Методологические аспекты формирования системы методик контроля технологического потока производства сахара

Продовольственная безопасность любой страны обеспечивается сбалансированным функционированием отраслей пищевой промышленности [1]. При этом каждое предприятие должно поддерживать свою конкурентоспособность на рынке, для чего отличаться гибкостью по отношению к реализуемому ассортименту продукции, учитывать меняющиеся предпочтения потребителей. Применительно к России продовольственная безопасность в части сахара достигнута, более того, обозначилась проблема его перепроизводства, в связи с чем вопросы гибкости при управлении технологическими процессами [2] производства сахара, возможности перенастройки линий на выпуск сахара заданного состава [3] приобретают особую актуальность, учитывая тенденцию увеличения его промышленного потребления при одновременном предъявлении специфических требований к нему как сырьевому товару.

Поэтому реализация системы менеджмента пищевого предприятия, составной частью которого является контроль качества и безопасности продукции, обусловленный вариабельностью внутренней и внешней среды [4], может считаться важным элементом поддержания качества сахара. Технология сахара из сахарной свеклы является сложной. Она базируется на превращении живого растительного объекта в кристаллическую форму высокоочищенного углевода. Основана на базовых принципах физических и физикохимических процессов, реализуемых в технологических линиях, воплощенных как совокупность взаимосвязанных последовательно установленных единичных экземпляров, групп, комплектов технологического оборудования, поточномеханизированных линий. Для такой сложной технологии в поддержании оптимального режима работы большую роль играет внутрипроизводственный операционный контроль в сочетании с входным контролем сырья. Причем, как показывает практика, для свеклосахарного производства входной контроль сырья при поступлении его в технологическую линию глубоко интегрирован с операционным контролем ввиду тесной взаимосвязи структурных, физических, фитопатологических свойств и химического состава корнеплодов с оптимальными параметрами процессов технологического потока и потребительскими свойствами образующегося сахара. Как отмечено в [5], для обеспечения качества и безопасности выпускаемой продукции необходим системный и поэтапный подход к контролю технологических процессов, что в полной мере относится и к системе технологического контроля производства сахара. Контурно эти подходы сформулированы при обосновании необходимости перехода системы технологического контроля производства сахара на новую парадигму [6]. Отмечено, что развитие методологии контроля технологического потока производства сахара основано на переформатировании действующей системы с переориентацией её задач, актуализации сущностного наполнения элементов структуры: объектов, параметров, периодичности контроля, совершенствовании инструментария в виде методик измерений.

Методы исследования

Выполнено теоретическое обоснование принципов формирования системы методик контроля параметров технологического потока производства сахара. Выбор и обоснование положений базируются на применении логических операций (сравнение, анализ, синтез, абстрагирование и обобщение) для раскрытия новых закономерностей взаимосвязи сущности методик и объектов контроля, в качестве которых выступают полуфабрикаты технологического потока в логической последовательности их превращений от сырья до готовой продукции.

Результаты и обсуждение

В структуре элементов системы контроля технологического потока производства сахара важную роль играет качество измерений состава пищевой продукции и полуфабрикатов потока, что определяется достоверностью результатов измерений, полученных при лабораторных анализах. Достоверность результатов измерений гарантирует, что реализуемая продукция будет иметь надлежащее качество [7]. В свою очередь, достоверность результатов складывается из квалификации лаборатории и технического уровня применяемых методов анализа. В научном и практическом плане многие стандартизованные методы анализа пищевых продуктов устарели, требуют определенной модификации и усовершенствования, а для отдельных показателей они вообще отсутствуют, в связи с чем в ряде отраслей уже проведена или проводится модернизация таких методов, позволяющая исследовать свойства готовой продукции на уровне международных стандартов [8] – [10].

