tehnološki sistemi i procesi
TRANSCRIPT
Univerzitet Union Beograd
Fakultet za poslovno – industrijski menadžment
Prof. Dr. Slobodan Ivović Mr. Jelena Ivović Tomović
TEHNOLOŠKI PROCESI I SISTEMI
Beograd, 2012.
1
Sadržaj
Uvod……………………………………………………………………………………………..7
1. TEHNOLOŠKI SISTEMI..................................................................................................9
1.1. Tehnološki sistem..................................................................................................10
1.2. Struktura proizvodno – tehnološkog sistema.........................................................12
1.2.1. Proizvodnja i njene karakteristike......................................................................12
1.2.2. Pojam proizvodno – tehnološkog sistema........................................................14
1.2.3. Elementi proizvodnje.......................................................................................17
1.2.3.1. Sredstva za rad...............................................................................17
1.2.3.2. Predmeti rada.................................................................................18
1.2.3.3. Sirovine..........................................................................................19
1.2.3.4. Materijali........................................................................................19
1.3. Odnos tehnološkog sistema i okruženja.......................................................................20
1.4. Preduzeće kao organizacioni sistem............................................................................22
1.5. Osnovne analize tehnološkog sistema.........................................................................26
1.5.1. Veze između tehnoloških sistema.....................................................................27
1.5.2. Opšta analiza tehnološkog sistema: Tehnološka matrica..................................28
1.5.3. Analiza strukture tehnološkog sistema.............................................................30
1.5.4. Ekonomska analiza tehnološkog sistema..........................................................32
1.5.5. Tehnološka analiza tehnološkog sistema..........................................................34
1.5.6. Tehnološki sistem i životna sredina..................................................................36
2. TEHNOLOŠKI PROCESI…………………………………………………………………40
2.1. Osnovne podele………………………………………………………………………43
2.2. Struktura tehnoloških procesa......................................................................................47
2.3. Tehnološki procesi pripreme sirovina..........................................................................49
2.4. Tehnološki procesi hemijske prirode...........................................................................52
2
2.5. Tehnološki proces fizičke obrade................................................................................54
2.6. Tehnološki proces završne obrade – finalizacija.........................................................55
3. TEHNOLOŠKI RAZVOJ I RAZVOJ PROIZVODA.......................................................57
3.1. Tehnika i tehnologija...................................................................................................59
3.2. Karakterisatika savremenog tehnološkog razvoja.......................................................60
3.3. Faktori tehnološkog razvoja.........................................................................................62
3.4. Komponente tehnološke promene................................................................................68
3.5. Pokazatelji tehnološkog razvoja..................................................................................71
3.6. Transfer tehnologije i privredni razvoj........................................................................77
4. PROIZVOD KAO IZLAZ TEHNOLOŠKOG SISTEMA...................................................82
4.1. Kategorija osnovnih proizvoda....................................................................................83
4.2. Životni tok proizvoda...................................................................................................85
4.3. Upravljanje izborom proizvoda...................................................................................90
4.4. Upravljanje formiranjem proizvodnog programa........................................................92
4.5. Upravljanje izborom proizvodne opreme…………………………………………...95
4.6. Ekološki aspekti upravljanja materijalnim proizvodima……………………………96
4.7. Specifičnosti i obeležja proizvoda u robnom prometu...............................................99
5. ENERGIJA U TEHNOLOŠKIM SISTEMIMA..................................................................106
5.1. Primena i sekundarni oblici energije..........................................................................107
5.2. Goriva – pojam, podela i sastav goriva......................................................................109
5.3. Karakteristike goriva.................................................................................................113
5.4. Čvrsta goriva.............................................................................................................114
5.5. Tečna goriva..............................................................................................................118
5.6. Gasovita goriva.........................................................................................................124
5.7. Elektroenergija..........................................................................................................127
5.8. Nuklearna energija....................................................................................................133
3
5.9. Energetika i ekologija..............................................................................................134
6. VODA U TEHNOLOŠKOM SISTEMU...........................................................................135
6.1. Kruženje vode u prirodi, prirodni izvori i čistoća vode...........................................136
6.2. Pokazatelji kvaliteta vode.........................................................................................138
6.3. Voda za piće.............................................................................................................140
6.4. Voda u industriji......................................................................................................141
6.5. Otpadne vode..........................................................................................................143
7. TEHNOLOŠKI SISTEMI ZA PROIZVODNJU I PRERADU METALA........................145
7.1. Metalni materijali...................................................................................................146
7.1.1. Osobine metala............................................................................................146
7.1.2. Legure.........................................................................................................147
7.1.3. Osnovni metalurški procesi..........................................................................148
7.1.4. Prerada i oplemenjivanje metala i legura.....................................................150
7.1.5. Gvožđe.........................................................................................................153
7.1.6. Čelik.............................................................................................................156
7.1.7. Označavanje čelika po standardima............................................................157
7.1.8. Obojeni metali.............................................................................................162
7.1.8.1. Bakar..................................................................................................162
7.1.8.2. Aluminijum........................................................................................164
7.1.8.3. Magnezijum........................................................................................165
8. TEHNOLOŠKI SISTEMI U INDUSTRIJI NEMETALA.............................................167
8.1. Keramički materijali…………………………………………………………….168
8.1.1. Sirovine za proizvodnju keramičkih proizvoda........................................169
8.1.2. Tehnologija dobijanja keramičkih proizvoda............................................171
8.2. Građevinski materijali …………………………………………………………….175
4
8.2.1. Cement…………………………………………………….......................175 8.2.2. Građevinska keramika…………………………………………………...177
8.3. Vatrostalni materijali……………………………………………………………....178
8.3.1. Sirovine i proizvodnja vatrostalnih materijala...........................................179
8.3.2. Vrste vatrostalnih proizvoda……………………………………………..181
8.4. Staklo........................................................................................................................182
9. TEHNOLOŠKI SISTEMI INDUSTRIJE POLIMIRA................................................187
9.1. Polimeri.....................................................................................................................188
9.1.1. Plastične mase...........................................................................................189
9.1.2. Prerada polimernih materijala...................................................................191
9.1.3. Izrada plastičnih proizvoda……………………………………………...193
9.2. Polimerizacione plastične materije...........................................................................195
9.3. Polikondenzacione smole i plastične materije..........................................................198
9.4. Prirodni i sintetički kaučuk......................................................................................200
9.5. Guma ili elastomeri...................................................................................................202
10. TEHNOLOŠKI SISTEMI U PREHRAMBENOJ INDUSTRIJI...................................204
10.1. Sastav, hranjiva i energetska vrednost prehrambenih proizvoda............................205
10.1.1. Belančevine..............................................................................................208
10.1.2. Ugljeni hidrati..........................................................................................210
10.1.3. Masti........................................................................................................212
10.1.4. Vitamini..................................................................................................215
10.1.5. Mineralne materije..................................................................................217
10.1.6. Voda kao sastojak prehrambenih proizvoda...........................................221
10.2. Žitarice i mlinski proizvodi......................................................................................223
10.2.1. Komponente kvaliteta žitarica................................................................225
5
10.2.2. Proizvodi mlinske industrije...................................................................230
10.2.3. Proizvodnja hleba...................................................................................233
10.3. Meso, hranjiva vrednost mesa i proizvodi od mesa.................................................235
10.4. Mleko i proizvodi od mleka.....................................................................................238
10.5. Voće i proizvodi od voća.........................................................................................239
10.6. Povrće i proizvodi od povrća...................................................................................243
10.7. Konzerviranje prehrambenih proizvoda..................................................................244
10.8. Zdrastvena ispravnost i bezbednost hrane...............................................................250
11. TEHNOLOŠKI SISTEMI TEKSTILNE INDUSTRIJE...................................................255
11.1. Svojstva i kvalitet tekstilnih vlakana.........................................................................256
11.2. Biljna vlakna..............................................................................................................259
11.3. Vuna..........................................................................................................................261
11.4. Hemijska vlakna........................................................................................................263
12. TRANSPORT U TEHNOLOŠKIM SISTEMIMA..........................................................269
12.1. Funkcije i uslovi za obavljanje transporta..............................................................269
12.2. Odnos menadžmenta transporta, troškova i kvaliteta usluga..................................272
12.3. Procesi u menadžmentu transportnih preduzeća.....................................................274
12.4. Modeli transporta i njihove karakteristike..............................................................277
Literatura……………………………………………………………………………………….280
Pitanja za kolokvijum iz predmeta Tehnološki procesi...............................................................283
Pitanja za kolokvijum iz predmeta Tehnološki sistemi...............................................................284
Seminarski radovi iz predmeta Tehnološki procesi.....................................................................285
Seminarski radovi iz predmeta Tehnološki sistemi.....................................................................287
6
Uvod
Aktuelna pitanja uspešnog upravljanja tehnologijom na nivou preduzeća poslednjih decenija dobijaju prvorazredni znacaj. Savremeni menadžeri pitanja razvoja, tehnoloških inovacija, odabira pravog trenutka, zamene starih i uvođenje novih tehnologija, efikasne primene uz optimalne ekonomske efekte i obezbeđivanje sve većeg profita, ne prepuštaju slučaju. U savremenim uslovima izražene tržišne konkurencije uspešno upravljanje tehnologijom i tehnološkim procesima jedno je od fundamentalnih zadataka preduzeća.
Upravljanje tehnologijom i pristup tehnološkom menadžmentu predstavljaju oblasti od posebnog interesovanja savremene naučne teorije i prakse organizacije i menadžmenta. Svoje korene ove discipline nalaze u multidisciplinarnom pristupu i praktičnom sagledavanju problematike tehnologije, procesa proizvoda polazeći pre svega od savremenih proizvodnih tehnologija i tehnoloških sistema u proizvodnji.
Osnovne analize tehnološkog sistema kao izraza primenjene tehnologije u preduzeću obavljaju se radi sagledavanja mogućnosti unapređenja svih karakteristika i funkcionisanja tehnološkog sistema. Operativno upravljanje tehnologijom u preduzeću podrazumeva ispunjavanje ciljeva efikasnosti tehnologije u primeni, a to znači unapređivanje delovanja tehnološkog sistema, procesa i operacije u svakom trenutku.
Suština proizvodnog tehnološkog sistema je međusobna uslovljenost svih elemenata sistema pri obavljanju odgovarajuće funkcije transformacije materijala iz jednog oblika u drugi, pri čemu je njegova upotrebna vrednost na izlazu povećana pod dejstvom organizovanog ljudskog rada. Analiza tehnološkog procesa i operacija naročito je značajna kao početna analiza tehnološkog sistema čija dalja analiza zahteva analizu strukture sistema, tehnološku i ekonomsku analizu. Zahvaljujući ovim analizama operativno upravljanje tehnologijom u preduzeću podiže se na kvalitetniji nivo.
Proces razvoja proizvoda zahteva interdisciplinarni pristup nužno podrazumevajući važno prisustvo ekonomista od kojih se zahteva da raspolažu određenim znanjima o tehnološkim postupcima po kojima se dobijaju odgovarajući proizvodi, iz kojih sirovina, kako se sistematizuju i klasifikuju i koje su karaktertistične logističke aktivnosti u transpoziciji materijalnih proizvoda.
Potreba visoke integrisanosti specijalista različitih profila u realizaciji tehničko – tehnoloških pitanja proizvoda zahteva osposobljenost ekonomskih stručnjaka za timski rad sa inženjerima i menadžerima različitih struka. Pored poznavanja brojnih naučnih oblasti: marketinga, opšteg
7
menadžmenta, finansija, ekonomisti moraju posedovati i odgovarajuća znanja o pojedinim tehnološkim procesima. Ukupni menadžment preduzeća robnog prometa, realizovaće ekonomisti koji su snadbeveni znanjima:
- da podstiču proizvođača za upotrebu najmodernijih i najefikasnijih proizvodnih tehnika,- da zajedno sa proizvođačima ostvaruju najviše standarde kvalitativne kontrole,- da stalno podižu efikasnost poslovanja putem pojednostavljivanja brojnih operativnih
metoda i tehnika,- da rade na razvoju bliskih veza sa proizvođačima sa kojima članovi nabavnog tima u
procesu proizvodnje razmenjuju ''know how'' i informacije,- da kooperiraju sa odabranim proizvođačima sirovina u cilju razvoja novih i poboljšanju
kvaliteta postojećih, da rade na proizvodnji po usaglašenim metodama proizvodnje,- da usmeravaju proizvodnju iz čistih fabrika i pod čistim radnim uslovima,- da rade na sigurnost proizvoda,- da podstiču proizvođače na razvoj novih linija proizvoda, metoda proizvodnje, višeg
kvaliteta proizvoda i higijenskih standarda,- o logističkim aktivnostima koje variraju u zavisnosti od specifičnih zahteva pojedinih
oblasti poslovanja od rukovanja proizvodima, skladištenja i transporta do finalnih područja logistike kretanja proizvoda do finalnih individualnih ili proizvodnih potrošača,
- o značaju ekoloških problema u obezbeđivanju ekološki prihvatljivih proizvoda na temelju najnovijih ekoloških zahteva i standarda.
Na fakultetu za poslovno industrijski menadžment izučava se predmet Tehnološki procesi i sistemi sa ciljem da studente sveobuhvatno upozna sa organizacionim i upravljačkim pristupom tehnologiji i procesima u razvoju preduzeća. Ako se posebno razmatra proizvodna funkcija poslovnog sistema onda je potrebno posebno istaći ulogu i značaj tehnoloških procesa u okviru kojih dolazi do praktične realizacije ove osnovne funkcije i fizičkog stvaranja proizvoda kao osnovnog zadatka proizvodnog sistema.
Ova knjiga predstavlja pokušaj da se studentima fakulteta za Poslovno- industrijski menadžment i drugih srodnih fakulteta i proizvodnih organizacija, institucija i pojedincima ponudi tekst koji pruža pregled značajnih pojmova i znanja iz oblasti karakterističnih tehnoloških procesa i sistema.
8
1. TEHNOLOŠKI SISTEMI
Veoma brzi razvoj tehnologije, čiji smo svedoci, postavio je kao problem, mogu li se uopšte, nove tehnologije i tehnološki procesi, dalje sagledavati i izučavati, bez sistematskog prilaza. Taj problem se javlja kako kod organizacije razvoja i naučnoistraživačkog rada, tako i kod organizacije i upravljanja u radnim organizacijama. Kompleksnost tehnologije i upravljanje takvom tehnologijom nemoguće je bez korišćenja teorije sistema, to i praksa nepobitno pokazuje.
Pre prelaska na šire objašnjenje tehnološkog sistema zadržaćemo se ukratko na pojmu sistema uopšte.
U prirodi postoji opšta povezanost objekata i pojava, pa je potrebno pri posmatranju bilo kog sistema izvršiti njegovo izdvajanje od spoljne sredine, koja predstavlja okruženje sistema.
Uspostavljanje granica nekog konkretnog sistema zavisi od cilja i zadataka, koji je postavio istraživač, tj.sama faza istraživanja.
Pri određivanju sistema kao objekta istraživanja, izuzetnu ulogu, igra zadatak koji je sebi postavio istraživač. Takođe se pri tome mora imati na umu veza sistema sa okolinom i međusobni uticaj na relaciji sistem – okolina.
Sistemi se dele prema određenim karakteristikama kao što su :1
- veza sistema sa okolinom,- transformacija stanja sistema,- promena stanja sistema,- veza između ulazno – izlaznih elemenata sistema- promena opisa određene matematičkom vezom stanja sistema itd.
Prema vezi istema sa okolinom imamo:
- zatvorene sisteme i- otvorene sisteme.
Zatvoren je takav sistem koji ne vrši razmenu materije, energije ili informacije sa okolinom, u obimu koji je od uticaja na karakteristike sistema koje istraživač proučava. Promene koje nastaju u objektima sistema rezultiraju iz njegovih unutrašnjih mehanizama. Kao primer jednog zatvorenog sistema može se uzeti slučaj kada je privreda zemlje u ekonomskoj blokadi.
1 Bodložić,D., Mitrović, Ž., Tehnologija i tehnološki sistemi, savremena administracija, Beograd, 1975.9
Otvoren sistem je sistem koji vrši razmenu materije, energije ili informacija sa okolinom, a koje su od bitnog uticaja na posmatrane karakteristike sistema.
Prema transformaciji stanja sistema isti se dalje dele na:
- determinističke sisteme i- stohastičke sisteme.
Deterministički sistem je takav sistem, kod koga je u svakom ternutku u potpunosti poznato stanje sistema i ako primena određene upravljačke akcije (ili ulaza) vodi ka tranformisanju stanja koje se može tačno predvideti.
Stohastički sistem je takav sistem, kod koga primena određene upravljačke akcije transformiše poznato stanje sistema u jedno od skupa mogućih stanja, a ne u jedinstveni ishod. Uzroci stohastičkog ponašanja sistema su dvojaki:
a) u suštini deterministički sistem podvrgnut je spoljnim uticajima stohastičkog karaktera,b) interni mehanizmi u sistemu menjaju se iz nepoznatih uzroka, koji su po pretpostavci
stohastički.
Prema promeni u vremenu, postoje dinamički sistemi, koji se mogu definisati kao sistemi, čije se stanje tokom vremena delovanjem upravljačke akcije, namerno menja, ili sistem čije stanje okolina želi da promeni, a upravljanjem se deluje i teži da zadrži prvobitno stanje.
Kada između ulaza i izlaza nekog sistema postoji proporcionalnost tada se radi o homogenom sistemu.
1.1. Tehnološki sistem
Tenološki sistem po pravilu se javlja kao deo nekog šireg sistema, kao rezultat integralnog delovanja ljudi u raznim vrstama radnih procesa.
S obzirom na sve veću složenost tehnologije u radnim procesima, uobičajno je da se tehnološki sistemi ne posmatraju kao podsistemi, već kao sistemi, sa svim obeležjima sistema. Razlog za to treba videti i u zadacima koje svaki od tehnoloških sistema treba da rešava. Kao što se tehnološki procesi i tehnologija javljaju u svim sredinama delovanja čoveka, tako se i tehnološki sistemi javljaju svuda gde čovek preko tehnologije deluje na ostvarenje progresa.
Tehnološki sistem radi toga treba posmatrati i izučavati kako u sferi proizvodnje tako i van nje. Takvo posmatranje tehnoloških sistema daje i njihovu osnovnu grupnu podelu na:
10
- proizvodne tehnološke sisteme- neproizvodne tehnološke sisteme.
Proizvodni tehnološki sistemi javljaju se u svim oblastima proizvodnje.
Proizvodni tehnološki sistem uvek treba posmatrati sa aspekta delovanja okruženja, ili delovanja samog tehnološkog sistema na okruženje ( poslovni sistem). Ovo delovanje, vrši se na principu povratne sprege, što u suštini predstavlja jednu od najbitnijih karakteristika svakog sistema ( postojanje veza i međudejstva između njegovih delova). Na slici 1 prikazan je jedan poslovno – proizvodni sistem radi sagledavanja postojećih veza:
Slika 1. Veze u poslovno – proizvodnom sistemu
Ekonomski posmatrano najčešće se tehnologija definiše kao sistem proizvodnje predmeta ili pružanje usluga (servisi) u kome određene kombinacije ulaznih faktora ( najčešće znanje, materijal i energija) mogu da daju skup izlaznih vrednosti. Ako se adekvatno koriste, mogu da posluže i za definiciju proizvodnog tehnološkog sistema.
Proizvodni tehnološki sistem je skup objekata ( alata,materijala,sredstava rada, nivoa projektovane tehnologije itd.) i proizvoda sa relacijama koje postoje između ulaznih elemenata ( alata, materijala, sredstava za rad, nivoa projektovane tehnologije itd.) sa jedne strane, i proizvoda sa druge strane posmatrane preko njihovih atributa.
Tehnološki sistem spada u grupu stohasističkih sistema, gde se primenom upravljačke akcije transformiše poznato stanje sistema u jedno od skupa mogućih stanja, jer se pre primene upravljačke akcije zna samo raspodela mogućeg stanja. Tehnološki sistem je po svom karakteru
11
dinamički, jer se stanje tokom vremena delovanjem upravljačke akcije, namerno menja ili se upravljanjem ne dozvoljava promena prvobitnog stanja pod dejstvom okoline. S obzirom na definiciju tehnološkog sistema i na već unapred date napomene u vezi sa sistemom, veličina tehnološkog sistema zavisi od cilja i zadatka koji je pred istraživača postavljen.
Primera radi, ako se pođe od izrade jednog proizvoda koje se izrađuje u fazama tj. ako postoji određeni broj karakteristika na proizvodu, na istraživaču i cilju istraživanja je, ostalo da odrede: da li će tehnološki sistem biti skup objekata (alata, materijala,sredstava za rad i nivoa tehnologije) i proizvoda sa relacijama koje postoje između njih posmatrano kroz njihove atribute, ili će tehnološki sistem biti skup objekata (alata, materijala, sredstava za rad, nivoa projektovane tehnologije) i određenih karakteristika proizvoda koji se u datom momentu dobijaju, sa relacijama koje postoje između njih, posmatrano preko njihovih atributa.
1.2. Struktura proizvodnog tehnološkog sistema
1.2.1. Proizvodnja i njene karakteristike
Proizvodnja je odnos čoveka prema prirodi u kome on svojim radom predmete iz prirode prilagođava svojim potrebama. Ovaj proces se ostvaruje tako što se na predmetima rada vrše tehnološke promene u cilju dobijanja novih upotrebnih kvaliteta podobnih za zadovoljavanje različitih društvenih potreba. Prema tome, karakteristike proizvodnje su:2
- pojava novih upotrebnih kvaliteta – upotrebnih vrednosti;- proces ljudskog rada koji se odvija u tehnološkom postupku;- ulaganje sredstava u proizvodnju i- ulaganje radne snage u proces rada.
Novi upotrebni kvaliteti kao rezultat proizvodnje sadržani su u proizvodu koji je cilj proizvodnje. Motivi za pristupanje proizvodnji određenog proizvoda leži u postojanju izvesnih potreba – pojedinačnih, zajedničkih, društvenih ili reprodukcionih koje ne mogu biti podmirene bez proizvoda onih upotrebnih kvaliteta koji se dobijaju samo konkretnom proizvodnjom. Ti upotrebni kvaliteti u svojoj suštini predstavljaju tehničke karakteristike proizvoda. One su izražene oblikom veličinom, tehnološkom strukturom, bojom i sl.proizvoda koji se dobija proizvodnjom. Kad bi prirodni predmeti imai takve karakteristike, proizvodnja bi bila nepotrebna, jer bi ovakve karakteristike direktno obezbeđivale podmirenje datih potreba.
2 Stavrić,B., Upravljanje poslovnim sistemima, MTF, Beograd, 2002.god.12
Međutim ni prirodni predmeti, ni predmeti koji su do tada dobijeni proizvodnjom nemaju ove upotrebne kvalitete. Ali, neki od tih prirodnih i do tada proizvedenih predmeta imaju izvesne kvalitete koji ih čine podobnim da se od njih, u procesu proizvodnje dobiju oni upotrebni kvaliteti koji odgovaraju konkretnim potrebama.
Pošto je proizvodnja menjanje postojećih upotrebnih kvaliteta prirodnih ili do tada proizvedenih predmeta u nove upotrebne kvalitete koji imaju tehnički karakter, proizvodnja nosi naglašeno tehničko obeležje. Postupci promene jednih tehničkih karakteristika u druge tehničke karakteristike koje se traže nazivaju se tehnološkim postupcima ili tehnološkim procesima. Oni daju proizvodnji jedno od njenih bitnih obeležja. U njima se odvijaju hemijske i fizičke promene nad predmetima rada. Impulse za otpočinjanje i tok ovih promena daje proizvođač sistematskim i organizovanim izvršavanjem procesa ljudskog rada. On je istovremeno i kontrolor toka proizvodnje i njenih ostvarenih konačnih rezultata. Prema tome, procesi proizvodnje su rezultat procesa ljudskog rada po čijim impulsima i kontrolom se hemijske i fizičke promene materijala, kao procesi pretvaranja tehničkih kvaliteta predmeta koji se obrađuju u tehničke kvalitete proizvoda koji se dobijaju kao rezultat proizvodnje.
Izmena tehničkih karakteristika predmeta koji se obrađuju u proizvodnji u suštini znači fizičko trošenje tih predmeta – ali trošenje specijalne vrste. Ovo nije konačno trošenje u onom smislu u kome se troše namirnice pri ishrani čoveka ili ljudska odeća pri nošenju već je ovo trošenje u cilju proizvodnje – dakle, jedno ekonomsko – trošenje. S obzirom na to što se ono obavlja u proizvodnji i zbog proizvodnje, ono se naziva proizvodno trošenje, odnosno proizvodna potrošnja.
Efekat te potrošnje jeste samo tehnička izmena jednih upotrebnih kvaliteta u druge, odnosno tehnološka metamorfoza jednih tehničkih karakteristika u druge.
Proizvodna potrošnja ne dešava se samo kod premeta koji se prerađuju u procesu proizvodnje već i kod sredstava pomoću kojih se vrši ta prerada – mašina, alat, uređaj, postrojenja i sl. Pošto proizvodni procesi imaqju naglašenu crtu tehničkih procesa ( fizikalnih, hemijskih i sl.), u njima se troši ne samo predmet na koji se tehnološki dejstvuje, već i sredstva kojim se na taj predmet dejstvuje. I ova potrošnja ima iste karakteristike kao i potrošnja predmeta koji se prerađuju.
Inicijator i kontrolor proizvodnje je radni čovek odnosno radni kolektiv preduzeća. Obavljanjem procesa rada i organizovanjem proizvodnje čovek troši svoju fizičku i intelektualnu snagu – troši, dakle, svoju bioenergiju da bi ostvario ciljeve proizvodnje. Posmatrana sa stanovišta proizvoda kao rezultata proizvodnje, ova potrošnja proizvođačeve bioenergije je uslov proizvodnje: bez nje nebi bilo novog proizvoda, iako postoje predmeti od kojih je on izrađen i sredstva pomoću kojih je rađen. Na ovaj način, upotrebni kvaliteti dobivenog proizvoda su rezultat trošenja materijalnih sredstava unetih i proizvodnjom na jednoj strani, i trošenja čovekove bioenergije na drugoj strani.
13
1.2.2. Pojam proizvodno tehnološkog sistema
Za razumevanje nastanka različitih vrsta proizvoda koji u fazi tržišne realizacije postaju robe koje čine materijalnu strukturu robnog prometa potrebno je informativno poznavati proizvodnju, proizvodni proces i njegove elemente.
Proizvodni sistem predstavlja skup materijalnih objekata i procesa transformacije energije koji pod neposrednom ljudskom kontrolom kroz odgovarajuće proizvodne procese realizuju postavljeni program odnosno odgovarajući proizvod.
Osnovni elementi proizvodnog sistema su:
- rad,- sredstva za rad,- predmeti rada.
Odgovarajući kombinacijama navedenih elemenata dolazi do realizacije procesa proizvodnje, odnosno do stvaranja proizvoda.
U proizvodnju kao transformacioni proces ulaze određeni elementi koji se transformišu u druge elemente, koji kao proizvodi ili usluge zadovoljavaju određene društvenme potrebe iskazane na tržištu. Ovi elementi koji ulaze u proizvodnju definišu se kao ulazni elementi i oni predstavljaju Input sistema. Oni imaju promenljiv karakter u procesu, izražavaju se i mere odgovarajućim jedinicama ( zovu se i proizvodni utrošci).
Rezultati proizvodnog procesa iskazani kao izlaz daju izlazne elemente koji predstavljaju Output sistema. Izlaz proizvodnog sistema se uobičajno izražava brojem naturalnih jedinica u datom vremenskom periodu ( npr. 100.000 t cementa godišnje), ili se izražava novčanom vrednošću proizvodnje u datom vremenskom periodu. Proizvodi kao konačan rezultat i izlaz proizvodnje predstavljaju osnovni motiv za organizovanje procesa proizvodnje.
Sama proizvodnja predstavlja proces transformacije ulaznih elemenata u izlazne elemente odnosno proizvode. Proizvodnja kao proces i sitem opisuje se kao skup ulazni i izlaznih tokova različitog inteziteta. Ulazni tokovi su neophodan uslov za realizaciju izlaznih tokova, a izlazni tokovi predstavljaju proizvode za tu fazu procesa i idu u naredne faze društvene reprodukcije ( potrošnja i dr.), ili u naredne proizvodne procese.
14
Input Proizvodni
Proces
Output
Resursi Proizvod
Slika 2. Proizvodni sistem
Inputi Proizvodni proces Autputi (proizvodi)
Nafta, prirodni gas. Proizvodi
nastali preradom nafte:benzin,
kreking i reforming gasovi: etilen, propilen, butilen, nafteni i
dr.
KrekovanjeReforming
Izomerizacija
Alkilovanje
Piroliza
Frakciona destilacija Dobijanje osnovnih nezasićenih i
aromatičnih ugljovodonika. Reakcije polimerizacije I
polikondezacije
Gotovi proizvodi na bazi ugljovodonika:
Polietilen, polipropilen, etil-alkohol,
Intermedijarna jedinjenja: etilen-glikol,
glicerin, fenol, stirol i dr.
Dobijanje inter-medijarnih jedinjenja: etilenglikol,
glicerin, fenol, stirol i dr.
Gotovi proizvodi na bazi intermedijara:
Polistirol, smole, boje, vlakna, eksplozivi
Slika 3. Primer karakterističnog proizvodnog sistema petrohemijske industrije
Slika 3. Primer karakterističnih proizvodno tehnoloških sistema petrohemijske industrije
15
Sistem proizvodnje (slika 2.) predstavlja skup elemenata koji se u okviru proizvodnog procesa tranformišu u drugi oblik ili stanje i postaju proizvodi. Tako proizvodni sistem preko proizvodnog procesa pretvara ulazne elemente u izlazne s ciljem stvaranja upotrebnih vrednosti. Proizvodni sistem je pogon, fabrika, proizvodno preduzeće (primeri proizvodnih sistema slika 3,4.).
Inputi Proizvodni procesi Autputi (proizvodi)
Laporac
(krečnjačka glina)
Voda
Drobljenje, usitnjavanje, mlevenje, vlaženje, granuliranje,
pečenje, mlevenje, sejanje
Cement
Slika 4. Primer karakterističnog proizvodnog sistema u industriji nemetala (dobijanje cementa)
Slika 4. Primer karakterističnog proizvodno tehnološkog sistema u industriji nemetala (dobijanje cementa)
Input proizvodnih sistema čine:
- rad,- sredstva za rad,- predmeti rada,- energija,- informacije.
Proizvodni proces sačinjavaju sledeći elementi:
- priprema proizvodnje,- tehnološki proces,- proces kontrole,- proces održavanja,- proces unutrašnjeg transporta.
Output sistema čini proizvod kao novostrorena vrednost sa definisanim obimom proizvodnje.
16
1.2.3. Elementi proizvodnje
Proces proizvodnje odvija se kao svojevrsna interakcija wena tri elementa: radne snage, sredstava za rad i materijala. Svaki od elemenata proizvodnje na specifičan načim učestvuje u stvaranju novog upotrebnog kvaliteta – proizvoda. Pri tome gubi se njihov upotrebni kvalitet, čili kvantitativni izraz su troškovi, odnosno finasijski predstavjeno trošenje.
Kombinacija elemenata proizvodnje podrazumeva odgovarajući kvalitativni, kvantitativni i vremenski sklad, koji se obezbeđuje funkcijom upravljanja i rukovođenja ponašanjem mezoekonomskog sistema.3 To pretpostavlja unošenje u proizvodnju odgovarajuće vrste i količine svakog od elemenata proizvodnje,, uz sinhronizaciju njihovog učešća u odvijanju proizvodnog postupka. Svaki od elemenata proizvodnje, svojim upotrebnim svojstvima, doprinosi odvijanju proizvodnog procesa, pri čemu se ne može vršiti njihova kvalitativna supstitucija. Zato je kvalitativna struktura elemenata proizvodnje – radna snaga, sredstva za rad i predmeti rada – nepromenjiva odnosno ne može se odvijati proces proizvodnje u bilo kojim uslovima privređivanja bez sva tri elementa proizvodnje.
Dok je kvalitativna struktura elemenata proizvodnje, u svom globalnom izrazu, konstntna, dotle se, usavršavanjem proizvodnih postupaka i organizacijom, mogu menjati i međusobno supstituisati delovi svake od tih komponenti. Isto tako, moguće su i supstitucije između pojedinih elemenata u kvantitativnom pogledu, odnosno deo troškova jednog elementa moguće je supstituisati troškovima drugog elementa proizvodnje, s ciljem racionaliziranja ukupnog trošenja.
1.2.3.1. Sredstva za rad
Osnovu svakog procesa proizvodnje čini rad, koji predstavlja svrsishodno delovanje čoveka na predmet obrade. Karakter rada i njegova organizacija zavise od načina proizvodnje i vlasničkih odnosa, koji opredeljuju odnos prema radu i prema sredstvima za rad.
Sredstva za rad su raznovrsna materijalna sredstva (mašine, alati itd.), pomoću kojih čovek deluje na predmet rada, koristeći njihove mogućnosti za oblikovanje predmeta obrade. Tehnika, s kojom raspolaže pogon, uključuje sva mehanička sredstva, od najjednostavnijih alata, do najsloženijih mašina. Raznovrsna je i mnogobrojna samo u jednom proizvodnom sistemu. Sredstva za rad u međusobnoj složenoj zavisnosti, i da sistem funkcioniše pravilno, moraju se
3 Mezoekonomski sistem- udruživanje mikroekonomije individualnih proizvoda u sistem kolektivnog privrednog subjekta preduzeća ( prema Stavrić B., Upravljanje poslovnim sistemima).
17
upravljati. Pored sredstava za rad, uz pomoć kojih čovek neposredno vrši delovanje na predmet rada, za realizaciju procesa proizvodnje potrebni su određeni materijalni uslovi: proizvodne hale, skladišta, transportna sredstva, osvetljenje, toplotna energija itd.
Dakle, u sredstva za rad spada celokupna tehnološka i druga oprema, a zatim objekti koji obezbeđuju neophodne uslove za odvijanje procesa proizvodnje, hale skladišta i dr.
Prema osnovnoj funkciji u procesu proizvodnje oprema se može podeliti na četiri grupe:
1. Mašine i uređaji za obavljanje osnovnih operacija na predmetima rada:- tehnološka oprema,- mašine za mehaničku obradu,- aparati i uređaji za obavljanje osnovnih operacija fizičke prirode ( destilacija,sušenje,
ekstrakcija),- aparati i postojanje za hemijske procese,- aparati i postojanje za fizičko – hemijske procese.
2. Energetska oprema:- mašine i uređaji za proizvodnju i transformaciju energije sa prenosnim mehanizmima.
3. Sredstva za prenošenje (transport) predmeta rada i gotovih proizvoda.
4. Ostala tehnička sredstva za rad:- kontrolno merni alat i pribor i računarska tehnika.
1.2.3.2. Predmeti rada
Razvrstavaju se u tri grupe:
- sirovine,- materijali i supstance,- delovi,elementi,podsklopovi i sklopovi.
Sirovine i materijali se prema funkciji u procesu proizvodnje dele na osnovne i pomoćne. Po tehnološkim karakteristikama osnovne su one koje čine osnovu – glavnu supstancu proizvoda, dok se u sporedne svrstavaju one sirovine i materijali koji ne ulaze u sastav proizvoda (npr.mazivo, voda, katalizatori i dr.), ili u proizvod ulaze u sasvim maloj količini (npr.konzervansi, stabilizatori, boje i dr.).
18
Kod tretiranja osnovnih i pomoćnih sirovina i materijala u strukturi troškova proizvodnje. Gorivo je prema ovim kriterijumima pomoćni materijal, jer ne ulazi u sastav proizvoda, ali u strukturi troškova proizvodnje zauzima visoko mesto kod mnogih proizvoda;metala, cementa, opeke, keramike, stakla i dr.
1.2.3.3. Sirovine
Slobodno rečeno sirovinom se smatra svaki predmet rada odnosno reprodukcioni materijal koji se troši u određenom proizvodnom procesu. Poznato je da se u izradi mnogih proizvoda kao predmeti rada tj. kao ulazne komponente javljaju proizvodi visokog stepena obrade kao npr. mašinski sklopovi, instrumenti, hemikalije složene strukture i dr.
Treba podvući da je sirovina proizvod u koga je uložen određeni ljudski rad. Mineralne supstance u utrobi zemlje predstavljaju potencijalne izvore sirovina, a postaju sirovine tek kad se u njih uloži određeni ljudski rad. U suštini sirovine su proizvodi dobijeni eksploatacijom i delimičnom obradom ( u smislu čišćenja,oplemenjivanja, klasifikacije) iz neposrednih prirodnih izvora.
