Анализ природных сорбентов для очистки растительных масел

Размещено на http://www.allbest.ru/

18

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

В условиях развития рыночной экономики и различных форм собственности в России быстро развиваются масложировые предприятия. Растет производство продуктов питания и увеличивается выпуск лекарственных препаратов, разрабатываются альтернативные виды топлива на основе очищенных масел и жиров. Также очищенные масла используют для производства жирных кислот, моющих и косметических средств, лакокрасочных покрытий.

Наличие широкого рынка растительных масел и жиров, а также значительных ресурсов масличного сырья для их получения привело к тому, что в России в последние годы наблюдается тенденция увеличения мощностей действующих масложировых предприятий. Создаются новые высокопроизводительные технологические потоки переработки растительных масел, а также малотоннажные производства, которых насчитывается уже несколько сотен. Они размещаются либо в районах массового производства масличных культур, либо максимально приближены к районам потребления готовой масложировой продукции.

Рост объемов производства масложировой продукции связан, в первую очередь, с тем, что в питании человека жиры являются основным источником энергии. Средняя норма потребления жиров для человека составляет около 100 г в сутки. Ненасыщенные кислоты, содержащиеся в маслах, необходимы для нормального роста и развития организма. Они способствуют выведению из него избытка холестерина, повышают сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям, предупреждают кожные заболевания, способствуют заживлению ран, укрепляют мышечную и сердечно-сосудистую системы. И в то же время растительные масла содержат ряд веществ, снижающих пищевую и физиологическую ценность продуктов, затрудняющих их последующую переработку. Это связано с тем, что в вещества, извлекаемые из семян в процессе добывания, кроме ценных компонентов, попадают и некоторые примеси (например, воски).

С целью очистки любое масло должно подвергаться сложной многостадийной обработке, в результате чего его пищевая и физиологическая ценность, а также качественные характеристики улучшаются. Внедрение более простых или экономически выгодных схем очистки, как правило, связано с перевооружением предприятия, списанием существующего оборудования, а также с изменением параметров производственного цикла. Этот процесс находится в корреляции с уровнем капитальных экономических затрат.

Разработанность темы исследования

Представленные к настоящему времени в литературе сведения [1-3] касаются, в основном, вопросов очистки подсолнечного масла, в отношении которого в нашей стране, как правило, и ведутся экономические расчеты. Вопросы оптимизации очистки и перспективы статистического прогнозирования на других объектах исследования, к сожалению, разобраны не в полной мере. Из работ в данной области известны, пожалуй, лишь фундаментальный труд Пароняна c соавторами [2] и исследования замечательного специалиста Белобородова из ВНИИ жиров [3], отчасти затрагивающие математический аппарат в приложении к вопросам экономики масложировой промышленности. В целом же большинство экономических расчетов носит локальный характер и сводится к примитивной оценке удорожания транспортных расходов по доставке импортного сорбента к месту дислокации предприятия.

Кроме того, ввиду отсутствия информации по качественным характеристикам отечественных отбеливающих глин, масложировые предприятия поставлены перед необходимостью самостоятельного выбора дорогостоящего импортного аналога или же вынуждены отказаться от проведения адсорбционной очистки сырья, что неизбежно приводит к ухудшению качественных показателей конечной продукции [4].

Таким образом, можно говорить о том, что в российских экономических литературных источниках отсутствует комплексное научное исследование, посвященное очистке различных растительных масел отечественными отбеливающими глинами.

Теоретическая и методологическая база исследования

Труды зарубежных и отечественных ученых в области очистки растительных масел и математического моделирования технологических процессов; периодические издания пищевого и экономического направления; публикации в средствах массовой информации (интернет-ссылки); действующее законодательство Российской Федерации.

Материалами для практической части работы послужили бухгалтерская и статистическая отчетность ОАО “Ивановский маргариновый завод”.

В ходе исследования применялась теоретическая база, вынесенная из дисциплин “Информатика”, “Статистические методы прогнозирования”, “Маркетинг”, “Анализ и диагностика финансово-хозяйственной деятельности предприятия” и др., а также методы экономико-математического моделирования (метод Гаусса), осуществлялась проверка адекватности построенной математической модели по критерию Фишера. При проведении экономических расчетов применялся разработанный нами программный модуль - код, интегрированный в книгу MSExcel (см. Приложение).

Цели и задачи исследования

Целью исследования является выявление экономических предпосылок использования разработанных в России месторождений природных сорбентов для очистки растительных масел и увеличения доли высококачественной продукции на российском рынке

Выполнение указанной цели предполагает решение следующих задач:

проанализировать возможность замены импортных аналогов сорбентов, применяемых на масложировых предприятиях, на более дешевые и доступные;

изучить проблему оптимизации выделения восков на отечественном сорбенте и вывести формулу прогнозирования их остаточного содержания в очищенном масле в любой момент времени ф;

предложить новый экономичный метод контроля качества очистки масла на фильтре;

установить возможность применения разработанных методов для различных видов масличного сырья (кроме подсолнечника);

определить основные затратные статьи в условиях достижения высоких потребительских характеристик продукта и доказать эффективность внесенных конструктивных предложений.

Глава 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И МЕТОДИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОНОМИКИ ОЧИСТКИ ПИЩЕВЫХ МАСЕЛ НА ПИЩЕВЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

1.1 Экономические перспективы очистки растительных масел на отечественных сорбентах

В середине 2000-х годов в Российской Федерации производится около 1,5 млн. т очищенных масел, являющихся не только повседневным пищевым продуктом, но и ценным сырьем для приготовления лекарственных препаратов [5]. При этом типовые способы очистки, как правило, предусматривают обработку масел адсорбентом на основе природных глин, содержащих оксиды кремния и алюминия.

Однако большинство разработанных месторождений сорбентов, положительно зарекомендовавших себя при очистке масел, после распада СССР оказались удаленными от месторасположения предприятий переработки масличного сырья либо на зарубежной территории (Грузия, Армения). А ведь три четверти их мирового производства сосредоточены в Германии, США, Японии и Англии. Поэтому на рубеже тысячелетий более 80 % российских производителей работают на импортных аналогах - активированной глине Tonsil Optimum FF (Германия) или американской Engelhard марок F160 с удельной поверхностью до 350 м2/ г и F115FF, F118FF, F105; глине месторождений Приекуле (Латвия) (в последнем случае - без активации) [6]. Для снижения сопутствующих очистке потерь жира расход сорбента стремятся ограничить до 0,5…2,0 %.