Применительно к готовому продукту – сахару ситуация выглядит следующим образом: все методы испытаний стандартизованы, в основном соответствуют современным требованиям, гармонизированы с международной практикой; введены методы испытаний по новым ранее отсутствовавшим параметрам, в т. ч. ГОСТ Р 54641–2011 «Сахар. Метод определения крахмала», ГОСТ 12579–2013 «Сахар. Метод определения гранулометрического состава», ГОСТ 34201–2017 «Сахар. Определение диоксида серы йодометрическим методом». Для сырья – сахарной свеклы методы испытаний изложены в ГОСТ Р 53036–2008 «Свекла сахарная. Методы испытаний», который хотя и относительно современен, но внесенные в него методы являются калькой действовавших ранее, сформированных в 70–80-е годы XX в. В настоящее время изменился взгляд на сахарную свеклу как сырье для производства сахара: развивается понятие технологической адекватности сахарной свеклы, в практику свеклосахарного производства входит понятие прослеживаемости формирования её технологической адекватности [11], уточняются и расширяются параметры контроля. Например, в ГОСТ 33884–2016 «Свекла сахарная. Технические условия» введены органолептические показатели, однако метод их определения изложен скудно, к тому же при прослеживаемости сахарной свеклы требуется диагностика ее заболеваний, которая также базируется на органолептической оценке, при этом для неё отсутствуют как стандартизованные методы, так и какие-либо описательные инструкции. Что касается методик контроля полуфабрикатов технологического потока, используемые методики не являются стандартизованными, а изложены в «Инструкции по химико-техническому контролю и учету сахарного производства», базовые положения которой разрабатывались в еще более ранний период.

Следовательно, для поддержания работоспособности системы контроля и расширения её возможностей при обеспечении гибкости технологической линии по отношению к выпуску сахара заданного качества по требованиям промышленных потребителей необходимо выполнить формирование системы методик.

В основу методологии формирования системы методик контроля технологического потока производства сахара полагаем необходимым ввести следующие принципы:

• –    пакетный принцип создания системы методик измерений параметров;

• –    комплектование базового (стандартного) и расширенного кейсов методик;

• –    унификация изложения методик измерений одинаковых параметров по содержательной сущности для разных объектов контроля.

Рассмотрим указанные принципы подробнее. В широком смысле пакетный принцип применяется в методологии нормотворчества, широкую известность он получил в международной практике в условиях глобализации, где декларируются единые подходы на основе международных норм для снятия барьеров и обеспечения совместимости в разных сферах. В более узком значении он применяется и в ведомственном нормотворчестве при деятельности федеральных органов исполнительной власти, что способствует более качественному результату работы. В области технического регулирования данный принцип позволяет поддерживать непротиворечивость совместных инструментов, оптимизировать процесс внесения последующих изменений в техническое законодательство посредством пересмотра укрупненных актов, в которых представлена согласованная позиция широкого круга участников.

При детальном рассмотрении пакетного принципа в области технического регулирования можно увидеть, что его современная интерпретация опирается на идеи комплексной стандартизации, выдвинутой в СССР в 70-x гг. прошлого века. В этот период комплексная стандартизация понималась как деятельность по осуществлению обеспечения полного и оптимального удовлетворения требований заинтересованных сторон [12]. Чаще всего программы комплексной стандартизации применялись для наиболее значимых видов продукции, в т. ч. продукции сельского хозяйства, товаров народного потребления. Комплекс стандартов, как правило, имел иерархическую многоуровневость, предусматривающую тесную взаимосвязь и взаимозависимость нормируемых характеристик, охватываемых комплексом.

В современных условиях использование пакетного принципа признано перспективным направлением стандартизации на международном уровне: имеется опыт его применения в Таможенном союзе, Евразийском экономическом союзе [13]. Что касается современных реалий в России, комплексная стандартизация в соответствии с ГОСТ Р 1.0–2012 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения» осуществляется в отношении взаимосвязанных объектов и аспектов, стандартизируемых на одном уровне. С одной стороны, это означает преемственность понятия, с другой стороны, произошла его эволюция, которая отвечает современным реалиям снятия любых барьеров для установления требований ко всем аспектам, связанным с производством продукции, предоставления преференций по внедрению производителем новых прогрессивных решений. Исходя из обозначенной логики, пакетный принцип в современном понимании – это принцип стандартизации со всеми присущими ей стадиями и элементами, применяемый в целях выпуска объекта стандартизации на рынок.

