока. Озоновая дезинфекция не требует последующей обработки— промывки или дегазации изделий в специальных помещениях. В процессах инактивации бактерий, грибов, вирусов для озона требуется меньшее время контакта. Еще одно значимое свойство озона как окислителя - его способность разрушать микотоксины. Так, обработка газообразным озоном или раствором озона в воде продуктов молочного производства при хранении повышает биологическую ценность продукции вследствие разрушения токсинов.
Экспериментальные исследования выполняли в лаборатории ЗАО НПП
«Западуралфонд» по проведению «влажной» и «сухой» стерилизации внутренних поверхностей технологического оборудования. Проведен комплексный анализ стерилизации традиционной и инновационной технологией. Выявлены положительные и отрицательные моменты «влажных» и «сухих» способов.
Вот некоторые результаты лабораторных исследований использования химикатов для обеззараживания. 15.01.2011 г., г. Пермь, лаборатория ЗАО НПП «Западуралфонд». Проведены замеры степени обеззараживания оборудования химическими дезинсектантами на основании ветеринарно-санитарных правил. Испытания проводили в помещениях комнаты площадью 8 м3. Исследования проб воздуха проводили по общепринятым методикам, изложенным в Руководстве Р.3.1.683-98, Методическим рекомендациям по исследованию микробиоты помещений (под ред. О.Д. Васильева, СПбМА им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, 2003). Контрольные пробы воздуха отбирали до обработки, опытные пробы - после обработки. Контрольные и опытные пробы воздуха отбирали седиментационным способом (метод Коха) и определяли количественное содержание микроорганизмов в 1 м3 воздуха. В качестве питательной среды использовали элективный солевой агар для выделения стафилококков (ОАО «Био-мед» им. И.М. Мечникова). Точками отбора проб служили два уровня: 0 см и 140 см от уровня пола. По результатам проведенных исследований КОЕ обнаружены в местах, недоступных для «влажной» обработки. Проведены замеры степени обеззараживания помещения и оборудования «сухим» методом на основании ветеринарно-санитарных правил.
Испытания проводили в помещениях объемом 35 м3. В помещении были установлены два плазмогене-ратора озона. Пробы воздуха исследовали по общепринятым методикам, изложенным в Руководстве Р.3.1.683-98 (Нормативные материалы по санитарно противоэпидемическому режиму в учреждениях здравоохранения, 1998), Методическим рекомендациям по исследованию микробиоты помещений (под ред. О.Д. Васильева, СПбМА им. И.И. Мечникова, Санкт-Петербург, 2003). Контрольные и опытные пробы воздуха отбирали через определенные промежутки времени седи-ментационным способом (метод Коха) и определяли количественное содержание микроорганизмов в 1 м3
воздуха. В качестве питательной среды использовали эндо- и питательный агар. Точками отбора проб служили два уровня: 0 см и 140 см от уровня пола, время отбора - 5 мин.
Результаты исследований эффекта обеззараживания воздушной среды плазмокаталитической установкой показаны в таблице.
Из данных таблицы следует, что за время обработки газообразным озоном в тех условиях, в которых проводили эксперимент, наступала полная инактивация микроорганизмов. Это указывает на наличие эффекта стерилизации в зависимости от параметров системы и времени экспозиции.
На основании анализа вышеперечисленных испытаний и экспериментов сделан вывод, что использование «сухой» обработки более эффективно, чем «влажной». Известно, что озон имеет эффект «второй волны». Окружающая среда «впи-
Пыль, бактерии, вирусы,аэрозоли, токсичные газы С H O,NH CO
x y z' 3'
Озон, деактивированные микроорганизмы, радикалы C-n, CxH -m, NOx, OH-1, O, O x y
_*
* i^ls^
Ш *
Поверхностный разряд (2-3 кВ, I Стеклянный изолятор
Высокопористый
пенометаллический
электрод
* ЩЩ
жШ-1'
кгц)
I
Электрод
Рис. 1. Принципиальная схема разрядного устройства плазмотрона на основе ВПЯМ
Время экспозиции, мин Уровень отбора проб КОЕ* на чашке Петри КОЕ* в 1 м3 воздуха Уровень стерилизации, %
Контроль А 3 3,0-102
В 2 2,0^102
15 А 2 2,0^102 33
В Роста нет Роста нет 100
30 А 1 1,0^10 67
В Роста нет Роста нет 100
45 А Роста нет Роста нет 100
В Роста нет Роста нет 100
Примечание. КОЕ - колониеобразующая единица; точка отбора проб: А - 0 см; В - 140 см. Для определения микробного числа в воздухе подсчет вели по формуле Омелянского Х=ах100х1000х5 Вх10хТ
тывает» озон, а затем постепенно отдает его. Это дает более глубокую стерилизацию [9]. В лаборатории ЗАО НПП «Западуралфонда» был проведен эксперимент по дозировке озона при обработке помещений. Положительный эффект отмечен через полгода, хотя эти данные требуют дополнительных исследований.