Тем не менее преимущества разработок богатых залежей природных алюмосиликатов России очевидны. Учитывая относительно низкую стоимость иследованных к настоящему времени отечественных глинопорошков по сравнению с сорбентами, предлагаемыми инофирмами (разница в цене составляет порой не менее 10 раз), экономически целесообразно вести поиск и исследования наиболее перспективных глин с российских месторождений [4].

Так, например, еще в 70-90-е годы ушедшего столетия отечественными специалистами - Шмидтом [7], Елецким [8], а также представителями Института химии Татарской автономной республики [9] - были получены патенты на введение в масла цеолитовых туфов, содержащих 70-80 % гейландита, бентонитовых и опковидных порошков, галлуазита Трошковского месторождения либо гумбрина. Кроме того, высокий результат очистки достигался на адсорбционной колонке - в движущемся слое огнеупорных глин, содержащих 50-90 % каолинита [10].

Как известно [4], в России имеется пять провинций отечественных сорбентов: Центральная (Тульская, Калужская, Воронежская области), Поволжская (Татарстан, Башкортостан), Сибирская (район Красноярска), Приморская (район Владивостока) и Северо-Восточная (Чукотка). Для первоочередного исследования, на наш взгляд, целесообразно использовать глины Центральной провинции либо глины Поволжья, которые производятся в виде глинопорошков для бурения без какой-либо химической активации. В частности, по своему химическому составу, емкости катионо-обменного комплекса, коллоидности, набухаемости и ряда других свойств поволжские сорбенты близки к классическим отбельным глинам, обычно применяемым в качестве адсорбентов после химической активации.

В частности, совсем недавно установлены перспективы очистки растительных масел на каолине Самарских месторождений, включающем минеральную смесь каолинита (80-95 %), в - кварца и небольшое количество мусковита с размером зерен 5-20 мкм [11-13]. Использование его, во-первых, не требует изменения существующей технологической схемы. К тому же применение самарского каолина позволяет повысить качество и количество выпускаемой продукции при снижении ее себестоимости.

Другими преимуществами такого сорбента является снижение потерь масла на стадии щелочной нейтрализации и, кроме того, возможность отказаться от водных промывок масла, поставив, таким образом, в резерв один сепаратор. Введение его на стадии адсорбционной очистки позволяет удешевить существующую технологию за счет резкого уменьшения расхода отбельной земли и, соответственно, потерь масла с фильтрационной лепешкой. Предлагаемые сорбенты значительно дешевле импортных аналогов, кроме того, налажена транспортировка их в Иваново и в Ивановскую область для приготовления таблетированных медицинских препаратов. Следует отметить, что усовершенствование существующих технологий, по всей видимости, будет определять в ближайшее время параметры конкурентоспособности той или иной масложировой продукции, поскольку оно позволяет снизить себестоимость очищенного масла.

Такой эффект достигается благодаря уменьшению отходов масла, снижению энергозатрат, затрат на обслуживание оборудования и расхода химических реактивов.

Кроме того, в Ивановской области разрабатывается Малоступкинское месторождение глины, основным породообразующим минералом которой является каолинит. Варьируя содержание в формовочных массах на основе малоступкинской глины оксида алюминия, выступающего пластификатором смеси [14], получают сорбент с заданным комплексом физико-химических свойств. Интерес к использованию соединений каолинита в сложном цикле очистки масел, вновь возродившийся в 90-е годы XX столетия, подтверждает актуальность темы. При этом можно ожидать сведения к нулю содержания в масле мыла, уменьшения энергозатрат на рафинацию и риска загрязнения окружающей среды.

растительный масло сорбент очистка

1.2 Краткий анализ товарного рынка очищенных масел

В 2005 г. на мировой рынок было поставлено свыше 37 млн. т жиров и масел, в том числе 33,6 млн. т (89,8 %) растительного и 3,82 млн. т (10,2 %) животного происхождения. Особо быстрыми темпами в 2000-е годы росла торговля растительными маслами, что влияло на структуру этих товаров на мировом рынке. Так, из 13 видов экспортируемых жиров и масел доля самого популярного на мировом рынке - пальмового масла - составляла в начале десятилетия 45,8 %, соевого - 23,2 %, подсолнечного - 8,8 %, кокосового - 6,0 %, рапсового - 5,4 %, кукурузного - 2,1 %, оливкового - 1,7 % и в совокупности пяти видов - льняного, касторового, хлопкового, арахисового, кунжутного - 2,7 %. Столь крупные масштабы торговли стали возможны благодаря тому, что специалисты научились очищать и консервировать масла. В настоящее время система хранения и транспортировки хорошо отработана и позволяет ежегодно перемещать от маслодобывающих предприятий до потребителя более 35 млн. т жиров и масел. Общее потребление жиров и масел к середине 2000-х годов в мире составило 116,4 млн. т, что составляло на 2 млн. т больше произведенного объема. Надо отметить, что за истекшее пятилетие ежегодно потребление на 4 % превышало уровень производства. Таким образом, можно думать, что на мировом рынке жиров и масел дела будут развиваться благополучно и в будущем, ибо и ведущие экспортеры, и импортеры рынка объктивно заинтересованы в этом.

Растительные пищевые масла, вместе с другими продуктами, составляют основу рационального питания человека. Они используются как в чистом виде, так и в виде разнообразных продуктов переработки - маргарина, майонеза, консервированных изделий.

Основной же культурой в производстве рафинированного российского масла является подсолнечник. Ценность его как товарного продукта определяется жирнокислотным составом и содержащимися в нем биологически активными веществами: витаминами (А, Д, Е, К), фосфатидами и др. Однако при использовании масел в пищевых целях их подвергают обязательной очистке - рафинации [15], после проведения которой удаляется и часть витаминов. В этой связи большее внимание в нашей стране следует уделять именно сое, целебные ингредиенты бобов которых и после очистки укрепляют сердечно-сосудистую систему, снижают артериальное давление, обладают мощным противораковым и антидиабетным действием, предотвращают и лечат остеопороз [16].