Osnovni tipovi sirovina su:
- mineralne sirovine ( ekstraktivna industrija),- poljoprivredne sirovine ( baza prehrambene industrije),- šumarstvo (drvo i građa),- proizvodi lova i ribolova,- otpaci.
1.2.3.4. Materijali
Pojam materijala odnosi se na razne međufazne proizvode koji se upotrebljavaju kao reprodukcioni materijali proizvođača finalnih proizvoda. Mogu se podeliti u dve osnovne kategorije:
- konstrukcioni materijali,- ostali materijali.
19
Konstrukcioni materijali su čvrste sirovine koje služe za izradu elemenata, delova i konponenti za razne proizvode.
Osnovni tipovi konstrukcionih materijala su:
1. valjani, vučeni, kovani i dr.oblikovani materijali od čelika,sirovo gvožđe i čelik za livenje.
2. polufabrikati od obojenih metala i njihove legure na bazi Al,CU,Zn i Pb,3. proizvodi industrije nemetala ( cement,beton,opeka i sl.), keramika, staklo,
abrazivi i dr.,4. proizvodi na bazi polimera: plastične mase, hemijska vlakna, kaučuk,guma i dr.,5. proizvodi na bazi primarne prerade drveta: rezana građa,ploče,iverica i dr.
1.3. Odnos tehnološkog sistema i okruženja
Slika 5. Viši sistem u odnosu na tehnološki sistem
20
Slika 6. Odnos tehnološkog sistema i okruženja
Tehnološki sistem kao otvoren dinamički sistem u veoma je bliskoj vezi sa okruženjem. Polazimo od činjenice da proizvodni tehnološki sistem određujemo kao bitan deo šireg proizvodnog sistema, a ovaj kao elemenat poslovnog sistema. Poslovni sistem u organizacionom smislu postoji u okviru preduzeća. Širi sistem od poslovnog sistema bio bi, svakako, društveno – ekonomski sistem. Hijerarhijske nivoe koji se tu mogu prepoznati, predstavićemo na slici 5.
Pored tehnološkog sistema čiji je osnovni smisao u obradi, transformaciji materijala iz jednog oblika u drugi, od nižih ka višim upotrebnim vrednostima i koji neposredno određuju karakter proizvodnog sistema,sistem zaliha, zaštite na radu, transporta kontrole kvaliteta. Ostali delovi proizvodnog sistema bili bi sistem konkurencije proizvoda, sistem održavanja,slika 6. i to ne samo uticaj i povezanost neposrednog višeg sa prvim nižim nivoom, već međusobnu povezanost i uslovljenost svakog nivoa sa svim ostalim.
Konstrukcioni sistem, sistemi zaliha, unutrašnjeg transporta, održavanja, zaštite na radu itd. su u bliskoj povezanosti ostvarujući proizvodnu funkciju u proizvodnoj organizaciji. Njihova međusobna uslovljenost i zavisnost ogleda se kroz informacione tokove ( upravljačku akciju), materijalne i energetske tokove. Svi podsistemi u okviru proizvodnog sistema ( među kojima i tehnološki podsistem) deluju jedan na drugi, a proizvodni sistem u celini, sa svojim ciljevima utiče, sa svoje strane na sve podsisteme ( među kojima i tehnološki podsistem).
21
Poslovni sistem kao širi sistem od proizvodnog sistema takođe kroz veze međusobne zavisnosti i uzajamne uslovljenosti ostvaruje odnos sa svim podsistemima. Tu su prisutni i novčani tokovi tako da finansijska sredstva, mogućnost investicija izražena kroz politiku raspodele dohotka koja se vodi na nivou poslovnog sistema, deluje na sam proizvodni sistem i njegove delove – podsisteme koji se javljaju – među kojima posebno ističemo mesto i ulogu tehnološkog sistema.4
Politika cena, kvalitet i kvantitet proizvoda značajni su za funkcionisanje poslovnog sistema i deluju na mogućnost ostvarenja ciljeva tog poslovnog sistema ( postizanje određenog nivoa dohodka, određeni troškovi proizvodnje, cene proizvoda).
Poslovni sistem je takođe u velikoj meri determinisan okruženjem – pripadnošću odgovarajućoj privrednoj grani i šire karakterom društveno – ekonomskog sistema. Uticaj okruženja, izražen kroz uticaj tržišta nabavke i prodaje proizvoda, na poslovni sistem je veliki.
Poslovni sistem ostvaruje poslovne rezultate – pozitivne efekte zahvaljujući dobrom funkcionisanju pre svega proizvodnog sistema ( i njegovih delova), i time doprinosi jačanju materijalne baze društva što je preduslov i doprinos za opšte društveno blagostanje.
Uključivanje u međunarodnu podelu rada, kao preduslov sve većeg i ravnomernijeg razvoja sveta u celini, jača veza zavisnosti i međusobne uslovljenosti svih navedneih nivoa posmatranja sa okvirima, ciljevima i zadacima šireg međunarodnog ekonomskog sistema.
Sistemski pristup ima za cilj da svu kompelksnost odnosa i uticaja prisutnih u svim oblastima čovekovog rada i stvaralaštva poveže u celinu uz mogućnost primene jedinstvene metodologije za analizu, kvantifikovanje i objašnjavanje odgovarajućih pojava sa krajnjim ciljem da se što bolje i uspešnije ostvari.
1.4. Preduzeće kao organizacioni sistem
Preduzeće je u tehničko – tehnološkom, ekonomskom, socijalnom, društvenom i zakonodavnom smislu definisano kao osnovni entitet (''pravni subjekat'') koji je konstituisan i verifikovan od strane određene ljudske zajednice (države) radi stvaranja novih vrednosti proizvodnjom i prodajom novih proizvoda ili pružanja usluga na tržištu.
Sa stanovišta teorije sistema, preduzeće pripada organizacionom sistemu, kao poslovni sistem koji je ciljno struktuiran i konstituisan radi realizacije postavljenih ciljeva(slika 7). U tom smislu preduzeće je kao sistem, sistem sa velikim stepenom složenosti i izraženom tendecijom neprekidnog povećanja te složenosti. Osnovnu strukturu ovog sistema čine:
4 Levi – Jakšić, M., Upravljanje tehnologijom u preduzeću, savremena administracija, Beograd, 1992.22
Odabrani podsistemi (radno mesto) koji izvode određenu operaciju ( određen broj operacija) transformacija na materijalu, a sastavljen je od sledećih elemenata: - upravljanja ( čovek ili upravljačka jedinica),- rada (mašina, predmet rada, alat),- kontrole ( čovek, merni alat ili merna automatska jedinica).
Tehnološki podsistemi, koji predstavljaju skup tehnološkog, tehničkog, ljudskog podsistema ( nižeg stepena složenosti), radi pretvaranja ulaznih u izlazne komponente, uz ostvarenje nove vrednosti (pogon, fabrika).
Preduzeće kao Poslovni sistem, predstavlja skup proizvodnih, ekonomskih i društvenih podsistema i elemenata koji povezuju tržište sa proizvodnim podsistemima. Prema tome, poslovni sistem prestavlja veoma složen, ali i jedinstveni dinamički sistem koji se ponaša zakonomerno u skladu sa uticajem okruženja, ali delovanjem svih sastavnih komponenata samog sistema u procesu sticanja očekivane dobiti u okviru novostrorene vrednosti.
M – marketing UK – upravljanje kvalitetom
R – razvoj K – kadrovi
PP – priprema proizvodnje UF – upravljanje finasijama
UP – upravljanje poslovnim sistemom ISP – integralna sistemska podrška
Slika 7. Preduzeće kao poslovni sistem
Proces angažovanja sistema je stalan, u funkciji je vremena, pa se nameću neophodni napori za obezbeđivanje kontinuiteta koji garantuje realizaciju postavljanje ciljeva. To znači, između
23
ostalog i potreba za stalnim ulaganjem u Poslovni sistem, ukoliko se očekuje da rezultat takvog ponašanja bude kontinualna realizacija konačnih ciljeva.
Proizvodni proces je aktivan rad Proizvodnog podsistema, u okviru preduzeća koji obuhvata postupke promena stanja elemenata sistema u vremenskom intervalu.
Konačni cilj ovih promena, u realnim proizvodnim uslovima, je dobijanje očekivanog efekta u vidu planirane ili veće dobiti (zarada).
Stanje predstavlja skup podataka o ponašanju sistema pod promenljivim uticajem okruženja u datom vremenskom intervalu, potreban za sagledavanje kako se ponašao sistem za to vreme, za projektovanje ponašanja sistema u sledećem vremenskom intervalu. Poznavanje strukture i kvaliteta ponašanja ulaznih i izlaznih komponenti omogućuje sigurnije definisanje ponašanja datog sistema u posmatranom vremenskom intervalu (slika 7 – veličine Xi i Yj).5
I na strani inputa i na strani outputa jedan broj komponenti pripada grupi kontrolisanih veličina, dok drugi broj komponenti ostaje van domena moguće kontrole.
Nekontrolisane veličine su slučajnog karaktera i van uticaja samog sistema ( na primer, ponašanje izvršilaca koje je, u principu, nepredvidivo).
Grupi kontrolisanih komponenti pripadaju elementi proizvodnje koji učestvuju u procesima transformacije do konačnog stvaranja proizvoda (materijali, energija, informacije).
Ove komponente predstavljaju:
proizvod ( kao rezultat procesa materijalne proizvodnje), škart (kao rezultat ponašanja proizvodnog sistema s obzirom na zahtevani kriterijum kvaliteta proizvoda i predstavlja konačni gubitak) i otpad ( kao rezultat delovanja izabrane tehnologije dobijanja proizvoda):
transformisane oblike energije (koja može biti korisna ili štetna, zavisno od manipulisanja sa tom energijom nakon završetka jednog ciklusa proizvodnje);
informacije o stanju sistema u posmatranom vremenskom intervalu.
Promena veličina ulaznih komponenti utiče na promene veličina izlaznih komponenti, pri čemu efekti tih promena mogu biti pozitivni ili negativni. Tako posmatrano, ponašanje ulaznih komponenata i uslovljeno ponašanje izlaznih komponenata, u skladu sa karakterom promena na ulazu,definiše ocenu kvaliteta ponašanja proizvodnog sistema sa stanovišta realizacije konačnih efekata, koja se može iskazati relacijom:
5 Izvor: Milovanović, N., Menadžment, Visoko poslovna škola Novi Sad, 2002.
24
gde je:
es – stepen efikasnosti ponašanja proizvodnog sistema, iskazan u procentima.
Proizvodni sistemi omogućavaju transformaciju ulaznih u izlazne komponente uz realizaciju maksimalnih efekata transformacije. Veličina ovih efekata zavisi od:
kvaliteta ulaznih komponenata, efekata rada elemenata sistema, kvaliteta upravljanja elemenata sistema u celinu, uticaj okoline na sistem.
Kvalitet komponenti i uklapanja elemenata u sistem, kao i celokupnog ponašanja samog sistema, pod datim uslovima, rezultat su čitavog niza uzastopnih i osmišljenih aktivnosti vezanih za procese upravljanja, rukovođenja, konkretnog rada ( procesi izrade proizvoda) i kontrole tih aktivnosti.
Konačni efekat odvijanja predviđenih procesa samog sistema zavise od usvojenih i ostavrenih kriterijuma delovanjem izvršilaca na tehnološkom i organizacionom planu. I sa jednog i sa drugog stanovišta posmatrano proizvodni tok se može posmatrati kao mreža postupaka i operacija, gde se pažnja usresređuje na:
strukturu i redosled odvijanja predviđenih operacija, ponašanje izvršilaca (mašina i ljudi sa stanovišta efekata realizacije
proizvodnje:količinski, troškovno i kvalitativno), karakter odvijanja procesa transformacije materijala u gotov proizvod.
Stalno obezbeđivanje rezultata procesa reprodukcije: fizičkog proizvoda, vrednosti proizvodnje i dobiti je jedino moguće ako se tako obezbeđuju i stalna ulaganja u reprodukciju.
Upravljanje poslovnim sistemom, preduzećem, može se svesti na praćenje ekonomičnosti i rentabilnosti, uz zadovoljavanje odgovarajućeg stepena likvidnosti. U ovom slučaju likvidnost se tretira kao sposobnost sistema ( preduzeća) da izvrši dospele novčane obaveze, uz održavanje potrebnog obima i strukture obrtnih fondova, za obavljanje tekućeg poslovanja. U tom smislu maksimiranje dobiti može da podrazumeva definisanje kriterijuma za donošenje inesticionih odluka, za neophodno ulaganje u osnovna sredstva ( fondove) koja se inače smatraju limitirajućim faktorom sticanja dobiti( slika8.).6
6 Levi – Jakšić, M., Menadžment inovacija i tehnološkog razvoja, FON, Beograd, 2009.25
Slika 8. Stavranje novog proizvoda
1.5. Osnovne analize tehnološkog sistema
Osnovne analize tehnološkog sistema, kao izraza primenjene tehnologije u preduzeću, obavljaju se radi sagledavanja mogućnosti unapređenja svih karakteristika i funkcionisanja tehnološkog sistema. Operativno upravljanje tehnologijom u preduzeću podrazumeva ispunjavanje ciljeva efikasnosti tehnologije u primeni, a to znači unapređenje delovanja tehnološkog sistema, procesa i operacija u svakom trenutku.
Klasifikacija tehnoloških procesa i operacija u kojima se obavlja transformacija materijala iz jednog oblika u drugi,uz fizičko – hemijske operacije u cilju stvaranja i oblikovanja završnih proizvoda, početni je korak analize tehnoloških sistema. Analiza tehnoloških procesa i operacija naročito je značajna kao početna analiza tehnoloških sistema.
Pošto se utvrdi osnovni karakter tehnoloških procesa i operacija, dalja analiza tehnološkog sistema se odvija kroz sledeće osnovne korake:
1. analiza veza između tehnoloških sistema;2. opšta analiza tehnološkog sistema;3. analiza strukture tehnološkog sistema;4. tehnološka analiza;5. ekonomska analiza.
26
1.5.1. Veze između tehnoloških sistema
Sagledavanje međusobnih veza i uticaja dva ili više tehnološka sistema u kojima deluju jedna ili više tehnologija kojima preduzeće raspolaže, značajan je početni korak analize sa krajnjim ciljem da se operativno upravljanje tehnologijom u preduzeću učini što kvalitetnijim. Utvrđivanjem međusobnih veza i uticaja dva ili više tehnološka sistema, jasno se sagledavaju njihove granice. Time se sagledavaju i efekti mogućih upravljačkih mera i promena na njihovo funkcionisanje. Tehnološki sistemi koji deluju u praksi time postaju transparentniji i upravljanje njima postaje efikasnije.
Tehnološki sistemi mogu da budu:
a) međusobno uslovljeni;b) povezani ulaznim elementima;c) nezavisni.
a) Međusobno uslovljenim smatraju se oni tehnološki sistemi u kojima izlaz iz jednog predstavlja ulaz u naredni tehnološki sistem. Kao primer navodi se tehnološki sistem za proizvodnju sirovog gvožđa i tehnološki sistem za proizvodnju čelika koji su međusobno uslovljeni. U industriji postoji veliki broj međusobno uslovljenih tehnoloških sistema. Ilustracije radi, predstavićemo tehnološki sistem za proizvodnju bakra koji je sastavljen od većeg broja podsistema koji su međusobno uslovljeni, i koji se mogu izolovano posmatrati kao odvojeni tehnološki sistemi:
1. tehnološki sistem za proizvodnju bakra prženca;
2. tehnološki sistem za proizvodnju bakarnog kamenca ( čiji je ulazni element bakar prženac);
3. tehnološki sistem za proizvodnju sirovog bakra ( čiji je ulazni element bakrov kamenac) i
4. tehnološki sistem rafinacije bakra ( čiji ulazni element predstavlja sirovi bakar).
Na slici 9. šematski je predstavljen integralni tehnološki sistem za proizvodnju bakra koji je dalje raspodeljen na međusobno uslovljene, gore nabrojane, podsisteme.
27
Slika 9. Tehnološki sistem za proizvodnju bakra
b)Tehnološki sistemi mogu da budu povezani jednim ili više zajedničkih ulaznih elemenata. To može da bude, na primer, mašina, uređaj, alat, koji se koristi u dva ili više tehnološka sistema.
Ta povezanost ogleda se kroz potrebu usklađivanja tehnoloških operacija dva ili više tehnološka procesa, s obzirom na zajedničke ulazne elemente. To, dalje, uslovljava odgovarajuću organizaciju održavanja, tekućeg i preventivnog, određivanje optimalnog rasporeda mašina, uređaja i alata u cilju što uspešnijeg i neometanog odvijanja većeg broja tehnoloških procesa.
Povezanost dva ili više tehnološka sistema preko ulaznih elemenata uslovljava njihovu veoma blisku povezanost s obzirom na kvar, lom ili druge nepredviđene smetnje koje mogu da nastupe na zajedničkom ulaznom elementu a uzrokuju zastoje i teškoće u odvijanju većeg broja tehnoloških procesa. Šema na slici 9 ilustruje mogućnost povezivanja tehnoloških sistema preko ulaznog elementa: zajednička mašina X.
c)Nezavisni tehnološki sistemi su oni koji nemaju nijedean zajednički element.
1.5.2. Opšta analiza tehnološkog sistema: tehnološka matrica
Celoviti pristup analizi tehnoloških sistema polazi od sagledavanja odnosa ulaznih i izlaznih elemenata tehnološkog sistema i prikaza tehnološkog procesa u kome se odvija transformacija ulaza u izlazne tokove. Na taj način, opštim pristupom identifikovan je tehnološki sistem.
Proizvodna funkcija izražava taj ključni odnos polazeći od toga da je proizvod funkcija faktora proizvodnje, što matematički ima svoj iskaz:
P= f (a,b,c...) (1)
28
Za odvijanje odgovarajućeg tehnološkog procesa u proizvodnji nužni elementi su, globalno posmatrano, prema klasičnim autorima, rad ( uloženi rad radnika),kapital i zemljište, s tim što se tri ključna faktora dopunjavaju faktorima:7
tehnološkog progresa; vremenskom dimenzijom.
Ovo se može predstaviti na sledeći način:
P(t)=f(H(t),K(t),L(t),Tp) (2)
Tehnološka matrica upravo i polazi od predpostavke da se ulazne veličine u odgovarajućim količinama transformišu u okviru tehnološkog procesa u izlaze. Da bi se tehnološki sistem u potpunosti sagledao i analizirao polazi se od toga da dopustiva kombinacija ulaza treba da pruži odgovarajući izlaz uz sagladavanje i svih gubitaka u procesu. Taj globalni pristup je značajan i zato da bismo sagledali i uporedili alternativne tehnološke procese, kao i da bismo izvršili optimizaciju, racionalizaciju i povećali sveukupnu efikasnost tehnološkog sistema.
Tehnološka matrica obuhvata šest globalno postavljenih dopustivih tehnoloških relacija ( procesa) i to na sledeći način:
Po – materijal iz prirode (MP) pretvara se u materijal za dalju industrijsku obradu (MO);
P1 – energija iz prirode (EO) pretvara se u korisnu, kontrolisanu energiju (EK);
P2- proizvode se kapitalna dobra(K);
P3 – proizvode se potrošačka dobra (Pš);
P4 – obavlja se recikliranje otpadnih materijala u reciklirane otpatke (RO);
P5 – omogućava se reprodukcija stanovništva (S).
Objašnjenje:
prema konvenciji, ulazni tokovi na šemi su predstavljeni znakom – a izlazni tokovi imaju znak +;
svi tehnološki procesi na izlazu imaju rasutu energiju (RE), rasutu materiju (RM) i gubitke G ( nepotrebni ili štetni otpadak);
matrica otkriva da je proces entropičan u svim materijalima. Entropičan je utoliko što degradira korisnu energiju(e1) i korisnu materiju(Mo) u beskorisni ili štetni otpadak. Tu deluje zakon entropije i četvrti zakon termodinamike koji objašnjava materijalne transformacije u tehnološkom procesu;
7 Levi – Jakšić,M., Upravljanje tehnološkim razvojem, naučna knjiga,Beograd,1990.29
prema četvrtom zakonu termodinamike, rasuta materija kao i rasuta energija ne mogu se reciklirati u korisnu materiju i energiju. Ono što se može reciklirati je uglavnom ostatak materijala, korišćen materijal i škart. To su, na primer, izlomljeno staklo, stari papir, stari motori i sl.
1.5.3. Analiza strukture tehnološkog sistema
Obavlja se za određenu industriju i obuhvata razmatranje različitih postupaka transformacije materijala od prirodne sirovine do određenih postupaka ''finalizacije'', završne obrade. Svaki korak transformacije ili makroproces može se dalje razraditi u pojedinim delovima, do konkretnih operacija, ili skupa tehnoloških operacija. Broj i vrsta mogućih koraka – makroprocesa, određen je:8
1. karakteristikama ulaznih elemenata i 2. zahtevima izlaza.
Ukoliko se pažnja usmeri na određene sirovine, kao što je ruda gvožđa, ili na specifični finalni proizvod, kao što je odgovarajući proizvod od stakla ili najlona, tada se broj mogućih varijanti tehnoloških operacija sužava, a samim tim i analiza se konkretizuje za sasvim određene procese.
Svaki pristup koji polazi od konkretnih proizvoda isključuje u analizi veći broj kombinacija i ''permutacija mogućih koraka'' u odvijanju tehnološkog procesa.
Takođe, mogućnost delovanja i primene većine operacija ograničava se u zavisnosti od oblika i vrste materijala na ulazu.
Dopustivi sled i vrsta tehnoloških operacija određeni su fizičkim i hemijskim svojstvima materijala. Pored toga, operacije se odvijaju u odgovarajućem karakterističnom, dopustivom redosledu, u specifičnom poretku. Određivanjem dopuštene sekvence i dopuštenog sleda operacija, moguće je tehnološke varijante mogućeg redosleda tehnoloških operacija programirati za računar, te odabrati onu varijantu koja zadovoljava kriterijume optimalnosti.
Polazeći od ovih karakteristika, u analizi strukture tehnološkog sistema, osnovu čini razmatranje svojstava materijala, a jedna od osnovnih parcijalnih analiza tehnološkog sistema, vezano za materijal je materijalni bilans tehnološkog sistema.
Materijalni bilans tehnološkog sistema počiva na postupatu o konzervaciji resursa.9 Prostim zapažanjem uočava se da izlaz iz tehnološkog sistema ne može da se uveća kad su se resursi 8 Levi – Jakšić, M., Tehnološki sistemi – analiza procesa i operacija, Centar, Beograd, 1988., str.101.9 J. Riggs: Introduction to Operations Rcsearch and Management Science, McGraw Hill, 1975, str.71.
30
iscrpeli, a to vodi do veoma starog koncepta o konzervaciji resursa i do koncepta modernog matematičkog programiranja o nenegativnosti promenjivih i ostatka u sistemu. Ovaj princip vodi poreklo još od Aristotela i igra centralnu ulogu u mnogim naukama, naročito u fizici.Konzervacija energije (prvi zakon termodinamike), konzervacija mase i konzervacija vremena ( momentum) su tri osnovna principa na kojima se razvija klasična fizika. To su moderne verzije dva prva zakona Aristotelovog kauzaliteta: ''Ništa ne može da se pojavi ni iz čega i ništa ne može da pruži ono što nema''.
Zahvaljujući A. Ajnšajnu i njegovoj čuvenoj jednakosti o očuvanju mase i energije:
E= mc2,
sasvim je jasno da očuvanje energije. mase – materije i vremena nisu nezavisne pojave. Na primer, prvi zakon termodinamike se u literaturi sreće i prenošen u oblast energije: energija u procesima koja ne podrazumeva značenje pretvaranje energije u materiju, niti se nanovo stvara, niti se može uništiti. Postulat o konzervaciji resursa u opštem obliku znači da ukupni priliv – ulaz u proces ne može da bude manji od zbira izlaza iz tog procesa, što se može predstaviti i sledećim relacijama:
Ukupni ulaz > ukupni izlaz
Ukupni ulaz= ukupni izlaz + ostatak, gde je ostatak > 0.
Materijalni bilans se sastavlja na bazi detaljne analize tehnološkog procesa i promena u tehnološkim operacijama koje imaju za cilj transformaciju ulaznih u izlazne elemente. Predstavlja značajno sredstvo parcijalne analize tehnološkog sistema. Osnova za izradu parcijalnog bilansa je šema tehnološkog sistema sa definisanim ulazom, tehnološkim procesom, izlazom. Kod izrade materijalnog bilansa polazi se od utvrđivanja količine materijala na ulazu u tehnološki sistem i upoređivanju te količine sa količinom dobijenom na izlazu iz tehnološkog sistema, pri čemu se utvrđuju i gubici materijala u tehnološkom procesu. Osnovna jednačina materijalnog bilansa je:
M1=M2+Mg,
gde je:
M1 – materijal na ulazu;
M2 – materijal na izlazu;
Mg – gubitak materijala.
31
Prvo se utvrđuje materijalni bilans tehnološkog sistema u celini, zatim radi određivanja mesta najvećih gubitaka materijala, radi otkrivanja tačnog mesta nastanka i otklanjanja uzroka te neželjene pojave, obavlja se analiza materijalnog bilansa za:
- pojedine faze tehnološkog procesa;- za pojedine tehnološke operacije;- za pojedine mašine i uređaje;- ili za jedan materijal u tehnološkom procesu.
Materijalni bilans može da se prikaže:
- tabelarno;- šematski ( unošenje podataka o količini materijala na šemi tehnološkog procesa)
ili- kombinovano ( tabelarno i šematski).
1.5.4. Ekonomska analiza tehnološkog sistema
Ova analiza se obavlja vezano za potrebe specifične industrije, a sastoji se u određivanju operacija i tehnologije koja se primenjuje kao polazna osnova za identifikovanje troškova u tehnološkom sistemu, kako bi se dalje utvrdila mera efikasnosti tehnološkog sistema. Efikasnost tehnološkog sistema sagledava se kroz odnos ulaznih i izlaznih veličina i nastojanje da se što manjim troškovima obezbedi što veći izlaz.
Na bazi podataka o utrošcima i troškovima prisutnim u tehnološkom sistemu, izračunavaju se ukupni troškovi. te se u smislu minimiziranja troškova traži optimalno rešenje tehnološkog sistema, optimalni redosled operacija, režima rada i drugo. Troškovi se analiziraju za različite kombinacije ulaza s obzirom na odabrani tehnološki proces. Poredeći alternativne tehnološke procese, različiti dopustiv sled i vrstu tehnoloških operacija, odabira se optimalno rešenje sa stanovišta postavljenog cilja minimiziranja troškova uz poštovanje svih postavljenih ograničenja. Ograničenja se javljaju u pogledu vrste i količina materijala koji je dostupan kao i drugih elemenata ulaza i u pogledu zahtevanih karakteristika izlaza. Svi neophodni podaci, pošto se prikupe, mogu se dalje obraditi pomoću računara i u skladu sa postavljenim modelom, ciljnom funkcijom i ograničenjima, primenom metoda optimizacije, moguće je odabrati optimalnu alternativu.
Efikasnost tehnoloških sistema je značajna parcijalna analiza tehnološkog sistema koja najglobalnije predstavlja verovatnoću da će sistem funkcionisati i izvršavati planom predviđene zadatke. Zahtev za efikasnošću tehnološkog sistema u skladu je sa opštim ciljem operativnog
32
upravljanja tehnologijom u preduzeću. Opšti cilj ostvarivanja efikasnosti tehnološkog sistema, procesa i operacija, kao izrazom primenjene tehnologije u praksi, znači stalno sameravanje organizacionih i upravljačkih dimenzija tehnološkog sistema koje bi se mogle izmeniti i dovesti do racionalnog, produktivnijeg, efikasnijeg tehnološkog sistema, procesa i operacija. Mogućnosti postojeće tehnologije, izražene kroz funkcionisanje tehnološkog sistema, procesa i operacija treba iskoristiti do krajnjih mogućih granica. Najčešće su rezerve u pogledu mogućih unapređenja postojećeg stanja velike i unapređenja efikasnosti postojeće tehnologije često može da zanačajno poboljša sveukupnu proizvodnu efikasnost koja obezbeđuje i odgovarajuće tržišne prednosti. Na taj način, stalnom brigom oko obezbeđivanja viših nivoa efikasnosti, produžava se životni vek postojeće tehnologije i odlaže potreba za nabavkom novih, najčešće skupih novih tehnologija.10
Zahtev za efikasnošću tehnološkog sistema može se izraziti sledećim obrascem:
Pes= Pos +Psr+Pps+Pef+Prs,
gde su:
Pes – ukupna verovatnoća da će sistem efikasno funkcionisati;
Pos – verovatnoća operativne spremnosti sistema da neprekidno funkcioniše, bez zastoja, i da pruži planom predviđene rezultate;
Psr – verovatnoća sigurnosti realizacije zadatka u meri koja je projektom predviđena;
Pps – verovatnoća da je tehnološki sistem pogodan da bude stalno usavršavan sa organizacionog i tehnološkog stanovišta;
Pef – verovatnoća da će se ispuniti planom predviđeni ekonomski efekti;
Prs – verovatnoća da su ispunjeni uslovi za razvoj tehnološkog sistema.
Navedena mera efikasnosti tehnološkog sistema je ocenjena veličina i predstavljena je ukupnom verovatnoćom ustanovljenom ekspertnim mišljenjem o mogućnostima da će tehnološki sistem u budućnosti biti efikasan. Takođe, ocena efikasnosti putem navedenog indikatora verovatnoće značajna je za dalje usavršavanje i izbor optimalnog tehnološkog sistema. Efikasnost tehnološkog sistema u velikoj meri je uslovljena kvalitetom i nivoom organizovanosti, a zavisi i od načina i metoda upravljanja koje se primenjuju da bi se postigla predviđena efikasnost tehnološkog sistema.
1.5.5. Tehnološka analiza tehnološkog sistema10 Bodrožić,D., Mitrović, Ž., Tehnologija i tehnološki sistemi, savremena administracija, Beograd, 1998.
33
Ova se vrsta analiza radi posebno za pojedine industrijske grane ili oblasti delatnosti. Osnovni cilj je da se poboljšaju tehnološke performanse kroz analizu makroprocesa.
Jedan od načina da se kvantitativno izrazi tehnološki potencijal tehnološkog sistema je da se posebno ocene i vrednuju potencijalni rezultati istraživanja i razvoja usmereni ka usavršavanju pojedinih konkretnih tehnoloških operacija.
Tehnološkom analizom se utvrđuje kako se moguće promene tehnoloških operacija održavaju na šire promene tehnološkog sistema. Praksa je pokazala da ponekad i mala unapređenja tehnoloških operacija mogu da znače uštede na procesu i veću efikasnost tehnološkog sistema. Kumulativno dejstvo tehnoloških inovacija izaziva multiplikatorski efekat na nivou procesa i tehnološkog sistema.11
Ovaj uticaj moguće izraziti kao procentualno poboljšanje i efekti u čitavom tehnološkom sistemu po odgovarajućoj novčanoj jedinici uloženoj u istraživanje i razvoj.
Tehnološka analiza se odnosi i na sagledavanje performansi pojedinih operacija da bi se utvrdio sveukupni efekat buduće promene. Pod ''performansom'' podrazumevaq se količina gotovog proizvoda po jedinici materijalnog ulaza, trošak ili cena jedinice izlaza ( gotovog proizvoda), ili analiza kvaliteta izlaza ( mera kvaliteta postavlja se u zavisnosti od konkretnog tehnološkog sistema).
Ovde se treba koristiti model prilagođen obradi na računaru, jer su relevantni odnosi kompleksni a cilj je utvrditi sveukupni efekat učinjenih promena.
Promene u tehnološkim operacijama sagledavaju se preko:
- troškova osnovnih i obrtnih sredstava;- utroška ljudskog rada;- odgovarajućih promena u toku i količini materijala;- promena u svim ostalim operacijama tehnološkog procesa.
Promene u tehnološkom sistemu mogu da budu i krupne kao posledica relativno malih, zanemarljivih promena u tehnološkim operacijama. što je značajno imati u vidu kod određivanja optimalnog tehnološkog sistema.
Tehnološka analiza podrazumeva i neprekidno, sistemsko ispitivanje ( na računaru) alternativnih permutacija i promena tehnoloških operacija (simulacioni modeli) i sintezu budućih tehnoloških procesa. Mogućnost ove analize tehnološkog sistema povećavaju se sa boljim poznavanjem
11 Levi – Jakšić,M., Upravljanje tehnološkim razvojem, Naučna knjiga, Beograd,m 1990.,str.25.34
karaktera i suštine tehnoloških operacija ( relevantnih faktora i odnosa) s jedne strane, i s druge, sa usavršavanjem računarske tehnike i softvera za računar.
Optimizacija tehnološkog sistema predstavlja krajnji cilj svih analiza tehnološkog sistema i predstavlja element njegove percijalne analize.
Optimizacija tehnološkog sistema se zasniva na opštem postulatu optimizacije koji se može izvesti iz drugog zakona termodinamike koji govori o tome da energija dolazi sa mesta (izvora) većeg potencijala i širi se ka mestu manjeg potencijala da bi se obavio rad. Stoga, može se uopšteno reći da pojedinci rade rukovodeći se ciljem minimiziranja troškova i uloženih napora rade rukovodeći se ciljem minimiziranja troškova i uloženih napora. Čarls Darvin je uveo pojam maksimizacije snage (tj. toka energije) za korisne svrhe kao kriterijum prirodne selekcije. Herbert Spenser, engleski filozof, proširio je Darvinove koncepcije na društveni sistem i smatra se da je on rekao:'' preživljavanje najsposobnijih...proces, stoga, nije slučajnost već potreba. On je deo prirode''.
Opšti postulat optimizacije se može formulisati na sledeći način: produktivnost sistema se može maksimizirati bilo maksimizirajući ukupni efektivni autput dok je spoljni input konstantan, bilo minimizirajući input dok se izlaz održava na konstantnom nivou.
Optimizacija tehnološkog sistema kao element parcijalne analize tehnološkog sistema odnosi se na nastojanje da se odnos izlaza i ulaza u tehnološki sistem optimizira u smislu maksimuma. Optimalnost se ogleda u objektivno datim uslovima i mogućnostima da se inputom ostvare što veći rezultati.
To je stalno prisutni zahtevi zadatak upravljanja sadržan u celokupnom razvoju tehnologije kroz istoriju da se uz što manja ulaganja postignu što bolji rezultati.To je ujedno i motorna snaga, inicijalni impuls koji dovodi do tehnološkog, ekonomnskog i šire društvernog napretka u celini. Može se predstaviti kao sledeći odnos:
gde je:
Y(t) – izlaz tehnološkog sistema zavisan od vremena t,
X(t) – ulaz tehnološkog sistema
opt (max) – zahtev za optimalnošću u smislu maksimuma.
Zaključujemo da se tehnološka analiza zasniva na dva značajna elementa.
35
1.5.6. Tehnološki sistemi i životna sredina
Sistemi u kojima se čovek nalazi postaju sve složeniji sa tehničko- tehnološkog, organizacionog i društvenog aspekta. Veliki tehnološki sistemi, energetska postrojenja, skladišta opasnih materijala i drugi objekti namenjeni maksimiranju profita, po pravilu, sadrže potencijalni rizik ugrožavanja bezbednog rada, zdravlja ljudi materijalnih i prirodnih dobara.
Saznanje o tome doprinelo je da čovek preduzima određene aktivnosti da bi izbegao nastanak opasnosti ili bar omogućio da opasne i štetne posledice, ako do njih dođe, budu što manje.
Iz tih razloga, u cilju održavanja određenog kvaliteta radne i životne sredine, obezbeđenja zdravlja ljudi, očuvanja materijalnih i prirodnih dobara neophodna je primena visokog stepena društvene svesti i neminovnosti usklađenog tehnološkog razvoja u nacionalnim i međunarodnim okvirima.
Sa porastom količine i raznovrsnosti sirovina, poluproizvoda i finalnih proizvoda u okviru tehnoloških sistema, njihove složenosti i neodređenosti ponašanja, a posebno njihovih elemenata u kojima se odvijaju hemijske reakcije i energetski procesi, njihov uticaj na zdravlje ljudi, materijalna i prirodna dobra su sve izraženija. Otuda, pored ostalih ocena, projekti koji se odnose na tehnološke sisteme moraju da sadrže i ocenu rešenja o ispunjenosti mera i ocene rizika na radnu i životnu sredinu.
Fundamentalni problem na ovom polju, za čijim se rešavanjem još uvek traga, je stalno prisutan kao konflikt između potrošnje postojećih prirodnih resursa i zahteva za ekonomskim razvojem,s jedne strane, i potrebe očuvanja čovekovog zdravlja i zaštite životne sredine, sa druge strane.