Обсуждения по результатам применения плазмокаталитической технологии в молочной отрасли проходили на научных конференциях и круглых столах в вузах г. Пермь с учеными, специалистами АПК. Была дана положительная оценка применения перспективных технологий в молочной отрасли. Эффективность данной технологии, как экономическая, так и экологическая, подтверждается многочисленными отзывами о работе плазмогенераторов озона в хозяйствах и предприятиях Пермского края. Например, отзыв о работе генераторов озона на одной из пермских фабрик: «Сертификат соответствия РОСС RU/AИ50.В02001. Озоновые технологии зарекомендовали себя как дополнительное существенное средство повышения общей экологии, санитарии и культуры производства. Генераторы озона ПГО-01 ТУ2178-002-72202761-2006 совместной разработки и производства ЗАО «Экат» и ЗАО НПП «Западу-ралфонд». Изделие отличает более выгодное соотношение цена/качество по сравнению с зарубежными аналогами, а также расположение производственной базы поставщиков в г. Пермь. Экономический эффект от внедрения озоновой технологии в 2007 г. составил 200 тыс. руб.».
Молочная продукция, переработанная с помощью плазмокаталити-ческой технологии, пользуется повышенной популярностью у населения. Этот интерес обусловлен органолеп-тическими свойствами товара. Он отличается более выраженной окраской, ярким вкусом и ароматом. По мнению дегустационной комиссии, образцы, обработанные по «сухой» методике, имеют лучшее качество.
Таким образом, совокупность полученных результатов свидетельствует об экономической целесообразности использования плазмока-талитической технологии очистки и стерилизации кормов, помещений, оборудования, продукции на предприятиях молочной отрасли. Данная технология уменьшает количество отрицательной микрофлоры, улучшает органолептические свойства готовой продукции, повышает ее ценность.
Известно, что один из источников повышения конкурентности продукции - снижение цены товара. Использование инноваций в процессах переработки молока позволяет сократить материальные, энергетические затраты, снизить цену, повысить качество молочной продукции, обеспечить экологическую и техническую безопасность, увеличить спрос на молочную продукцию. Все это способствует экономическому росту отрасли. При этом молочные продукты сохраняют высокий уровень естественной безопасности. Новизна проведенных научных решений подтверждается патентом РФ № 2286201.
ЛИТЕРАТУРА
1. Материалы семинара ПТПП «Преимущества и риски развития бизнеса в условиях присоединения России к ВТО»//Санитарные, фито-санитарные меры и техническое регулирование. - Пермь, 11.12.2012.
2. Nelson, C.R. PlasmaSol' Seth Trooper/C. R. Nelson//N.J. LifeSciTech. - Q2 2003. - V. 2. -№ 2. - Р. 34-35.
3. Макаров, А.М. Установки очистки и стерилизации воздуха помещений на основе композиционных высокопористых ячеистых материалов/ А.М. Макаров//Экология и промышленность России. - 2006. -№ 5. - С. 8-9.
4. Патент № 2286201 РФ МПК В01 J8; A61 L97; B01J8/02 Способ очистки газовых выбросов и устройство для его осуществления/А.А. Макаров, А.М. Макаров; ЗАО «ЭКАТ».
5. Латышева, А.И. Экономическая эффективность применения озонных технологий в лечебно-профилактических целях на фабриках/А.И. Латышева, Г.А. Пьянков, А.И. Разумов// Пермский аграрный вестник. - LXVIII Всероссийской НПК. - 2008.
6. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. - Вводный т. IV/под ред. В.Е. Фортова.- М.: Наука, 2000. - С. 422-428.
7. Макаров, А.М. Эффективность применения озона в агропромышленном комплексе/А.М. Макаров// Актуальные проблемы регионального развития сельского хозяйства: Сб. научных трудов. - Пермь: ПИППКК АПК, 2008. - 206 с.
8. Дезинфекция и дезодорация холодильников способом озонирования. - М.: Министерство торговли СССР, 1973.
9. Методы испытаний дезинфекционных средств для оценки их безопасности и эффективности (раздел 2.1.15). - М.: МЗ РФ, 1998.