Минимальная цена по РФ на очищенное подсолнечное масло (фасованное) составляет 20,50 руб./л, а максимальная 40,00 руб./л. При этом наиболее низкий уровень цен зафиксирован в Воронежской области (20,50-22,00 руб./л) и Республике Адыгея (22,50-24,00 руб./л), а максимальный - в Кабардино-Балкарской Республике (29,00-33,50 руб./л), на Алтае (29,50-36,95 руб./л) и в Кировской области (33,20-36,05 руб./л)[5]. Что же касается сведений по другим маслам, то они, к сожалению, немногочисленны и касаются как раз соевого масла, на основе которого и в нашей стране, наконец, начали получать различные биологически активные пищевые продукты [17]. Наиболее дешево обходится потребителю очищенное соевое масло (отечественное) в Краснодарском крае (25,00-30,00 руб./л) и в Республике Адыгея (от 18,00 руб./л), а традиционно дорогим продуктом оно считается в Кабардино-Балкарской Республике (44,30-53,30 руб./л), Смоленской (42,00-48,00 руб./л) и, кстати, Самарской области (42,00-48,00 руб./л) - родине одного из крупнейших каолиновых месторождений (самарское, батракское), на базе которого проведена основная часть исследований настоящей дипломной научной работы.

В связи с проведением в нашем регионе комплексных исследований по химии и технологии льна, входящих в целевую программу развития России, большой интерес также, с экономической точки зрения, должны представлять разработки по очистке льняного масла. Для зарубежных экономистов весьма ценными сведениями в данной области, на наш взгляд, представляются таковые по оливковому маслу, выступающему как ценнейший лечебный продукт при оздоровлении печени.

В целом же можно полагать, что основами развития масложировой отрасли в настоящее время являются инновационные процессы, повышающие как экономический, так и технико-технологический уровень производства.

1.3 Недостатки системы очистки на пищевых предприятиях

Схема полной очистки растительных масел на типовом примере ОАО «Ивановский маргариновый завод» представлена на рис. 1.1.

Как видно из схемы, представленной на рис. 1.1, отбеливанию (адсорбционной очистке) подвергают масла после гидратации, щелочной нейтрализации, промывки и сушки. Для снижения окисления масел процесс отбеливания рекомендуется проводить под вакуумом. Обычно сорбент под вакуумом подают в вакуум-сушильный отбельный аппарат при температуре 80-95°С и после перемешивания с маслом в течение заданного времени отфильтровывают вместе с «захваченными» примесями на фильтр-прессах.

Количество импортной отбельной глины составляет, как правило, 0,3-2,0 % от массы масла, давление в отбельных аппаратах поддерживают 4 кПа.

На ОАО «Ивановский маргариновый завод» используется линия отбелки масла фирмы «Де Смет». В ее состав входят два смесителя объемом 10 м3 (для перемешивания масла с отбельной глиной) и два вертикальных пластинчатых фильтра. На рис. 1.2 представлен действующий вертикальный пластинчатый фильтр с вибровыгрузкой фильтрующего материала. После отбелки на него поступает масло в смеси с отбельной землей, которая, намываясь на сетку фильтровальных пластин, играет роль фильтрующего слоя.

Рис. 1.2. Общий вид пластинчатого фильтра

а - фильтр в сборе: 1 - корпус, 2 - крышка фильтра, 3 - пакет фильтровальных пластин, 4 - вибратор, 5 - запорное устройство с приводом для выгрузки садка, 6 - ввод суспензии масла в фильтр, 7 - выход фильтрата б - пакет фильтровальных пластин: 1 - пластины; 2 - сборный коллектор

Из основных недостатков существующей системы очистки растительных масел, с экономических позиций, мною отмечаются следующие:

Использование на стадии отбеливания дорогостоящих отбельных глин - Tonsil Optimum FF (Германия) или американской Engelhard марок F160.

Высокие энергетические затраты на охлаждение масла до 12 ?С и выдержку при указанной температуре в течение 6-8 ч, когда на заключительной стадии обеспечивается достаточная степень выделения восков вместе с указанными сорбентами после выделения их кристаллов на фильтре.

Достаточно дорогой и длительный (до 3 сут) метод контроля остаточного содержания восков в очищенном масле после фильтрации (гравиметрический), требующий расходов на экстрагент (эфир), значительных трудозатрат и тормозящий процесс отгрузки и реализации готовой продукции.

В задачи настоящей дипломной работы входило устранение указанных недостатков очистки (см. введение) с учетом расширения ассортимента очищаемых растительных масел. Кроме того, целесообразна оптимизация процесса именно на последнем этапе, которая к настоящему времени, как уже отмечалось выше, проведена исключительно для подсолнечного масла [3].

1.4 Использование математических моделей, методов и расчетно-экономических программ для прогнозирования эффективности очистки растительных масел

Любое растительное масло можно условно представить как смесь триглицеридов жирных кислот и различных примесных компонентов. При исследовании зависимости между содержанием тех или иных примесных компонентов (X) в смеси и каким-либо свойством этой смеси (Y) целесообразно, на наш взгляд, использовать метод линейной регрессии [18], позволяющий выявить, как изменения одной переменной влияют на другую. Модель строится на основании результатов фактического эксперимента и аналитически описывает зависимость результатов серии опытов. При проведении экспериментов другие параметры, считающиеся независимыми, остаются постоянными.

Эта модель описывается линейным уравнением первого порядка:

Y = a X + b , (1.1)

где а - коэффициент при независимой переменной X;

b - свободный член регрессии.

На такой основе можно, допустим, построить зависимость между остаточным содержанием восков в системе после фильтрации и каким-либо специфическим свойством масла, наиболее достоверно изменяющемся при различном количестве искусственно введенного в него и затем растворенного пчелиного воска. Поскольку воск - материал в химическом отношении инертный, такое свойство смеси масла с воском, по-видимому должно иметь не химическую, а, скорее, электрофизическую природу - например, электропроводность или же мутность системы (величина, связанная с обратным логарифмом оптической плотности системы).

Что касается оценки проводимости системы, подобная идея, несомненно, представляет большой интерес для масложировой промышленности и может быть в самое ближайшее время опробована на практике. Она требует только наличия относительно недорогого омметра и подготовки специальных кювет из пластичного материала, на боковые поверхности которых следует предварительно напылить проводящие металлические слои.