Elementi tehnološkog sistema, od čijih međusobnih veza i odnosa zavise uticaji i delovanja na ekosistem, predstavljaju ulazne elemente, koji pripadaju resursima životne sredine. Nakon njihove transformacije i promene u tehnološkom sistemu nastaju proizvodi i oslobađanje materije i energije, koji se kao izlazni elementi tehnološkog sistema vraćaju u životnu sredinu.
Tehnološki sistem je relativno stabilna i samostalna strukturna jedinica sistema, koja funkcioniše kao jedna celina na osnovu razmena materije, energije i informacija sa okruženjem, životnom sredinom. Racionalno funkcionisanje tehnološkog sistema karakterišu minimalni materijalni, energetski i drugi gubici u uslovima dobijanja zadatog proizvoda ili ostvarenih usluga, obezbeđujući neophodan kvalitet životne sredine.
Sa životnom sredinom se uzajamna uslovljenost ostvaruje pri svakoj vrsti proizvodnje. Intezitet uzajamne uslovljenosti se određuje količinom resursa koje razmenjuje tehnološki sistem i životna sredina u procesu funkcionisanja. Sve strukturne jedinice svakog tehnološkog sistema se nalaze u stalnoj interakciji čime se obezbeđuje racionalnost korišćenja prirodnih resursa i
36
optimalni nivo kvaliteta životne sredine, povećanje produktivnosti ekoloških sistema i efikasnost proizvodnje. U tim promenama i razmeni materije, energije i informacije između tehnološkog sistema i životne sredine nastaju posebni uslovi u kojima se čovek nalazi i obavlja rad koji se prostorno i vremenski definiše kao radna sredina.
Radna sredina, u najširem smislu, obuhvata prostor u kome se ispoljavaju uticaji i dejstva, odnosno posledice tehnološkog procesa, pri funkcionisanju sistema. Radna sredina kao sistem obuhvata elemente tehnološkog sistema čije uzajamne veze i odnosi u procesu rada mogu da obrazuju takva stanja u kojima se mogu ispoljiti uticaji i delovanja sa posledicama ugrožavanja zdravlja ili materijalnih i prirodnih dobara. U odnosu na primenjena sredstva za rad, predmete rada, oblike, vrste tehnološkog procesa, načina organizacije rada i drugih elemenata, zavisi kakve uticaje i delovanja možemo očekivati u posmatranom sistemu radne sredine. Otuda elementi od čijih međusobnih veza i odnosa zavisi uticaj i delovanje na povređivanje, oboljevanje ili druge nepoželjne posledice predstavljaju elemente sistema radne sredine. Ti elementi sa svojim karakteristikama i svojstvima čine ulazne ili izlazne sisteme radne sredine. To su: sredstva za rad ( mašine, uređaji, oprema i dr.); predmeti rada (sirovine, pomoćni materijal i dr.); energija ( električna energija, toplotna energija i dr.); čovek – operator (karakter ličnosti, zdrastveno stanje, iskustvo i dr.); tehnološki proces ( primenjena tehnologija, organizacija rada, tehnologija rada i dr.) i prostor za rad ( svojstva objekata, mesta rada i dr.).
U proizvodnim procesima i uređajima kao nusprodukt uvek nastaje i materijalni otpad, koji radnu sredinu napušta delom preko raznih sistema kontrolisanog odvođenja, a delom nekontrolisanim odvođenjem. U kontrolisanom odvođenju govorimo kada materijalni otpad odstranjujemo koncentrisanim tokovima i tačno određenim putevima. Kontrolisano se odvode, na primer, čvrst otpad koji se skuplja u kontejnerima, otpadne vode koje se sakupljaju u kanalizacionom sistemu, dimni gasovi koji se preko kolektora dovode u dimnjak itd. Materijalni otpad sa kontrolisanim odvođenjem ne dolazi u dodir sa medijumima radne sredine, nego tek sa medijumima životne sredine u kojoj se ispuštaju, delom bez prečišćavanja, a delom nakon prethodnog prečišćavanja. Deo otpada se reciklira, tj.preradjuje u upotrebljiv materijal.
O nekontrolisanom odvođenju govorimo kada otpad spontano i nekontrolisano izlazi iz proizvodnih sistema ulazeći u radnu sredinu, a zatim i u životnu sredinu.
Za gasovite materijalne otpade sa nekontrolisanim odvođenjem, vazduh u fabričkoj hali predstavlja, dakle, neku vrstu ’’generalnog kolektora’’ u kome se oni sakupljaju i preko koga odvode iz radne sredine. Taj ’’generalni kolektor’’ sakuplja i gasovite produkte čovekovog metabolizma (CO2 i H2O), dok se ostali produkti metabolizma čoveka iz hale odstranjuju putem sanitarnih instalacija.
Kod energetskih tokova u tehnološkom sistemu takođe postoji problem sakupljanja i kontrolisanog odvođenja otpadne energije iz radne sredine, da ne bi došlo do uticaja na radnike.
37
Otpadna energija se javlja, pre svega, u vidu otpadne toplote raznih gorivih otpadnih materijala ( gasovitih, tečnih i čvrstih), svih vrsta zračenja, buke i vibracije, a nastaje pretežno u raznim uređajima za sopstvenu proizvodnju energije ( na primer, kotlovima, turbinama, generatorima, kompresorima, pumpama,SUS motorima,itd.), u procesima i uređajima za mehaničku, tehničku, elektrohemijsku i drugu obradu materijala i poluproizvoda ( na primer, presama, strugovima, industrijskim pećima, uređajima za elektrolizu i galvanizaciju itd.), kao i u nekim pomoćnim aparatima i uređajima ( npr.ventilatorima).
Mogućnost kontrolisanog odvođenja postoji samo za one otpadne energije koje su vezane za određene masene tokove, kao što su toplota i nesagorele supstance u dimnim gasovima iz svih vrsta industrijskih ložišta, čvrst otpad u drvnoj industriji, gorive otpadne okside u procesnoj industriji ili vreli i gorivi konvektorski gas u crnoj metalurgiji itd. Mogućnost sakupljanja i kontrolisanog odvođenja postoji, dakle, samo za gorive otpadne materije kao i za dobar deo ukupne otpadne toplote koja nastaje u raznim procesima u radnoj sredini.
Nasuprot tome, buka i vibracije spadaju u otpadne energije sa nekontrolisanim odvođenjem, zato što se po pravilu u radnoj sredini šire prema svojim fizičkim zakonitostima. U ustu grupu spada i ona otpadna toplota, koja nekontrolisano prelazi na medijume radne sredine, pre svega na vazduh fabričke hale. Ta otpadna toplota, zajedno sa bukom, vibracijama i zračenjem, direktno utiče na radnika, neposredno ga uključuje u energetske tokove radne sredine.
Energetski posmatrano, dakle, proizvodi se javljaju samo kod uređaja za (sopstvenu) proizvodnju energije, dok drugi proizvodni uređaji, predstavljaju krajnje potrošače energije iz kojih izlaze samo tokovi otpadne energije, dok njihov proizvod pripada nivou masenih tokova.
Proces razmene materija i energije između tehnoloških procesa i životne sredine dovodi do pojave novih materija i energije. Delimično se ove materije i energija uključuju u prirodne procese i ne dovode do kvalitativnih promena životne sredine.
Ako izdvojene materije i energije izazivaju kvalitativne i kvantitativne promene prioritetnih komponenata, onda govorimo o uticaju ili direktnom dejstvu na životnu sredinu.
Migraciona aktivnost materije u životnoj sredini je osnova ekološko – ekonomskih principa, koji dozvoljavaju da se odredi poredak i sastav mera za racionalno iskorišćenje materijalnih resursa i koja je prva etapa u razradi tehnoloških procesa sa malom količinom otpadnih materija.
Ocenu podobnosti tehničkih rešenja u okviru racionalnog iskorišćenja prirodnih i tehnoloških resursa, neophodno je realizovati sa istraživanjem osobina svih strukturnih komponenti sistema ’’ tehnološki sistem – radna sredina – životna sredina’’ kao neraskidivog i jedinstvenog kompleksa.
Parametre tehnološkog sistema treba razmatrati sa aspekta kriterijuma očuvanja životne sredine i odrediti vrednosti fluktuacionih karakteristika materije i energije. Takav pristup dozvoljava da se
38
pokažu energetski resursi tehnološkog procesa, stepen njihovog iskorišćenja i gubici u životnoj sredini.
Međuzavisnost tehnološkog sistema, radne i životne sredine može biti u ravnoteži ili sa promenama ravnotežnog stanja što zavisi od prirodnih hidrometeoroloških i drugih promena posmatranog regiona. Faktori koji određuju ravnotežu su materija i energija koji se uglavnom dobija se kao produkt sunčane radijacije, koja se akumulira i koju transformišu komponente sistema.
Sa stanovišta životne sredine cilj je upoređivanje hemijske aktivnosti elemenata u prirodnim i industrijskim uslovima, kao i predstavljanje karakteristika procesa koji se odvijaju pod uticajem raznih energetskih tokova prirodnog i tehnološkog porekla. Transformacija kretanja elemenata u prirodnim uslovima se vrši u cilju dostizanja najstabilnije energetske ravnoteže koja se obično odlikuje količinom slobodne energije.
Tehnološki proces u okviru tehnološkog sistema obezbeđuje konkretne oblike povezanost industrijske, poljoprivredne, komunalne i druge proizvodnje, obezbeđujući samim tim kompleksno i efektivno korišćenje prirodnih bogastava regiona. Racionalno funkcionisanje tehnoloških sistema je u očuvanju i racionalnom korišćenju prirodnih resursa, bez negativnih uticaja na strukturu prirodnog sistema.
2.TEHNOLOŠKI PROCESI
Tehnološki proces nastaje povezivanjem više tehnoloških faza sa ciljem prevođenja predmeta rada niže upotrebne vrednosti u više. Jedan tehnološki proces se može sastojati iz više tehnoloških faza.
39
Tehnološka faza je deo tehnološkog procesa koji se odvija u jednom ili više aparata ( uređaja) i predstavlja fazu obrade. Tehnološke faze čine:
operacija ( ako se dešavaju fizičke promene) i procesi (ako se dešavaju hemijske ili biološke promene).
Operacije predstavljaju promenu nekog predmeta ili ma kojih njegovih fizičkih ili hemijskih svojstava, njegovo sklapanje ili rasklapanje od drugog predmeta ili pripremu za drugu operaciju, transport, kontrolu ili smeštanje. Operaciojom se naziva i davanje ili primanje informacija, planiranje ili računanje i drugo. Operacijom materijala, delova ili usluge dobijaju formu proizvoda, bilo promenom njegovog obilika, kao što je slučaj u mašinskoj obradi, bilo promenom njenog hemijskog sastava u toku hemijskog procesa, ili dodavanjem ili skidanjem materijala, kao što je slučaj pri montaži. Operacija može da bude i pripremanje ma kakve aktivnosti koja doprinosi završavanju proizvoda.
Operacije, u kojima se obavlja proizvodni proces, mogu biti:
tehnološke operacije – operacije kojima se neposredno menjaju karakteristike predmeta rada, da bi se na osnovu tih promena dobili proizvodi sa novim upotrebnim vrednostima ( povezivanjem ovih operacija nastaje tehnološki proces kao deo proizvodnog tehnološkog sistema);
ostale operacije - operacije kojima se ne menjaju karakteristike predmeta rada, ali koje su neophodne pri proizvodnji kako bi se tehnološki proces mogao obaviti. Povezivanjem ovih operacija nastaju različiti drugi procesi u okviru proizvodnog sistema, proces zaliha, održavanja, kontrole kvaliteta i drugi.
Prema tome, da li se veličine sistema manjaju ili ne menjaju sa vremenom tehnološke operacije možemo podeliti na:
stacionarne, nema promene veličina sa vremenom , i nestacionarne, veličine se menjaju sa vremenom.
Prema dinamici kretanja materije ili energije, tehnološke operacije možemo podeliti na:
diskontinualne (šaržne), kod kojih se materija ili energija unose u proces u određenoj količini pod neuravnoteženim uslovima i ostavi ili potpomaže da se tokom vremena uravnoteži kada je konačno i proces završen;
kontinualne, kod kojih se materija ili energija kontinualno unose i iznose iz sistema ostavljajući mogućnost da se sam proces, odnosno operacija, kontinualno izvodi pod stacionarnim uslovima;
semikontinualne (polušaržne), koje predstavljaju kombinaciju prethodnih tehnoloških operacija.
40
Obzirom na fundamentalnu vezu tehnološke operacije možemo podeliti na tri grupe:
mehaničke operacije, toplotne operacije i difuzione operacije.
Ovakva podela je doprinela tome da se uoče zajedničke fundamentalne zakonitosti u srodnim operacijama, te da se na taj način i sama operacija bolje razume. U pogledu srodnosti uočena je izvesna analogija čak i između osnovnih fenomena spomenute tri grupe operacija. Naime, osnovni fenomen bitan u mehanici fluida je prenos količine kretanja, u toplotnim operacijama je prenos toplote, a u difuzionim operacijama je prenos mase.
Znači, zajedničko za sve tehnološke operacije je da uvek dolazi do nekog prenosa, međutim, jedna opšta zakonitost je ta da do njega može da dođe samo ako postoji neka pogonska sila. Tako je, na primer, potrebna razlika pritisaka da voda proteče kroz cev, a taj pad pritiska se pretvara u prenos količine kretanja, odnosno napon smicanja i u krajnjoj liniji energetski gubitak trenjem, Ili, potrebna je razlika temperatura da bi toplota prelazila sa toplijeg mesta na hladnije, ili je potrebna potencijalna razlika električne struje da bi struja prolazila kroz električni vod.
U grupi mehaničkih operacija spadaju, pre svega, one koje su vezane za mehaniku fluida, kako homogenih ( tečnosti ili gasova), tako i heterogenih (prisustvo čvrste faze pored fluida). Ovde spada pored transporta i srujanja fluida i druge operacije kao: filtracija, taloženje, centrifugiranje, mešanje itd. U mehaničke operacije se često ubrajaju i operacije vezane za tretiranje čvrstog materijala itd.
Toplotne operacije u svojoj osnovi imaju tri mehanizma prenosa toplote: kondukcija (provođenje), konvekcija (strujanje) i radijacija (zračenje).
Prenošenje toplote kondukcijom se odvija na dva načina: interakcijom susednih molekula koji se nalaze na različitim temperaturama (energetskim nivoima), kako je to slučaj u čvrstim telima, tečnostima i gasovima, i preko ''slobodnih''elektrona. Ovaj drugi mehanizam je karakterističan za kondukciju u metalima. Po svojoj prirodi kondukcija toplote se može odvijati pri stacionarnim i nestacionarnim uslovima. U stacionarnim uslovima su temperatura, gustina medijuma i njegove ostale osobine, nezavisne od vremena u ma kojoj tački posmatrane oblasti medijuma. Nestacionarna kondukcija je karakterisana vremenskom promenom pomenutih veličina ( najčešće samo temperature) u pojedinim tačkama regiona koji provodi toplotu.
Konvektivni mehanizam prenosa toplote uslovljen je kretanjem fluida, i posledica je mešanje delova fluida. Konvektivna razmena toplote između fluida i površine preko koje fluid struji naziva se prelaženje toplote. Razlikujemo prirodnu konvekciju, kod koje je kretanje fluida posledica razlike gustina delova fluida različitih delova temperatura, i prinudnu konvekciju, pri
41
kojoj fluid struji pod dejstvom spoljnih sila ( pumpa, ventilator i sl.). Na prelaženje toplote utiču uslovi strujanja fluida, kao i oblik, veličina i stanje površine razmene.
Pojava zračne energije uslovljena je složenim unutarmolekulskim i atomskim promenama usled čega se drugi vidovi energije, u osnovi toplotne, pretvaraju u energiju elektromagnetnog zračenja.
Pored kondukcije, konvekcije i zračenja kao osnovnih fenomena prenosa toplote, koji dolaze do izražaja u najraznovrsnijim razmenjivačima toplote, ovde dolaze i druge toplotne operacije kao kondenzacija, ukuvavanje, rashladni procesi itd.
Difuzione operacije su tehnološke operacije kojim se vrši razdvajanje komponenti iz rastvora na bazi pogonske sile ( razlika napona para ili razlika koncentracija, tj. različita rastvorljivost) koja je uzrok prenosu mase komponente iz jedne u drugu fazu.
Prenos mase je pojava pri kojoj dolazi do spontanog ili prinudnog kretanja molekula neke komponente kroz jednu ili više faza. To vodi izjednačavanju koncentracije komponente u fazama u ravnotežu, ili prinudnom stvaranju koncentracionog gradijenta kako bi se ostvarila potrebna separacija. Ako molekuli dolaze iz mase na graničnu međufaznu površinu, ili obrnuto, reč je o prelazu mase. Ako molekuli prolaze iz jedne faze u drugu kroz međufaznu površinu, u pitanju je prolaz mase. U tom slučaju reč je o dva prelaza, s jedne i druge strane međufazne površine.
Prenos mase događa se u relativno velikom broju operacija od kojih su najznačajnije: destilacija, rektifikacija, sušenje, apsorpcija, desorpcija, adsorpcija, ekstrakcija, rastvaranje, kristalizacija, membranska separacija itd.
Dalje, rasčlanjivanjem tehnoloških operacija mogli bi se analizirati zahtevi, pokreti i mikropokreti koji se razmatraju kad je u pitanju analiza kompletne organizacije prenosa proizvodnje. Na slici 1.3 predstavljena je struktura proizvodnog tehnološkog sistema, sa posebno rasčlanjenim tehnološkim procesom.
42
Slika 10. Struktura proizvodnog tehnološkog sistema sa posebno rasčlanjenim tehnološkim procesom
2.1. Osnovne podele
Proizvodni tehnološki procesi mogu da se klasifikuju prema različitim kriterijumima:
1. Grupisanje tehnoloških procesa prema stepenu uloženog rada:- tehnološki proces proizvodnje sirovina i prostih jedinjenja;- tehnološki proces proizvodnje polufabrikata;- tehnološki proces proizvodnje osnovnih jedinjenja;- tehnološki proces proizvodnje podsklopova i složenih jedinjenja;- tehnološki proces proizvodnje sklopova;- tehnološki proces proizvodnje finalnih proizvoda.
2. Kriterijum za klasifikaciju prema vrsti rada koji se obavlja u njima:- ekstraktivni tehnološki procesi;- prerađivački tehnološki procesi;- sintetički tehnološki procesi.
3. Klasifikacija prema vrsti rada i vrstama delatnosti:a) poljoprivredni tehnološki procesi;b) rudarski tehnološki procesi;c) metalurški tehnološki procesi;d) hemijski tehnološki procesi;e) metalsko – prerađivački tehnološki procesi;f) tekstilni i tehnološki procesi;g) farmaceutski tehnološki procesi;h) drvni tehnološki procesi;i) prehrambeni tehnološki procesi.
4. Klasifikacija prema dinamici kretanja materijala u tehnološkim procesima i prema stabilnosti uslova pod kojima se obavljaju tehnološki proces:
a) prekidni ili diskontinualni tehnološki procesi;b) neprekidni ili kontinualni tehnološki procesi.
a) Prekidni tehnološki procesi nisu specijalizovani, tok operacija je prekinut i unosi se operacija ''čekanje''. Čekanje se javlja kad na nekom predmetu uslovi ne dozvoljavaju da se obavi naredna predviđena aktivnost. Čekanje se vidi, na primer, kad su ''polufabrikanti između dve operacije naslagani na pod radionice, sanduci koje treba raspakovati, delovi koje treba smestiti u magacinska skladišta ili pismo koje čeka na potpis''.
43
Snabdevanje radnih mesta materijalom je periodično, prekinuto i u tim slučajevima najčešće se radi o pojedinačnoj ili maloserijskoj proizvodnji pri većoj diverzifikaciji gotovih proizvoda. Prisutna je znanatska obrada i traži se kvalifikovani rad, poznavanje većeg broja operacija na predmetu rada, jer specijalizacija nije zastupljena u većoj meri. Oprema se kod prekidnih tehnoloških procesa ne koristi ravnomerno, čekanje i zastoji materijala su veći, a takođe i ''prazan hod'' mašina što uslovljava njihovu nedovoljnu iskorišćenost.
Prekidni tehnološki proces je po pravilu prisutan u određenim vrstama delatnosti, u pojedinačnoj ili serijskoj proizvodnji, kao što je na primer proizvodnja preciznih alata, delova i mehanizma koji iziskuju stručnu, zanatsku izradu. Gde je to moguće, treba nastojati da se ostvari neprekidan tehnološki proces. Prednost prekidnog tehnološkog procesa ogleda se njegovoj većoj elastičnosti i prilagodljivosti. U odsustvu krutih i unapred definisanih kontinualnih tokova, ovakav proces je fleksibilniji u smislu prelaska s jedne vrste proizvodnje na drugu.
U svakom slučaju prekidni tehnološki proces treba učiniti što efikasnijim skraćivanjem čekanja koja u njemu nastaju i orijentacijom ka organizaciji proizvodnje tipa protočne linije. Savremeni fleksibilni proizvodni sistemi obezbeđuju automatizaciju maloserijske i serijske proizvodnje što uslovljava značajan porast efikasnosti prekidnih tehnoloških procesa.
Neprekidni tehnološki procesi su specijalizovani i kod njih je u visokom stepenu izražena podela rada. Tok materijala je neprekidan, čekanja su svedena na neophodnu najmanju meru, s obzirom na karakter i sled operacija koje se obavljaju na predmetu rada. Oprema se koristi po principu što većeg iskorišćenja instaliranih kapaciteta. Neprekidnost tehnoloških procesa obezbeđuje visoki stepen mehanizacije i automatizacije što doprinosi povećanjčnosti tehnoloških procesa. Neprekidni tehnološki procesi karakteristični su za velikoserijsku i masovnu proizvodnju. Neprekidni tehnološki proces ostvaruje visok stepen racionalizacije svih utrošaka na procesu, veoma je operativan, mogućnost uvođenja savremenih metoda i načina organizacije i upravljanja su izrazita. Kod tehnoloških procesa neprekidnog tipa postignut je visok stepen automatizacije čime je njihova efikasnost značajno unapređena.
Kontinualni tehnološki procesi su karakteristični za crnu i obojenu metalurgiju, hemijsku industriju, industriju nafte.
5. Klasifikacija tehnoloških procesa prema kriterijumu organizacije proizvodnje.
Moguće je izdvojiti dva potkriterijuma unutar ove klasifikacije:
1. obim proizvoda proizvedenih na isti način2. način i mesto gde se obavlja proizvodnja.
1. Prema obimu proizvoda nastalih na isti način razlikuju se:a) Masovni način proizvodnje ili tehnološki procesi masovne proizvodnje, koje
karakteriše visok stepen mehanizacije i automatizacije, neprekidnost tehnološkog
44
procesa, stabilno radno mesto. Masovni način proizvodnje naročito je zastupljen u automobilskoj, hemijskoj industriji, industriji nafte, guma.
b) Serijski način proizvodnje i tehnološki proces serijske proizvodnje odnosi se na proizvodnju određenog broja proizvoda na isti način (serija). Tu je prisutan uglavnom prekidni tehnološki proces i zatvoreno radno mesto.Ovaj tip proizvodnje je zastupljen u građevinskoj industriji, u proizvodnji cigle, crepa, u brodogradnji, u proizvodnji obuće, odeće.
c) Pojedinačni način proizvodnje ili tehnološki proces proizvodnje pojedinačnih proizvoda karakteriše odsustvo specijalizacije, nema izražene podele rada, a tehnološki proces je naglašeno prekidan.Primenjuje se kod izrade specifične opreme, preciznih alata, u elektronskoj, elektroindustriji.
2. Prema kriterijumu načina i mesta proizvodnje razlikuju se:a) Lančani način proizvodnje ili tehnološki proces u proizvodnji lančanog tipa određen
je takvim rasporedom sredstava rada i tokom materijala koji obezbeđuju neprekidan sled tehnoloških operacija u određenom vremenu s najkraćim rastojanjem između radnih mesta i minimiziranim čekanjima predmeta rada, mašina i ljudi. Rad o neprekidnom tehnološkom procesu sa masovnom proizvodnjom i sa visokom specijalizacijom poslova, radnih zadataka i tehnoloških operacija i do kraja izvršenom podelom rada.Lančni način proizvodnje doveo je do povećanja rutine u obavljanju proizvodne aktivnosti, do sjedinjavanja i bliske povezanosti svih podsistema ( konstrukcioni, kontrola kvaliteta, tehnološki, održavanje, zaštite na radu, skladištenje) u jedinstvenu celinu sa izraženim jakim vezama. Takođe, stvoreni su preduslovi za primenu visoko mehanizovanih sredstava rada i automatizacije.
b) Grupna izrada ili tehnološki procesi sa grupnim načinom organizovanja proizvodnje karakteriše postojanje proizvodnje na grupi mašina ili radnih mesta. Grupe mašina ili radna mesta svrstane su po principu izrade odgovarajućeg dela proizvoda a slede tok operacija u tehnološkom procesu. Tu je zastupljena specijalizacija rada, poslova i zadataka i operacija. Radi se uglavnom o prekidnom tehnološkom procesu za serijsku proizvodnju. Poseban značaj grupne tehnologije sagledava se u savremenim uslovima, kod razvoja fleksibilnih proizvodnih sistema u čijoj se osnovi oni nalaze.
c) Radionička izrada odnosi se na proizvodnju na jednoj mašini, uređaju ili agregatu. Proizvodnja je organizovana fizičkim grupisanjem mašina istog tipa u odgovarajuće radionice. Tehnološki proces je prekinut, čekanja i premeštanja predmeta rada su velika s jedne na drugu mašinu. Tu je raspored mašina fiksiran i neelastičan s obzirom na sled tehnoloških operacija, tako da se primenjuje u slučaju malog broja tehnoloških operacija na određenoj vrsti mašina ili u slučaju veće koncentracije tehnoloških operacija na određenoj vrsti mašina ( obrada metala na strugovima, na primer).
45
d) Zanatska izrada je zasnovana na grupisanju tehnoloških operacija u tehnološkom procesu na jednom mestu koje izvršava jedan radnik. Radi se o tehnološkom procesu izrade pojedinačnih proizvoda, a ovaj način organizovanja proizvodnje vezuje se najčešće za popravke mašina, izradu preciznih delova mašina, alata i drugo.
6. Klasifikacija tehnoloških procesa može se izvršiti i s obzirom na redosled makroprocesa koji su prisutni u različitim oblastima industrijske proizvodnje: Makroprocesi se sastoje od jednog ili više tehnoloških procesa koji se mogu i posebno posmatrati, a vezuju se za pojedine faze i operacije koje se obavljaju na predmetu rada, sve do izrade gotovih proizvoda željenih karakteristika.Tako se razlikuju:
a) tehnološki procesi pripreme sirovina;b) tehnološki procesi hemijske prerade;c) tehnološki procesi fizičke obrade;d) tehnološki procesi završne obrade – finalizacije.
Uopštena šema za navedenu klasifikaciju predstavljena je na slici 6. Strelice ukazuju na različiti redosled makroprocesa koji u praksi može da nastupi.
7. Klasifikacija tehnoloških procesa i prema nekim drugim kriterijumima:a) karakteru sredstava za rad;b) obimu proizvodnje;c) vrsti proizvoda;d) osnovnim sirovinama koje se koriste;e) dinamici i vrsti kretanja materijala u tehnološkom procesu.
2.2. Struktura tehnoloških procesa
Opšta šema makro – tehnoloških procesa pripreme sirovina, hemijske prerade, fizičke obrade, završne obrade ukazuje na moguće tehnološke procese koji uz različite kombinacije ostvaruju izlazni proizvod u različitim oblastima čovekove delatnosti. Svaki od predstavljenih koraka mogu se dalje razdvojiti na različite tehnološke operacije koje se opet u zavisnosti od konkretne proizvodnje grupišu u odgovarajuće tehnološke procese. Tehnološke operacije su veoma blisko vezane za specifične karakteristike materijala jer se u njima neposredno deluje na materijal. Polaznu osnovu za analizu tehnoloških operacija, stoga čine svojstva materijala. U opisivanju
46
tehnoloških procesa uvedeni su odgovarajući simboli za označavanje pojedinih aktivnosti u njima.
Ti simboli su sledeći:
1. transport;2. čekanje;3. kontrola;4. skladištenje.
Slika 11. Tehnološki makroprocesi
Može se i detaljnije sagledati struktura tehnološkog procesa.12
Opisaćemo neke od osnovnih operacija:
1. Transport čvrstih, tečnih i gasovitih materijala
To može da bude transport u cisternama, kanvejerskom trakom, u kanalima, cevima, u pumpama pod pritiskom, itd.
12 M. Cetron, M., Industrial Applications of Technoloical forecasting, John Wiley, New York,1971, str.370.47
2. Promena energetskog stanja
Može da bude radijacija, elektrizacija, magnetizacija, sagorevanje, hlađenje.
3. Promena fizičkog stanja
Može da se obavi pod pritiskom, izvlačenjem, vučenjem, torzijom, savijanjem, pletenjem vlakana.
4. Fizička integracija
Obuhvata sinterovanje, adheziju, mehaničko spajanje, šrafljenje, šivenje.
5. Fizička dezintegracija
Može da se obavi eksplozivnim, mehaničkim, akustičnim dejstvom. Osnovne operacije su: mlevenje, bušenje, testerisanje, cepanje.
6. Fizička asocijacija
Obuhvata mešanje, suspandiranje, rastvaranje, apsorpciju, adsorpciju, difuziju.
7. Fizička disocijacija ili separacija
U ovom slučaju obavlja se filtriranje, centrifugalna separacija, taloženje, kristalizacija, isparavanje, destilacija, kondenzacija.
8. Površinska obrada
Obuhvata doterivanje površine, toplotno delovanje, presovanje, nanošenje boje.
9. Hemijska disocijacija ili dekompozicija
Tu spade termalno aktiviranje, elektroliza, katalitičko razdvajanje, hidroliza, fotoliza, fiziološko razlaganje.
10. Hemijska asocijacija ili sinteza
Sastoji se u termalnom aktiviranju, elektrolizi – katodna reakcija, katalitičko sjedinjavanje, polimerizacija, hidratacija, fotohemijske reakcije, biološka sinteza.
11. Izomerizacija
Operacije stvaranja izomera u okviru podele na makroprocese, detaljnije će biti opisane pojedine tehnološke operacije.
48
2.3. Tehnološki procesi pripreme sirovina
Tehnološki procesi koji se bave pripremom sirovina obuhvataju:
1. tehnološke operacije fizičke dezintegracije;2. tehnološke operacije fizičkog izdvajanja;3. tehnološke operacije fizičke asocijacije.
1. Fizička dezintegracija ( deljenje) odnosi se na tehnološke operacije delovanja na čvrste materijale, a osnovni cilj deljenja – usitnjavanja je da se površina materijala poveća što će u daljim fazama omogućiti efikasnije delovanje na material i obezbediti efikasniju oksidaciju, redukciju ili sagorevanje, na primer. Neke tehnološke operacije su:
Drobljenje – predstavlja usitnjavanje materijala do veličine prečnika od 30 mm. Za rudu metala to je najčešće prva tehnološka operacija u procesu.
Drobljenje može da bude:1. grubo: izlazni komadi prečnika 100 – 150 mm;2. srednje: izlazni komadi prečnika 10 – 25 mm;3. sitno: izlazni komadi prečnika 2 – 10 mm;4. fino: izlazni komadi prečnika ispod 2 mm.
Drobljenje se obavlja u uređajima koji se nazivaju drobilice, a moguća su različita konstrukciona rešenja: čeljusne drobilice, sa valjcima, konusne, sa kuglama, itd.
Mlevenje – tehnološka operacija kojom se material usitnjava do prečnika ispod 1 mm. Uređaji za mlevenje su mlinovi sa kuglama, cevni, tanirasti, itd.
Sejanje – tehnološka operacija koja najčešće sledi operracije drobljenja i mlevenja a može im i prethoditi. Predstavlja izdvajanje materijala određene granulacije na sitima. Pre drobljenja i mlevenja, operacija sejanja obavlja se radi izdvajanja zrna koja mogu da idu na dalju preradu u drobilice i mlinove ( veći komadi se odstranjuju). Posle operacija drobljenja ili mlevenja obavlja se operacija sejanja radi ujednačavanja granulacije materijala na željene dimenzije.
Uređaj za obavljanje tehnološke operacije sejanja su sita raznih dimenzija i različitih veličina otvora u zavisnosti od zahteva za finoćom i veličinom zrna. Postoje vibraciona, oscilatorna, rotaciona sita.
2. Fizičko izdvajanje ( disocijacija) predstavlja izdvajanje materijala najčešće različitih agregatnih stanja jednih od drugih. Tehnološke operacije su:
49
1. Flotacija – obuhvata razdvajanje čvrstih materijala ( odvajanje metala u rudama). Obavlja se u flotacionim ćelijama uz uduvavanje vazduha preko odgovarajuće smese i pod pritiskom tako da se na površini izdvaja ruda, a na dno pada jalovina.
2. Taloženje – operacija koja ima za cilj izdvajanje čvrstih od tečnih materijala uz postupak dekantiranja. Taloženjem čvrstih materijala ( uz mešanje pomoću lopatica koje se okreću u dekanterima – taložnicima dok ne protekne određeno vreme njihovog taloženja), u taložnicima dok ne protekne određeno vreme njihovog taloženja), u taložnicima se vrši dekantiranje – odvijanje fluida ili ređe gasa.
3. Centrifugiranje – tehnološka operacija taloženja uz korišćenje centrifugalne sile, predstavlja izdvajanje čvrstih od tečnih materijala uz korišćenje centrifuge ( 1000 – 2000 obrt/min) koja povećava brzinu taloženja. Čvrsti materijali se, na taj način, u centrifugalnim taložnicima ( tzv.cikloni) talože na zidovima.
4. Filtriranje predstavlja izdvajanje čvrstih materijala iz tečnosti na cedilu, filtru, sa koga se kasnije ti čvrsti materijali skidaju. U industriji se koriste takozvane filter – prese u kojima se uz delovanje pritiska za savladavanje otpora koji stvara sam filter u odnosu na fluid, obezbeđuje efikasnije odvijanje operacije izdvajanja. U upotrebi sui rotacioni filteri koji su oblika bubnja a obloženi filter – platnom.
5. Sejanje se takođe može ubrajati u tehnološke operacije izdvajanja čvrstih materijala željene granulacije iz čvrstih materijala.
6. Destilacija – najčešće predstavlja izdvajanje tečnosti iz tečnosti, a bazira na razlikama u temperature isparavanja.
7. Frakciona destilacija omogućava da se jednoj tehnološkoj operaciji izdvoji više frakcija a uređaji za destilaciju ( destilatori) konstruisani su tako da postoje kolone za destilaciju sa više odeljaka po visini za izdvajanje različitih frakcija.
8. Apsorpcija – predstavlja izdvajanje jedne komponente iz smese gas – tečnost ili gas – gas. Uređaji za apsorpciju konstruisani su sa odeljcima od olova ili sita in a dnu se uvodi gas koji se penje ka vrhu, a tečnost koja apsorbuje odgovarajuću komponentu gasa pada odozgo i vezuje se sa tom komponentom. Na bazi apsorpcionih karakteristika tečnosti, moguće je obaviti izdvajanje gasova iz gasova ili gasova iz tečnosti. Suština ove tehnološke operacije je u razdvajanju dveju komponenata od kojih se jedna rastvara a druga ne rastvara u određenom rastvaraču.
50
9. Adsorpcija – tehnološka operacija koja se zasniva na osobini da sunđerasti materiali upijaju gasove i pare iz tečnosti, te se koriste za izdvajanje gasova iz tečnih materijala. Kao adsorpcioni material koristi se ugalj, silikati i drugo.
10. Čišćenje gasova – obavlja se u cilju izdvajanja čvrstih materijala iz gasova ili gasova od gasova (adsorpcijom). Uređaji koji se ovde koriste su cikloni, elektrostatički uređaji (u kojima se na bazi elektrizacije čestica – čvrstih materijala – prašine, obezbeđuje njihovo izdvajanje iz gasa i padanje na dno po prestanku dejstva električne struje).
3. Fizičko udruživanje, sjedinjavanje (asocijacija).
Tehnološke operacije koje se ovde javljaju su:
Mešanje – tehnološka operacija koja ima za cilj da se stvori homogena smesa materijala istog agregatnog stanja ( može postojati mešanje čvrstih, mešanje tečnih i mešanje gasovitih materijala).
Suspandiranje – sjedinjavanje čvrstih materijala i tečnosti s tim da se ti čvrsti materijali ne rastvaraju u tečnosti.