Система методик контроля параметров технологического потока производства сахара будет представлять собой некий набор методик измерений, причем параметры контроля потока имеют много пересечений с параметрами оценки сахара, сахарной свеклы: в них, так же как в полуфабрикатах, контролируют содержание сухих веществ, сахарозы, редуцирующих веществ, золы, цветность продуктов. Выполнение измерений осуществляют с использованием одних и тех же приборов: поляриметров, определяющих величину угла поворота плоскости поляризованного света анализируемого образца в единицах международной сахарной шкалы, принятой для количественной оценки содержания сахарозы в растворах; рефрактометров, предназначенных для определения сухих веществ в растворах; фотометров – для определения цветности сахарных растворов; кондуктометров, предназначенных для определения содержания золы. Система методик контроля параметров технологического потока производства сахара потенциально предназначена для потребителей – предприятий, производящих сахар, т. е. это рыночный продукт; она условно может считаться объектом стандартизации, поскольку в определенном широком смысле является стандартом организации – объединения всех сахарных заводов России.

В этой связи для обеспечения совместимости методик как первичных документов при осуществлении операционного контроля целесообразно обеспечить единые подходы к их разработке, сущностному наполнению, построению и изложению, что возможно путем апроприации пакетного принципа, используемого в стандартизации, закрепив его в модифицированном виде как методический подход при планировании наполнения методиками схемы технологического контроля.

Как отмечено выше, система методик контроля параметров технологического потока производства сахара будет представлять собой набор методик измерений, чем по сути и является «Инструкция по химико-техническому контролю и учету сахарного производства». Но следует учитывать временной диапазон между текущей современностью и периодом формирования её базиса, который минимально составляет 50 лет. За этот период существенно изменились обстоятельства во всех сферах, что повлияло на обстановку среды, взаимодействующей с институтом контроля; наиболее обстоятельные изменения произошли на рынке сахара и побочных продуктов, в локальных процессах технологического потока производства сахара, во взглядах и методологии оценки качества пищевых продуктов, особенно за рубежом.

Так, в России постоянно увеличивается доля промышленного потребления сахара при уменьшении индивидуального потребления, при этом оформилась своеобразная сегментация сахарных заводов, которые специализируются исключительно на поставках продукта промышленным потребителям – предприятиям кондитерской отрасли, производителям безалкогольных и алкогольных напитков и др. Подобные кластеры сложились в Курской, Орловской, Липецкой, Воронежской областях, Краснодарском крае. Между тем промышленные потребители при оценке сырьевой ценности сахара не ограничиваются нормируемыми ГОСТом показателями, а предъявляют дополнительные требования, обусловленные спецификой производства и потребительскими характеристиками выпускаемого пищевого продукта. То есть предметность сахара, его сырьевая ценность определяется соответствием качества введенным дополнительным показателям при его входном контроле, которые базируются на знаниях закономерностей формирования качества пищевых продуктов с использованием сахара.

Для сахарных заводов в экономическом плане возрастает роль рынка побочных продуктов – мелассы, сушеного жома, получаемых при извлечении сахарозы из мелассы ионообменной хроматографией продуктов, которые имеют своих промышленных потребителей. По аналогии с сахаром определенные их потребители предъявляют дополнительные требования помимо отраженных в ГОСТе.

Такая постановка вопроса логично требует расширения номенклатуры параметров контроля технологического потока производства сахара с целью совершенствования оценки соответствия готовой продукции специальным требованиям промышленных потребителей, поскольку потребительские свойства сахара и побочных продуктов формируются на всем протяжении цикла превращения сахарной свеклы в товарные продукты и обусловлены результирующим влиянием множества факторов.

Следует отметить, что, хотя в целом основы технологии сахара остаются неизменными уже двести лет, локальные процессы технологического потока значительно видоизменились за счет новых вариаций схем, переоборудования линий современным энергосберегающим автоматизированным оборудованием нового поколения, закрепления и постоянного расширения используемой линейки технологических вспомогательных средств [14]. Такие изменения технологического потока закономерно вызывают появление новых параметров контроля процессов.

При сравнении подходов к организации системы контроля за рубежом и отечественной практики можно отметить принципиальное различие. Оно состоит в том, что зарубежные производители ориентированы на конкретного потребителя, в связи с чем в перечень контролируемых показателей включают параметры качества пищевого продукта, определяемые условиями рынка [15, 16]. Очевидно, что данный тренд характеризует эволюционное развитие взаимоотношений производителей и потребителей, поэтому его стоит развивать в России.