Определение мутности (или оптической плотности) масла, содержащего различные количества восковых примесей, описано сравнительно недавно [19, 20]. Разработанный метод великолепно подтвердил применимость уравнения (1.1) для ускоренного контроля восков и, на основании высокой экономичности по сравнению с известным, был в начале 2000-х годов рекомендован к внедрению на масложировых предприятиях, а один из авторов защитил его в публичной диссертации [21].

Единственным, пожалуй, недостатком полученных для различных масел зависимостей является то, что они справедливы при относительно высоких концентраций примеси (CВ > 0,1 мас. %), а при резком их снижении после очистки дают все же известную погрешность (точность оценки снижается).

В создавшейся ситуации, с целью усиления корреляции экспериментальных данных с полученными по модели, имеет смысл составить также и проанализировать регрессионные уравнения второго - шестого порядка, а затем, сравнивая уменьшение значений остатков b, остановиться на том из них, которое наиболее удачно описывает результаты эксперимента. Имеет смысл также сравнить коэффициенты детерминированности (R2) моделей первого и соответственно n-порядка, где n примет какое-либо целое значение от 2 до 6.

Другим, более качественным, путем моделирования может служить создание матрицы планирования экспериментов и использование уравнений, описывающих влияние сразу нескольких опытных факторов (X1, X2…) на степень очистки масла (Y) от восков. Тогда по результатам проведенных исследований необходимо:

рассчитать константы уравнения регрессии (X1, X2…) полного факторного эксперимента, составить уравнение, включающее кодированные значения переменных, и осуществить переход к натуральным [22];

произвести оценку значимости коэффициентов уравнения регрессии (по критерию Стьюдента):

произвести оценку адекватности полученного математического уравнения по критерию Фишера [23] при вероятности 95 %.

Кроме того, необходимо иметь в виду два принципиальных вопроса:

предложенный метод контроля должен быть экономичен (см. выше);

параметры масла применительно к процессу фильтрования должны рассматриваться как независимые.

Как следует из представленных выше умозаключений, весьма эффективным, хотя и не всегда дающим высокую точность, является оптический метод оценки. Так, весьма недорогим и быстрым методом контроля является микроскопия. Учитывая, что исходные размеры частиц сорбента составляют, в среднем, 5-20 мкм и на них будут сорбироваться воски, целесообразно применять микроскоп с увеличением в пределах х 200 ?700.

Такими параметрами могут служить размеры (d, мкм) или, например, число кристаллов (N) в поле зрения микроскопа, а также продолжительность кристаллизации (ф, мин), температура процесса (t, ?С) или интенсивность перемешивания сорбента и масла (n, с-1). Концентрация сорбента (С, мас.%) коррелирует с N и рассматривать ее дополнительно не имеет смысла.

Поскольку интенсивность перемешивания должна быть непостоянной (вначале необходимо обеспечить высокую частоту соударений контактирующих частиц, а спустя короткое время - резко ее уменьшить с целью предотвращения дробления кристаллов, выделяемых на фильтре), введение в модель параметра n отпадает. Полученные же после проведения фильтрации зависимости вида Y(Cв) = f (N, ф) или Y(Cв) = f (d, ф), по сути, мало чем будет отличаться от кривых кинетики кристаллизации и “новое слово” в моделировании сказать в данном случае вряд ли удастся.

С другой стороны, объединение показателей числа кристаллов (N) и их размерной характеристики (d), т.е. рассмотрение зависимости Y(Cв) = f (N, d) само по себе таит определенную угрозу, если учитывать основные каноны регулируемой кристаллизации. Дело в том, что, согласно положениям химии дисперсных систем, не принято в одном уравнении сводить две величины, совместно характеризующие функцию распределения числа частиц дисперсной системы по радиусу. Такой подход к моделированию при изучении кинетики направленного кристаллообразования (во времени), вероятно, неправилен по существу и не может дать достаточно осмысленного результата. Однако, при условии ограничения моделирования конечной стадией процесса - фильтрацией, когда каждый из вышеуказанных параметров независимо влияет на показатель остаточного содержания восков Y = CВ, никто не сможет достоверно утверждать о некорректности такого моделирования. В этом случае целесообразно “подключение” положений марковских процессов, когда для любого момента времени ф0 вероятностные характеристики процесса в будущем зависят только от его состояния в данный момент ф0 и не зависят от того, когда и как система пришла в это состояние [24]. Таким образом, введение параметра времени ф в модель в данной ситуации необходимостью не является.

Каким методы следует использовать при расчете констант полученных уравнений регрессии? В принципе, современные пакеты прикладных программ (Еxcel, MathCad, StatGraf и др.) содержат достаточное количество алгоритмов расчетов аналитических функций, статистических характеристик, приемов и методов оптимизации, генерации случайных чисел, а также оригинальные программы на стандартных языках программирования [24]. Это резко снижает уровень «технических» ошибок моделирования [25-29].

Так, при одновременном учете параметров N и d, безусловно, придется иметь дело с системой уравнений. В целом, системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ) широко используются во многих областях прикладной математики и экономики. Оставляя за рамками вопросы теории таких линейных систем, отметим, что некоторые СЛАУ вообще могут не иметь решения или, напротив, иметь бесконечное множество решений. Нами же в дальнейшем будут рассматриваться только системы, имеющие единственное решение.

В общем виде система уравнений с n неизвестными выглядит:

(1.2)

Таким образом, нам даны квадратная матрица коэффициентов при неизвестных {a ij}, где i, j = 1, 2, … n, и вектор-столбец свободных членов (правых частей уравнений) {bi }, где i = 1, 2, … n. В результате решения требуется определить n неизвестных x1, x2, … xn, которые удовлетворяют одновременно всем уравнениям системы.

Все методы решения СЛАУ делятся на две группы - прямые и итерационные. Прямые методы дают решение после выполнения конечного числа операций. Эти методы достаточно универсальны, но в ряде случаев полученное решение не является достаточно точным. Итерационные методы используют последовательные приближения (итерации) к искомому результату. Они позволяют получить решение с любой заданной точностью, но при их использовании заранее неизвестно количество предстоящих итераций, более того, итерационные методы в некоторых случаях вообще не дают решения.