Rastapanje je sjedinjenje čvrstih materijala i tečnosti pri čemu se ti čvrsti materijali rastvaraju u tečnosti tako da se kao rezultat dobija homogeni rastvor. Ova tehnološka operacija može da se odvija pri normalnoj ili povišenoj temperature, normalnom ili povišenom pritisku ili kombinovano.
2.4. Tehnološki procesi hemijske prerade
Mogu se podeliti na sledeće načine:
1. Hemijska disocijacija ili dekompozicija;2. Hemijska asocijacija ili sinteza.
Hemijsko razlaganje jedinjenja je hemijska tehnološka reakcija u kojoj se razlažu hemijska jedinjenja na sastavne delove uz različito delovanje: temperature, pritiska, katalizatora, električne energije ili biohemijskih postupaka.
Hemijska disocijacija ili dekompozicija obuhvata sledeće važnije tehnološke operacije:
a) termičko razdvajanje ( krekiranje, dehidracija);51
b) elektroliza ( anodne reaklcije);c) katalitičke operacije ( katalitičko krekiranje);d) dehidrogenizacija;e) biohemijske reakcije razjedinjavanja ( fermontacija);f) fotoliza;g) redukcija.
Tehnološko razdvajanje nastaje kao rezultat delovanja toplote, kod izdvajanja vode – dehidratacije, kod pečenja krečnjaka, kalciniranja sode, krekiranja nafte, itd.
Elektroliza predstavlja operaciju razdvajanja jedinjenja korišćenjem električne energije u odgovarajućem rastvoru ili rastopu. Na primer, obavlja se elektroliza bakra, hlora, cinka, itd. U kadama za elektrolizu razdvajanje pojedinih elemenata elektrolitičkog rastvora obavlja se na anodi.
Predstavićemo rafinaciju sirovog bakra elektrolizom. Sirovi bakar lije se u anodne ploče koje se stavljaju u kade za elektrolizu naizmenično sa katodama od elektrolitički čistog bakra. Elektrolitički rastvor se dobija rastvaranjem bakr – sulfata ( CuSO4) u sumpornoj kiselini ( H2SO4). Tokom elektrolize nastaju anodne i katodne reakcije. Hemijsko razjedinjavanje obavlja se na anodi:
Anoda: Sirovi bakar Cu – Cu2+ + 2e-
Tokom vremena sav bakar sa anodnih ploča prelazi na katodne limove.
Razdvajanje uz pomoć katalizatora može se posmatrati na primeru termokatalitičkog krekinga, koji predstavlja poseban postupak krekovanja pomoću kojegt se postiže transformacija naftena, alifatičnih ugljovodonika u aromatične. Taj process ima dve glavne primene:
- dobijanje visokooktanskog benzina i - petrohemijska proizvodnja osnovnih aromatičnih ugljovodonika.
Dehidrogenizacija je proces izdvajanja vodonika iz jedinjenja koji se može predstaviti na primeru procesa krekovanja kada dolazi do razlaganja etana na etilen i vodonik:
CH3 – CH3 – CH2 = CH2 + H2
( etan) (etilen) (vodonik)
Biohemijske operacije ( fermentacijske operacije) razdvajanje karakteristične su za industriju vrenja uz korišćenje enzima kao katalizatora. Ove tehnološke operacije prisutne su u industriji piva, vina, šećera.
Redukcija je operacija u kojoj se obavlja izdvajanje kiseonika pomoću redukcionog sredstva ( koks se koristi kao redukciono sredstvo za redukciju oksida u rudama gvožđa):
Fe2O2 + 3C > 2Fe + 2CO
MnO + C > Mn + CO
52
SiO2 + 2C > Si + 2CO
P2O5 + 5C > 2P + 5CO
Tehnološke operacije hemnijske sinteze odnose se na hemijske tehnološke operacije sjedinjavanja odgovarajućih hemijskih elemenata ili jedinjenja u nove supstance. Od operacija karakterističnih za hemijsko sjedinjavanje pomenućemo:
a) termičko sjedinjavanje;b) katalitičku sintezu ( polimerizacija);c) hidrogenizaciju;d) hidrataciju;e) biološku sintezu;f) izomerizaciju, itd.
Termičko sjedinjavanje nastupa kada se sinteza hemijskih elemenata ili jedinjenja u složenije structure odvija uz delovanje toplote.
Elektroliza – tehnološka operacija u kojoj delovanjem električne energije na elektrolitički rastvor dolazi do sinteze odgovarajućih elemenata ( reakcija na katodi). Na primeru bakra, katodna reakcija ima sledeći oblik:
Katoda: Cu2+ + 2e- > Cu ( elektrolitički čist bakar)
Katalitička sinteza predstavlja hemijsku sintezu elemenata uz pomoć katalizatora. kao primer predstavićemo polimerizaciju i stvaranje polimera. Kod etilena na povišenoj temperature ( 2000
C) i visokom pritisku ( 1200 – 1500 at) dolazi do spajanja molekula u druge nizove – stvaraju se veliki molekuli smolaste konzistencije i velike plastičnosti – polietilen:
CH2 = CH2 > ( -CH2 – CH2)
katalizatori
Hidrogenizacija je hemijska tehnološka operacija sinteze, spajanje sa vodonikom. Predstavićemo je na primeru dobijanja etana:
CH2 = CH2 + H2 > CH3 – CH3
Hidratacija je hemijska tehnološka operacija sjedinjavanja sa vodom. kao primer predstavićemo hemijsku reakciju dobijanja etilalkohola:
CH2 = CH2 + H2O > CH3 - CH2OH
Izomerizacija se može posmatrati kao process pri kome se ugljovodonici normalnog niza transformišu u molecule razgranate structure.
2.5. Tehnološki procesi fizičke obrade
53
Mogu da se podele u dve kategorije:
1. tehnološki procesi termičke obrade;2. tehnološki procesi mehaničke obrade.
Tehnološki procesi termičke obrade predstavljaju menjanje fizičkih svojstava materijala pod dejstvom temperature i obuhvataju sledeće tehnološke operacije:
Kalenje: tehnološka operacija čiji je osnovni cilj da se poboljšaju mehanička svojstva materijala. materijali se zagrevaju u pećima za kalenje do određene temperature, zadržavaju se na toj temperature određeno vreme, a zatim se potope u sredstvo za kalenje ( voda, ulje). Materijal po pravilu ima veću tvrdoću, otpornosti posle kalenja. Temperatura kalenja, vreme kalenja i sredstvo za kalenje koji će se upotrebiti zavisi od čvrstog materijala na koji se deluje ( koji se kali), aluminijum, čelik is l. Kalenje može da bude površinsko i dubinsko, a sama tehnološka operacija kalenja – zagrevanje materijala – obavlja se gasom, električnom indukcijom.
Otpuštanje: tehnološka operacija koja sledi iza kalenja a ima za cilj uklanjanje unutrašnjih naprezanja materijala do kojih dolazi u tehnološkoj operaciji kalenja. Obavlja se radi dobijanja homogene structure materijala.Kalenje je operacija čiji je cilj da odlivene komade oslobodi unutrašnjih napona nastalih kod očvršćavanja metala u kalupima. To je operacija koja treba da dovede do sličnih poželjnih efekata koji nastaju prilikom prirodnog starenja materijala, a što se ogleda u stvaranju otpornosti od izvitoperenja odlivka u daljoj mašinskoj obradi.
Sušenje: tehnološka operacija čiji je cilj da se otkloni vlaga, ostatak vode ili druge tečnosti iz materijala. Za sušenje se najčešće koristi toplota, zagrejan vazduh. Zasniva se na prelasku vlage ili druge tečnosti sa materijala u okolinu radi čega je značajno da je količina vlage u okolini manja od stepena vlažnosti samog materijala koji se suši. U različitim tehnološkim procesima koriste se različiti uređaji za sušenje – sušilice ili sušare. Konstrukciono one se razlikuju i postoje: rotacione, tunelske i druge. Tehnološka operacija sušenja najčešće prethodi operaciji pečenja.
Pečenje: tehnološka operacija kojom se suvi ili polusuvi material pod određenim pritiskom, temperaturom, u određenom režimu pečenja pretvara u čvrsti proizvod. Peći u kojima se obavlja ova tehnološka operacija mogu da budu različitog oblika: rotacione, komorne, etažne, tunelske.
Fizička obrada na bazi mehaničkog delovanja može da se predstavi kroz sledeće tehnološke operacije:
Struganje – predstavlja obradu površine materijala na strugovima. To je početna operacija posle operacije sečenja kojom se delovi obrađuju na meru i kvalitet obrade predviđene tehnološkim postupkom obrade dela. Obavlja se na strugovima koji se razlikuju, tako da postoje: čeoni, kopirni, vertikalni.
Bušenje – predstavlja mehaničku tehnološku operaciju izrade rupe određene veličine, dubine na delovima u zavisnosti od zahteva koji se postavljaju i definišu crtežom odgovarajućeg dela.
54
Uređaji na kojima se obavlja ova tehnološka operacija su bušilice različitih oblika: stubne, normalne, koordinatne.
Brušenje – predstavlja tehnološku operaciju fine obrade delova koja podrazumeva i odgovarajući zličitim mašinama za brušenje: brusalicama, specijalnim mašinama sa finim tocilima.
Glodanje – tehnološka operacija koja se odvija na glodalicama za specijalnu obradu delova.
Varenje – tehnološka operacija spajanja materijala radi dobijanja delova, podsklopova, sklopova ili gotovih proizvoda. Postoji više načina varenja: autogeno, električno, elektrolučno, lasersko.
2.6. Tehnološki procesi završne obrade – finalizacije
Ovde ćemo pomenuti neke značajnije tehnološke operacije:
Livenje – tehnološka operacija koja se primenjuje za delove od metala i/ili legura radi dobijanja željenog oblika proizvoda. Obavlja se u kalupima odgovarajućih dimenzija i vrsta: peščani, metalni ( uz korišćenje pritiska) a primenjuje se u zavisnosti od vrste metala, legure i željenih karakteristika krajnjeg oblika koji se želi dobiti.
Kovanje – tehnološka operacija za obradu delova od metala ili/ i legura. Obavlja se slobodno ili u kalupima na određenim mašinama uz delovanje sile – na presama. Prese mogu da imaju različiti oblik: padajući čelik, frikciona presa, hidraulična presa.
Valjanje – tehnološka operacija oblikivanja delova u valjaoničkim postrojenjima. Postoji toplo ili hladno valjanje radi dobijanja željenih oblika ( gredica, ploče, limovi, trake).
Presovanje – obavlja se specijalnim presama raznih profila u metalnim kalupima. Presovanje se primenjuje pod visokim pritiskom a koristi se u livarstvu: legura ili metal se izvijaju u kalupe a zatim presuju.
Vučenje – oblikovanje metala i / ili legura u tanke žice, šipke, rezne profile.
Lepovanje – završna obrada materijala koja se najčešće primenjuje posle brušenja a predstavlja fino glačanje površine i obezbeđuje tačnost do 10-3 mm. Tehnološka operacija lepovanja obavlja se na lep – mašinama.
55
3. TEHNOLOŠKI RAZVOJ I RAZVOJ PROIZVODA
U savremenoj ekonomskoj teoriji već dugi niz godina preovladava čvrsto utemeljen stav da je tehnološki razvoj ključni činilac dinamizacije privrednog razvoja. Ako se proces proizvodnje roba i usluga posmatra sa stanovišta osnovnog cilja privrede- težnje za najracionalnijom upotrebom svih proizvodnih faktora, imajući u vidu njihovu opštu limitiranost, lako je dokazati da primena novih tehnoloških dostignuća dovodi kako do racionalnije i efikasnije upotrebe svih proizvodnih faktora, tako i, često, do radikalnih promena u njihovoj strukturi.
S obzirom na njegovo mnogostruko delovanje i posledice koje prouzrokuje, on spada u grupu fenomena koji se u savremenom svetu izučava sa raznih aspekata. Značajnu pažnju pobuđuju ekonomski i socijalni aspekti dejstva tehnološkog razvoja, kako u razvijenim zemljama tako i u
56
zemljama u razvoju. Izučavanje dejstva tehnološkog razvoja u razvijenim zemljama motivisano je daljim usavršavanjem tehnologije u cilju prisvajanja ekonomskih efekata i otklanjanjem protivurečnosti nastalih u određenim društvenim uslovima. Zemlje u razvoju nastoje da spoznaju dejstva savremenog tehnološkog razvoja očekujući da olakša i ubrza proces njihovog razvoja, kako bi se što ravnopravnije uključile u međunarodnu podelu rada sa razvijenim delovima sveta.
Brojna empirijska istraživanja u industrijski razvijenim zemljama pokazala su da je doprinos tehnološkog razvoja stopi privrednog rasta znatno veći od kumulativnog doprinosa svih ostalih faktora proizvodnje, jer se povećanje produktivnosti rada temelji uglavnom na tehnici, tehnologiji i obrazovanju, a sve veći deo prirasta proizvodnje rezultat je ulaganja u naučna istraživanja. Prema nekim istraživanjima doprinos tehnološkog razvoja povećanju stope privrednog rasta iznosio je 60-80%, dok je u porastu produktivnosti rada učestvovao sa oko 85%.13
Osnovni preduslov razvoja svake zemlje je da zadrži postojeće tržište i eventualno ga proširi. Da bi se to postiglo neophodno je odgovarati zahtevima tržišta u toku dužeg niza godina, pri čemu tržište postavlja stalno sve složenije zahteve u pogledu produktivnosti, kvaliteta, dizajna i brzine osvajanja novih proizvoda. Zahtevi koje mora da ispuni proizvodnja pretrpeli su znatne promene tokom vremena. Prvobitno su ti zahtevi bili relativno skromni, ali su vremenom postali sve brojniji, složeniji i stroži. Pored zahteva vezanih za produktivnost, kvalitet, fleksibilnost i odgovarajuću brzinu proizvodnje u savremenim uslovima dodat je i faktor inovacije. Tako se dolazi do pojma „inovacione proizvodnje“, koji podrazumeva da u oštroj tržišnoj konkurenciji proizvođač mora uvek da nalazi nova konstrukciona rešenja. Da bi se tome odgovorilo neophodno je znanje, učenje, što dovodi do spremnosti za inovacije, nova ekonomična tehnička rešenja i spremnost za ispunjenje individualnih zahteva kupaca u oštroj tržišnoj konkurenciji.
Situaciju na svetskom tržištu u današnjim uslovima karakterišu dve važne tendencije:
- dominacija zahteva kupaca,- globalizacija tržišta.
Dominacija zahteva kupaca podrazumeva da savremeni proizvodi ispune očekivanja i zahteve kupaca, čak i do njihovih individualnih želja, što nameće diferenciranje proizvoda i njihovu stalnu inovaciju.
Globalizacija tržišta povećava konkurenciju, tako da je vrlo važno veoma brzo sa različitim kvalitetnim proizvodima izaći na tržište. Pred kakvim se sve zahtevima nalazi savremena
13 Mandal, Š., Tehnološki razvoj i naučno tehnološka politika, YUTEC, Bgd, 1999.god.57
proizvodnja najbolje pokazuje analiza promena u preduzećima, nastala u periodu od 1990. do 2000. godine.14
Vreme isporuke proizvoda skraćeno je za 60%, zahtevi u pogledu kvaliteta i funkcionalnosti proizvoda uvećani su za 50%, uz istovremeno uvećanje konkurencije na tržištu (za oko 50%), što je kod pojedinih proizvoda dovelo do drastičnog smanjenja cena proizvoda. Životni ciklus proizvoda smanjen je u ovom periodu za oko 20%. Ovo ima za posledicu da se razvoj kompleksnih proizvoda visokog kvaliteta obavlja u kratkom vremenu i lansira na veoma konkurentnom tržištu. Pored smanjenja radnog veka proizvoda na skraćenje vremena razvoja proizvoda utiču i ostali faktori, kao što su:
- porast međunarodne konkurencije zbog tendencije globalne liberalizacije,- diferencijacija tržišta na specifične oblasti gde se zahtevi kupaca brzo menjaju,- ubrzanje tehničkog napretka izraženog kroz veoma široke tehničke mogućnosti za
ispunjavanje zahteva kupaca,- uvećanje troškova inovacije.
Istraživanje i razvoj značajno utiče na osnovne karakteristike proizvoda, kao što su pouzdanost, radna sigurnost, kvalitet i samo tehničko rešenje. Pri tome je od značaja udeo kojim razvoj i istraživanje utiče na karakteristike proizvoda. Pokazuje se da na osnovne karakteristike proizvoda tehnološki razvoj i istraživanje utiče sa 70 do 80%. Kod 5 od 7 važnih karakteristika proizvoda dominantni uticaj sa preko 80% ima razvoj i istraživanje.
Povećani zahtevi u pogledu kvaliteta proizvoda, vezani pre svega za njegove najvažnije karakteristike, dovode do toga da je razvoj i uvođenje na tržište uspešnih proizvoda veoma teško. Ovo ima za posledicu da se razvoj kompleksnih proizvoda visokog kvaliteta obavlja u kratkom vremenu i lansira na veoma konkretnom tržištu.
3.1. Tehnika i tehnologija
Naglašen značaj tehnološkog razvoja u savremenim uslovima zahteva preciznije određenje, odnosno definisanje pojmova „tehnički progres“. „Tehnološki razvoj“, „tehnološke promene“ i „naučno tehnološke promene“. To će omogućiti da se jasnije sagledaju dejstva i posledice ovog civilizacijskog fenomena. U domaćoj i stranoj literaturi uporedo srećemo nekoliko termina od kojih su „tehnički progres“, „tehnološki progres“, „tehničko-tehnološki progres“ i „naučni i tehničko-tehnološki progres“, „naučno tehnološki razvoj“ i „tehnološki razvoj“ najčešće u upotrebi. Jedan broj autora ne pravi razliku između navedenih termina, smatrajući da su to u suštini isti pojmovi dok nasuprot njima neki autori nastoje povući oštru granicu između njih.
14 Milentović, V., Razvoj proizvoda, Univerzitet u Nišu, Niš, 2003.58
Razlikovanje tehničkog od tehnološkog progresa prouzrokovano je različitim definisanjem pojmova „tehnika“ i „tehnologija“. Pod tehnikom se u prvom redu podrazumeva skup sredstava za rad u najširem smislu te reči, pa shodno takvom shvatanju pod „tehničkim progresom“ treba podrazumevati pronalaženje novih i usavršavanje postojećih sredstava za rad. Pojam „tehnologija“ obično podrazumeva „Skup znanja i veština o fizičkim, hemijskim i drugim osobinama i postupcima obrade i prerade sirovina, poluproizvoda i prerađevina u procesu proizvodnje“, usled čega je „tehnološki progres“- sastavni deo proizvodnog procesa u kome se mehaničko-tehničkim postupcima i hemijsko tehnološkim procesima sirovine pretvaraju u gotov proizvod“.15
Navedene definicije nose u izvesnoj meri i pečat vremena u kome su izrečene, ali bez obzira na konceptualne razlike suština je da su savremene tehnološke promene u razvijenim zemljama takvog karaktera da se aktuelni proces tehnološkog razvoja naziva Trećom tehnološkom revolucijom, te i pojam " tehnološki razvoj" najadekvatnije odražava osobenost na polju tehnoloških inovacija pa ćemo u daljim razmatranjima ove materije koristiti naziv - tehnološki razvoj.
Generalno gledano, pod tehnološkim razvojem se podrazumeva skup aktivnosti kojima se - putem povećanja ukupnih i, posebno proizvodno relevantnih znanja - poboljšavaju postojeći i pronalaze novi metodi proizvodnje, usavršavaju svojstva postojećih proizvoda, kao i gotovo svi organizacioni modeli i tehnološki procesi kojima se racionalizuje proizvodnja. Pod tehnološkim razvojem pored nastanka novih procesa uz korišćenje novih izvora sirovina, treba podrazumevati:
a) stalan proces usavršavanja sredstava i predmeta rada i izvora energije, uvođenje novih proizvodnih metoda i novih načina organizacije i upravljanja proizvodnjom u čijem se rezultatu postiže povećanje društvene produktivnosti rada,
b) stvaranje novih proizvoda ili novih varijanti već poznatih proizvoda, ic) ovo stalno menjanje tehnike ostvaruje se bilo zamenom osnovnih sredstava tehnološki
savršenijim, bilo uvođenjem nove tehnike putem novih investicija u već postojeće grane, bilo izgradnjom potpuno novih grana.16
3.2. Karakteristike savremenog tehnološkog razvoja
Uzimajući u obzir širinu i dubinu promena koje savremeni tehnološki razvoj prouzrokuje u privredi i društvu, sadašnja etapa je sa pravom, od strane mnogih autora okvalifikovana kao treća naučno-tehnološka revolucija, a on se sa pravom tretira kao najdinamičniji faktor privrednog i
15 Urošević, S., Mikielj, D., Tehnologija (2), Ekonomski fakultet, Beograd, 1977.16 Čobeljić N., Privreda Jugoslavije, knjiga 1, Savremena administracija, Bgd., 1972.
59
društvenog razvoja. Može se reći da je uticaj tehnološkog razvoja na privredni razvoj u osnovi trojak, i da se ogleda u:
- poboljšanju kvaliteta činilaca proizvodnje i podizanja njihove efikasnosti, odnosno produktivnosti,
- uticaju na promenu materijalne strukture proizvodnje kroz širenje društvene podele rada i na toj osnovi njenu diverzifikaciju, i
- presudnom uticaju na tempo rasta privrede, snagom većom od svih ostalih faktora zajedno.
U pogledu uticaja tehnološkog razvoja na kvalitet faktora proizvodnje on se ostvaruje kroz sledeće oblike: 17
- usavršavanje sredstava za rad,- iznalaženje novih metoda i postupaka dobijanja i prerade predmeta rada,- iznalaženje novih vidova energije i- razvoj subjektivnog (ljudskog) faktora.
Sredstva za rad se stalno i veoma brzo usavršavaju, tako da se u mnogim oblastima privrede ona kvalitativno razlikuju u odnosu na mašinsku tehniku, a prost rad čoveka zamenjuje se automatizovanjem najpre izvesnih operacija, a potom kompleksnim automatizovanjem čitavih proizvodnih procesa u kojima se proizvodnja odvija bez prisustva čoveka, uključujući i funkciju kontrole i regulisanja. Automatizovana proizvodnja ili njeni pojedini elementi prisutni su danas u energetici, hemijskoj industriji, metalurgiji, proizvodnji cementa i sl., pri čemu se ovim sistemima obično upravlja iz jednog centra.
Iznalaženje novih vidova energije je sledeći važan pravac delovanja tehnološkog razvoja na razvoj proizvodnih faktora. On je veoma važan pošto sve brži razvoj proizvodnje, a naročito primena automatizacije podrazumeva proizvodnju značajnih količina energije. Doskorašnjoj proizvodnji energije iz konvencionalnih izvora kao što su ugalj, nafta, prirodni gas i hidro energija, tehnološki razvoj je omogućio proizvodnju i primenu nuklearne energije, ali i alternativnih izvora kao što su korišćenje solarne energije, mora, vetra, biomase itd.
Iznalaženje novih metoda dobijanja i obrade predmeta rada, koje se uglavnom zasnivaju na razvoju primene otkrića u oblasti hemije, jer se većina predmeta rada ne nalazi u slobodnoj prirodi u takvom stanju da se mogu neposredno upotrebiti u procesu proizvodnje nekog finalnog proizvoda, jeste drugi pravac delovanja savremenog tehnološkog razvoja na savremene faktore
17 Urošević S., Mikijelj D., Tehnologija (III), Ekonomski fakultet, Bgd, 1977. 60
proizvodnje. Proces hemizacije predmeta rada, kako se ovaj pravac obično naziva, bitno menja položaj predmeta rada u proizvodnom procesu tako da on postaje aktivan činilac u procesu sopstvene transformacije da bi na kraju jednog ciklusa proizvodnje dobio svojstva koja su unapred programirana. Na taj način moguće je kompleksnije iskorišćavanje sirovina i povećanje produktivnosti rada uz automatizaciju čitavog procesa proizvodnje. Hemijski procesi omogućavaju najdublje i najrazličitije promene na predmetu rada. Otuda su potencijalne mogućnosti hemijske industrije za proizvodnju novih supstanci i novih materijala gotovo neograničene. Zahvaljujući intenzivnom istraživanju stalno se povećava broj hemijskih jedinjenja. Tako je npr. 1883. godine bilo poznato svega 20.000 hemijskih jedinjenja, 1902. već ih je bilo 300.000, 1948. oko 600.000, a danas preko 2 miliona. Računa se da hemijska industrija izrađuje 14.000-17.000 osnovnih hemijskih supstanci, na bazi kojih se dobija znatno veći broj komercijalnih proizvoda. Američka hemijska industrija lansira svake godine oko 500 novih hemijskih proizvoda.
Među novim materijalima poseban značaj imaju polimeri (plastične materije, sintetički kaučuk, hemijska vlakna), koji su već danas postali veoma značajni konstrukcioni materijali.
Osim konstrukcionih materijala hemijska industrija proizvodi veoma veliki broj drugih reprodukcionih materijala koji troše gotovo sve industrije i poljoprivreda. To su pre svega: đubriva, pesticidi, boje, premazi, lakovi, rastvarači, pomoćna sredstva za obradu tekstila, kože, drveta i sl.
Treba takođe konstatovati da su posredstvom hemijskih procesa mnogi klasični materijali u znatnoj meri izmenjeni i oplemenjeni u odnosu na njihov nekadašnji karakter. Uzmimo samo na primer nove materijale za pakovanje dobijene na bazi papira, plastičnih materija i aluminijumskih folija, ploče iverice, tekstil proizveden mešanjem prirodnih i sintetičkih vlakana i drugo.
Subjektivni faktor predstavlja važan oblik od uticaja na kvalitet faktora proizvodnje. To se može uočiti na primeru razvijenih zemalja, gde se ljudski faktor sve više povlači iz procesa proizvodnje u fazu pripreme, upravljanja, istraživanja, projektovanja, razvoja i slično. Slične primene se mogu uočiti u pojedinim granama naše industrije, gde se prost ljudski rad u fazi proizvodnje zamenjuje radom mašina i sve više koncentriše u tzv. sferu "složenog rada", gde se racionalnije koriste njegove kreativne sposobnosti. Značajno je istaći da se uporedo navedenim promenama postepeno prevazilazi usko shvatanje proizvodnog rada koje je formirano u vreme dominacije zanatske i mašinske proizvodnje. Naime, u uslovima moderne i automatizovane proizvodnje, pod proizvodnim radom podrazumeva se i rad inžinjera, konstruktora, programera, ekonomista, naučnika i sl., pošto njihov rad bitno utiče na dinamiku proizvodnje i kretanje produktivnosti rada.
61
Promene u strukturi ukupne privrede značajna su posledica savremenog tehnološkog razvoja što se ogleda u nastajanju novih grana proizvodnje i širenju postojećih. Širenje postojećih i pojava novih grana proizvodnje utiče na izmenu proporcija između njih, između pojedinih oblasti i sektora, odnosno, na promene u strukturi privrede. One su neravnomerne usled neujednačenog delovanja tehnološkog razvoja na razvoj pojedinih grana i oblasti. Njegov uticaj je najviše izražen u oblasti industrije, međutim, i u ovoj oblasti uticaj nije ravnomeran u razvoju pojedinih grana, usled čega dolazi do stalnih promena u strukturi industrijske proizvodnje. Navedene promene u strukturi industrije i ukupne privrede mogu se sagledati kroz učešće pojedinih grana oblasti privrede u društvenom proizvodu, dohotku i zaposlenosti.
Racionalna upotreba proizvodnih činilaca ukupno angažovanih ili utrošenih po jedinici proizvodnje zasnovana je na organizovanim istraživanjima i razvoju. Zahvaljujući tome savremeni tehnološki razvoj omogućuje povećanje društveno-ekonomske efikasnosti korišćenja faktora proizvodnje smanjujući njihov utrošak. 18
3.3. Faktori tehnološkog razvoja
Tehnološki razvoj je složeni proces koga karakterišu stalne izmene u proizvodnoj bazi. Promene mogu biti različitog obima i na različitim elementima: sredstvima za rad, izvorima energije, tehnologijama, sirovinama, repromaterijalima i sl. Kao glavni rezultat, a i cilj, ovih izmena nastaje novi proizvod.
Primarna karakteristika današnje etape tehnološkog razvoja je veoma brz rast nauke i njene primena u neposrednoj proizvodnji. Međutim, u prošlosti je situacija bila drugačija. Do industrijske revolucije (18. vek), glavni izvor inovacija su bili iskustvo u proizvodnji, pronicljivost, oštroumnost i entuzijazam pojedinaca. Inovacije su bile retke a tehnologije su se sporo menjale. Polovinom 19. veka se javljaju prve krupnije inovacije na bazi naučnih pronalazaka, i od tada nastupa period bržeg razvoja nauke, koji potiskuje empiriju kao osnovni izvor tehnoloških inovacija. To je posledica industrijske proizvodnje. Naime, inovacije zasnovane na iskustvima iz postojeće tehnologije nisu mogle da dovedu do kvalitativnih promena u proizvodnji, do novih sredstava za rad, do novih proizvoda i procesa. Da bi se do toga došlo neophodna su bila naučna istraživanja u oblasti prirodnih nauka.
Na osnovu ovoga kao osnovne faktore koji opredeljuju tempo i pravce delovanja savremenog tehnološkog razvoja smatramo:
- fundamentalna, primenjena i razvojna istraživanja,
18 Devetaković S., Ekonomika Jugoslavije, Ekonomski fakultet, Beograd, 1996.
62
- raspoloživi naučno-istraživački kadar,- raspoloživa sredstva za finansiranje naučno-istraživačkog i razvojnog rada,- stepen koncentracije i centralizacije proizvodnje,- naučno-tehnološku politiku zemlje i- razvijenost međunarodne naučno-tehnološke saradnje.
Pored navedenih kao relevantni faktori tehnološkog razvoja, mogu se još posmatrati i nivo opšte privredne razvijenosti zemlje, zatim društveno-ekonomski sistem i ekonomska politika koja pogoduje ili ne pogoduje tehnološkom razvoju kao i niz drugih faktora koji su ipak od manjeg značaja. 19
Fundamentalna (osnovna) istraživanja predstavljaju polaznu fazu naučnog rada. Osnovni cilj im je proširivanje postojećih i otkrivanje novih znanja o pojavama u prirodi i društvu. Direktne posledice ovih istraživanja su:
- stalno povećanje fonda ukupnih znanja, nezavisno od mogućnosti njihove praktične primene. Tako su na pr. u ovom veku na osnovu izvedenih fundamentalnih istraživanja, temeljno revidirana shvatanja o strukturi materije, o pojmu prostora i vremena, o metodu genetskog inženjerstva i dr.
- stvaranje novih ideja za sledeće aktivnosti u okviru naučnog i razvojnog rada.Konkretan rezultat fundamentalnog istraživanja je naučno otkriće, koje se tek kroz dalju razradu u primenjenim istraživanju i razvojnom radu, pretvara u konkretnu inovaciju (novi proizvod).
Fundamentalna istraživanja su u pogledu rezultata, trajanja i potrebnih ulaganja veoma neizvesna i nepredvidiva. Zato obično nije lako oceniti odmah mogućnosti praktične primene dobijenih rezultata.
U svetu je prihvaćena podela fundamentalnih istraživanja na slobodna i usmerena, a osnovni kriterijum je stepen slobode naučniku u izboru oblasti i teme istraživanja.
Slobodna fundamentalna istraživanja su ona u kojima naučnik ili tim kojim on rukovodi, ima punu slobodu u izboru problema i ciljeva istraživanja. Ova vrsta istraživanja se najviše neguje na univerzitetima, akademijama nauka i specijalizovanim institucijama, u oblastima gde troškovi istraživanja nisu preterano visoki.
Usmerena fundamentalna istraživanja se od slobodnih razlikuju pre svega u ciljevima, izvorima finansiranja, vremenskim okvirima i obavezama prema davaocu sredstava. Kod njih subjekat, koji finansira istraživanje, definiše zadatak, odnosno problem koga treba rešiti u definisanom periodu vremena sa određenim finansijskim sredstvima. Neguju se takođe na univerzitetima, akademijama i slično kao slobodna fundamentalna istraživanja, ali i u posebnim institutima vezanim za privredu, kao i u okviru nekih proizvodnih preduzeća (posebno onih koji su vodeći u datoj oblasti).
19 Mandal, Š., Tehnološki razvoj i naučno-tehnološka politika, Ekonomski fakultet, Bgd. 1999. 63
Primenjena istraživanja kao osnovni cilj imaju rešavanje nekog praktičnog problema. Između fundamentalnih i primenjenih istraživanja često ne može da se postavi oštra granica. Kao jedini pouzdani kriterijum može se uzeti cilj istraživanja. Prema tome, ako je cilj istraživanja otkriće novih znanja ili proširivanje postojećih, onda su to fundamentalna istraživanja, a ako je osnovni cilj rešavanje praktičnog problema, tada je to primenjeno istraživanje. Obe vrste istraživanja su neophodne, ravnopravne i čine jedinstvenu celinu.
Primenjena istraživanja po pravilu snabdevaju proizvodnju pronalascima i drugim naučno-tehnološkim informacijama o mogućim novim i boljim rešenjima postavljenog problema. Po prirodi stvari, glavni izvor ideja za primenjena istraživanja je postojeći fond znanja i najnovijih otkrića. U tom smislu ona se suštinski razlikuju od fundamentalnih istraživanja.
Osnovne karakteristike primenjenih istraživanja, na osnovu kojih se ona razlikuju od fundamentalnih su:20
- manji stepen neizvesnosti i rizika nego kod fundamentalnih,- primena rezultata se očekuje u skorije vreme, često u određenom roku,- uglavnom imaju obezbeđene izvore finansiranja,- u odluci o finansiranju je prisutan ekonomski momenat, u smislu da se iz njih dobija
upotrebljivi patent, know how i sl.,- uvek su eksperimentalnog karaktera i zahtevaju postojanje odgovarajućih laboratorija,- velikim delom su locirana u laboratorijama i institutima u okviru proizvodnje koja ih
najvećim delom i finansira, mada često uz podršku države.Razvojna istraživanja su aktivnosti koje se podrazumevaju pod pojmom razvojni rad se nalaze između istraživanja, odnosno naučnog rada i početka redovne proizvodnje. Drugim rečima, razvojni rad obuhvata sve stručne i specifične aktivnosti koje se odvijaju u vremenu od završetka primenjenih istraživanja pa do početka proizvodnje novog proizvoda.
Sadržaj i oblik razvojnog rada zavisi od prirode problema i može da obuhvati:21
- razvoj potpuno novih proizvoda i tehnologija,- usavršavanje postojećih proizvoda i tehnologija,- mehanizaciju, automatizaciju, i kompjuterizaciju proizvodnje,- specijalizaciju proizvodnje,- izradu poluindustrijskog modela procesa,- testiranje proizvoda, procesa i uređaja i dr.
Prirodno je da je ova vrsta aktivnosti najviše zastupljena u laboratorijama i razvojnim sektorima preduzeća. Međutim, budući da je njihov sadržaj vrlo šarolik, to u službama koje se bave razvojnim radom rade kadrovi različitog profila i nivoa stručnosti. Pri tome, ova radna snaga po pravilu nema status naučno-istraživačkih radnika, ali ove aktivnosti treba da prate stalne ekonomske analize i procene, tako da ove službe obavezno u svom sastavu imaju i ekonomiste.
20 Urošević, S., Jovanović, L., Ušćumlić, D., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2000.21 Ušćumlić, D., Upravljanje kvalitetom materijalnih proizvoda, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.
64
Zadatak ove službe je da pripreme odluke o komercijalizaciji proizvoda, kao i o investicijama. Poznato je da većina naučnika koji rade u oblasti fundamentalnih istraživanja ima samo maglovite predstave o obimu, karakteru i složenosti problema koje treba rešiti da bi se jedan laboratorijski pronalazak pretvorio u ekonomski uspešan proizvod.
Za tehnološki razvoj jedne zemlje presudan značaj imaju navedena fundamentalna, primenjena i razvojna istraživanja, kao i njihov odgovarajući međusobni odnos. Naime, ako su ova istraživanja u funkciji naučnog i tehnološkog, odnosno ukupnog privrednog i društvenog razvoja, onda između njih mora postojati sklad u pogledu razvijenosti, usmerenosti, broja kadrova koji su uključeni i sredstava koja se izdvajaju za svaki od pojedinih vidova istraživanja.