Исходя из того, что система контроля должна соотноситься с потенциальным потребителем продукции, акцентируя свою направленность применительно к объектам и параметрам контроля, обеспечивающим заданное качество сахара, мелассы, жома, вытекает необходимость расширения номенклатуры параметров контроля для тех предприятий, которые ориентированы на промышленных потребителей своей продукции. Те предприятия, которые ориентированы на индивидуальных потребителей в виде населения, могут продолжать работать по установившейся номенклатуре.

В связи с чем нами предлагается выполнить формирование двух наборов (кейсов) методик, дифференцируемых в зависимости от предназначения – товарности выпускаемого сахара. Критерием дифференциации выступает потребитель сахара: один кейс предназначен для предприятий, у которых товарность сахара ограничена населением, другой – для предприятий, у которых товарность сахара определяется заданными параметрами по требованиям промышленных потребителей. Соответственно первый кейс, обозначенный как стандартный (базовый), будет включать методики измерения основных параметров контроля, предусмотренных действующей системой контроля, с возможной актуализацией; второй кейс, позиционируемый как расширенный, будет включать методики контроля основных и дополнительных параметров, определяющих сырьевую ценность сахара у промышленных потребителей. Расширение номенклатуры параметров контроля в данном кейсе будет опираться на данные исследований в этой области, систематизированные в виде актуальной базы критериев сырьевой ценности сахара для разных отраслей пищевой промышленности, зависимостей между отдельными критериями сахара и параметрами технологического потока его производства. При формировании структуры стандартного и расширенного кейсов детализация позиций номенклатуры параметров контроля будет выполняться на основе учета технологических целей каждого последовательного этапа технологического потока, знаний о его вкладе в формирование потребительских свойств сахара и мелассы. Указанный подход позволит реализовать второй принцип методологии формирования системы методик контроля технологического потока производства сахара.

Переходя к вопросу непосредственного изложения методик измерений, применяющихся в контроле технологического потока производства сахара, следует подчеркнуть, что параметрами контроля являются величины, относящиеся к предмету количественного химического анализа для определения содержания компонентов химическими, физическими или физико-химическими методами. Практическую сторону химического анализа отражают аналитические методики, гарантирующие реальные возможности определения искомого вещества с приемлемыми аналитическими и метрологическими характеристиками. Исходя из этого методики, изложенные в «Инструкции по химикотехническому контролю и учету сахарного производства», по сути, ими не являются, представляя лишь некое контурное описание, без детализации приемов пробоподготовки, условий проведения измерений, требований к лабораторному оборудованию, реактивам и т. д.

В современных условиях требования к методикам измерений можно найти во множестве документов, в т. ч. и ведомственного значения. Общие положения приведены в ГОСТ Р 8.563–2009 «Государственная система обеспечения единства измерений. Методики (методы) измерений» и МИ 3269–2010 «Государственная система обеспечения единства измерений. Построение, изложение, оформление и содержание документов на методики (методы) измерений». На методы количественного химического анализа распространяются положения ГОСТ Р ИСО 5725-(1–6) – 2002 «Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений» в шести частях. При этом принятые в них подходы установлены для достижения максимально идентичных результатов измерений, проводимых в различных лабораториях [17].

Учитывая, что контроль технологического потока производства сахара непосредственно на предприятии осуществляется одной лабораторией, причем эти результаты относятся лишь к конкретному потоку, полагаем, что положения этих стандартов следует применять исключительно для оценки правильности результата измерений.

Но ввиду разнообразия аналитических терминов и понятий, применяемых в разных документах, сложившихся методических приемов у аналитических лабораторий разных ведомств и тематической направленности, двойственности в части применяемых в законодательной метрологии понятий и определений [17], желательным является гармонизация всех атрибутов, касающихся методик изложения измерений.

В нашем случае это может быть достигнуто как за счет унификации изложения методик измерений одинаковых параметров для разных объектов контроля по их содержательной сущности, так и за счет унификации изложения самого текста методики. При этом исходим из того, что описание методики должно быть дано в такой полноте, которая необходима и достаточна для воспроизведения методики в любой технически компетентной лаборатории [18], в первую очередь в лаборатории сахарного завода. Для этого может быть использована