В данном случае возможно решить систему уравнений (1.2) методом Гаусса. Суть его состоит в следующем. Квадратную матрицу коэффициентов при неизвестных преобразуют в верхне-треугольную матрицу (прямой ход). Для этого сначала первое неизвестное исключают из второго и последующих уравнений системы, затем второе неизвестное исключают из третьего и последующих уравнений и т.д. Таким образом, в последнем уравнении остается только одно неизвестное. Для реализации прямого хода используют следующие известные правила:

- любое уравнение системы можно умножить на постоянный коэффициент;

- можно сложить два любых уравнения системы и результат записать вместо одного из этих уравнений.

На втором этапе последовательно вычисляют значения всех неизвестных, начиная с последнего (обратный ход).

Рассмотрим пример применения метода Гаусса. Пусть имеем систему:

Для исключения первого неизвестного из второго уравнения умножим первое уравнение на (-a 21/ a11), т.е. на -0,5.

Первое уравнение примет вид:

2 x1 - 0,5 x2 + 0,5x 3 = -1,5

Сложив его со вторым уравнением исходной системы (2.2), получим:

-2,5x2 + 1,5x3 = -0,5

Можно заметить, что неизвестное x1 в данном уравнении отсутствует.

Для исключения первого неизвестного из третьего уравнения системы (1.3) умножим первое уравнение этой системы на (-a 31/ a 11), т.е. на -0,25.

Первое уравнение примет вид:

-x1 - 0,25x2 + 0,25x3 = -0,75

Сложив его с третьим уравнением исходной системы (1.3), получим:

-1,25x2 + 2,25x3 = 4,25

Заметим, что и в этом уравнении неизвестное x1 отсутствует.

Таким образом, система (1.3) примет вид:

4x1 + x2 - x3 = 3

-2,5x2 + 1,5x3 = -0,5 (1.4)

-1,25x2 + 2,25x3 = 4,25

Теперь исключим неизвестное x2 из третьего уравнения системы (1.4), сложив его со вторым уравнением системы (2.3), умноженным на -0,5.

Получаем систему:

4x1 + x2 - x3 = 3

-2,5x2 + 1,5x3 = -0,5 (1.5)

1,5x3 = 4,5

Прямой ход закончен, исходная матрица коэффициентов приведена к верхне-треугольному виду. В третьем уравнении системы (1.5) присутствует только неизвестное x3. Теперь легко осуществить обратный ход, т.е. вычислить неизвестные. Из третьего уравнения вычислим x3, его значение подставим во второе уравнение и вычислим x2, а затем из первого уравнения найдём x1.

Получим ответ: x1 = 1; x2 = 2; x3 = 3. Задача решена.

Кроме того, при обработке наблюдений часто возникает необходимость сравнить две или несколько выборочных дисперсий [30]. Основная гипотеза, которая при этом проверяется: можно ли считать сравниваемые выборочные дисперсии оценками одной и той же генеральной дисперсии. Обычно требуется выяснить, являются ли выборочные дисперсии s12 и s22 значимо различными или же полученные выборки можно рассматривать как взятые из генеральных совокупностей с равными дисперсиями. Предположим, что первая выборка сделана из генеральной совокупности с дисперсией у12, а вторая - из генеральной совокупности с дисперсией у22. Проверяется нулевая гипотеза о равенстве генеральных дисперсий Н0 : у12 = у22. Чтобы отвергнуть эту гипотезу, нужно доказать значимость различия между s12 и s22 при выбранном уровне значимости р. В качестве критерия значимости используется критерий Фишера.

Распределением Фишера (F-распределение) называется распределение случайной величины:

F = (s12 / у12) : (s22 / у22). (1.6)

Проверяется равенство (однородность) дисперсий обеих частей ряда, которая основана на сравнении расчетного значения этого критерия [23]:

Fрасч = s12 / s22 , если s1 > s2, (1.7)

или Fрасч = s22 / s12 , если s1 < s2 (1.8)

с табличным значением критерия Фишера Fтабл = F (б; n1 - 1, n2 - 1) с заданным уровнем значимости б . Если Fрасч < Fтабл , то гипотеза о равенстве дисперсий принимается, и переходят к следующему этапу. Если Fрасч ? Fтабл, гипотеза отклоняется. Делается вывод, что метод для определения наличия тренда ответа не дает.

Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЪЕКТА ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА ОСНОВ ОПТИМИЗАЦИИ ДЕЙСТВУЮЩЕЙ ТЕХНОЛОГИИ

2.1 Характеристика предприятия

2.1.1 Основные сведения о предприятии

Открытое акционерное общество (ОАО) «Ивановский маргариновый завод» реорганизовано 9 октября 1999 г. Юридический адрес предприятия: г. Иваново, пл. Примирения, д. 1.

В соответствии с Уставом, ОАО может осуществлять следующие виды деятельности:

- производство и переработка сельскохозяйственной продукции;

- сельскохозяйственное производство;

- производство продуктов питания;

- торговля, и иные виды деятельности, не запрещенные законодательством.

Уставный капитал составляет 200045,00 тыс. руб., разделен на 20004500 обыкновенных акций, номинальной стоимостью 10 руб. Принятая на предприятии учетная политика применяется последовательно от одного отчетного года к другому. Основополагающими нормативными документами, используемые для ведения бухгалтерского учета, является Глава 25 НК РФ «Налог на прибыль организаций». Налоговый учет - система обобщения информации для определения налоговой базы по налогу на прибыль на основе данных первичных документов, сгруппированных в соответствии с порядком, предусмотренным Гл. 25 НК РФ.

ОАО «Ивановский маргариновый завод» специализируется на выпуске очищенных растительных масел, майонезов и маргаринов. Тип производства - массовое.

Работа по договору промышленной переработки сырья и выпуска масложировой продукции дает предприятию возможность стабильно работать и, постоянно наращивая выпуск продукции, продолжать переоснащение производства.

В течение последних лет на предприятии активно ведутся работы по реконструкции основного производства и вспомогательных цехов, по ремонту и наладке действующего и вводимого оборудования.

Ассортимент выпускаемой продукции:

1. Рафинированные растительные масла: подсолнечное, хлопковое, соевое, рапсовое, кукурузное, арахисовое, горчичное.

2. Масло гидратированное.

3. Маргарины различных видов: Столовый, Молочный, Сливочный, Славянский, Ленинградский, Экстра, Солнечный, Городской.