Tabela 1. Učešće troškova pojedinih istraživanja u ukupnoj ceni
Slobodno fundamentalno istraživanje (1) 0,91
Usmereno fundamentalno istraživanje (3) 2,73
Primenjeno istraživanje (6) 5,45
Razvojni rad (90) 90,91
Ukupno: 100 100,00
Odnos troškova za pojedine vrste istraživanja može se dobiti raščlanjavanjem finalne tržišne cene jednog novog proizvoda. Smatra se da troškovi pojedinih istraživanja učestvuju u ukupnoj ceni sa proporcijama prikazanim u tabeli 1.
Finansiranje i troškovi naučno-istraživačkog i razvojnog rada predstavljaju takođe jedan od bitnih faktora naučnog i tehnološkog razvoja, tako da se naučno-tehnološki potencijal jedne zemlje sagledava i kroz obim sredstava koja se za ove potrebe izdvajaju iz društvenog proizvoda. Troškovi naučnih, primenjenih i razvojnih istraživanja mogu se pratiti kao ukupni (kada u sebi sadrže tekuće i investicione troškove) i posebno tekući a posebno investicioni. Pod tekućim troškovima podrazumevaju se lična primanja zaposlenog osoblja, materijalni troškovi i sl., dok se pod investicionim troškovima podrazumevaju ulaganja u opremu, zgrade i ostala sredstva za rad.
Koliko su sredstva koja se izdvajaju za naučna, fundamentalna, primenjena i razvojna istraživanja značajan elemenat ukupnog naučno-tehnološkog potencijala jedne zemlje pokazuju podaci o relativnim izdvajanjima iz društvenog proizvoda u pojedinim zemljama za ove namene.
65
Naravno i ovde prednjače razvijene zemlje sveta kako po apsolutnom iznosu sredstava, tako i po njihovom relativnom učešću u društvenom proizvodu.
Na nekoliko konkretnih primera ukazaćemo na ishodišta uspešnosti tehnološke politike Japana u odnosu na SAD i Evropsku Uniju.
Tabela 2: Ulaganja u naučno-istraživački rad u 1991. godini. 22
(IR troškovi kao % DP)
Japan 3,1
SAD 2,8
Novoindustrijalizovane zemlje Azije 2,7
EU 2,0
Svet 2,0
Potreba za sve većim sredstvima neophodnim za samostalno razvijanje vrhunskih tehnologija, često, prevazilazi mogućnosti nacionalnih privreda, te su sve češći međudržavni aranžmani radi realizacije fundamentalnih naučnih projekata. Istraživački i razvojni projekti se razdvajaju, pri čemu razvojni ostaju u funkciji poslovne politike firme, ili grupacije, dok bazična istraživanja sve više dobijaju oblik ''međunarodnih zajedničkih ulaganja'', iza kojih stoji država, ili, sve češće, transnacionalne korporacije. 23
Stepen koncentracije i centralizacije proizvodnje utiče na intenzitet i tokove tehnološkog razvoja. Ovakve ocene zasnivaju se na činjenici da velika preduzeća mogu sama da se angažuju u domenu naučno-istraživačke i razvojne delatnosti formirajući odgovarajuće jedinice za ovu delatnost, odnosno da finansiraju ovu delatnost u okviru samostalnih institucija.
Iskustva pojedinih velikih kompanija iz razvijenih zemalja, koje troše ogromna sredstva za finansiranje naučnih primenjenih i razvojnih istraživanja, potkrepljuju prethodnu tvrdnju. Ustvari, ove kompanije su shvatile da samo na toj osnovi mogu obezbediti dugoročnu maksimizaciju profita iz koga alimentiraju visoke dohotke uprave, dobre profite, stalan rast i čvrst položaj na tržištu. Jedan broj autora koji su analizirali odnos stepena koncentracije i centralizacije proizvodnje prema izdvajanjima za istraživanja i razvoj u SAD i zemljama
22 Izvor: UNESCO, An industrial competitveness policy for the European Union, Annex II, Bulletin of European Union, Suplement 3/94, str. 53.23 Vasiljević V., Naučni i tehnološki progres, Ekonomski fakultet, Bgd., 1996. god.
66
Evropske Unije, došao je do zaključka da američke korporacije izdvajaju znatno veća sredstva za ove namene od najvećih evropskih preduzeća u odgovarajućim granama. Američke korporacije su veće od evropskih, na osnovu čega se izvodi zaključak o pozitivnoj korelaciji između njihove veličine i obima sredstava koja izdvajaju za naučna istraživanja i razvoj.
Tehnološki razvoj preko nove tehnike i drugih pratećih okolnosti utiče na proces ukrupnjavanja privrednih subjekata, naročito u onim granama u kojima ima značajnije dejstvo (hemijska, elektroindustrija, automobilska industrija itd.), tako da se u nekim oblastima sreće izuzetno visok stepen koncentracije proizvodnje, koji prevazilazi okvire pojedinih zemalja u formi multinacionalnih kompanija. 24
Proces koncentracije i centralizacije proizvodnje i sredstava za naučno-istraživačku i razvojnu delatnost ne zaustavlja se samo na tome. On se potencira i pojačava ulogom države u razvijenim kapitalističkim zemljama, koja kontroliše distribuciju značajnog dela sredstava koja se izdvajaju za istraživanje i razvoj. Distribuciju ovih sredstava ona vrši, shodno postavljenim ciljevima koncentrišući ih u pojedine grane i oblasti, odnosno u manji broj velikih kompanija u tim granama i u finansiranje državnih univerziteta koji školuju odgovarajuće kadrove. Država putem porudžbina za potrebe armije obezbeđuje tražnju za konvencionalnim i novim proizvodima, što stimuliše razvoj tehnologije u krugu isporučilaca vojne opreme. Osim toga država besplatno ustupa firmama isporučiocima vojne opreme patente koji su rezultat rada naučno-istraživačkih institucija koje su u njenom sastavu ili koje su pod njenom kontrolom. Na taj način velike korporacije su sve tešnje povezane sa državom, proširujući pojam koncentracije i centralizacije proizvodnje i sredstava za naučno istraživački rad. 25
Pod naučno tehnološkom politikom podrazumeva se formulisanje ciljeva, utvrđivanje strategije i taktike, uslova, koordinacije i upravljanja u oblasti nauke, istraživačkog i razvojnog rada, na osnovu čijih se rezultata povećava naučni potencijal zemlje koji se usmerava radi realizacije određenih društvenih i ekonomskih ciljeva. Ona je sastavni deo ili je prisno vezana sa ekonomskom politikom zemlje, što znači da respektuje tekuće i perspektivne potrebe privrednog i društvenog razvoja, i da polazeći od njih kao i od savremenih tokova naučno-tehnološkog razvoja, utvrđuje ciljeve i programe istraživanja kao i potrebna sredstva, kadrove i druge uslove za njihovo ostvarivanje. Naučno-tehnološka politika neke zemlje ima četiri osnovne funkcije: planiranje, koordinacija, podsticanje i izvršavanje.
Danas u skoro svim zemljama država pokriva pretežan deo troškova istraživanja i razvoja tako da se može govoriti o naučno-tehnološkoj politici čiji je osnovni subjekat država.26
Međunarodna naučno-tehnološka saradnja je značajna karakteristika tehnološkog razvoja. Naučna saznanja vezana za zakone razvoja prirode i društva nisu ograničena u svom važenju
24 Mandal Š., Tehnološki razvoj i naučno-tehnološka politika, Ekonomski fakultet, Bgd. 1996. god.25 Vasiljević V., Naučni i tehnološki progres, Ekonomski fakultet, Bgd. 1996. god.26 Mesarić M., Tehnički progres i privredni razvoj, Ekonomski institut, Zagreb, 1971. god.
67
samo za pojedine zemlje, odnosno nemaju nacionalno obeležje. Ograničenja u njihovom važenju i primeni nastaju u međunarodnim tokovima naučnih informacija. Znatan deo naučnih informacija prenosi se putem publikacija, međunarodnih naučnih skupova ukoliko nisu pod velom državne tajne, kada se njihovo širenje usporava i odlaže na izvesno vreme.
Razvijene zemlje uspostavljaju veoma brojne ekonomske pravne i finansijske kontakte u oblasti nauke i tehnologije u okviru ukupnih međusobnih odnosa. Saradnja se ostvaruje kroz različite forme kao što su:
- zajednička ulaganja pojedinih zemalja ili kooperacija u istraživanjima i razvoju,- kupoprodaja patenata i licenci, uključujući i inženjering,- osnivanje specijalizovanih organizacija za istraživanje i razvoj i međusobnu saradnju u
ovoj sferi,- nekomercijalna razmena naučno-tehnoloških informacija itd.
3.4. Komponente tehnološke promene
Tehnološka promena, kao krajnje složena ekonomska, tehnička i društvene kategorije sastoji se iz više razvojnih faza odnosno nju je moguće podeliti na više etapa vlastitog ispoljavanja. U literaturi ne postoji jedinstveno mišljenje po pitanju preciznog određenja ovih faza. Pojedini autori postupaju na krajnje različite načine. Najrasprostranjenija podela tehnološke promene je ona koja računa sa sledeće tri njene komponente:
- Pronalazak (invencija), - Prva praktična primena pronalaska (inovacije) i - Difuzija.
Posmatrajući privredu u celini i analizirajući tehnološku promenu u svojstvu najdinamičnijeg razvojnog činioca nije jednostavno prepoznati preciznu granicu između pojedinih njenih konstitutivnih elemenata. Posebne teškoće i nepreciznosti mogu nastati prilikom odvajanja faze invencije od etape inovacije. Premda je neprihvatljivo njihovo potpuno identifikovanje, činjenica je da obe ove faze, uključujući i treću koja govori o procesu difuzije, predstavljaju organsku celinu, koja se identifikuje pojmom tehnološke promene.
U realnom životu, evidentno je da se sve teže pravi razlika između pojedinih faza tehnološke promene. Njihova isprepletenost proizilazi i zbog činjenice da istraživačko- razvojna aktivnost predstavlja sve važniju karakteristiku tri napred pomenuta faze tehnološke promene.27
27 Cvetanović, S., Tehnološke promene i ekonomska efikasnost, Ekonomski fakultet, Niš, 1997.68
Invencija odnosno proces stvaranja novih znanja, je ona faza tehnološke promene koju odlikuje rađanje neke nove ideje. Sama po sebi , invencija ne znači tehnološku promenu, odnosno njen nastanak ne podrazumeva obaveznost automatskog ispoljavanja sledeće faze tehnološke promene, tj. neminovnost dolaženja do inovacije. Važan preduslov svakog inovativnog rešenja u preduzeću predstavlja istraživačko, odnosno tehničko znanje ili radno iskustvo u određenoj oblasti.
Invencija se transformiše u inovaciju aktom opredmećenja u proizvod ili u proces. Čest je slučaj da i one invencije, koje predstavljaju značajne inovacije budu nepriznate u dužem vremenskom periodu, odnosno da se njihova komercijalna valorizacija dogodi nakon dugog vremenskog perioda nakon invencije. Inventivna sposobnost nekog preduzeća, u najširem smislu, ogleda se u dinamici prestrukturiranja i modernizacije proizvodnje i povećanja njegove profitabilnosti poslovanja. U uslovima tržišnog privređivanja, osnovni cilj svakog preduzeća, u dugom roku, može se odrediti kao nastojanje da se maksimira profit. Analogno tome, na invencione procese u svakom preduzeću mora se gledati kao na neminovnu pretpostavku podizanja tržišne konkurencije, odnosno postizanja, što je moguće veće ekonomske efikasnosti. Ta činjenica nalaže preduzeću da u organizovanju svih svojih aktivnosti , uključujući tu i inovacionu delatnost, polazi od informacija koje govore o konkretnim tržišnim potrebama za pojedinim proizvodima, odnosno potrebama za uslugama.
Inovacija je faza tehnološke promene koja podrazumeva proces realizacije neke nove ideje, odnosno nastanak novog rešenja. U literaturi se često pojam inovacija identifikuje terminima pronalazak, naučno istraživanje, naučno otkriće. Dinamika inovacija determiniše, najvećim delom, tempo tehnoloških promena, a u savremenim uslovima, u sve većem obimu, i nivo ekonomske efikasnosti u celini. Inovacije su u preduzeću uslovljene, najčešće, novim investicijama, a njihovo generisanje je po pravilu, povezano sa sposobnošću otklanjanja brojnih barijera ekonomske i tehnološke prirode, koje neminovno stoje na putu tehničke i komercijalne valorizacije pojedinih invencija. Neizostavni pratilac svake inovacije je veći ili manji rizik. U uslovima tržišnog privređivanja, uspeh pojedine inovacije je najdirektnija funkcija projektovane profitabilnosti, odnosno očekivanih ekonomskih efekata. Postoji čvrsta korelaciona veza između dinamike pretvaranja invencije u inovacije i pokazatelja ekonomske uspešnosti.28
U literaturi se sreće veliki broj podela inovacija. Dva su pri tome pristupa dominirajuća. Prvi razvrstava inovacije u zavisnosti od toga gde su se one dogodile, a drugi od načina na koji je do inovacije došlo. U zavisnosti od predmeta, na koje se odnosi, sve inovacije moguće je uslovno podeliti na29: a) proizvodne i b)procesne inovacije. Proizvodne inovacije se odnose na promenu
28 Pojedini autori prave distinkciju između inovacije i invencije na taj način što invenciju određuju kao ideju, nacrt ili model za novo ili poboljšano sredstvo, proizvodni proces ili proizvodni sistem, dok inovaciju definišu kao posebnu fazu tehnološke promene otelovljenu u prvoj komercijalnoj transakciji koja uključuje nov proizvod, sistem ili proizvodno sredstvo. Videti, na primer: Freeman, C., The Economics of industrial innovation, Frances Pinter, London, 1982.29 Freeman, C., The Economics of industrial innovation, Frances Pinter, London, 1982.
69
funkcionalnih, estetskih i ostalih svojstava proizvoda, odnosno usluga koje se realizuju na tržištu. Procesne inovacije podrazumevaju primenu principijelno novih ili bitno usavršenih proizvodnih procesa. Sasvim je razumljivo da, u zavisnosti od oblasti privređivanja, jedna ista inovacija može imati tretman proizvodne u jednoj, a karakter procesne inovacije u drugoj oblasti proizvodnje.
Difuzija je faza tehnološke promene koju karakteriše proces najšire primene inovacija. U zavisnosti od sposobnosti ekonomskih aktera d ase njeno trajanje skrati, sve se više oblikuju i osnovne razlike između uspešnih i manje uspešnih privreda u celini, i ekonomskih subjekata u pojedinim oblastima privređivanja posebno. U principu, što je manji tehnološki jaz koji deli jednu privredu od druge koja je tehnološki inovativnija, ili jaz koji deli preduzeće u jednoj zemlji u odnosu na slično u razvijenim privredama, intenzitet difuzije inovacije je naglašeniji.
Vremenski razmak, koji protekne između pojedinih faza tehnološke promene, se sve više skraćuje i pored okolnosti da se njihovo trajanje veoma mnogo razlikuje u zavisnosti od prirode i karaktera inovacija u pojedinim oblastima. Vreme za koje se izvrši transformacija inovacije u komercijalni proizvod je najkritičnija faza u generisanju svake tehnološke promene i označava se kao inkubacioni period. U dvadesetom veku, posebno u njegovoj poslednjoj trećini, dolazi do gotovo spektakularnog skraćenja, kako inkubacionog, tako i ukupnog razvojnog perioda, posebno kod proizvoda u oblastima informacionih tehnologija. Najkarakterističniji primer takvog stanja su svakako podaci, koji govore o trajanju inkubacionog perioda u računarskoj i njoj srodnim industrijama od svega nekoliko meseci.
3.5. Pokazatelji tehnološkog razvoja
Tehnološki razvoj je neophodan preduslov i ključna komponenta privrednog razvoja, zato je od prvorazrednog značaja njegovo praćenje, kontrola, unapređivanje na makro i mikro privrednim nivoima. On se može sagledavati na različitim nivoima: privrede u celini, privredne grane, posebne grupacije i vrste delatnosti i na nivou predmeta. Takođe, sagledavanje tehnološkog razvoja može se pratiti geografski, teritorijalno: na nivou više zemalja, jedne zemlje i regiona u okviru nje. Na nivou preuzeća razmatraju se osnovne komponente tehnološkog razvoja: oprema, proizvod, materijal, energija, istraživanje i razvoj, investicije, zaštita čovekovog okruženja, kadrovi, organizacija i upravljanje. Pokazatelji tehnološkog razvoja u preduzeću se analiziraju komparativnom metodom i to:
- Poređenjem ostvarenih pokazatelja u više sukcesivnih perioda u prošlosti za jedno preduzeće (sagledavanje dinamike promena određenog pokazatelja za više godina u odnosu na stanje u sadašnjem trenutku),
70
- Poređenjem sa prosečnim vrednostima tog pokazatelja za privredu u celini, privrednu granu kojoj pripada preduzeće i odgovarajuću grupaciju,
- Poređenjem sa ostvarenim vrednostima pokazatelja ostvarenih u najuspešnijim preduzećima u odgovarajućoj delatnosti,
- Poređenjem sa vrednosti na pokazatelja ostvarenih u preduzećima razvijenih zemalja.
Polazeći od različitih teorijskih i praktičnih potreba moguće su različite podele pokazatelja i metoda merenja nivoa i dinamike tehnološkog razvoja. Jedna od rasprostranjenih dovoljno ilustrativnih, je podela na: (1) parcijalne, i (2) sintetičke pokazatelje.
Parcijalni pokazatelji su brojniji i u zavisnosti od potreba i raspoložive statističko-dokumentacione osnove mogu se dekomponovati, agregirati i dezagregirati na razne nivoe, sektore i jedinice posmatranja. Najčešće korišćeni parcijalni pokazatelji su:30
1. Kretanje produktivnosti rada,2. Pokazatelji stepena i brzine difuzije novih tehnologija,3. Proizvodnja i potrošnja električne energije,4. Hemizacija proizvodnih procesa,5. Intenzitet investicija u osnovna sredstva i njihova struktura,6. Nivo kvalifikacija i kvalifikaciona struktura zaposlenih,7. Promene u strukturi industrijske proizvodnje8. Pokazatelji intenziteta istraživačko-razvojne i inovatorske aktivnosti,9. Kretanje tehničke opremljenosti rada,10. Zaštita čovekovog okruženja,11. Organizacija,12. Upravljanje.
Tehnološki razvoj pojedinačnog preduzeća, industrijske grane i industrije i privrede u celini može se sagledati preko vrednosti globalne produktivnosti, koja predstavlja sintetički pokazatelj privrednog razvoja. Globalna produktivnost izražava zbirni efekat tehnološkog usavršavanja i inovacija na uštede u živom i opredmećenom radu. Globalna produktivnost kao pokazatelj tehnološkog razvoja izračunava se prema formuli:
Gp = Bp / (Tr + Tos)
gde je:
Gp - globalna produktivnost,
Bp - bruto proizvodnja,
30 Mandal, Š., Tehnološki razvoj i politika, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.71
Tr - izdaci za radnu snagu (rad),
Tos - troškovi osnovnih i obrtnih sredstava (kapitala).
Ovako dobijena globalna produktivnost odražava tehnološki nivo i može se upoređivati sa tako dobijenim nivoom u srodnim preduzećima, industrijskim granama ili drugim privredama. Dinamika tehnološkog razvoja meri se stopom ili stopama rasta produktivnosti, tako da ukoliko je ta stopa rasta viša u nekoj grani ili privredi u odnosu na drugu, u njoj je tehnološki razvoj intenzivniji o obrnuto. To znači da ukoliko je Gp veće utoliko je veći tehnološki nivo i obratno. Ovaj pokazatelj se može koristiti samo ako se pod pojmom tehnološkog napretka podrazumevaju sve promene u tehnici i tehnologiji uključujući poboljšanje kvalifikacija zaposlenih, organizacije rada i povećanje intenziteta rada. Pored toga, da bi ovaj pokazatelj odražavao realno stanje ne sme biti većih razlika u stepenu korišćenja kapaciteta, promena nivoa cena itd. U praksi je to veoma teško obezbediti, kao što je veoma teško svesti živi i opredmećeni rad na realan vrednosni izraz koji omogućuje poređenje sa vrednošću proizvodnje. Na obim proizvodnje utiče veliki broj faktora koji u različitim granama i grupacija deluju različitim intenzitetom, što sa svoje strane ograničava upotrebu ovog pokazatelja kao realnog izraza nivoa tehnološkog razvoja. 31
Za sagledavanje i upoređivanje nivoa dinamike tehnološkog razvoja kao pokazatelj može se koristiti i nivo i stopa rasta produktivnosti rada u proizvodnji homogenih proizvoda u pojedinim zemljama kao što su ugalj, električna energija, cement, šećer itd. Može se porediti visina društvenog proizvoda po zaposlenom, odnosno, broj radnih sati potreban za proizvodnju jedinice društvenog proizvoda. Ako je potreban manji broj časova za proizvodnju jedinice društvenog proizvoda tehnološki nivo je viši, a kada se posmatra u određenom vremenu dobija se slika gde je i za koliko je tehnološki razvoj bio brži.
Pokazatelji stepena i brzina difuzije novih tehnologija jedan su od važnih pokazatelja dostignutog nivoa i dinamike tehnološkog razvoja.
Danas je prihvaćen manje-više jedinstven stav da pod novim tehnologijama treba, pre svega podrazumevati mikro elektroniku, biotehnologiju, tehnologiju novih materijala (u koje spadaju kompozitni materijali i polimeri), zatim tehnologiju lasera, nuklearnu fisiju i kontrolisanu nuklearnu fuziju, i najzad, proizvodnju namenjenu osvajanju i korišćenju svemira i mora u prirodne svrhe. Zajedničku karakteristiku svih ovih tehnologija predstavlja informaciona tehnologija, jer ona predstavlja temeljni i integrišući faktor svih ostalih vodećih tehnologija savremenog doba.
Po pravilu, na prvo mesto dolazi mikroelektronika, čiji sinonim predstavljaju računari svih vrsta, sa pripadajućim hardverom i softverom, i telekomunikacione mreže u čijoj osnovi leže takođe
31 Levi-Jakšić M., Upravljanje tehnološkim razvojem, Naučna knjiga, Bgd. 1990. god.72
računari i integracija računarskih i telekomunikacionih tehnologija. Dodeljivanje vodeće uloge računarima sasvim je opravdano, jer bez njih nije moguć razvoj ostalih informacionih tehnologija. 32
Ukupna proizvodnja i potrošnja električne energije je merilo industrijskog i privrednog razvoja jedne zemlje, a potrošnja električne energije u domaćinstvu odražava životni standard nacije.
Obim proizvodnje i potrošnje električne energije po zaposlenom i po stanovniku, takođe se koristi kao pokazatelj tehnološkog nivoa u industriji i privredi zemlje u celini, posebno kada se vrše međunarodna poređenja. Pouzdanost ovog pokazatelja zasniva se na činjenici da savremeni tehnološki napredak zahteva sve veću potrošnju električne energije, odnosno, brži rast njene proizvodnje od ostalih grana industrije. Povećana potrošnja električne energije vezana je za povećanu primenu elektromotora, elektropeći, uređaja za elektrolizu i drugih uređaja na električni pogon, ali i porasta njene potrošnje u ostalim sektorima. Povećanje proizvodnje električne energije je jedan od uslova za povećanje stepena mehanizacije i automatizacije proizvodnih procesa i drugih vidova poslovanja.
Visok nivo potrošnje električne energije po radniku i po stanovniku ukazuje na brži tehnološki razvoj. Primera radi, u našoj zemlji potrošnja električne energije brzo raste i pored znatnih teškoća u obezbeđivanju potrebnih količina energije. Nivo potrošnje je još uvek 4-7 puta niži u odnosu na industrijski najrazvijenije zemlje, SR Nemačku, SAD i Švedsku, što je znak da naša industrija i privreda znatno zaostaju za tehnološki razvijenim zemljama u svetu. 33
Stepen hemizacije utvrđuje se učešćem hemijske industrije u ukupnoj industriji, kao i na osnovu kretanja proizvodnje i potrošnje osnovnih proizvoda hemijske industrije po stanovniku kao što su plastične mase, sintetička vlakna, veštačka đubriva, kaustična i kalcinirana soda, celuloza, derivati, sumporna kiselina idr.
Hemizacijom tehnoloških procesa ostvaruju se mogućnosti za:
- skraćivanje proizvodnog ciklusa i povećanje produktivnosti rada,- uvođenje višeg nivoa automatizacije procesa,- dobijanje kvalitetnijeg proizvoda,- inoviranje proizvodnje,- povećanje asortimana i drugo.
Poseban aspekt međuzavisnosti hemijske industrije i ostalih grana je, što hemijska priroda pojedinih sirovina omogućava kompleksno iskorišćenje sirovina. Ova povezanost je naročito karakteristična za hemijsku industriju i energetiku, hemijsku industriju i industriju obojenih
32 Vasiljević V., Naučni i tehnološki progres, Ekonomski fakultet, Bgd. 1996. god.33 Vasiljević V., Naučni i tehnološki progres, Ekonomski fakultet, Bgd. 1996. god.
73
metala. Mnoge rafinerije nafte javljaju se istovremeno i kao proizvođači hemijskih proizvoda. To važi i za topionice bakra, olova, cinka. Obrnuto, sve češće se kao proizvođači pojedinih metala javljaju velika hemijska preduzeća. Hemijska industrija može uspešno da koristi otpadne proizvode pojedinih procesa, koji su se ranije odbacivali kao nekoristan balast. Sve veća deficitarnost pojedinih sirovina uticaće na traženje novih tehnoloških rešenja za njihovu preradu, u čemu će hemijska industrija igrati važnu ulogu. Prema tome, hemizacija omogućava kompleksnije iskorišćenje pojedinih sirovina, a time i proširenje sirovinske baze pojedinih proizvoda i ekonomičnije iskorištenje društvenog bogatstva.
Tehnički razvoj u mnogim oblastima proizvodnje obeležen je i porastom potrošnje hemijskih materijala i supstanci. Prema tome, indirektno hemijska industrija ima značajan uticaj na tehnički razvoj u drugim proizvodnim delatnostima. Smatra se da bez razvijene hemijske industrije nije moguće izgraditi homogenu strukturu industrijske proizvodnje niti ostvariti viši nivo privrednog i tehničkog razvoja. Razvijena hemijska industrija predstavlja snažan podsticaj za modernizaciju proizvodnje, uvođenje novih proizvoda i novih procesa. Njen uticaj je naročito veliki na poljoprivredu, zatim industriju tekstila, elektroindustriju, mašinogradnju, proizvodnju, razvoj ambalaže i dr. 34
Intenzitet investicija u osnovna sredstva je globalni pokazatelj tehnološkog razvoja. Osnovni aspekti investiranja u osnovna sredstva i to:
- obima investicija,- intenzitet investicija (promena investicija po zaposlenom),- vrednost osnovnih sredstava po zaposlenom,- starosna struktura opreme,- struktura opreme prema stepenu mehanizacije i automatizacije,- veličina jediničnih kapaciteta i dr.
Veze između investicija u osnovna sredstva i tehnološkog razvoja su višestruke i neposredne. Veći obim investicija omogućuje uvođenje nove tehnologije u nove ili modernizovane kapacitete, a veće investicije po zaposlenom znače brže tehničko opremanje rada kao preduslov bržeg tehnološkog napretka. Konačno, kapitalni intenzitet investicija, odnosno vrednost investicija i osnovnih sredstava po zaposlenom je takođe svojevrstan pokazatelj tehnološkog napretka, jer se između ostalog, ogleda kroz zamenu živog rada mašinskim.
Elementi strukture investicija takođe mogu poslužiti kao baza za sagledavanje tehnološkog razvoja (učešće opreme i građevinskih objekata). U vezi sa investicijama tehnološki razvoj se može ocenjivati na bazi učešća investicija u:35
- nove objekte,
34 Šahin M., Tehnološki razvoj i naučno tehnološka politika, Ekonomski fakultet, Bgd. 1999. god.35 Levi-Jakšić, M., Upravljanje tehnološkim razvojem, FON, Beograd, 2002.
74
- rekonstrukciju,- modernizaciju i proširenje,- zamenu stare opreme,- održavanje nivoa postojećih kapaciteta.
Nivo kvalifikacija i kvalifikaciona struktura zaposlenih je pokazatelj tehnološkog napretka u preduzeću kojim se sagledava i struktura i razvoj kadrova u njemu. Pri tome kvalifikaciona struktura i promena broja zaposlenih predstavljaju uobičajene pokazatelje za promene u kadrovima. Takođe se prate dodatne kvalifikacije, iako bi za suštinsko sagledavanje tehnološkog napretka u preduzeću, bilo mnogo značajnije sagledati pitanje kvaliteta i obučenosti radnika za obavljanje konkretnih zadataka.
Promene u strukturi industrijske proizvodnje služe za sagledavanje tehnološkog razvoja kroz praćenje i upoređivanje brzine promena u strukturi industrijske proizvodnje. Ove promene su u velikoj meri rezultat bržeg razvoja onih proizvodnji i grana u kojima se oseća snažnije prisustvo tehnoloških promena. Za industrijski razvijene zemlje koje su na višem tehnološkom nivou karakteristično je relativno visoko učešće proizvoda elektronike, hemijske industrije, i mašinogradnje u strukturi industrijske proizvodnje. Sa druge strane u zemljama u razvoju preovlađuju tradicionalne industrijske grane kao što su proizvodnja tekstila, prerada drveta, kože i obuće, prerada metala u jednostavnije proizvode itd.
Istraživačko-razvojne aktivnosti su u tesnoj vezi sa tehnološkim razvojem i zbog toga je neophodno da se koriste za komparativnu analizu tog napretka.
Kao pokazatelji za takvu analizu se koriste:
- izdvajanje za naučno-istraživački rad iz nacionalnog dohotka,- struktura ulaganja,- kretanje broja istraživača apsolutno i na 10.000 zaposlenih- kretanje broja inžinjera i tehničara apsolutno i na 10.000 zaposlenih.
Za ocenu obima i dinamike IR i inovativne aktivnosti razvijen je čitav sistem pokazatelja i parametara kao što su:36
1. Obim i struktura sredstava za finansiranje IR,2. Broj i struktura zaposlenih u IR,3. Razvijenost mreže IR organizacija i jedinica,4. Broj objavljenih naučnih radova,5. Broj završenih IR projekata,6. Razvijenost pronalazaštva,7. Broj inovacija,
36 Levi-Jakšić m., Upravljanje tehnološkim razvojem, Naučna knjiga, Bgd. 1990.75
8. Broj prijavljenih i registrovanih patenata,9. Brzina uvođenja novih proizvoda10. Bilans međunarodne razmene naučno tehnoloških dostignuća.37
Zaštita čovekovog okruženja i korišćenje savremenih sredstava zaštite čovekove radne i životne sredine nužan je zahtev savremenog tehnološkog razvoja. Sagledavanje tehnološkog nivoa i napretka u preduzeću neophodno je i sa aspekta obezbeđivanja potpuno zdrave radne i životne sredine zaposlenih i stanovništva uopšte. Pojava seljenja tzv. ''prljavih'' tehnologija u manje razvijene zemlje i regione, iziskuje da se visoki standardi zaštite uspostave i primenjuju i u tim sredinama. Stoga celovito sagledavanje tehnološkog razvoja preduzeća podrazumeva i određenu analizu zagađenja prouzrokovanih odgovarajućim tehnološkim razvojem i praćenje mera za potpuno otklanjanje negativnog delovanja novih tehnologija na okruženje.
Inovacije u tehnologiji i organizaciji podjednako su značajne za ostvarivanje tehnološkog razvoja. Od toga u kojoj je meri preduzeće spremno za primenu i prihvatanje tehnoloških inovacija zavisi i stepen njegove sveukupne inovativnosti. Što je preduzeće inovativnije, to je i viši nivo njegove organizovanosti, što uslovljava veći tehnološki napredak. Efikasnost tehnologija uz stalno inoviranje tehnologije i organizacije krajnji su domet tehnološkog napretka preduzeća.
Upravljanje je važna komponenta tehnološkog napretka koja podrazumeva i izmene u načinu upravljanja u preduzeću. Upravljačka funkcija i potencijali u preduzeću rastu, što je neposredni rezultat intenzivnijeg korišćenja informacionih tehnologija, kako u administrativnim tako i u proizvodnim aktivnostima. Savremene informacione tehnologije omogućavaju fleksibilnost proizvodnje i automatizovano praćenje i kontrolu, ne samo kontinualnih već i diskontinualnih tehnoloških procesa i operacija.
3.6. Transfer tehnologije i privredni razvoj
Nijedna nacionalna privreda nema takvu privrednu strukturu, niti takav obim društvenog proizvoda i materijalnih dobara koji u potpunosti odgovaraju mogućnostima i potrebama njenog tržišta. Iz toga sledi zaključak da danas nijedna nacionalna privreda ne može biti sama sebi dovoljna. Svakoj nacionalnoj privredi nedostaje bar neki od potrebnih činilaca ciklusa reprodukcije, kao što su: sirovine poluproizvodi, materijalni proizvodi, različite namene i stepena obrade, kvalifikovani radnici, tehnologija, proizvodno znanje i iskustvo, tržište i slično.
37 Levi-Jakšić m., Upravljanje tehnološkim razvojem, Naučna knjiga, Bgd. 1990.
76
Razlika u nivou privredne razvijenosti pojedinih zemalja posebno je izražena u pogledu dostignutog stepena tehnološkog razvoja. Ovo zato što je određena grupa zemalja već dostigla visoki nivo razvijenosti, dok je druga grupa zemalja (daleko brojnija) tek na početku svog privrednog i tehnološkog razvoja. S obzirom na značaj koji primena savremenih tehnoloških rešenja ima za privredni razvoj svake zemlje, a s obzirom i na činjenicu da data rešenja poseduje samo mali broj nerazvijenih zemalja, tehnologija je postala predmet međunarodne trgovine. Kada se govori o kupovini i prodaji tehnologije misli se na:38
- Proizvodnu opremu;- Proces prerade predmeta rada;- Savremenu podelu rada;- Racionalno organizovanje rada u proizvodnji i razmeni;- Informacioni sistem;- Primenu marketinga u poslovanju;- Upravljanje kvalitetom;- Tehno-ekonomsko projektovanje.
Ukoliko privredni subjekt nije u mogućnosti da sva potrebna tehnološka rešenja sam proizvede, jedan od načina njihovog pribavljanja jeste transfer tehnologije. Pod transferom tehnologije podrazumeva se proces prenošenja tehnike i znanja iz jedne zemlje u drugu ili iz jedne radne sredine u drugu pri čemu se pod tehnologijom podrazumevaju kako proizvodna znanja tako i informacije i metode koje se tiču razvoja proizvodnje, projektovanja, plasmana proizvoda, upravljanja poslovanjem i sl. Koji predstavljaju preduslove za kreiranje sopstvene tehnologije kao i za njen razvoj i difuziju.
Transfer se može obavljati između zemalja (međunarodni transfer) i unutar zemlje u okviru proizvodnih sistema. Zavisno od stepena komercijalne upotrebljivosti tehnološkog znanja i mesta subjekata transfera, postoje dva smera kretanja transfera:39
- Vertikalni smer podrazumeva prenos znanja iz fundamentalnih u primenjena i razvojna istraživanja, odnosno prenos inovacija u proizvodnju (inovacioni lanac);
- Horizontalni smer tehnologije podrazumeva prenos tehnološkog znanja iz bilo koje faze industrijske grane i delatnosti u geografska područja i regione u kojima može uspešno da se primeni.
U zavisnosti od toga da li se za transferisanu tehnologiju plaća naknada ili ne postoji komercijalni i nekomercijalni transfer. Komercijalni transfer podrazumeva prenos tehnologije po osnovi ugovora o transferu, dok se nekomercijalni obavlja kroz korišćenje i razmenu informacija putem stručnih simpozijuma, publikacija, razmene mišljenja naučnika, stručnjaka, specijalista i drugog.
38 Stavrić, B., Upravljanje poslovnim sistemom, TMF, Beograd, 2002.39 Lekić, T., Roba i tehnološki razvoj, Savremena administracija, Beograd, 1992.
77
Oblici intelektualne svojine su: autorsko pravo, patent, model i uzorak, robni i uslužni žig, oznaka porekla proizvoda, kao i drugi vidovi zaštićenih i nezaštićenih prava u oblasti naučnih i tehnoloških dostignuća. Autorsko pravo obuhvata brojne oblike izražavanja od knjiga i industrijskih planova do kompjuterskih programa (iz književnosti, nauke, umetnosti i drugih oblasti stvaralaštva bez obzira na vrstu, način i oblik izražavanja). Vlasnicima je omogućeno da odluče kome će dopustiti reprodukciju ili izvođenje dela.