4. Майонезы различных видов, в зависимости от вкусовой добавки: С перцем, С горчицей, С чесноком, С грибами.

К основным цехам на акционерном обществе Ивановского маргаринового завода относятся:

1. Цех рафинации;

2. Цех производства маргариновой продукции;

3. Майонезный цех.

Они взаимосвязаны и близки. На предприятии функционируют и вспомогательные цеха - типичные для пищевых производств и специфические. Общая схема участия цехов в производственном процессе и связи между основными и вспомогательными цехами представлена на рис. 2.1.

К вспомогательным цехам относят:

1. Электроцех;

2. Ремонтно-механический цех;

3. Цех холодильный компрессорный;

4. Котельная (вырабатывается горячая вода, рассол, пар);

5. Склады (тары, сырья, готовой продукции);

6. Отдел снабжения;

7. Центральная лаборатория;

8. Отдел ОТК;

9. Административно-бытовой комплекс

Источником водоснабжения предприятия является система городского водопровода. Такие сооружения обеспечивают пропуск расчетных расходов воды и на производственные, и на противопожарные нужды. В последнее время на территории предприятия установлены специальные системы фильтров. Энергоснабжение осуществляется по двум кабельным линиям от подстанции ИВ-5 по 6 кВт каждая [31].

Основным процессом является достаточно сложный процесс очистки, включающий следующие стадии: щелочная нейтрализация масла; отделение мыла; промывка; сушка масла.

Исходным сырьем для производства растительных масел служат неочищенные масла: подсолнечное, соевое, рапсовое, льняное, кукурузное, горчичное. Дополнительно может перерабатываться хлопковое масло.

В производстве используются как экстракционное, так и прессовое масла. На стадии щелочной рафинации используются вспомогательные материалы: щелочь NaOH, ортофосфорная кислота, лимонная кислота, вода жесткостью не более 2-4 мг-экв/г.

К энергетическим ресурсам относятся:

1. Вакуумная система;

2. Система пароснабжения;

3. Система снабжения установки сжатым воздухом.

Система оперативного управления на производстве предусматривает ежедневную обработку информации, полученной на блоке оперативного контроля за технологическим процессом с пультом ПДУ и записанной на соответствующих диаграммах, сведенной в итоговые таблицы, - в отделе главного технолога, накопления соответствующих данных у начальника производства, а также организацию утренних и экстренных производственных совещаний с привлечением ведущих специалистов предприятия. При наличии проблем, связанных с работой оборудования, сигнал о начале действия получает ремонтно-механический цех.

Контроль и учет на предприятии организуют Центральная лаборатория завода, ОТК и отдел снабжения.

Организационная структура управления ОАО «Ивановский маргариновый завод» является линейной.

Структура предполагает построение системы управления по ступеням иерархии, то есть подчинение подразделений или отдельных сотрудников непосредственному начальнику, который руководит ими по всем видам работ.

Во главе подразделения находится руководитель, наделенный полномочиями управления и несущий персональную ответственность за работу своего отдела перед руководителем высшего уровня. Результаты работы каждой службы оцениваются показателями, характеризующими выполнение целей и задач.

Эта система имеет преимущества:

- единство и четкость распорядительства;

- согласованность действий исполнителей;

- четкая система взаимных связей функций и подразделений;

- быстрота реакции в ответ на прямые указания;

- получение исполнителями увязанных между собой распоряжений и заданий, обеспеченных ресурсами;

- ясно выраженная личная ответственность руководителя за результаты деятельности своего подразделения.

Недостатки такой структуры:

- высокие требования к знаниям и опыту руководителя во всех сферах деятельности подчиненных и функциях управления;

- огромное количество информации, поток бумаг, множественность контактов с подчиненными и вышестоящими;

- излишний бюрократизм и задержка решений вопросов, касающихся нескольких подразделений [32].

Организационная структура предприятия представлена на рис. 2.2.

2.1.2 Товарная политика и стратегия сбыта продукции

В РФ выпускается приблизительно 1,5-2,0 млн. т рафинированных масел, из них более 100 тыс. т приходится на долю Ивановского маргаринового завода, входящего в состав 25 крупных предприятий данного профиля. Следовательно, доля продукта в общем сегменте рынка составляет приблизительно 5-6 %. Основными конкурентами ОАО «Ивановский маргариновый завод» в нашем регионе являются ОАО «Нижегородский масложировой комбинат», ОАО «Шуйский маслоэкстракционный завод». В связи с этим основными направлениями сбыта продукции являются северо-западное - г. Санкт-Петербург и Ленинградская область, Карелия (Петрозаводский район), Уральский регион (Коми АССР, г. Пермь и др.). Это связано и с тем, что продукция ОАО «Ивановский маргариновый завод» реализуется в данных регионах по более низким ценам по сравнению с выпускаемой на местах, несмотря на транспортные раходы. Устойчивость рынка сбыта позволяет изучаемому предприятию отпускать товар - майонезы, маргарины - в объеме, обеспечивающем окупаемость транспортных затрат.

Основными стратегическими направлениями разработки новых видов продукции, на мой взгляд, являются:

получение принципиально новых очищенных растительных масел, отличающейся от продукции конкурентов существенной новизной, защищенной патентами РФ (способы очистки от восков, а также от фосфорсодержащих веществ, компонентов пигментного комплекса);

получение растительных масел с улучшенными характеристиками относительно ранее выпускаемых;

получение качественно лучших масел за счет внедрения дополнительных приспособлений в уже известный технологический цикл:

сокращение ассортимента очищенных растительных масел, пользующихся меньшим потребительским спросом, и, напротив, повышение доли товара, популярного у покупателя;

повышение внимания нефтяных и нефтеперерабатывающих компаний к очищенному рапсовому маслу как ценному стратегическому сырью - прогрессивному заменителю известного вида топлива.

Прогнозировать работу Ивановского маргаринового завода можно следующим образом. По-видимому, предприятие будет, в основном, продолжать более глубокое внедрение на рынок, работая с существующими товарами на существующих рынках, обеспечивая рост продаж существующей целевой группе покупателей. Доход предприятия при такой стратегии обеспечивает рациональное производство и сбыт продукции. Эта стратегия направлена на улучшение деятельности самого предприятия. В данном случае можно и целесообразно предоставить дополнительные услуги потребителям, увеличить расходы на рекламу, активизировать деятельность по продвижению товара на рынок, расширить каналы распределения, модернизировать товар.

Что же касается продвижения на рынок новых очищенных масел, доля которых, вероятно, в ближайшее время, будет еще невысока, в их отношении целесообразно ведение стратегии интенсивного (активного) маркетинга, отличающейся тем, что на них устанавливается повышенная цена и расходуются дополнительные средства на стимулирование сбыта. Эта стратегия выгодна, поскольку потребители в своей массе не осведомлены о преимуществах продукции (содержание восков ниже, чем в маслах-аналогах), а потребители, уже имеющие о ней представление и осведомленные о качественных характеристиках масла, не постоят за ценой.

Кроме того, повышенная цена в отношении масел, очищенных по новому способу, защищенному патентом РФ, особенно там, где будет трудно сравнивать конкурирующие виды продукции, создаст впечатление о качестве, которое может остаться о продукции даже при последующем ее снижении.

Стратегический подход к управлению предприятием осуществляет головное предприятие ПЕТРОСОЮЗ (Санкт-Петербург) в лице непосредственного представителя - управляющего, которому подчиняется в том числе и Генеральный директор предприятия ОАО «Ивановский маргариновый завод».

Следует отметить основные составляющие стратегии предприятия, частично уже указанные выше, на которых акцентировалось внимание управляющего:

получение растительных масел с улучшенными характеристиками относительно ранее выпускаемых, особенно по части восков;

получение улучшенных растительных масел за счет введения дополнительных приспособлений в известный технологический цикл - в частности устройств, позволяющих эффективно производить вымораживание масел;

возможность замены кизельгура и импортных отбельных земель иными собентами с целью установления перспектив дальнейшего использования восковых осадков на этих материалах;

повышение внимания нефтяных и нефтеперерабатывающих компаний к очищенному рапсовому маслу как ценному стратегическому сырью - прогрессивному заменителю известного вида топлива.

Дальнейшая информация является закрытой и составляет коммерческую тайну предприятия. Однако можно прогнозировать работу предприятия так:

- продолжение операций с существующими товарами на существующих рынках, основная цель - рост продаж уже существующей целевой группе покупателей. Реализация стратегии предусматривает предоставление дополнительных услуг потребителям, увеличение расходов на рекламу в соответствующих регионах (Северо-Западный, Уральский), активизация деятельности по продвижению товара, расширение каналов распределения;

- вероятно попадание на рынок новых очищенных масел, доля которых, по-видимому, в ближайшее время, будет еще невысока (не более 10 % от общей массы). В их отношении мною предполагается ведение стратегии интенсивного (активного) маркетинга, т. е. на них будет установлена повышенная цена, а часть средств пойдет на стимулирование сбыта. При этом потребители, уже осведомленные о качественных характеристиках такого масла (содержание восков значительно ниже, чем в маслах-аналогах), заплатят за товар более высокую цену. Повышенная же цена в отношении масел, очищенных по новому способу, защищенному патентом РФ, также и у новых потенциальных клиентов способна создать впечатление о качестве, которое может остаться о новом масле даже при последующем снижении цены.

2.1.3 Характеристика сырьевой базы и энергоносителей

В качестве основного сырья для производства очищенного масла используется масло-сырец. Качественные характеристики продукта, контролируемые на входе, приведены в табл. 2.1. Кроме того, в процессе очистки используется ряд реагентов - ортофосфорная кислота, едкий натр, каолин Самарских месторождений, контролируемые показатели которых также приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1Характеристика сырья, материалов и полуфабрикатов

Наименование сырья, материалов и полуфабрикатов	Нормативно-технический документ	Показатели, обязательные для проверки
		Наименование	Значение по НТД
			Льняное 1сорт	Соевое 1 сорт	Оливковое
1	2	3	4
Масло растительное нерафинированное (льняное, соевое, оливковое)	ГОСТ 1129, ГОСТ 7825, ГОСТ 8988	Цветное число, мг йода, не более	25	50	50
		Кислотное число, не более	1,5	1	1,5
		Массовая доля нежировых примесей, %, не более	0,1	-	0,15
		Массовая доля фосфор- содержащих веществ (в пересчете на стеароолеолецитин)	0,2	0,2	-
		Массовая доля влаги и летучих веществ, % не более	0,15	0,15	0,25
		Температура вспышки экстракционного масла	225	225	230
Натр едкий	ГОСТ 2263-79	Концентрация	80-180 г/л
Ортофосфорная кислота	ГОСТ 10678-76	Содержание ОФК	85 %
Конденсат или умягченная вода	ГОСТ 4151-72	Жесткость Щелочность	Не более 1,8 мг-экв/г Не более 0,4 мг-экв/г
Отбельная глина	По сертифика-ту производи-теля, разрешен-ного к приме-нению органа-ми Госсанэпид- надзора РФ	По сертификату фирмы-производителя, разре- шенного к применению органами Госсанэпид- надзора РФ	Соответствует серти-фикату фирмы-произ-водителя, разрешенного к применению органами Госсанэпид надзора РФ
Каолин самарский	ТУ 5729-016-48174985-2003	По сертификату произ-водителя, разрешенного к применению органами Госсанэпиднадзора РФ	Соответствует серти-фикату производителя, разрешенного к приме-нению органами Госсан-эпиднадзора РФ

На ОАО «Ивановский маргариновый завод» поступает электроэнергия с двух подстанций. В качестве теплоносителя выступает пар различных параметров. Требуемая температура процессов достигается за счет обогрева паром высокого давления от 4600 до 6600 кПа (макс. 7500 кПа), который генерирует собственная котельная ИМЗ и специальные парогенераторные установки.

2.1.4 Важнейшие показатели хозяйственной деятельности

Результаты анализа прибыли ОАО «Ивановский маргариновый завод» представлены в табл. 2.2.

Анализ табл. 1 показывает, что величина себестоимости в абсолютном выражении увеличилась на 26059 тыс. руб., а по отношению к выручке удельный вес уменьшился на 1 %. Величина прибыли от продаж в абсолютном выражении увеличилась на 1824 тыс. руб., по отношению к выручке - на 1,1%.