Patent je registrovani pronalazak. Formalno, to je isprava nadležnog organa koja se izdaje na zahtev pronalazača, s ciljem zaštite prava pronalazača na odobreni (registrovan) pronalazak. Materijalno, patent označava pravo korišćenja zaštićenog pronalaska na određenoj teritoriji i u određenom vremenskom periodu. Patent traje 20 godina, računajući od dana podnošenja prijave. U nas, saglasno Zakonu o zaštiti pronalazaka, tehničkih unapređenja i znakova razlikovanja (Sl. List SFRJ br. 3/90) „Patentom se štiti pronalazak koji predstavlja novo tehničko rešenje određenog problema, koji je rezultat stvaralačkog rada, koji je tehnički izvodljiv i koji se može primeniti u industrijskoj ili drugoj delatnosti. Ne smatraju se pronalascima: otkrića, naučne teorije, matematičke formule, programi računara i ostala pravila, planovi, metode i uputstva za duhovnu aktivnost“
Intelektualne tvorevine mogu se ekonomski koristiti i bez zahteva za pravnu zaštitu, ako se njihova sadržina uspe održati u tajnosti, tj. ako ne postane dostupna konkurenciji na tržištu. Držanjem u tajnosti izbegava se vremensko ograničavanje prava autora, uz rizik jer pronalazak nije obezbeđen od „krađe“ i patentiranja, što drugim licima može dati pravo isključivog korišćenja pronalaska.
Kupovina patentne licence, često, ne omogućava praktičnu primenu pronalaska jer patentna dokumentacija ne sadrži sve neophodne podatke za proizvodnju. Uz patent se mogu dati samo informacije dovoljne za registraciju dok se ostale čuvaju kao tajna i naknadno se prodaju kupcu licence. Dakle kupcu patentne licence realizaciju industrijske proizvodnje, u tom slučaju, može obezbediti kupovina know-how-a (nou-hau= znati kako), koji je obično, skuplji od same licence, a definiše se ugovorom. U odnosu na prenos ostalih tehnoloških znanja know-how ima svoje specifičnosti. Naime, kupac pre zaključenja ugovora ne saznaje njegov sadržaj te prihvata plaćanje naknade za nešto što mu po obimu i sadržaju nije sasvim poznato. Know-how se ne može zaštititi zakonom i zato je predmet tajne vlasnika.
Know-how obično obuhvata:40
- Celokupnu tehničku dokumentaciju;- Bližu specifikaciju i preporuke u vezi sa sirovinama i materijalima;- Detaljan opis procesa rada;- Opis opreme i njenog funkcionisanja;- Tehničke standarde;- Specifikaciju kvaliteta proizvoda;- Uputstva za rad i obuku kadrova;- Režim kontrole proizvoda i procesa.
Transfer tehnologije ima značajnu ulogu u razvoju svake zemlje, ali se najveći deo obavlja u okviru razvijenih zemalja razmenom visoke tehnologije-područja u kojem su ove zemlje izvršile specijalizaciju što i doprinosi intenziviranju međunarodnog transfera. Privredu razvijenih
40 Ušćumlić, D., Upravljanje kvalitetom materijalnih proizvoda, Ekonomski fakultet, Beograd, 2006.78
zemalja karakteriše velika koncentracija kapitala, tehnologije i znanja. Ova tri faktora su u uzajamnoj vezi, uslovljavaju jedan drugog i stvaraju bogatstvo koje ove zemlje izdvaja od ostalih. Zemlje u razvoju, koje predstavljaju daleko veći deo čovečanstva, raspolažu radnom snagom i prirodnim bogatstvom. Zbog toga, uvoz znanja, tehnologije i kapitala u ovim zemljama raste, a prirodni resursi se nekontrolisano izvoze u izvornom obliku ili na niskom stepenu tehnološke prerade.
Inostrani kapital ima značajnu ulogu u razvoju svake zemlje i njegovo kretanje se odvija na relaciji između razvijenih, između nerazvijenih i u pravcu iz razvijenih i nerazvijene zemlje, što je posebno značajno. Kretanje kapitala se može vršiti:
1. na osnovu međudržavnih sporazuma (pomoć, zajmovi),2. posredstvom finansijskih institucija (banke, MMF i dr),3. direktnim putem od partnera u razvijenim zemljama ka partnerima u nerazvijenim
zemljama (joint-venture).
Transfer tehnologije, u našim uslovima, opterećen je strukturom privrede u tranziciji. Trajni interes, u razvojnom smislu, na našem području jeste razvoj malih i srednjih firmi pogotovo u segmentu proizvodnje. I kod koncepcije prebacivanja težišta u proizvodnji sa velikih društvenih preduzeća na male i srednje firme, što je sasvim normalno za privredu u tranziciji orijentisanu ka tržišnoj ekonomiji, javljaju se prepreke u transferu tehnologije i to najpre u vidu usitnjenosti kapitala na veliki broj malih firmi. Ovakva barijera transferu tehnologije mogla bi se prevazići kako aktivnom ulogom države tako i formiranjem finansijskih i bankarskih institucija kao podrške uvozu strane tehnologije zajedničkim ulaganjima baš u sektor proizvodnje.
Zajednička ulaganja predstavljaju značajan dopunski impuls domaćoj privredi i uopšte bržem privrednom razvoju zemlje. Ovo je istovremeno i sve jači pokušaj u svim velikim sistemima kod nas kako bi se prevazišlo dalje zaostajanje i nemogućnost uključivanja u međunarodne tokove.
Zajedničko ulaganje predstavlja složen posao. U njega je ugrađeno nekoliko vidova poslovnih odnosa, kao npr. ulaganja u projekt koji treba da obezbedi povećanu ili novu proizvodnju sa primenom dostignuća savremene tehnologije uz odgovarajući zadovoljavajući profit. Reč je o praktično o ustupanju licence i pratećeg know how sa odgovarajućom tehničkom pomoći.
Sve češći su slučajevi da se strani partner obaveže da deo proizvodnje otkupi i plasira u inostranstvu. U ovako kompleksnim ugovorima često se isporučuju intelektualne usluge, kao što su know how, marketing istraživanja i usluge, uvođenja proizvoda na tržište u zemlji i inostranstvu, ekonomske i tehnološke analize, upravljanje procesima u proizvodnji i prometu, te saradnja ugovornih strana u oblasti istraživačko razvojnog, a ponekad i naučno izdavačkog rada iz domena proizvodnje koja je predmet zajedničkog poslovanja.
79
Transfer tehnologije posredstvom međunarodne kooperacije podrazumeva dugoročnu saradnju proizvodnog preduzeća i stranog lica koja se sastoji u zajedničkom programiranju razvoja, osvajanju proizvodnje, proizvodnji i međusobnim isporukama proizvoda i sastavnih delova proizvoda.
U praksi, dakle, dve ili više ugovornih strana sporazumevaju se o podeli rada po fazama izrade ili pak operacijama procesa proizvodnje jednog te istog, zajednički utvrđenog proizvoda, od zajedničkog interesa ugovornih strana. Obično je slučaj da učesnici poslova dugoročne proizvodne kooperacije potiču iz zemalja sa različitim stepenom privrednog i tehnološkog razvoja, pri čemu je tehnološki vodeća strana skoro redovno iz razvijene zemlje i koja u zajednički posao unosi svoju tehnologiju.
Cena ustupljene tehnologije naplaćuje se kroz cenu delova koji se isporučuju tehnološki vodećoj ugovornoj strani.
U većim projektima u zemljama u razvoju, dugoročna proizvodna kooperacija može da bude sastavni deo i inženjering poslova, gde investitor nastoji da zaposli domaće proizvodne kapacitete u proizvodnji manje složenih delova postrojenja koja su predmet inženjering usluga. U takvim slučajevima, investitor kroz ugovor o proizvodnoj kooperaciji dobija neophodnu tehnologiju i know how od izvođača inženjering poslova.
Međunarodnim franšizingom odnosno uključivanjem u već uhodani poslovni sistem renomiranog stranog partnera, ostvaruje se u značajnom vidu transfer tehnologije. 41
Kao davaoci franšize uglavnom se javljaju veliki, već uhodani poslovni sistemi vezani za savremenu tehnologiju i savremene metode proizvodnje. Davalac franšizinga će ući u poslovni odnos samo ako korisnik franšizinga može da se tehnološki u potpunosti uskladi sa njegovim zahtevima uz sagledavanje sopstvenog dugoročnog interesa.
Za korisnika franšizinga ovo je najsigurniji način da sa znatno manjim sredstvima osvoji potpuno novu, ili osavremeni već postojeću proizvodnju, uz smanjen rizik od komercijalnog neuspeha i eliminaciju troškova istraživanja tržišta.
Davaoci franšizinga obavezno insistiraju, naročito u slučaju kompleksnog franšizinga, na ispunjenju određenih standarda od strane korisnika franšizinga a naročito u oblastima opreme, tehnološkog procesa, distribucije, reklame i menadžmenta preduzeća.
Transfer tehnologije posredstvom međunarodnog lizinga je u uslovima hronične nestašice investicionog kapitala od najpovoljnijih metoda za osavremenjivanje proizvodnje.
41 Jović M., Kooperacije (franšizing) - uslov opstanka malih privrednika i velikih korporacija, 26-28.12.1990. god. 3. blok, str. 2
80
Međunarodnim lizingom se savremena oprema iznajmljuje najčešće u periodu koji se poklapa sa periodom njene amortizacije za koju korisnik lizinga ima prevashodnu obavezu plaćanja lizing zakupnine, koja se ostvaruje u godišnje preciziranim anuitetima.
Za nas je veoma povoljno ugovaranje takozvanog bruto lizinga gde je obaveza davaoca lizinga isporuka najnovijeg tipa opreme i preuzimanje rizika od zastarevanja, ali i održavanje ove opreme u celom periodu trajanja lizinga. Struktura proizvodnog sistema.
4. PROIZVOD KAO IZLAZ TEHNOLOŠKOG SISTEMA
Proizvod je rezultat ljudskog rada u oblasti materijalnog i duhovnog stvaralaštva koji svojim svojstvima zadovoljava društvene potrebe bilo koje vrste. Savremeni proizvodi moraju da zadovolje tehnološke, društvene i ekološke zahteve i na osnovu tih međuzavisnosti, sa sistemskog stanovišta industrijski proizvodi se definišu kao materijalne strukture koje tehnološkom organizovanošću socio-ekonomskog sistema s ekološkim dobijaju određene funkcije.
U privrednoj praksi upotrebljava se i pojam roba, za koju važe identične definicije, a terminološka razlika se svodi da roba ima prvenstveno ekonomsko-komercijalni značaj, dok je kod proizvoda dominantan proizvodno-tehnološki aspekt.
Za definisanje i razumevanje kvaliteta proizvoda, je veoma bitna činjenica da je svaki proizvod, koji se pojavljuje na tržištu, rezultat (output) aktivnosti i procesa koji se obavljaju unutar firme, organizacije, preduzeća. Aktivnostima se pomoću alata, mašina, aparata, uređaja i znanja vrše procesi transformacije inputa u outpute.
Inputi:
Materijali i energija Aktivnosti:
Rad Pomoću alata Outputi:
Informacija Mašina Roba
81
Tehnologija Tehnike Usluge
Ekološko ograničenje Sposobnosti radnika
Pravna regulative
Slika 12.Nastajanje proizvoda
U procesima transformacije se kombinuju različiti inputi: materijali, rad, energija, informacije, tehnologija. U procesima transformacije se inputima dodaje nova vrednost, koja se ogleda u proizvodima koji se iznose na tržište. Outputi iz transformacionih procesa mogu biti čisto mate-rijalne prirode (ono što se kod nas obično naziva roba) pa do čisto nematerijalnih (usluge u najužem smislu reči). Međutim, većina proizvoda koji se danas nalaze na tržištu nisu niti isključivo materijalni niti isključivo nematerijalni, nego njihova kombinacija, mada mnoge od njih kupci doživljavaju kao čisto materijalne.
4.1. Kategorije osnovnih proizvoda
Postoje četiri kategorije osnovnih proizvoda: hardverski, softverski, procesni materijali i usluge. Osim ovoga, proizvodi mogu biti takođe i željeni (ono što se iznosi na tržište) i neželjeni (npr. zagađenja ili drugi negativni prateći efekti).
Hardverski proizvodi i procesni materijali42 su materijalni proizvodi. Za njih se često u ekonomskoj literaturi koristi termin „roba“. Hardverski proizvodi imaju jasan i karakterističan oblik a količina im je prebrojiva. Proizvode se u pojedinačnim komadima. Često se sastoje od većeg ili manjeg broja sitnijih delova (komponenti) i/ ili njihovih sklopova. To su dakle proizvodi kao što su: mašine, uređaji, potrošna dobra, komponente, pojedinačni delovi, sklopovi itd. U njih spadaju na primer mnogi proizvodi široke potrošnje: prehrambeni proizvodi, bela tehnika, automobili, sredstva za pranje, proizvodi tekstilne industrije i sl.
Procesni materijali su materijalni proizvodi čija karakteristika je kontinualnost, kao što su na primer tečni hemijski proizvodi, električna energija, voda za industriju i slično. To su razni polugotovi proizvodi u sva tri agregatna stanja (gasoviti, tečni, čvrsti). Čvrsti procesni materijali mogu opet biti u raznim oblicima: praškasti, ingoti, vlakna, trake, limovi, žice, cevi i slično. Do krajnjeg korisnika se dopremaju pomoću cevovoda, upakovani u bačve, cisterne, vreće, namotani 42 Ušćumlić, D., Upravljanje kvalitetom materijalnih proizvoda, Ekonomski fakultet, Beograd, 2006.
82
na kalemove i slično. To su na primer metalne cevi, šine, profili, ingoti, zatim tekstilna vlakna i prediva, celuloza, đubriva, amonijak itd. Koriste se kao polazni materijal za dobijanje raznih hardverskih proizvoda ili obavljanje pojedinih usluga.
Softverski proizvodi su oni proizvodi, čiji su osnovi i najvažniji sadržaj različite informacije smeštene na pogodnom nosaču kao što su: papir, audio traka, video traka, kompakt disk, disketa, filmska traka i dr. Može biti u obliku koncepcija, transakcija ili procedure. Osnovno značenje ovog pojma je instruktivni program za kompjutere (računarski softver). Jasno je da kompjuteri danas igraju veoma važnu i stalno rastuću ulogu. Oni su postali sastavni deo različitih drugih proizvoda i u tom smislu su instrukcije, koje im se daju preko odgovarajućih programa, veoma bitne. Međutim, pojam softverskih proizvoda je daleko širi. On se odnosi i na sve druge proizvode čiji glavni sadržaj su znanja, instrukcije, informacije, i sl., koji se mogu komercijalizovati, kao što su na primer: patenti, know-how, autorsko pravo, robni žig, model, i dr.
Usluge. Ukoliko43 se posmatra osnovni nivo ponude preduzeća, nema razlike između fizičkih proizvoda s jedne i usluga s druge strane. Razlog je što je osnovni cilj proizvoda i usluge upravo zadovoljavanje nekih potreba i želja potrošača i pružanje određene koristi. U tom smislu srž ili suština usluge definiše osnovnu korist koja je razlog da se određena usluga konzumira od strane potrošača. Uslužna ponuda u tom smislu mora biti kreirana i vođena tako da zadovoljava potrebe i želje potrošača na način na koji on smatra da je to potrebno. Stoga je razumevanje potrošača, njegovih stremljenja, želja, ciljeva, navika, karakteristika, situacija potrošnje i mnogo toga drugog, jako bitno za kreiranje i pružanje uspešne i kvalitetne usluge.
Pružanje usluge može obuhvatiti razne aktivnosti kao na primer:
- aktivnost koja se obavlja na materijalnom proizvodu koji je isporučio korisnik (na primer automobil koji treba popraviti);
- aktivnost koja se obavlja na nematerijalnom proizvodu koji je isporučio korisnik (na primer izjava o prihodu koja je potrebna za povraćaj poreza);
- isporuku nematerijalnog proizvoda (na primer davanje informacija radi prenošenja znanja);
- stvaranje okruženja za korisnika (na primer u hotelima i restoranima).
Mnoge delatnosti, kao što su energetski sistem, transport, komunikacije, umetnička produkcija i slično, osnovane su da bi se zainteresovanim korisnicima pružile željene usluge. Takođe treba pomenuti da se pod uslugom, u skladu sa standardima serije ISO 9000, podrazumevaju i one koje se obavljaju i za subjekte unutar jedne organizacije: pripreme za isplatu zarada, zapošljavanje
43 Veljković, S., Marketing usluga, Ekonomski fakultet, Beograd, 2006.83
novih radnika, održavanje mašina, uređaja, objekata. Takve usluge često se nazivaju uslugama podrške.44
Mnogi proizvodi sadrže elemente koji pripadaju različitim kategorijama proizvoda. Da li će se neki proizvod nazvati usluga, softver, hardver ili procesni materijal, zavisi od dominantnog elementa. Na primer ponuđeni proizvod „automobil“ sastoji se od hardvera (na primer pneumatika), procesnog materijala(na primer goriva, tečnosti za hlađenje), softvera (npr., upravljačkog softvera motora, priručnika za vozača) i usluge (npr., objašnjenja o radu, održavanju i sl., koje daje prodavac)
.
4.2. Životni tok proizvoda
Proizvod je materijal ili skup materijala sa određenim svojstvima, tako oblikovanih i spojenih da zadovoljava određene čovekove potrebe. Stvaranje proizvoda je konačan cilj čovekovog organizovanog i kreativnog individualnog ili kolektivnog angažovanja. Dobijanje proizvoda je osnovni razlog postojanja preduzeća proizvodne delatnosti u sferi materijalne reprodukcije.
Osnovna namena proizvoda je zadovoljavanje ljudskih potreba u određenom vremenskom intervalu. Međutim, čovekove potrebe se menjaju, rastu i dobijaju drugačiji karakter, u skladu sa zadovoljavanjem njegovih želja, u skladu sa povećanom kupovinom moći (što je rezultat rasta njegovog standarda); pri čemu te nove želje dobijaju raznovrsne i neočekivane oblike koje se u krajnjem slučaju, kreću od ekstremno ekstravagantnih do neumereno kičerskih (elementi tzv- potrošačke histerije). To veoma otežava mogućnost potpunog zadovoljavanja zahteva korisnika/potrošača, što predstavlja jednu od osnovnih teškoća u definisanju kriterijuma upotrebne vrednosti proizvoda.
Polazna osnova u oblikovanju proizvoda je zadovoljavanje čovekovih želja i potreba koje su subjektivnog karaktera, što zahteva specifičan pristup u definisanju vrednosti proizvoda. Problem je kako te subjektivne želje, koje su raznorodne, pretočiti u sigurne parametre ponašanja proizvoda koji će zadovoljiti buduće korisnike ili potrošače.45
Aktivnosti u vezi sa svakim proizvodom su brojne, raznovrsne, odvijaju se na raznim mestima i obavlja ih veći broj subjekata. One traju određeni vremenski period koji počinje pojavom prve ideje o novom proizvodu a završavaju potpunim povlačenjem iskorišćenog proizvoda. Dakle, pomenute aktivnosti traju određeni period vremena i prema nekim zajedničkim karakteristikama mogu se grupisati u faze životnog toka proizvoda. Najsloženiji proizvod je industrijski proizvod i 44 J. M. Juran: Oblikovanjem do kvaliteta, Beograd, 1997., str 13.45 Ušćumlić, D., Upravljanje materijalnim proizvodima, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.
84
kod njega se mogu identifikovati sve faze životnog toka. Kod manje složenih proizvoda mogu neke faze da budu veoma skraćene, pa čak i izostavljene.
Ceo životni tok proizvoda se grubo rečeno sastoji od dizajna koji uključuje ideje funkcije, parametre, procese i proizvodnju, post prodaju koju čine korišćenje, održavanje i odbacivanje proizvoda i manipulacije, tj., aktivnosti dopreme proizvoda od proizvođača do krajnjeg korisnika.
Koncepcija proizvoda predstavlja osnovnu ideju o nekom proizvodu zajedno sa njegovim osnovnim funkcijama i parametrima. Ona u vidu idejnih projekata, konstrukcija, receptura i slično određuje ključne karakteristike budućeg proizvoda.
Dizajn proizvoda obuhvata aktivnosti dobijanja uspešnog proizvoda u uslovima postojanja tehnoloških, zakonskih, ekonomskih, društvenih ograničenja(više o dizajnu u poglavlju: specifičnosti proizvoda u robnom prometu).
Novi proizvodi kao i inovacije obično su rezultat istraživanja, koja daju podlogu za novi proizvod ili novu tehnologiju, nove karakteristike ili novu upotrebljivost proizvoda. Pravovremeno uvođenje novih proizvoda osnovna je garancija za uspešan rad preduzeća. Zbog stalnog pomanjkanja ideja za nove proizvode potrebno je stalno tragati za novim idejama.
Pod novim proizvodom se podrazumeva:46
- Potpuno novi proizvod koji je nastao kao rezultat pronalaska, - Proizvod koji je nov samo za dotičnu kompaniju, a koji se inače, izrađuje u okviru
drugih kompanija,- Novooblikovani proizvod, tj., proizvod koji je neznatno izmenjen u odnosu na ranije
rešenje (obično kvalitetniji proizvod ili proizvod sa manjim troškovima), čija je funkcija u suštini ostala ista,
- Proizvod sa novom upotrebljivošću, predstavlja proizvod koji se sa izvesnim prilagođavanjem može koristiti u druge svrhe,
- Proizvod u novoj ambalaži i sa novim imenom,- Proizvod nov za kupca, obično predstavlja onaj proizvod koji je do tada bio namenjen
samo izvozu.
Do novog proizvoda se može doći:
- sticanjem (kupovinom patenata, licence ili preduzeća koje ima interesantne nove proizvode). Licenca je odobrenje da se neki pronalazak, novi proizvod ili tehnologija koristi. U principu svaki pronalazak se zaštićuje patentom i njegova primena nije dozvoljena bez saglasnosti proizvođača. Kupovinom patentnog prava, stiče se saglasnost da se patent koristi. Međutim, patentom se zaštićuje samo jedan deo pronalaska, dok je
46 Jančetović, M., i drugi, Menadžment inovacija, BPŠ, Beograd, 2006.85
ostatak obično sadržan u okviru konstrukcione i tehnološke dokumentacije, koji se može dobiti kupovinom licence,
- razvijanjem sopstvenog proizvoda ili nečijeg tuđeg, na osnovu ugovora sa preduzećem koje ima interesantnu ideju, a nema dovoljno sredstava za samostalni razvoj.
Funkcije proizvoda su tesno povezane sa idejom. Najčešće se odnose na funkcionalnost, izvedbu, konformnost, vek trajanja, lakoću korišćenja, oblik, težinu, pouzdanost, kompetentnost, predusretljivost, cenu i sl. One predstavljaju kompromis između zahteva, želja i potreba tržišta, pravne regulative i internih karakteristika organizacije. Funkcije se utvrđuju na osnovu raznih informacija o budućem proizvodu, odnosno, na osnovu zahteva potrošača, a izražavaju se uglavnom jezikom potencijalnih korisnika, posebno onda kada ideja o novom proizvodu potiče sa tržišta. Funkcije se sumiraju u specifikaciji funkcija, koje se obično iskazuju opisno i uopšteno, pa se na bazi njih ne može razviti konkretan proizvod. Iz njih se vidi kako budući proizvod treba da radi, kako treba da izgleda, koje zahteve treba da zadovolji, kolike troškove treba očekivati i sl. U sledećim fazama će funkcije biti prevedene u veličine razumljive pre svega onima koji treba da organizuju i obave funkciju proizvoda.
Definisanje parametara je sledeća faza životnog toka proizvoda. U njoj se funkcije proizvoda sa jezika korisnika prevode u parametre, odnosno, karakteristike proizvoda na osnovu kojih mogu da se izrade proizvodi za tržište. To podrazumeva definisanje raznih tehničkih, mehaničkih, fizičkih, hemijskih i sličnih veličina i njihovih vrednosti, na osnovu kojih može da se organizuje izrada proizvoda. Rezultat ove faze je niz kvantitativnih vrednosti vezanih za oblik, dimenzije i izgled proizvoda u celini kao i njegovih delova, podsklopova i sklopova, kao i onih koje se odnose na neophodne materijale i energiju. U okviru ove faze može da se izrađuje i fizički prototip ili model budućeg proizvoda, ili njihova kompjuterska simulacija. Ovo pomaže da se parametri proizvoda bolje odrede u skladu sa raznim zahtevima potencijalnih potrošača ali i šire. Ovde se pre svega misli na razne uticaje koji mogu da se jave pri eksploataciji proizvoda, a kojih potrošači u trenutku kada razmišljaju o kupovini proizvoda nisu svesni.
Složeni konstruktorski proizvodi (mašine, aparati, uređaji i sl) i njihovi delovi se opisuju pomoću crteža u kojima se daje geometrijska konfiguracija proizvoda, njegovih delova i pojedinih sklopova. Proizvodi koji su po sastavu kombinacija većeg broja supstanci (na primer hemijski, prehrambeni, tekstilni i slični proizvodi) se opisuju u obliku sastava (receptura) i osnovnih fizičkih, hemijskih i drugih karakteristika. Sastavni deo formiranja specifikacije proizvoda je određivanje specifikacija svih sirovina i materijala koji će ući u sastav budućeg proizvoda. Isto tako, definisanje dobre specifikacije često zahteva i izvesna istraživanja uglavnom vezana za prirodne i tehničke nauke, kao i orijentacionu kalkulaciju troškova.
Definisanje procesa proizvodnje pretpostavlja obezbeđenje efikasnog delovanja operativnog menadžmenta, usvojenu strukturu sprovođenja postupaka, vođenja i kontrole neposrednog odvijanja procesa, od početka pripreme proizvodnje (početak ciklusa) do konačne faze
86
oblikovanja proizvoda u onom obliku i količini koja se isporučuje konačnom korisniku (završetak ciklusa). Ovi postupci, generalno, obuhvataju sledeće segmente proizvodnog procesa:47
- učesnike u proizvodnom radu (sve neposredne izvršioce),- elemente tehnološkog sistema (oprema, alati, uređaji, razvodna mreža),- elemente informaciono-upravljačkog sistema (dokumentacija, uputstva, nalozi i drugo),- tokove kretanja finansijskih sredstava.
Prema tome, aktivnosti Operativnog menadžmenta obuhvataju planiranje, organizaciju i kontrolu odvijanja proizvodnih procesa na relaciji Ulaz-Izlaz sa ciljem da se obezbedi optimalan odnos između ulaganja i postignutih rezultata.
Projektovanje procesa podrazumeva odluke:
- o optimalnoj strukturi ulaznih elemenata proizvodnog sistema;- o redosledu ulaska i tokovima kretanja ulaznih elemenata kroz proizvodni sistem dok
proces traje: radnih naloga radnih komada, radnih operacija po radnim mestima, tokova montaže, kompletiranje proizvoda, opreme itd.
Istovremeno, Operativni menadžment obezbeđuje neophodnu kontrolu:
- izlaznih elemenata u odnosu na ulaz, sa stanovišta ostvarenih efekata- kretanja svih kategorija troškova dok se odvijaju procesi transformacije materijala do
dobijanja gotovog proizvoda.
Ove aktivnosti imaju za cilj:
- optimalno iskorišćenje raspoloživih resursa- zadovoljavanje potreba tržišta- povećanje produktivnosti rada- utvrđivanje konačnih finansijskih rezultata i njihovo vrednovanje.
Manipulacija je održavanje upotrebne vrednosti materijalnog proizvoda do njegovog dolaska kod krajnjeg korisnika. U aktivnostima manipulacije sa racionalnom primenom optimalnih rešenja, stvaraju uštede materijalnih resursa koje utiču na očuvanje integriteta samog proizvoda i racionalnost logističkih operacija (vidi: transpozicija materijalnih proizvoda).
Postprodajne aktivnosti su naziv za aktivnosti preduzeća, koje imaju za cilj, da kupcu omoguće kupovinu i bolje korišćenje proizvoda. Mogu se davati pre, za vreme i posle obavljanja
47 Milovanović, N., Menadžment, VPŠ, Novi Sad, 2000.87
kupoprodaje. Za čitav niz proizvoda, prodajne usluge su postale nešto bez čega se ne bi mogla ni zamisliti realizacija proizvoda. One su postale bitan elemenat proizvodnog miksa.
Kako proizvodna tako i prometna preduzeća daju niz prodajnih usluga. Za proizvodna i trajna potrošna dobra, instaliranje proizvoda u fabrici, ili stanu predstavljaju veoma rasprostranjenu prodajnu uslugu, koju savremeni kupci očekuju od prodavca. Pored instaliranja, često se koristi i obuka, odnosno osposobljavanje onih koji će da koriste proizvod. Za proizvodna i trajna potrošna dobra, uputstvo za rukovanje je često zakonom predviđeno kao obaveza prodavca ili trgovine. U pismenoj formi se prilaže uz proizvod. Besplatan prevoz do stana kupca je prodajna usluga koju daju trgovinska preduzeća. To je od posebnog značaja za trajna potrošna dobra. Ta prodajna uloga je veoma značajno konkurentsko sredstvo, posebno u urbanim centrima, gde postaje problem ne samo prevoza, već i unošenja u stanove, koji se nalaze u višespratnim zgradama.
Održavanje proizvoda podrazumeva aktivnosti vezane za čuvanje i održavanje njegove upotrebne vrednosti. U vezi sa ovim kod nekih proizvoda (trajna potrošna dobra). Postoji obaveza proizvođača ili prodavca da daju garanciju, definišu vek trajanja, obezbede servisiranje svojih proizvoda.
Garancija je jedna od značajnih prodajnih usluga sa promocionim dejstvom na kupca da kupi proizvod. Sa pravnog stanovišta, garancija je ugovor prodavca sa kupcem, u kome se prodavac obavezuje, za određena svojstva, korisnosti i funkcionalnosti proizvoda. Ona je sredstvo zaštite kupca proizvoda. Kupac ima potvrdu da proizvod zadovoljava određene standarde. Ona je danas prisutna za mehaničke uređaje i aparate, ali i šire. Prodavac se obavezuje da zameni proizvod, otkloni nedostatke, ili refundira kupcu ako je nezadovoljan proizvodom. Zakon o standardizaciji obavezuje proizvođače, ili uvoznike, da za trajna potrošna dobra obavezno daju garantni list, tehničko uputstvo i spisak ovlašćenih servisera. Danas postoji i dobrovoljna garancija koju daju proizvodne ili prometne organizacije da bi unapredile plasman proizvoda. Organizacije potrošača u pojedinim zemljama ovom obliku zaštite potrošača pridaju odgovarajuću pažnju. Garancija ne stvara samo pravni, već i ekonomski problem. Preduzeće treba da sagleda sve konsekvence davanja garancija. Upravo je to dovelo do pravnog regulisanja garancija. U garantnom roku, proizvođač ima obaveze prema kupcu, pa je potrebno da se preuzmu samo one obaveze koje se mogu ispuniti.
Servis je postprodajna usluga koja poboljšava plasman. Njegovo promociono dejstvo je veoma značajno. Servis, kao i garancija imaju zadatak, pre svega da zaštite kupca, ali i proizvođača odnosno onoga ko treba da obezbedi servisnu aktivnost. Kao delatnost, servis je u izvesnom smislu produžetak proizvodne funkcije u fazi prometa. Savremenim preduzećima, servis je jedna od funkcija marketinga. U praksi se pravi razlika između garancijskog i vangarancijskog servisa. Garancijski servis je određen garancijskim listom. Obično je besplatan, kao usluga uz naplatu materijalnih troškova. Vangarancijski servis, uključuje vršenje preventivnih korektivnih zahvata
88
na proizvodu u određenom vremenskom intervalu. Inicijativa je na strani kupca- vlasnika proizvoda. Fabrički servis je organizaciona jedinica za usluge na održavanju i popravljanju proizvoda u garancijskom i vangarancijskom roku. Servis je bitan faktor pri donošenju odluke, od kog proizvođača kupiti proizvod. Teško je doneti odluku o kupovini novog proizvoda, ako ne postoji obezbeđen servis, kupac želi da ima ovlašćenog servisera za održavanje proizvoda u njegovom životnom veku.
Odbacivanje proizvoda je poslednja faza u životnom toku proizvoda. Ona počinje u momentu kada je proizvod izgubio svoju upotrebnu vrednost ili kada korisnik više nema interesa ili potrebe za njim. U takvoj situaciji korisnik najčešće teži da se reši proizvoda. Mnogi od takvih proizvoda mogu u ovoj fazi da izazovu veoma negativne posledice po prirodno okruženje. Ovaj problem se može ublažiti organizovanim prikupljanjem iskorišćenih proizvoda (stari papir, staklo, metalni proizvodi, plastične mase, rabljena ulja, istrošene baterije i dr.)i ugradnjom u nove proizvode. Postupak za iskorišćavanje otpadnih proizvoda i njihovo uklanjanje iz životne sredine zove se reciklaža. Uopšteno govoreći ona ima osnovni zadatak da tehnološkom preradom otpadnih materijala (čvrstih, tečnih i gasovitih) sekundarno izdvaja materijalne komponente koje se mogu vratiti u proizvodnju, opasne komponente (toksine, eksplozive i slično) koje se moraju skladištiti po posebnom postupku i ostatke koji se vraćaju u eko sistem (vode, gasovi), ili se definitivno skladište pod standardnim uslovima. U vezi sa ovom problematikom danas se osnivaju i posebna preduzeća čija je osnovna delatnost prikupljanje, sortiranje i prerada dotrajalih iskorišćenih materijalnih proizvoda.
Suština koncepta upravljanja materijalnim proizvodima je integralni pristup svim njenim konstitutivnim elementima: zaštiti, čuvanju, skladištenju, transportu, pakovanju i rukovanju proizvodima. Čovek je najvažniji faktor u integrisanju ovih elemenata. Prihvatanjem koncepta integrisanog pristupa materijalnim proizvodima može se uz ostale prednosti postići osnovni cilj, a to je odgovarajuća zaštita i očuvanje proizvoda kao i svođenje potencijalnih negativnih uticaja na najmanju moguću meru.
4.3. Upravljanje izborom proizvoda
Osnovna namena proizvoda je zadovoljavanje ljudskih potreba u određenom vremenskom intervalu. Međutim, čovekove potrebe se menjaju, rastu i dobijaju drugačiji karakter, u skladu sa zadovoljavanjem njegovih želja, u skladu sa povećanom kupovnom moći (što je rezultat rasta njegovog standarda). To veoma otežava mogućnost potpunog zadovoljavanja zahteva korisnika/potrošača, što predstavlja jednu od osnovnih teškoća u definisanju kriterijuma upotrebne vrednosti proizvoda.
89
Polazna osnova u oblikovanju proizvoda je zadovoljavanje čovekovih želja i potreba, koje su subjektivnog karaktera, što zahteva specifičan pristup u definisanju vrednosti proizvoda. Problem je, kako te subjektivne želje, koje su raznorodne, pretočiti u sigurne parametre ponašanja proizvoda koji će zadovoljiti buduće korisnike ili potrošače.
Kod definisanja ekonomske vrednosti proizvoda, polazi se od osnovne kupčeve odluke za kupovinu datog proizvoda: kupac će kupiti proizvod ako je uveren da on vredi više ili najmanje jednako vrednosti novca koji za njega daje.
Po mišljenju kupca, u momentu kupovine je odabrani proizvod vredniji od svih drugih koje bi mogao dobiti za istu svotu novca.
Sa stanovišta proizvođača, u definisanju proizvoda, polazi se od osnovne pretpostavke da cena izrade uvek bude manja od prodajne cene proizvoda na tržištu, uzimajući u obzir i najmanju moguću dobit.
Proizvodi se veoma mnogo razlikuju po svojim karakteristikama. Međutim, osnovne karakteristike, a koje sa strane proizvođača imaju uticaj na konačan izbor proizvoda koji će se proizvoditi jesu:
Upotrebna svojstva proizvoda. Ova grupa svojstava konačno opredeljuje kupca pri kupovini. U pitanju je zadovoljavanje velikog broja kriterijuma, koje proizvod mora imati, na osnovu kojih se obezbeđuje određeno mesto na tržištu. Sublimirani izraz svih tih karakteristika koje zadovoljavaju buduće korisnike proizvoda iskazuje se kroz utvrđivanje kvaliteta datog proizvoda. Odatle se uspostavlja veza između realizovanog (ugrađenog) kvaliteta u proizvod i stepena interesovanja kupaca.
Sa stanovišta proizvođača, najveći je problem objekti-viziranja svih karakteristika kojima se iskazuje upotrebna vrednost proizvoda, koja se najčešće procenjuje subjektivnim ocenama korisnika proizvoda. To se ostvaruje definisanjem kvalitativnih karakteristika proizvoda.