Прочие операционные доходы в абсолютном выражении увеличились более чем в 2 раза (на 5866 тыс. руб.), по отношению к выручке - на 3,4 %. Прочие операционные расходы увеличились в 2 раза (на 5783 тыс. руб.), а по отношению к выручке - на 2,9 %.

Внереализационные доходы в абсолютном выражении увеличились на 1781 тыс. руб., по отношению к выручке - на 1,1 %. Внереализационные расходы уменьшились на 2510 тыс. руб., а по отношению к выручке - на 3 %.

Прибыль (убыток) до налогообложения увеличилась на 6198 тыс. руб. - по отношению к выручке на 5,7 %.

Налог на прибыль значительно повысился на 158 тыс. руб., по отношению к выручке - на 0,1 %. Чистая прибыль в абсолютном выражении увеличилась на 6170 тыс.руб., а по отношению к выручке - на 5,6 %.

Таблица 2.2 Анализ прибыли ОАО «Ивановский маргариновый завод» за 2004 г. (единица измерения - тыс. руб.)

Наименование показателя	код строки	За отчетный период	За аналогичный период прошлого года	Откло-нение (+, -)	Уровень в % к выручке в отчетном периоде	Уровень в % к выручке в базисном периоде	Отклоне-ние уровня
1	2	3	4	5=3-4	6	7	8=6-7
Доходы и расходы по обычным видам деятельности Выручка (нетто) от продажи товаров, продукции, работ, услуг (за минусом налога на добавленную стоимость, акцизов и аналогичных обязательных платежей)	010	135167	107284	27883	100	100	-
Себестоимость проданных товаров, продукции, работ, услуг	020	(131558)	(105499)	26059	97,3	98,3	-1
Валовая прибыль	029	3609	1785	1824	2,7	1,6	1,1
Коммерческие расходы Прибыль (убыток) от продаж	030 050	-3609	-1785	-1824	-2,7	-1,6	-1,1
Прочие доходы и расходы Прочие операционные доходы	090	10331	4465	5866	7,6	4,2	3,4
Прочие операционные расходы	100	(12761)	(6978)	5783	9,4	6,5	2,9
Внереализационные доходы	120	2895	1114	1781	2,1	1	1,1
Внереализационные расходы	130	(3447)	(5957)	-2510	2,6	5,6	-3
Прибыль (убыток) до налогообложения	140	627	(5571)	6198	0,5	(5,2)	5,7
Отложенные налоговые активы	150	420	621	-201	0,3	0,6	-0,3
Отложенные налоговые обязательства	160	355	686	-331	0,3	0,6	-0,3
Текущий налог на прибыль	170	(168)	(10)	158	0,1	-	0,1
Чистая прибыль (убыток) отчетного периода		524	(5646)	6170	0,4	(5,2)	5,6

Таблица 2.3 Анализ статей баланса ОАО «Ивановский маргариновый завод» за 2004 г.



Анализ статей баланса ОАО «Ивановский маргариновый завод» представлен в табл.2.3.

Анализ табл. 2.3 показывает:

1. Увеличение валюты баланса ОАО «Ивановский маргариновый завод» свидетельствует о повышении производственного потенциала фирмы. Основные средства увеличились (с 120361 тыс. руб. до 123965 тыс. руб.). Увеличились затраты и в незавершенном производстве (с 15 тыс. руб. до 194 тыс. руб.).

Дебиторская задолженность сократилась на 74%, что приводит к ускорению оборачиваемости оборотных средств в сфере обращения, а следовательно, и более эффективно используется оборотный капитал в целом.

Собственный оборотный капитал, в отличие от краткосрочных обязательств, которые могут быть востребованы у предприятия в любой момент времени, находится у предприятия в долгосрочном распоряжении, и от его величины зависит стабильность работы предприятия. Оборотные активы уменьшились на 64,39 % (в основном на величину дебиторской задолженности).

2. Анализ пассива свидетельствует об увеличении краткосрочных обязательств фирмы, что ослабляет финансовую устойчивость организации.

3. Доля уставного капитала осталась неизменной; кредиторская задолженность увеличилась на 3,13 %. Выросла задолженность перед персоналом организации на 35,02 %. Однако вместе с тем уменьшилась задолженность перед государственными внебюджетными фондами, задолженность по налогам и сборам на 6,3 %, и , что существенно, уменьшилась и задолженность перед поставщиками и подрядчиками (на 37,72 %).

Обобщив рассмотренные показатели, можно сделать итоговый вывод: предприятие достаточно активно развивается. За отчетный период (2004 год) произошло увеличение потенциала предприятия.

Важнейшей характеристикой финансового состояния предприятия является стабильность деятельности ОАО «Ивановский маргариновый завод» в свете долгосрочной перспективы (см. табл. 2.4).

Как видно из табл. 2.4, СОС>ЗЗ, т.е. собственные оборотные средства превышают запасы и затраты.

Также при изучении данных, представленных табл. 2.4, вытекает:

Таблица 2.4Сводная таблица аналитических показателей группы финансовой устойчивости ОАО «Ивановский маргариновый завод»

Показатель	Значение	Отклон уровня (+, -)	Запасы затраты (ЗЗ, тыс. руб.) Норма ( для коэффи-циентов)
	на начало отчетного периода 2004 г.	на конец отчетного периода 2004г.
Собственные оборотные средства (СОС, тыс. руб.):на начало отчетного года на конец отчетного периода	45817	8947	-	> 6703 > 7202
Собственные источники формирования внеоборотных активов (СДОС, тыс. руб.):на начало отчетного года на конец отчетного периода	46503	9988	-	> 6703 > 7202
Общие источники формирования внеоборотных активов (ООС, тыс. руб.): на начало отчетного года на конец отчетного периода	46503	9988	-	> 6703 > 7202
1. Коэффициент автономии	0,94	0,93	-0,01	> 0,5
2. Коэффициент маневренности	0,3	0,05	-0,25	> (0,1?0,3)
3.Коэффициент обеспеченности активами и собственными оборотными средствами	0,8	0,4	-0,4	> 0,1

Коэффициент автономии за отчетный период несколько снизился, хотя остался на довольно высоком уровне (0,93 при норме 0,5). Снижение коэффициента свидетельствует об уменьшении финансовой независимости предприятия, увеличении риска финансовых затруднений в будущем периоде. При этом снижаются гарантии погашения ОАО «Ивановский маргариновый завод» своих обязательств.

...