Struktura materijala (sa svojim adekvatnim osobinama), postupci njihove obrade, struktura i broj sastavnih delova, način njihovog ugrađivanja u finalni proizvod (kriterijumi spajanja sastavnih delova u podsklopove, njih u sklopove, a zatim kompletiranje u konačni proizvod) imaju veliki uticaj na kvalitet ponašanja proizvoda tokom upotrebe (eksploatacije). Sve karakteristike ponašanja proizvoda se mogu iskazati pomoću merljivih i objektivnih pokazatelja. Time je uspostavljen sistem vrednovanja kvaliteta proizvoda, što je garancija ostvarivanja svih željenih aspekata ponašanja proizvoda, odnosno zadovoljavanja čovekovih potreba za vreme upotrebe proizvoda.
Pravilno definisanje funkcije proizvoda (nivo očekivanog kvaliteta proizvoda) je temelj polaznog razmatranja proizvoda, u procesu konstruisanja i razvoja, kao i valorizacije njegove vrednosti. Specifična svojstva proizvoda obuhvataju njegove dobre i loše strane ponašanja u upotrebi. Za
90
vreme projektovanja i konstruisanja se teško može unapred predvideti loša strana ponašanja proizvoda. Zato je prethodno potrebno proučiti postojeće slične proizvode drugih proizvođača, kako njegove dobre, tako i loše osobine ponašanja. Time se mogu izbeći iste ili slične greške. Kada se govori o svojstvima proizvoda treba obratiti pažnju na sledeće parametre ponašanje proizvoda tokom upotrebe:
- pouzdanosti u eksploataciji (upotrebi),- sigurnosti u obezbeđivanju predviđenih performansi, u odnosu na projektovane ili
propisane (sigurnost u radu),- jednostavnosti upotrebe i održavanja (zamene sastavnih delova),- ekološke podobnosti i sigurnosti sa stanovišta fizičke zaštite korisnika,- ekonomičnost prostora (minijaturizacija),- energetske stabilnosti, uz minimalnu potrošnju energije,- mala ulaganja za održavanje tokom eksploatacije.-
Iskazivanje svih ovih karakteristika korišćenjem proizvoda povećava stepen zadovoljstva korisnika proizvoda, što konačno utiče na odluku o kupovini. Sublimirani izraz očekivanog zadovoljavanja zahteva koje traži kupac od proizvoda definisan je - kvalitetom proizvoda.
4.4. Upravljanje formiranjem proizvodnog programa
Jedan od osnovnih elemenata efikasnog ponašanja proizvodne organizacije u realizaciji glavnoga cilja (predviđena stopa dobiti/profita) jeste proizvodni program. Proizvodni program je definisan odlukom o strukturi i količini pojedinih proizvoda koje će preduzeće proizvoditi u datom vremenskom intervalu i prodati na određena tržišta u tom vremenu (najčešće za godinu dana).
Proizvodni program kao dokumenat je običan spisak proizvoda koji su razvrstani po strukturi, količinama i tržištima. Pošto se ovim dokumentom utvrđuje šta i koliko treba da se proizvede i proda na tržištu, ovim dokumentom se istovremeno definiše i konačni cilj poslovnog sistema, preduzeća: kolika se dobit očekuje u slučaju potpune realizacije predviđenog obima i asortimana proizvoda.
Zato je veoma važno da usvojeni proizvodni program bude realno dimenzioniran. Sa stanovišta ispunjenja usvojenog proizvodnog programa mogu se javiti sledeće situacije:
- tržište zahteva veće količine a proizvodni sistem nije u stanju da isporuči tražene količine ili strukturu proizvoda i
91
- proizvodni sistem je u stanju da isporuči veće količine i datu strukturu proizvoda ali tržište nije zainteresovano za ponuđene količine i strukturu ponuda (zahteva manje količine i delimičnu strukturu proizvoda).
I u jednom i u drugom slučaju neće se ostvariti rezultati sa optimalnim efektima.
Sa tog stanovišta, ovaj dokumenat je jedan od najvažnijih dokumenata tekućeg poslovanja preduzeća odnosno angažovanja Operativnog menadžmenta. Usvajanjem ovog dokumenta, u stvari, počinju sve aktivnosti za realizaciju postavljenih ciljeva u narednom periodu. Zato je uobičajeno da, činom usvajanja proizvodnog programa počinju aktivnosti proizvodnog procesa u toku godine. Kao rezultat angažovanja na osvajanju novih proizvoda, na tržištu se mogu pojaviti sledeće varijante:
- Potpuno nov proizvod. To je proizvod koji se prvi put javlja na tržištu (tu spadaju i tzv. pronalasci),
- Novi proizvod, po ugledu na konkurentski proizvod. Razvijen je sopstvenim snagama (može biti licenca ili modifikacija proizvoda sa primenom nove tehnologije ili novih materijala),
- Isti proizvod, iz postojećeg proizvodnog programa, ali modifikovan, osavremenjen, inoviran.
Istraživanje i razvoj imaju kontinualan proces koji se kreće od "rađanja" ideje o proizvodu (procesu), do stvaranja novog proizvoda, odnosno od "teoretskog-fundamentalnog" do konkretnog, kada sazreva odluka o "novom" proizvodu.
Proces razvoja proizvoda (videti Životni ciklus proizvoda) i osposobljavanje proizvodnje za izradu novih "osvojenih" proizvoda, sa utvrđenom količinom, datim nivoom kvaliteta i uz planirane troškove izrade, obuhvata sledeće faze:
- razvoj ideje, razrada koncepcije novog proizvoda,- izrada studije izvodljivosti (feasibility study) u okviru koje se definiše: konstrukciona
dokumentacija, tehnološka dokumentacija i kretanje troškova izrade proizvoda,- izrada prototipa i provera "nulte" ili probne serije, na osnovu dobijenih rezultata o
ponašanju proizvoda kroz proveru "prototipa" i proizvodnog sistema: tokom realizacije "nulte" serije vrši se korigovanje proizvoda, odnosno definitivno prihvatanje one varijante koja je sumarno dala najbolje rezultate, ili odbacivanje varijante koja je pokazala loše rezultate. Ne može se dozvoliti da se u slučaju odbacivanja "neuspelog" proizvoda ostane bez novog proizvoda. Zato se u procesu osvajanja novih proizvoda ide sa više varijanti istovremeno.
- komercijalizacija proizvoda, promocija proizvoda na tržištu, medijska kampanja, odnosno manifestacije iz kompleksa "public relations", kada počinje plasman na odabranom tržištu.
- Politika prema kupcima. Širi proizvodni program omogućava elastičniju politiku prema kupcima. Sa većim brojem proizvoda lakše se i brže zadovoljavaju potrebe kupaca.
92
- Kanal distribucije. Kanali mogu biti sopstveni ili pripadaju drugima (sopstvena trgovačka mreža, mreža specijalizovanih robnih kuća, distributivni centri itd.).
- Politika cena. Politika cena je po pravilu osnovni instrument povećanja prodaje. Novi proizvodi zahtevaju veće troškove prodaje (na primer, zahtevaju veću reklamu). Široki proizvodni programi u principu omogućavaju elastičniju politiku cena, ali treba imati u vidu, da se povećanjem broja proizvoda i troškovi prodaje povećavaju.
- Interna ekonomika. Donošenjem odluke o novom proizvodnom programu donosi se odluka i o kapacitetima koji će se koristiti, kao i o visini ulaganja u nove kapacitete.
- Uticaji na troškove kao i na ostale aspekte poslovanja.
Polazna osnova je detaljno definisana struktura troškova/utrošaka materijalnih komponenata koje omogućuju realizaciju predviđenog proizvodnog programa. Pošto se smatra da će se svi proizvodi, po strukturi i količinama, koji su uneti u proizvodni program, plasirati na poznato tržište (tržišta) i prodati, a da se, pri tome obezbedi i očekivana dobit, prethodno se, pri izradi, proveravaju, koriguju, odnosno ažuriraju svi neophodni utrošci/ troškovi za realizaciju predviđenog, (usvojenog) obima proizvodnje definisanog proizvodnim programom.
Ukoliko je struktura utrošaka/troškova detaljnije utvrđena, zatim redovno praćena realizacija predviđenih utrošaka/troškova, sa stalnim naporima ka smanjenju njihovog obima/veličine, utoliko je sigurnije planiranje veličine troškova izrade za predviđenu strukturu i obim proizvoda. Isto tako se sigurnije dolazi i do optimalne veličine za realizovani i planirani obim i strukturu proizvoda korišćenjem raspoložive tehnologije i sa datom organizacijom poslovanja preduzeća.
Postojanje adekvatnog mehanizma za praćenje ponašanja troškova/utrošaka ima dvostruki značaj i uticaj na proceduru prihvatanja/usvajanja proizvodnog programa. U fazi pripreme za usvajanje proizvodnog programa, ponašanje kretanja ove kategorije utiče na sigurnije definisanje mogućeg efekta plasmana predviđenog obima i strukture proizvoda po segmentima tržišta.
Nakon usvajanja predloženog proizvodnog plana, kao osnovnog proizvodnog dokumenta, adekvatan model praćenja realizacije utrošaka omogućava racionalnije angažovanje u fazi pripreme proizvodnje (obezbeđivanje neophodnih ulaznih komponenti) što je pretpostavka da će se ostvariti predviđena efikasnost u ponašanju proizvodnih sistema. Time se povećavaju izgledi za realizaciju predviđenih ciljeva na trenutnom i razvojnom planu.
Čitav niz faktora i spoljašnjeg i unutrašnjeg karaktera, utiču na donošenje odluka o proširenju, sužavanju, odnosno izmeni proizvodnog programa. Javljaju se kao rezultat:
- promena u ponašanju tržišta, (promene u zahtevima),- razvoja nauke i tehnike,- ulaganja napora na obezbeđenju rentabilnosti proizvoda.
Proširenje proizvodnog programa, koje obezbeđuje racionalnost poslovanja, može se ostvariti:
93
- lansiranjem novih proizvoda, što ublažava sezonske oscilacije prodaje,- boljim iskorišćenjem materijala i energije,- očuvanjem ili povećanjem prednosti preduzeća stečenog na tržištu,- većim iskorišćenjem postojeće proizvodne opreme,- većim iskorišćenjem kapaciteta prodajnih službi i sl.
Proširenje proizvodnog programa osvajanjem novih proizvoda, a bez istovremenog eliminisanja starih proizvoda ili bez smanjenja asortimana, može se odraziti negativno na poslovanje preduzeća.
Izbor proizvoda, koje treba isključiti iz proizvodnog programa je relativno složen, jer se nameće potreba za utvrđivanjem nerentabilne proizvodnje. Nerentabilnost proizvoda može biti rezultat:
- neprilagođenosti proizvoda zahtevima potrošača,- nesposobnosti prodajnog aparata,- neodgovarajućeg organizovanja prodaje i distribucije proizvoda,- slabe propagande, uz jaku konkurenciju i sl.
4.5. Upravljanje izborom proizvodne opreme
Proizvodna oprema, instalirana u realnom prostoru, u posmatranom vremenskom intervalu, izložena je uticajima internog i eksternog porekla, različitog intenziteta, smera, složenosti i trajanja delovanja. Zbog toga se javljaju najčešća odstupanja u ponašanju, u odnosu na projektom predviđeno ponašanje.
Ako su to odstupanja unutar granica dozvoljenih odstupanja, oprema zadovoljava funkciju kriterijuma i ostvaruje planirane radne zadatke sa očekivanom efikasnošću. Ona se nalazi u fazi - u radu. Ako su odstupanja ponašanja opreme van granica dozvoljenih odstupanja, oprema ne zadovoljava funkciju kriterijuma i nije u stanju da realizuje postavljene zadatke. Nalazi se u fazi - u otkazu.
Ova dva stanja opreme odlučuju šta će se preduzimati na njoj, sa stanovišta upravljanja proizvodnom opremom. Efikasnost takvog ponašanja utvrđuje se funkcijom kriterijuma. Funkcijom kriterijuma meri se nivo realizacije radnih zadataka (oštrina, tačnost) proizvodne opreme tokom eksploatacije. Ona se iskazuje sposobnošću (radnom sposobnošću) opreme da ostvari predviđene zadatke u skladu sa zadatim kriterijumima i očekivanom efikasnošću. Definiše se odnosom između izlaznih veličina proizvodnog sistema (odnos output/input).48
48 Mileusnić N., Planiranje i priprema proizvodnje, Književne novine, Bgd. 1980. god.94
Tokom eksploatacije izabrana proizvodna oprema (PO) ponaša se dvojako:
- učestvuje u stvaranju planirane dobiti,- usled procesa trošenja (tokom eksploatacije), učestvuje u povećanju troškova
proizvodnje.
Optimalno odabrana PO obezbeđuje realizaciju proizvodnih zadataka sa očekivanom (planiranom) ili većom efikasnošću. Očekivano ponašanje PO obezbeđuje se čvrstom kontrolom ponašanja (i adekvatnim intervencijama) na njoj tokom trajanja "njenog životnog ciklusa''. Efikasnost te kontrole je iskazana efikasnošću delovanja operativnog menadžmenta. Bazira se na sledećim postavkama: Ekonomska strana očekivanog ponašanja PO, u datim proizvodnim uslovima, iskazuje se dinamikom kretanja troškova angažovanja PO tokom "njenog životnog ciklusa". Kontrola kretanja troškova je, ustvari, osnovni pokazatelj da li je PO dobro izabrana (projektovana, proizvedena, ukomponovana), efikasno eksploatisana i održavana. Efikasnost kontrole ponašanja PO zavisi od uspešnog uspostavljanja pouzdane korelacije između tehničko-tehnoloških i proizvodnih parametara PO, sa jedne strane i ekonomskih pokazatelja ponašanja PO, sa druge strane u realnim uslovima, za određeno vreme (tokom ''Životnog ciklusa PO'').
4.6. Ekološki aspekti upravljanja materijalnim proizvodima
Proizvod je, centralni objekat većine ljudskih aktivnosti. Njegov životni tok se odvija u prirodnom okruženju i uz pomoć prirodnog okruženja. Potreba za proizvodima je takva da se njihov broj i apsolutno i po vrstama stalno uvećava. Zato je razumljivo zašto se danas intenzivno analiziraju međusobni uticaji proizvoda i prirodnog okruženja. Dakle, svaki materijalni proizvod ili materijalni deo kombinovanog proizvoda je u izvesnom međudejstvu sa prirodnim okruženjem. Iz njega se ekstrahuju sirovine, u njemu se proizvod izrađuje, pakuje, skladišti, transportuje i koristi. U njega se ispuštaju sporedni proizvodi. Najzad, u njega se nakon upotrebe, proizvod odlaže kao otpad. Osim ovoga, međudejstvo sa prirodnim okruženjem kod mnogih proizvoda se dešava i u toku njegovog korišćenja, pošto se pri upotrebi troši energija i/ili materijali (na primer proizvodi bele tehnike, prevozna sredstva i dr.).49
Svi proizvođači se moraju suočiti sa otpadom koji stvaraju, i zato već u fazi koncipiranja proizvoda treba da predvide mogućnost njegove valorizacije ili eliminisanje. Takođe, neophodno je odabrati najpovoljniji tehnološki proces, a ukoliko su štetni nus proizvodi neizbežni, treba
49 Ušćumlić, D., Upravljanje kvalitetom materijalnih proizvoda, Ekonomski fakultet, Beograd, 2006.95
predvideti postupke prečišćavanja otpadnih materijala. Otpatke treba tretirati tako da se oni učine neškodljivim za okolinu, naći za njih primenu ili ih učiniti pogodnim za odlaganje.
Od emisija otpadnih materija treba štititi tri medijuma prirodne odnosno životne sredine: vazduh, vodu i zemljište. Zakon razgraničava otpatke na sledeći način:
- otpaci pogodni za ponovnu upotrebu u proizvodnji u kojoj su i nastali, ili se mogu trošiti u prirodnim reprodukcionim procesima (metali, ugljen dioksid, voda...);
- otpaci posredno pogodni za ponovnu upotrebu i mogu predstavljati komercijalnu robu (zgura iz metalurških peći, melasa, sumpor dioksid kod prženja sulfidnih ruda);
- otpaci pogodni za ponovno korišćenje posle prerade u sekundarne sirovine (papir, staklo, tekstil, metali, plastične mase);
- otpaci nepogodni za ponovno korišćenje, pa se odlažu neposredno ili posredno, posle prerade kojom postaju neškodljivi(neki otpaci iz hemijske industrije);
- otpaci fiziološki ili na drugi način, izrazito opasni za čoveka i njegovu okolinu, tzv. „poseban otpad“ (iskorišćena nuklearna goriva, određene hemikalije i dr.).
Današnje stanje prirodnog okruženja je posledica nesistematskog razmišljanja i delanja u prošlosti. Projektanti, inženjeri, dizajneri i ostali učesnici u stvaranju proizvoda su tradicionalno bili odgovorni samo za određene karakteristike proizvoda (obično navedene u vidu specifikacije proizvoda), ali ne i za otpad koji pri tome nastaje, niti za resurse koji se pri tome često nekontrolisano troše. Novi pristup stvaranju proizvoda se ogleda u preventivnom razmišljanju. Njegova osnovna ideja je sprečavanje nastajanja zagađenja i prekomernog trošenja prirodnih materijalnih i energetskih resursa, uz prihvatljive troškove, efikasnost, produktivnost i učinak na zaštiti prirodnog okruženja.
Međusobna dejstva prirodnog okruženja i proizvoda su brojna, složena i intenzivna. Proizvod nastaje, koristi se, troši, odlaže u prirodnom okruženju. Kao neposredna posledica međudejstava prirodnog okruženja i proizvoda može doći do ispuštanja raznih agenasa u prirodno okruženje i do uzimanja raznih supstanci iz prirodnog okruženja. Zbog toga se javljaju razni ekološki problemi koji se grubo rečeno manifestuju kao50:
- Emisije u prirodno okruženje i – ili- Prekomerno trošenje prirodnih resursa.
U životnom toku proizvoda se kao sporedan proizvod u prirodno okruženje mogu ispuštati razne materije, energija, buka, zračenja, mirisi. Agensi koji se na ovaj način nađu u prirodnom okruženju se nazivaju emisijama.
Njihova direktna posledica je pojavljivanje raznih hemijskih i fizičkih agenasa (supstanci, buke, udara, vibracija, zračenja i sl.) u prirodnom okruženju. Kao rezultat emisije u prirodnom 50 Ušćumlić, D., Lukić, R., Upravljanje kvalitetom materijalnih proizvoda, Ekonomski fakultet, Beograd, 2006. str. 35-37.
96
okruženju se pojavljuju zagađivači. Najizraženiji ekološki problemi kao posledica raznih emisija danas su:
- Efekat staklene bašte: on se javlja kao posledica prisustva gasova koji blokira infracrveno zračenje, usled čega se narušava toplotna ravnoteža. Ozbiljna posledica ovih emisija je promena lokalne, regionalne i globalne klime;
- Uništavanje ozonskog sloja: ozonski sloj se nalazi u gornjem sloju atmosfere, visoko iznad površine zemlje. On, iako je ozon veoma otrovan gas, apsorbuje ultraljubičasto zračenje, koje je veoma opasno po floru i faunu. Za čoveka, glavna opasnost je povećani rizik od nastajanja raka kože. Oštećenja ozonskog sloja uglavnom potiču od hlorovanih i fluorovanih ugljovodonika (npr. freoni).
- Letnji smog, njega čine: oksidi azota i ugljovodonici u vazduhu koji u kombinaciji sa sunčevom svetlošću izazivaju stvaranje ozona u nižim slojevima atmosfere. Štetan je po ljude, ali i po celokupnu floru i faunu. Tako je već utvrđeno da on izaziva ozbiljne štetne posledice na usevima;
- Zimski smog nastaje usled povećane koncentracije sitnih čestica prašine i sumpor dioksida. Kod ljudi izaziva poremećaje u funkcijama organa za disanje.
- Acidifikacija, oksidi sumpora i azota sa vodom (atmosferskim talogom), prelaze u kiseline koje vremenom izazivaju povećanje kiselosti zemljišta što pre svega utiče na biljne vrste koje na takvim zemljištima rastu;
- Pojava toksičnih materija: pored do sada navedenih emisija kao sporedan, ali ne i bezazlen proizvod u vazduhu, vodi i zemljištu se pojavljuju i druge supstance otrovne za ljude (teški metali), ali i druge eko sisteme (pesticidi i druge hemikalije);
- Nagomilavanje čvrstih otpadaka: ovo je problem koji je prisutan u mnogim zemljama. Čvrsti otpad nastaje u svim fazama životnog toka proizvoda. Problem se rešava na razne načine (reciklovanjem, rekuperacijom), ali danas još uvek ne postoji mogućnost potpunog rešenja ovog problema.
Upravljanje proizvodom mora biti u skladu sa ekološkim karakteristikama koje mora ispunjavati materijalni proizvod namenjen zadovoljavanju ljudskih potreba:51
- Proizvod treba shvatiti kao rezultat funkcionisanja ekološko-ekonomskog sistema, zbog čega planiranje razvoja upotrebnih vrednosti proizvoda i njihovo korišćenje treba da bude u skladu sa zahtevima ne samo potrošača već i njihove životne sredine;
- Pri izboru nove tehnologije neophodno je usaglašavanje ekonomskih, socijalnih i ekoloških kriterijuma;
- U ekonomske proračune uključivati ekološke štete, što znači da je neophodno prevazići potrošački odnos prema prirodi;
- Za donošenje upravljačkih odluka u vezi sa proizvodom koristiti metodološki pristup koji se sastoji: 1)izradi pregleda mogućnosti nastajanja štetnih posledica za okolinu i 2) izradi mera za sprečavanje mogućih posledica, tj. definisanje pitanja (kako, čime, kada, ko i sl), od čijih odgovora zavisi uspeh u upravljanju ekološkim svojstvima proizvoda;
51 Cvetković, Lj., Ekološki aspekti upravljanja proizvodom, Kvalitet životne sredine i ekonomski razvoj, Univerzitet Niš, Niš, 1998.
97
- Upravljačke odluke u vezi sa ekološkim svojstvima proizvoda moraju biti rezultat timskog rada, što podrazumeva angažovanje tehničara, tehnologa, biologa, ekologa, ekonomista, sociologa i kadrova drugih relevantnih struka;
- Proizvodnja svih dobara mora da se zasniva na činjenici da je ubrzani porast proizvodnje već došao u sukob s ograničenim resursima, jer godišnje se prerađuje oko dvadeset pet milijardi tona svih vidova sirovina i materijala, a u vidu gotovih proizvoda koristi se samo 1-1,5 milijardi tona, a sve ostalo ide u otpatke;
- Mere zaštite čovekove sredine jesu skupe, ali je odlaganje, ili izbegavanje njihove primene najskuplje.
Realno gledano današnji proizvodi su još uvek daleko od zahteva koji se postavljaju pred menadžment preduzeća kada su u pitanju ekološki kriterijumi. Ono što treba da predstavlja suštinsko pitanje ove problematike je da do faze proizvodnje treba dovesti samo one proizvode koji su prema usvojenim kriterijumima usaglašeni sa zahtevima prirodnog okruženja.
4.7. Specifičnosti i obeležja proizvoda u robnom prometu
Proizvod predstavlja najznačajniji elemenat marketing programa, a time i strategije marketing nastupa u poslovima robnog prometa. Radi se o instrumentu preko kojeg dolazi do direktnog poklapanja interesa proizvođača, s jedne strane i potrošača i korisnika sa druge strane. Uloga proizvoda jeste da se osmisli i oblikuje osnovna potreba i zahtev potrošača i korisnika i to na što funkcionalniji način. Specifičnosti proizvoda u odnosu na ostale instrumente marketing programa su:52
- Proizvod predstavlja osnovni predmet razmene dok ostali instrumenti omogućavaju ili stimulišu kontinuirano odvijanje te razmene. Radi se o elementu marketing programa koji kroz proces razmene menja vlasništvo sa ciljem da pod što povoljnijim uslovima dođe do krajnjeg potrošača ili korisnika. Zbog toga se u marketingu i insistira na tržišno-orijentisanom shvatanju proizvoda, tj na što kvalitetnijem njegovom uklapanju u ukupni sistem potrošnje krajnjeg korisnika (potrošača).
- Proizvod je nosilac upotrebne vrednosti i ostalih prepoznatljivih tržišnih obeležja. Kao takav direktno utiče na stepen satisfakcije i lojalnosti potrošača i korisnika. Na taj način održava i sposobnost preduzeća da izađe u susret i udovolji aktuelnim zahtevima tržišta.
- Korenite promene na proizvodu teško je činiti u kratkom roku jer one podrazumevaju značajna tehnološka prestrojavanja i ulaganja finansijskih sredstava. Dakle, proizvod kao instrument marketinga je kratkoročno neelastičan, te kao takav predstavlja podlogu za aktivan uticaj na tražnju putem drugih instrumenata.
- Proizvod, kao instrument marketinga se nalazi u direktnoj vezi sa troškovima proizvodnje. Napomena je značajna zbog potrebe adekvatne koordinacije između marketinga i proizvodne funkcije u preduzeću. Višedimenzionalnim marketing
52 Rakita, B., Međunarodni marketing, Ekonomski fakultet, Beograd, 2000.98
planiranjem i usklađivanjem proizvoda, proizvodne linije i proizvodnog programa moguće je uticati na smanjivanje troškova po jedinici.
- Kreiranje i razvoj proizvoda se nalaze u direktnoj vezi sa inovativno-kreativnom konkurentnošću preduzeća na tržištu, što ukazuje na potrebu kontinuirane saradnje između marketinga i istraživačko-razvojne funkcije. To je istovremeno i pokazatelj stepena zaostajanja ili prednjačenja u odnosu na proizvodnu ponudu drugih konkurenata.
Dizajn u najširem smislu predstavlja vizuelno, funkcionalno i kvalitativno oblikovanje sveukupnih uslova života ljudske zajednice. Iz ovoga proističe da industrijski dizajn treba da obezbedi prilagođavanje industrijskih proizvoda vizuelno, funkcionalno i kvalitativno i na taj način osigura maksimalno jedinstvo proizvoda koji se troši ili upotrebljava, sredine u kojoj se troši ili upotrebljava i čoveka koji troši ili upotrebljava proizvod. Ako dizajn posmatramo sa aspekta zadovoljenja potrošača, onda on treba da obezbedi jednu vrstu simplifikacije proizvoda u smislu da pojedine delove proizvoda poveže u razumne i za čoveka prihvatljive celine. Sa ovog stanovišta dizajn, na primer nameštaja, treba da obezbedi kreaciju pojedinih delova tako što će potrošaču, iz više varijanti, boja i oblika da obezbedi kompletiranje harmonične celine nameštaja (sklad boja i oblika pojedinih delova).53
Često se pravi razlika između procesnog (inženjering), industrijskog i grafičkog dizajna, kao i između dizajna po pojedinim područjima i predmetima primene, kao što su: dizajn preduzeća, okoline, proizvoda, sredstava rada, pakovanja, vizuelnog identiteta, promotivnog nastupa i sl. Može se konstatovati da problematika dizajna u marketingu ima šire značenje od samog pojma industrijskog dizajna ili pak industrijskog oblikovanja proizvoda. Potreba za aktivnijim angažovanjem profesije i struke dizajna se javlja u različitim fazama u procesu od inicijalnog koncipiranja i kreiranja i , preko probnog testiranja do konačne tržišne valorizacije konkretnog proizvoda i usluge. Uspešno upravljanje dizajnom na podlozi marketing koncepta podrazumeva čvrstu koordinaciju i sinhronizaciju odnosa između različitih profesija dizajna, profesije marketinga i proizvodnje. Iz tog trougla treba da proizađe efektno i uspešno tržišno oblikovanje i tržišno lansiranje proizvoda u robnom prometu.
Da bi dizajn proizvoda dao svoj puni doprinos uspešnom marketingu, on mora da istovremeno i skladno reši pet vitalnih funkcija: 1. dizajn u funkciji konkurentskog diferenciranja, što podrazumeva inovativnost i kreativnost u dizajnu; 2. dizajn u funkciji proizvodnje-radi se o funkciji dizajna koja treba da olakša proizvodnju, obezbedi ekonomičnost proizvodnje, uvažava raspoloživost delova i komponenti, raspoloživost tehnologije, alternativne metode procesa proizvodnje i njihove troškove; 3. dizajn u funkciji potreba potrošača- akcenat je u primarnoj funkciji ili upotrebnoj vrednosti proizvoda sa zadatkom da funkcionalnost, kvalitet i upotrebljivost proizvoda dođu maksimalno do izražaja; 4. dizajn u funkciji estetike-kojim se povećava vizuelna prepoznatljivost, atraktivnost i privlačnost pojavnih elemenata proizvoda; 5. dizajn u funkciji distribucije sa zadatkom da obezbedi što jednostavnije i cenovno prihvatljivije pakovanje, rukovanje, transport i skladištenje proizvoda. Aktivnostima robnog prometa navedene
53 Rakita, B., Međunarodni marketing, Ekonomski fakultet, Beograd, 2000.99
funkcije dizajna posebno dolaze do izražaja i zahtevaju vrlo ozbiljna i studiozna preventivna istraživanja, kao i dobro poznavanje konkurentske ponude.
Kvalitet proizvoda predstavlja nužan uslov i pretpostavku za ostvarivanje poslovnog uspeha na domaćem i međunarodnom tržištu. Radi se o vrlo starom i bitnom konkurentskom parametru, koji je u svim fazama razvoja tržišne privrede i u svim delovima svetskog tržišta u značajnoj meri opredeljivao uslove i dinamiku odvijanja razmene. Sam pojam kvaliteta se različito definisao u različitim razvojnim periodima, od strane različitih profesija i pojedinih autora. Na jednoj strani imamo tehnizirano poimanje kvaliteta kao skupa svojstava proizvoda: performanse, tehničke karakteristike, sigurnost, trajnost, ekonomičnost proizvodnje, kompatibilnost, estetski izgled i sl. Na drugoj strani imamo upravljačko i marketinško poimanje kvaliteta, kao integralne proizvodne forme zadovoljavanja potreba korisnika i potrošača. Moderan koncept poimanja kvaliteta upravo afirmiše integralni pristup, pa i Međunarodna organizacija za standardizaciju (ISO 8402) naglašava da kvalitet predstavlja skup svih svojstava i karakteristika proizvoda, procesa i usluga, koji se odnosi na mogućnost da zadovolje utvrđene ili indirektno izažene potrebe. Dakle, kvalitet je svodni izraz za skup vitalnih opipljivih funkcionalnih svojstava proizvoda (trajnost, pouzdanost, preciznost, lakoća rukovanja, lakoća popravki, veličina, izgled, itd), sa jedne strane, ali i dodatnih svojstava, pratećih proizvodnih pogodnosti i tržišnih parametara, kojima je moguće povećati atraktivnost i prihvatljivost proizvoda, na podlozi što veće satisfakcije krajnjih korisnika i potrošača. Integralni koncept poimanja i upravljanja kvalitetom se pripisuje Japanu i smatra se da je on jedan od ključnih faktora japanskog međunarodnog i svetskog poslovnog uspeha posle Drugog svetskog rata. Japanski koncept totalnog upravljanja kvalitetom „just in time“ je decenijama zadavao velike probleme vodećoj međunarodnoj konkurenciji koja je dolazila sa Zapada (iz Evrope i SAD). Tek poslednjih decenija su zapadni konkurenti pronikli u tajne japanske filozofije kvaliteta, shvatili poslovni i marketinški značaj modernog koncepta kvaliteta, razvili i aktivirali sopstvene strategije.
Integralni koncept poimanja i upravljanja kvalitetom proizvoda u robnom prometu podrazumeva usklađivanje i konkurentsko unapređivanje tri tipa ili tri nivoa proizvodnih atributa: fizičkih, uslužnih i simboličnih. Fizički atributi, kao što su veličina, težina, izgled, konstrukcija i slično rešavaju se kroz proces proizvodnje i nalaze se u direktnoj vezi sa proizvodnim troškovima. Zahtevi ekonomičnosti i troškovne konkurentnosti u prvi plan stavljaju mogućnosti standardizacije fizičkih atributa kvaliteta proizvoda. Radi se o proizvodnim parametrima kod kojih su troškovni efekti i efekti od ekonomije obima od izuzetnog značaja za obezbeđivanje konkurentnosti, pa je težnja ka što većoj njihovoj standardizaciji sasvim razumljiva. Kod fizičkih parametara proizvoda ona je i najviše izvodljiva. Uslužne atribute proizvoda (održavanje, posleprodajni servis, raspoloživost rezervnih delova i sl) relativno je teško standardizovati u međunarodnim razmerama, jer su uslovi i praksa pružanja pratećih proizvodnih usluga veoma različiti po zemljama.
100
Simbolički atributi se mogu osetiti i uživati tek na tržištu, jer se delovanje simboličkih atributa kao što su: imidž, boja, ime i dr. povećava u konkretnom tržišnom okruženju.
U savremenoj tržišnoj praksi i marketingu su se već odomaćili pojmovi kao što su: marka (brand), ime marke (brand name), znak marke (trade name), boja marke (brand color), zaštitni znak (trademark), trgovačko ime (trade name) i autorsko zaštićeno pravo (copyright).54
Marka (brand) u pojavnom i formalnom smislu, predstavlja reč, simbol, znak, oblik ili njihovu kombinaciju kojom se obeležavaju i identifikuju proizvodi i usluge proizvođača ili prodavca, kao i njihovo diferenciranje u odnosu na slične proizvode i usluge konkurencije.
Ime marke (brand name) predstavlja deo marke koji moguće je izgovoriti i slovima ispisati.
Znak marke (brand mark) predstavlja deo marke koji je nemoguće izgovoriti, ali na karakterističan način obezbeđuje prepoznatljiv vizuelni identitet marke u formi simbola i dizajna.
Boja marke (brand color) predstavlja vizuelni deo marke kojim se doprinosi većoj prepoznatljivosti imena i znaka marke preduzeća u odnosu na konkurentske marke.
Zaštitni znak (trademark) predstavlja pravno zaštićenu i registrovanu marku, deo marke ili ime firme, kojim se obezbeđuje preduzeću ekskluzivno pravo korišćenja osnovnih elemenata njihovog vizuelnog identiteta.
Trgovačko ime (trade name), u formalnom smislu, ima karakter zaštitnog znaka, ali se uglavnom vezuje za ime i vizuelni identitet firme koje preduzeće ekskluzivno koristi na tržištu.
Autorska zaštićena prava (copyright) predstavljaju ekskluzivnu pravnu formu kojom se definišu i preciziraju uslovi korišćenja registrovanih elemenata takozvanih intelektualne i industrijske svojine, kako u izvornom obliku tako i u varijantama ustupanja, prenosa, reprodukcije, publikovanja, prodaje i slično.
U poslovno- koncepcijskom i tržišnom smislu moguće je praviti razliku, između dva tipa ili profila marke- poslovna i proizvodna marka.
Poslovna marka predstavlja jedan od osnovnih elemenata vizuelnog identiteta, tržišne prepoznatljivosti i konkurentskog diferenciranja firme, institucije, poslovnog sistema ili poslovnog modela u široj javnosti, poslovnom svetu i prometu. Ona može biti potpuno nezavisna , može biti biznis sama za sebe, može biti deo proizvodne marke ili pak kišobran za pojedine robne marke. Pošto poslovna marka prevashodno odražava institucionalnu i poslovnu prepoznatljivost, ona se po pravilu koristi i u odnosima poslovne korespondencije a ne samo u odnosima tržišnih transakcija. U situacijama kada se garantuje visok kvalitet kao i konzistentnost kvaliteta svih proizvoda i usluga sa kojim se izlazi na tržište, preporučljivo je da se od samog
54 Rakita, B., Međunarodni marketing, Ekonomski fakultet, Beograd, 2005.101
početka ime firme kreira i koncipira kao marka. Lako je zaključiti da pojam poslovne marke tretiramo kao svodni imenitelj za termine kao što su: fabrička marka, trgovačka marka, marka poslovnog formata, ime firme, institucionalna marka, marka kvaliteta, statusna marka, na koje se često nailazi u savremenom poslovnom svetu.
Marka proizvoda predstavlja (pored dizajna i pakovanja) jedan od osnovnih elemenata vizuelnog identiteta, prepoznatljivosti i konkurentskog diferenciranja konkretnog proizvoda u odnosu na slične proizvode koji se nude na tržištu. Proizvodna marka ima višestruki značaj: informativni, identitetski, konkurentski i simbolički. Kreiranje proizvodne marke je istovremeno i kreativan posao i poslovna strategija, ali po pravilu i zakonska obaveza. Nemarkirani proizvodi u prometu se mogu javljati ili pod jakom institucionalnom i državnom zaštitom i kontrolom, ili pak pod okriljem afirmisane poslovne marke najčešće u sferi trgovine. Razumljivo je da odabrana strategija markiranja proizvoda, kao i ostvareni kvalitet marke neposredno utiču na nivo i politiku cena.
Odnos između poslovne i marke proizvoda može biti veoma različit, što ima neposredne strategijske implikacije. Međusobno se mogu nalaziti u potpuno razdvojenom i nezavisnom, kao i relativno dominantnom, ravnopravnom i kombinovanom odnosu, a mogu biti i potpuno sjedinjene i imati isto značenje. Osim situacija kada predstavlja potpuno nezavisan biznis ili model poslovanja, poslovna marka se uvek, na direktan ili indirektan način, odražava na tržišnu reputaciju i poziciju konkretne proizvodne marke. Proizvodna marka može, ali i ne mora da uključi identitetske elemente iz poslovne i institucionalne marke. Inače, u praksi, strategijske varijante pojedinačnog i kombinovanog korišćenja poslovne i proizvodne marke mogu biti vrlo različite.
Pakovanje proizvoda u robnom prometu je važno obeležje. Davno su prošla vremena u kojima se na pakovanje gledalo na sporedan i sekundaran elemenat proizvoda. Savremeno pakovanje je mnogo više od omota proizvoda ili kartonske kutije i kontejnera za njegov transport na velike distance. Danas, mnoge kompanije troše ogromne svote novca kako bi pronašle i realizovale odgovarajuće pakovanje svojih proizvoda. Problemi pakovanja proizvoda za međunarodna tržišta su mnogo složeniji i naglašeniji u odnosu na iste probleme sa domaćeg tržišta. Ono što ih dodatno usložnjava u međunarodnom prometu se vezuju za: savlađivanje većih geografskih distanci; savlađivanje brojnijih i većih kulturnih razlika; suočavanja sa različitim ekonomskim i tehnološkim pretpostavkama poslovanja; kao i suočavanja sa različitim ekološkim standardima u svetu. Postoji opšte slaganje da su dve funkcije savremenog pakovanja dominantne i nezaobilazne: zaštitna i promotivna. Radi se o vrlo bitnim tržišnim zahtevima bez čijeg adekvatnog rešavanja nema uspešnog marketiranja i pozicioniranja proizvoda u robnom prometu.
Izvozno pakovanje mora da obezbedi da proizvod stigne do tržišta, krajnjih korisnika i kupaca, u onom stanju u kojem je napustilo izvoznikovu fabriku. Proizvod mora du bude isporučen
102
ispravan, zaštićen od toplote, vlage i drugih klimatskih oštećenja bilo kog oblika. Vrsta zaštite proizvoda koja se primenjuje na jednom tržištu, može biti potpuno neadekvatna na drugom. Vrućina i vlažna klima po pravilu zahtevaju drugačije pakovanje od onog koje se primenjuje u hladnijim i suvljim oblastima. Ukoliko se proizvod ne proizvodi na lokalnom tržištu u inostranstvu, već se izvozi iz sopstvene zemlje, takvom proizvodu je potrebna dodatna zaštita kroz pakovanje koje mora biti jače i trajnije u odnosu na pakovanje korišćeno na domaćem tržištu. U međunarodnoj praksi se često primenjuju tranzitni testovi tako što su spoljni paket karton šalje na strano tržište pod najgorim mogućim uslovima, a onda vraća pažljivo, avionski, kako bi ga proučili. Kod lako pokvarljivih proizvoda, hrane i limenki, koje se plasiraju u oblastima visoke toplote i vlage, neophodno je obezbediti adekvatno zaštitno pakovanje radi sprečavanja pojave plesni i rđe. U svakom slučaju u kreiranju adekvatnog pakovanja proizvoda, treba ozbiljno voditi računa o većem broju mogućih zaštita, kao što su zaštita od toplote, temperaturnih varijacija, vlažnosti, sezonskih oscilacija, transportnog rukovanja, rizika skladištenja, štete prouzrokovane insektima i slično.
S pravom se u svim zemljama izdvaja i reguliše problem pakovanja i zaštite opasne robe. U takvim se situacijama posebno specifira priroda pakovanja, otpreme, rukovanja i skladištenja. Roba i supstance koje se najčešće deklarišu kao opasne su: eksplozivi, otrovi, hemikalije, gasovi, zapaljive tečnosti i čvrste supstance, korozivne materije, radioaktivni materijali itd. U međunarodnoj poslovnoj praksi postoje različite smernice, propisi i kodovi koji se odnose na pakovanje, promet, transport i skladištenje opasne robe. Svaki nivo pakovanja mora da sadrži i jasno istakne instrukcije u vezi sa rukovanjem, kao i akcijama u slučaju moguće opasnosti.
Promotivna funkcija podrazumeva ponudu proizvoda krajnjim kupcima, ne samo u ispravnom stanju nego i u prijatnoj i prepoznatljivoj formi. Krajnjem korisniku na stranom tržištu je neophodno omogućiti da on može precizno, nedvosmisleno i lako da identifikuje proizvod na osnovu pakovanja. Pored identifikacione dimenzije, promotivnom funkcijom pakovanja je neophodno ostvariti željene komunikativne i estetske efekte u različitim kulturama. Smatra se da je uvek lakše dodati nešto nekoj kulturi, nego promeniti nešto unutar te kulture.
Garancija i servis proizvoda su uslužni aspekti produženog proizvoda. Kupci ne kupuju samo proizvod u fizičkom obliku. Njihova su očekivanja mnogo šira i vezuju se za ceo period upotrebe samog proizvoda. Satisfakcija potrošača će uvek izostati ukoliko proizvod ne ispuni njegova očekivanja. Dodatne vrednosti i pogodnosti koje se nude uz fizički proizvod postaju vrlo bitni faktori pridobijanja i zadržavanja krajnjih potrošača. Sigurnost, zadovoljstvo i poverenje na tržištu obezbeđuju kroz proces upotrebe ili korišćenja konkretnog proizvoda. Zbog toga, garancija i servis proizvoda se po pravilu razmatraju kao integralni deo robnog proizvoda konkretnog proizvoda. Radi se o parametrima koji mogu imati bitan uticaj na odluku o kupovini proizvoda. Međunarodno orijentisane kompanije se često nalaze u neravnopravnom položaju u odnosu na lokalne konkurente po pitanju politike garancije i servisiranja proizvoda. Zbog naglašene geografske i kulturne distance, lokalni potrošači i ponekad traže dodatne garancije od
103
stranih firmi u vezi sa obezbeđivanjem očekivanog kvaliteta i neophodnog servisiranja proizvoda.
Garancija predstavlja pismenu izjavu proizvođača da će njegov proizvod obavljati svoju osnovnu funkciju na adekvatan i očekivan način, ukoliko se koristi po datim uputstvima. Radi se o pismenoj izjavi koja obavezuje. Za samog proizvođača, garancija ima dvojaku ulogu: zaštitnu i promotivnu. Garancija može da zaštiti proizvođača od nerazumnih žalbi i reklamacija potrošača, precizno definišući i ograničavajući krajnju njegovu obavezu. Ako je, pak, garancija dovoljno uverljiva za kupca, ona može biti jedan od faktora koji će ga stimulisati da proizvod kupi, pogotovo ako je data garancija povoljnija i ubedljivija od garancije drugih konkurenata. Dakle, proizvodna garancija može da bude efikasno sredstvo konkurentskog diferenciranja. Garancija može da bude i u funkciji ostvarivanju dodatnih posleprodajnih efekata kroz instruktažu i pomoć u funkciji adekvatnog korišćenja proizvoda, njegovog održavanja i servisiranja.
104
5. ENERGIJA U TEHNOLOŠKIM SISTEMIMA
Šire posmatrano, energetika predstavlja oblast koja izučava fizičku suštinu energije i njen uticaj na ekonomske zakonitosti. Ona se ogleda u prirodi energije, vrstama energije, vidovima ispoljavanja dejstava i mogućnostima transformacije, kao i oblicima iskorišćavanja. Uticaj energije u ekonomiji ogleda se u ulozi i vrednosti energije na relaciji predmeti rada-sredstva za rad - ljudska i društvena delatnost. Iz jednog tako kompleksnog značenja i oblasti proučavanja, saznaje se i kompleksnost disciplina koje je proučavaju i primenjuju.
Prema klasičnoj definiciji, energija predstavlja. sposobnost za vršenje rada. Međutim suštinski, prema modernoj koncepciji fizike i principima dijalektike, energija predstavlja jedan od oblika ispoljavanja svojstava materije. Svako stanje i svako kretanje materije u dualnoj je vezi sa energijom.
Proizvodni proces, kao proces transformacije predmeta rada u drugi predmet rada ili konačni proizvod, što će reći iz jednoga u drugo stanje, suštinski je vezan sa odgovarajućim transformacijama raznih vidova energije. Sadašnje stanje u ostvarivanju proizvodnih procesa, a time i stvaranju materijalnih dobara, uglavnom se svodi na "potrošnju" energije. Na taj način i nivo društvenog standarda, kao odraz proizvodnih snaga i proizvodnje jednog društva, može se sagledati iz potrošnje energije.
Treba napomenuti da potrošnja energije, u današnje vreme, nije u tesnoj vezi i sa proizvodnjom energije. Uzevši u obzir da će potrošnja energije brzo rasti zbog porasta životnog standarda kako u razvijenim zemljama, tako i u zemljama u razvoju, kao i da su danas iskoristivi resursi energije ograničeni, proizvodnja energije će u budućnosti odigrati značajnu ulogu na relaciji energetski bilans (proizvodnja manje potrošnja energije) - blagostanje društva.
Savremeni privredni razvoj uslovljen je industrijskom proizvodnjom koja zahteva sve veće količine energije, pa je stoga problem obezbeđivanja energije jedan od ključnih problema svake zemlje. Osim toga razvoj industrijske proizvodnje zahteva ne samo velike količine energije, već i određenu strukturu energetske potrošnje koja opet zavisi od nivoa tehnološkog razvoja, ekonomskih prilika zemlje kao i njenih ekoloških zahteva.
Potrošnja energije po jedinici proizvoda se dosta razlikuje u pojedinim industrijskim granama, ali u većini zemalja u opštoj potrošnji energije postoji sledeća struktura55:
- industrija apsorbuje oko 50%,- lična i opšta potrošnja oko 30–35 %,- saobraćaj i poljoprivreda do 20 %.
55 Ušćumlić, D., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.105
Struktura potrošnje energije u nekoj zemlji zavisi od mnogih specifičnosti, i sigurno da postoje znatna odstupanja od prikaznih podataka, ali na nju najviše utiču:
- struktura pojedinih industrijskih grana,- udeo poljoprivrednog stanovništva,- udeo proizvodne potrošnje energije u ukupnoj potrošnji,- razvijenost saobraćaja i komunalnih delatnosti, kao i- broja stanovnika.
Razvoj tehnike i tehnologije u uslovima intenzivnog tehničkog progresa, zahteva korišćenje stalno sve većih količina energije. Na taj porast istovremeno utiče nekoliko faktora:
- opšti porast obima industrijske proizvodnje,- razvoj i uvođenje u proizvodnju nove tehnike određenog stepena mehanizacije i
automatizacije,- porast obima proizvodnje u industrijskim granama sa velikom specifičnom potrošnjom
energije, i - porast opšteg standarda stanovništva.
Dalji tehnološki razvoj, koji jako zavisi od obezbeđenja neophodne energije, sirovinskih resursa, kao i hrane i očuvanja zdrave životne sredine, u suštini može da se svede samo na problem racionalnog korišćenja energetskih resursa. Boljim korišćenjem energetskih izvora, mogao bi da se razvije veći broj malootpadnih tehnologija (ekonomično reciklovanje sirovina), zamena deficitarnih sirovina, kao i otklanjanje mnogih zagađujućih supstanci, koje bi mogle da se upotrebe kao sirovine i sl.
5.1. Primarni i sekundarni oblici energije
Imajući u vidu specifičan značaj energije kao pretpostavke razvoja, današnje države u svetu grade energetsku strategiju u skladu sa specifičnostima i potrebama industrije i potrošnje. Usluge i neproduktivna potrošnja zahtevaju upotrebu specifične energije kao što je energija baterija i prenosnih akumulatora, fotoćelija za osvetljenje, elektroniku, satove. Otuda i potreba za stalnom konverzijom, skladištenjem, čuvanjem i transportom energije u odgovarajućim formama. To je uslovilo da čovečanstvo danas energiju koristi u primarnim oblicima tj. Izvorima (sagorevajući ugalj, naftu ili drvo za grejanje), ali i kroz sekundarne forme, od kojih je najčešća električna energija dobijena prethodnom konverzijom energije vode ili sagorevanje uglja i drugih goriva.
106
Primarni prirodni izvori energije predstavljaju sve oblike ispoljavanje energije na zemlji koji se najlakše mogu upotrebiti u aktivnostima ljudi. Svrstani prema ekonomskom i tehnološkom značaju i uslovima dostupnosti, to su56:
- energija fosilnih goriva (ugalj, nafta, prirodni gas),- energija vode (matice reka, talasi i struje mora, plima i oseka),- energija nuklearnih goriva,- ostali obnovljivi i alternativni izvori (energija sunca, vetra, geotermalna i energija
gejzira, energija biomase, energija vodonika i dr. alternativnih goriva, energija vulkana).
Međutim, struktura prirodnih energetskih izvora ne može se upotrebiti kao aktuelna i komforna energija za svaku priliku. Nafta u gotovo sirovom obliku može da pokreće kamione, traktore i druge poljoprivredne mašine ali nije zgodno za kućne usisivače prašine. Energija vetra ili vodena snaga može da melje žito pokrećući vodenički kamen, ali ne može da se upotrebljava direktno za dobijanje osvetljenja. Zato su ljudi smislili način kako da se u što čistijem i jednostavnijem obliku upotrebljava energija u sekundarnoj formi.
Pod sekundarnim oblicima energije podrazumevaju se:
- električna energija,- derivati nafte,- goriva biljnog i životinjskog porekla.
Radi pribavljanja upotrebljive energije za masovno proizvodno potrošačku funkciju u savremenim uslovima neophodno je transformisati je iz različitih prirodnih izvora u dostupnije oblike: goriva, grejanje i električnu energiju.
Prema opšte važećoj strukturi korišćenja, odnosno prema tome da li spadaju u one koji se široko primenjuju ili u one za koje se još traže povoljnija ekonomska, tehnička ili druga rešenja za efikasnije korišćenje, primarni izvori energije se dele na konvencionalne i nekonvencionalne.
- Konvencionalni izvori energije danas obuhvataju ugalj, sirovu naftu, prirodni gas, energiju vodenih tokova, fisiona nuklearna goriva i po nekim autorima geotermalnu energiju.
- Nekonvencionalni izvori energije obuhvataju kinetičku energiju vetra, sunčevu energiju, energiju plime i oseke, toplotnu energiju zemljine unutrašnjosti koja se ne pojavljuje na površini, toplotnu energiju mora, kao i energiju fuzije lakih motora.
56 Đukić, P., Pavlovski, M., Ekologija i društvo, Eko centar, Beograd, 1999.107
SOLARNA ENERGIJA
Zvaničnici vodeće svetske naftne kompanije Shell oktobra 1977. godine najavili su da će tokom narednih 5 godina investirati 253 miliona USD za razvoj primene obnovljivih izvora energije. Novac bi trebalo uglavnom da se uloži u projekte korišćenja solarne energije I energije biomase. Samo nekoliko dana pre ove zvanične najave, shell solar energy BV je otvorio postrojenja za proizvodnju solarnih ćelija u južnoj Holandiji. Investicija vredna 3 miliona USD omogućiće godišnju proizvodnju solarnih ćelija 25.000 m 2!!!!(kvadratnih) solarnih panela snage 2,5 MW.
Tokom ove godine Shell je u Nemačkoj započeo gradnju najveće fabrike solarnih ćelija na svetu. Ovoj investiciji se pristupilo iz tri razloga. Prvo, zbog želje da se učestvuje na budućem tržištu solarnih ćelija, jer se veruje da se tako može ostvariti profit. Drugi razlog je, ograničena ponuda fosilnih goriva, budući da će se svetski energetski apetiti u narednih 50 godina utrostručiti (prema internom scenariju svetske potrošnje energije donetom u Shellu). Polovina te utrostručene potražnje trebalo bi da se zadovolji primenom obnovljivih izvora, a od toga solarne ćelije bi trebalo da daju 10% energije. Treći razlog je ekološke prirode i usklađen je sa zahtevima zaustavljanja uočenih promena globalne klime.
(Izvor: Jung, br.5, 1998.)
5.2. Goriva - pojam, podela i sastav goriva
Gorivom se mogu smatrati one supstance koje pri sagorevanju oslobađaju određenu količinu toplote koja se može korisno upotrebiti. Da bi se neki gorivi materijal mogao svrstati u gorivo, treba da ispunjava neke zahteve kao što su:
- da ga ima u dovoljnim količinama i to po relativno niskim cenama; - da nije samozapaljiv, ali da mu je temperatura zapaljenja relativno niska;- da manje sadrži nesagorljivih materija;
Goriva su još uvek osnovni izvor energije za potrebe industrije i široke potrošnje, jer se oko 80% energije u svetu dobija iz goriva. Da bi se toplota dobijena sagorevanjem goriva mogla i
108
praktično iskoristiti, proces sagorevanja ne sme da bude suviše spor, niti buran (eksplozivan). Goriva se najčešće dele prema načinu dobijanja i prema agregatnom stanju.
Tabela 3: Podela goriva.
Vrsta goriva Prirodna goriva Veštačka goriva
Čvrsta goriva Drvo, treset, mrki ugalj, kameni ugalj
Drveni ugalj, koks, briketi, ugljena prašina
Tečna goriva Nafta Benzin, petrolej, plinska ulja, dizel goriva, lož ulje, benzol
Gasovita goriva Zemni gas, barski gas Koksni gas, generatorski gas, acetilen, vodonik
Goriva su sastavljena od složenih jedinjenja ugljenika, vodonika, sumpora, azota i kiseonika. Sve vrste goriva sadrže sagorive i nesagorive komponente. Sagorivi sastojci su ugljenik, vodonik i sumpor, a nesagorivi su azot, kiseonik, voda i pepeo.
Ugljenik je osnovni i najvažniji sastojak goriva. Sadržaj ugljenika u gorivima kreće se između 50 i 97%. Ugljenik u gorivima je najčešće u obliku raznih jedinjenja, koja se prilikom sagorevanja razlažu, pa se ugljenik spaja sa kiseonikom, tj. sagoreva. ukoliko kiseonika ima dovoljno, ugljenik sagoreva potpuno, a kao produkt javlja se ugljen dioksid (CO2). Međutim, ako kiseonika nema dovoljno, dolazi do nepotpunog sagorevanja ugljenika i do pojave ugljen monoksida (CO). Sagorevanjem 1 kg ugljenika oslobađa se 34 MJ toplote, a maksimalna temperatura sagorevanja iznosi 2235 C.
Vodonik je takođe jedan od najznačajnijih sastojaka goriva, koji pri sagorevanju razvija veliku količinu toplote. Vodonika u gorivima ima između 5 i 15%, zavisno od toga da li se radi o čvrstom, tečnom ili gasovitom gorivu. Najmanje ga ima u čvrstim gorivima. Vodonik se u gorivima pojavljuje u vidu svojih jedinjenja, i to najčešće kao ugljovodonik, a u gasovitim gorivima javlja se u slobodnom stanju. Pri sagorevanju vodonika nastaje voda u vidu vodene pare. Sagorevanjem 1 kg vodonika razvija se oko 140 MJ toplote, a maksimalna temperatura iznosi 2235 C.
Sumpor je jedan od sagorljivih elemenata u gorivu, u kojima ga ima u manjim količinama (1-3%). Sumpor se, inače smatra nečistoćom, jer njegovim sagorevanjem kao produkt nastaje sumporna kiselina koja nagriza ložišne površine. Isto tako, produkti njegovog sagorevanja,
109
zagađuju okolinu (kisele kiše). U čvrstim gorivima sumpora ima do 10% a u gasovitim do 5%. U gasovitim gorivima sumpor se pojavljuje u vidu jedinjenja.
Pored sagorljivih u gorivu se nalaze i nesagorljivi sastojci, kao što su kiseonik, azot, voda, pepeo i dr.
Kiseonik se nalazi u vidu raznih jedinjenja, obično sa vodonikom, kao voda, zapravo kao vlaga, posebno u čvrstim gorivima. U narednoj tabeli date su količine ovih elemenata u pojedinim vrstama goriva.
Tabela 4: sadržaj važnih elemenata u pojedinim vrstama goriva.
Gorivo C (%) H (%) O (%)
Drvo 50 6 42
Treset 54-63 6 33
Škriljci 60-70 7-10 12-18
Mrki ugalj 60-80 4-6 19-27
Antracit 92-98 1-3 -
Drveni ugalj 89-95 3-4 -
Koks 96 0,3-1 1-3
Benzin 85 15 -
Dizel 87 13 -
Mazut 87-88 11-12 1- 0,2
Zemni gas 75 25 -
Azot je nekoristan sastojak, jer niti gori, niti potpomaže gorenje. On čini takozvani unutrašnji balast u gorivima.
Voda je nepoželjan sastojak goriva, jer neposredno smanjuje toplotne vrednosti, a ometa i sagorevanje gorivnih sastojaka. Najveća šteta od vlage u gorivu (pre svega čvrstim) jeste što se za njeno isparenje troši određena količina toplote. Vlaga u gorivu može biti:
- gruba vlaga (spoljašnja ili vazdušna),
110
- higroskopna vlaga (unutrašnja) i- konstituciona vlaga (koja nastaje sagorevanjem vodonika).
Gruba vlaga dospeva u gorivo spolja (od kiše, od vode u rudniku uglja i sl) a odstranjuje se najvećim delom sušenjem na vazduhu u skladištima. Higroskopna vlaga je unutrašnja i nalazi se u najsitnijim porama čvrstih goriva, gde dospeva kapilarnim putem. Kod drveta količina te vlage zavisi od vremena sečenja drveta, a kod uglja od njegove starosti. Ova vlaga se teško otklanja sušenjem na vazduhu, pa je neophodno veštačko sušenje, kada se gorivo zagreva između 100 i 1500 C.
Konstituciona vlaga je sastavni deo goriva jer se nalazi u gorivu u obliku raznih hidrata, pa se veoma teško može eliminisati. Isto tako pri sagorevanju vodonika nastaje voda, koja odmah isparava oduzimajući pri tome deo toplote. Ta vlaga odlazi sa dimom koji nastaje pri sagorevanju goriva.
Pepeo je nesagorljivi deo goriva (posebno čvrstog). Prema količini pepela utvrđuje se i kvalitet goriva. U pepeo spadaju razni minerali koji su sastavni deo drveta i uglja. Pepeo je uvek štetan sastojak goriva i pri sagorevanju manje više može da smeta, što zavisi od toga da li je lakše ili teže topljiv. Naime, bolji je pepeo koji je teže topljiv, jer se ne sliva u ložište i ne zatvara dovod vazduha koji je neophodan za sagorevanje goriva.
Pepeo Vlaga
Osnovna gorivna supstancaBezvodna supstancaRadno gorivo
Slika 13. Sastav goriva
5.3. Karakteristike goriva111
Najvažnije karakteristike svih goriva su:
- toplotna moć ili kalorična vrednost goriva,- temperatura paljenja ili zapaljenja,- temperatura sagorevanja,- potrebna količina vazduha za sagorevanje,- temperatura stinjavanja i isparenja.
Toplotna moć goriva je najznačajnija karakteristika jer predstavlja količinu toplote koja se dobije pri potpunom sagorevanju jednog kilograma čvrstog ili tečnog goriva, odnosno jednog kubnog metra gasovitog goriva. Toplotna moć goriva se najčešće izražava u MJ /kg ili MJ/ m3 odnosno u kJ.
Razlikuje se gornja i donja toplotna moć goriva. Donja se dobije kada se odbije toplota potrebna za isparavanje vlage. U narednoj tabeli su date vrednosti toplotne moći nekih goriva.
Tabela 5:toplotna moć pojedinih vrsta goriva.
GorivoToplotna moć (MJ/kg)
Gornja Hg Donja Hd
Lignit 13,5-20 12-18,5
Mrki ugalj 18-22 16-20
Kameni ugalj 20-31 19-30
Benzin 46,1 42,7
Dizel 44,7 41,8
Lož-ulje 42,3-44,8 39,8-42,7
Temperatura paljenja goriva je najniža temperatura na kojoj se, uz prisustvo kiseonika gorivo zapali. Temperatura paljenja goriva zavisi od nekoliko faktora, a pre svega od pritiska, zatim od stanja goriva (naročito čvrstih), od prostora gde gorivo sagoreva i dr. Temperatura paljenja većine goriva nalaze se između 200 i 400C.
Temperatura sagorevanja goriva je ona koja se razvija pri potpunom sagorevanju goriva (ali bez gubitka toplote). Ta temperatura se meri u samom plamenu, pa se često zove i temperatura
112
plamena. Maksimalna temperatura sagorevanja za drvo iznosi oko 1800C, a za kameni ugalj oko 2200C.
Potrebna količina vazduha za sagorevanje goriva je ona koja omogućava potpuno sagorevanje svih sagorljivih delova (komponenti) goriva. Količina vazduha se određuje za jedan kg ili m3!!!. sagorevanje je zapravo spajanje sagorljivih elemenata sa kiseonikom, tako da količina vazduha (kiseonika) zavisi od sastava goriva. Ukoliko se sagorevanje odvija uz deficit kiseonika onda je ono nepotpuno, pa je iskorišćenje toplote takođe nepotpuno.
Temperatura stinjavanja goriva (važi za tečna goriva), a označava onu temperaturu pri kojoj gorivo prestaje da bude tečno jer se zgusne. Kod benzina je ta temperatura dosta niska oko –600C, ali za dizel gorivo je oko –150 C.
5.4. Čvrsta goriva
Čvrsta goriva mogu biti prirodna i veštačka. Prirodna čvrsta goriva su: drvo, treset, mrki i kameni ugalj.
Drvo se sastoji od celuloze i lignina, a što se tiče hemijskih elemenata koji ulaze u sastav ovih jedinjenja, tu su: oko 50%C, oko 6% H, oko 23% O, oko 0,3% N, i oko 0,5% pepela. Celuloza i lignin su jedinjenja između ugljenika, vodonika i kiseonika (ugljeni hidrati). Pored tih materija u drvetu se u manjim količinama i javljaju i smole, vosak, boje, soli kalijuma, magnezijuma i razne alkalije. Ovi sastojci čine većinu mase pepela. Celuloza zauzima 47-62%, a lignin 38-53%. Prema količini vlage drvo se može svrstati u tri grupe: suvo drvo (sa 10-20% vlage), polusuvo (20-35%), i sirovo (sa preko 35%vlage). Tek odsečeno drvo sadrži 45-60% vlage, a osušeno na vazduhu sadrži svega 10-20% vlage. Najveća vlažnost drveta (koja raste) je u junu i julu a najmanja u jesen. Sve što je više vlage u drvetu toplotna moć mu je manja. Donja toplotna moć drveta je u proseku između 14700 i 16000 Kj/kg. Gustina (specifična težina) drveta (u zavisnosti od toga da li se radi o mekom ili tvrdom) kreće se između 0,55 i 0,9 kg/dm3. U meka drva ubrajaju se lipa, vrba, jova, topola, jasika i svi četinari, a u tvrda grab, hrast, jasen, klen, bukva, brest i dr.
Drvo se kao gorivo ne koristi u industriji, već samo u domaćinstvima. Od ukupno proizvedene toplotne energije u svetu drvo čini oko 10%. Drvo ima dosta visoku temperaturu sagorevanja (preko 1000C) lako se pali i sagoreva dugim plamenom, jer sadrži dosta isparljivih jedinjenja. Drvo se mnogo koristi za dobijanje celuloze (koja je jedna od značajnijih sirovina za proizvodnju plastičnih masa), zatim se koristi za izradu nameštaja, stolarije, a kao inžinjerski materijal dosta se koristi za potrebe tehnike.
Ugalj predstavlja fosilne ostatke biljnog (i životinjskog) sveta, pre svega džinovskog drveća koje je nekada davno raslo (naročito po močvarama), pa je usled tektonskih poremećaja zatrpano
113
slojevima zemlje. U uslovima visokih pritisaka i temperatura (a bez prisustva vazduha), došlo je do ugljenisanja zatrpane drvne mase kao i do razlaganja složenih organskih jedinjenja (celuloze, lignina, smole, voska). Istraživanja pokazuju da su ovi procesi započeli pre više od 250 miliona godina. Ugalj je stariji i kvalitetniji što je proces ugljenisanja ili karbonizacije više odmakao. Pored vremena, na proces karbonizacije utiču i temperatura i pritisak pod kojima se proces odvijao. Veći pritisak i temperatura pospešuju proces ugljenisanja. Polazna materija je drvo, a što proces duže traje, nastaju razne vrste ugljeva: ligniti, mrki ugljevi, kameni ugljevi, antracit (gde je proces skoro završen). Završen proces ugljenisanja znači da je došlo do razlaganja jedinjenja, do isparavanja onih elemenata i jedinjenja koji su isparljivi a to znači da je u gorivu sve više ugljenika, a sve manje vodonika, kiseonika. Tako, drvo sadrži ugljenika oko 50%, mrki ugljevi oko 75%, a kameni ugalj čak i 90%. Sa vodonikom je situacija obrnuta, pa ga drvo sadrži oko 6%, mrki ugljevi oko 5,5% a kameni oko 5%. (vidi sliku Sadržaja gorive supstance u nekim vrstama čvrstih goriva)
100
Sad
ržaj
gor
ivne
sup
stan
ce
80
60
40
20
drvo
tres
et Mla
đi
star
iji
Pla
men
i
gasn
i
mas
ni
posn
i
Ant
raci
t
Mrki ugaljKameni ugalj
Slika 14: Sadržaj gorive supstance u nekim vrstama čvrstih goriva.
114
Osnovne karakteristike nekih ugljeva su sledeće:
Treset je najmlađe fosilno gorivo, nastalo je raspadanjem biljnih masa pod vodom i muljem. To su manje ili veće naslage lišća i drugih otpadaka koje su se vremenom nataložile. Tu su bile pokrivene muljem, te su tako izolovane od dejstva vazduha (kiseonika), što je sprečilo njihovo truljenje. Međutim, minimalni uslovi za početak procesa karbonizacije su postojali. Toplotna moć treseta je mala (manja od toplotne vrednosti drveta), a procenat vlage veoma visok (posle vađenja čak i 90%), a posle sušenja na vazduhu vlaga opada na 20% do 30%. Treset takođe sadrži mnogo pepela (čak i do 20%). Treset je vrlo rastresit i nepogodan za transport, a nije ni pogodan za neposrednu upotrebu, već se mora briketirati ili na neki drugi način pripremiti za upotrebu. Zato se najčešće koristi na samom mestu vađenja (na tresetištu) gde se grade termocentrale i uređaji za pripremu treseta za korišćenje: sušenje, drobljenje i mlevenje u prašinu ili briketiranje(prevođenje u pogodne oblike za korišćenje). Često se treset prerađuje u gas, u ter ili bitumen ili neku vrstu koksa.
Mrki ugalj obuhvata više vrsta ugljeva koji se prema stepenu ugljenisanja, dele na tri grupe: lignite, obične mrke ugljeve i smolaste mrke ugljeve.
Lignit je najmlađa vrsta uglja. Drvenaste je strukture i sadrži mnogo vlage i pepela, pa mu je i toplotna moć relativno mala. Zato se često vrši njegovo oplemenjivanje (pranje, sušenje, mlevenje u prašinu, briketiranje u krupnije komade i sl). Najčešće se koristi u domaćinstvu ali i termoelektranama koje se grade na samom nalazištu (Kostolac, Obrenovac, Kosovske elektrane).
Obični mrki ugalj je po stepenu ugljenisanja jedan od najmlađih (odmah iza lignita), koji ima veću toplotnu moć i manje pepela. Tamnosmeđe je boje i koristi se u domaćinstvu, u elektranama, toplanama i industriji.
Smolasti mrki ugalj ili jednostavno mrki ugalj je najkvalitetniji i najtraženiji ugalj u domaćinstvu i u industriji. On je staklasto mrke boje, a toplotna moć mu je između 18000 i 23000 kJ/kg. Koristi se u termoelektranama, toplanama, na železnici, u domaćinstvu, a pošto sadrži dosta bitumena (smole, voska, asfalta) dobro se briketira. Najčešće se oplemenjuje posle vađenja iz rudnika (separira, ispira, briketira, prerađuje u polukoks itd.) pa se kao takav koristi.
Kameni ugalj je jedan od najstarijih i najkvalitetnijih ugljeva. Kod njega je proces ugljenisanja najduže trajao, takoreći, skoro je završen, boja mu je staklasto crna. Sadržaj ugljenika je 70%-90%, vodonika 4-5%, sumpora1-3% i kiseonika između 3 i 15%. Sadržaj vlage je relativno mali (do 10%), kao i pepela (2-3%). Toplotna moć kamenog uglja kreće se između 27000 i 34000 kJ/kg. Kameni ugalj, pogotovu onaj stariji i kvalitetniji, koristi se za proizvodnju koksa (metalurškog goriva), kao i za dobijanje gasa. Najstariji i naravno najkvalitetniji kameni ugalj jeste antracit. Međutim, njegova nalazišta su veoma retka. Dok se prirodna čvrsta goriva koriste (uz manje obrade) u onakvom stanju u kakvom se u prirodi nađu, veštačka goriva se dobijaju manjom ili većom preradom prirodnih goriva. Ta prerada može biti mehaničke prirode
115
(briketiranje, mlevenje) ili hemijska prerada kada se bitno menja goriva supstanca. U grupu veštačkih čvrstih goriva spadaju briketi, ugljena prašina, koks i drveni ugalj ili ćumur.
Briketi nastaju tako što se sitni delići uglja mešaju sa nekim vezivnim sredstvom (terom, bitumenom ili smolom) i potom izlažu visokom pritisku u kalupima određenog oblika (kockast, jajast). Tako se dobijaju odgovarajući oblici i veličina gorive mase, koji su pogodni za loženje i za transport. Na ovaj način se koriste otpaci svih vrsta goriva. Briketi mogu čak i imati veću toplotnu moć od goriva od kojeg su napravljeni, jer i vezivno sredstvo sagoreva. Briketi se koriste u termoelektranama, toplanama, na železnici, u domaćinstvu i sl.
Ugljena prašina se takođe proizvodi od otpadaka uglja, a često se ugalj normalne krupnoće pretvara u prašinu mlevenjem, jer njegovo korišćenje u vidu prašine ima neke prednosti. Radi se o tome da ugljena prašina ubačena u ložište zajedno sa strujom vazduha veoma brzo sagoreva i tako u jedinici vremena daje veću količinu toplote. Proizvodnja ugljene prašine je relativno jednostavna. Ugalj se prečisti, osuši i uvodi u mlinove. Tu se melje i potom transportuje u ložište. Čestice prašine su veoma sitne, a s obzirom na to da su u neposrednom dodiru sa kiseonikom i na visokoj temperaturi, sagorevaju vrlo intenzivno i potpuno, a to znači da je iskorišćenje goriva maksimalno.
Koks je veštačko čvrsto gorivo koje nastaje termičkim tretmanom kamenog uglja. Naime, kada se ugalj izloži zagrevanju i žarenju na povišenim temperaturama, ali bez prisustva vazduha, tada dolazi do suve destilacije, tj. do eliminisanja svih isparljivih sastojaka iz uglja. Ovaj proces se obavlja u posebnim komornim pećima (koksarama) iz kojih se nastali gas (koksni gas), odvodi, prečišćava i koristi kao gasovito gorivo. Čvrsti ostatak jeste koks. Temperatura u komorama iznosi između 500 i 13000C, što zavisi od vrste uglja koji se prerađuje. Najčešće se koristi najkvalitetniji kameni ugalj iz kog nastaje takozvani metalurški koks. Međutim, može se upotrebiti i kvalitetniji mrki ugalj, kada se dobija polukoks, koji se može koristiti u metalurgiji, ali ne u visokim pećima. Najčešće se koristi kameni ugalj koji sadrži oko 90% C, 5% H, 5% O, a relativno malo pepela. Takav ugalj daje oko 80% koksa. Koks ima dobru tvrdoću i čvrstoću, ima visoku toplotnu moć (oko 30000kJ/kg) i ima poroznu strukturu, kako bi brže sagorevao.
Drveni ugalj ili ćumur dobija se suvom destilacijom drveta. Proces se odvija tako što se drvo (u posebnim komorama) zagreva do oko 400C, ali bez prisustva vazduha. Na oko 3000 C već počinje razlaganje drveta: drvo se ugljeniše, a isparljivi delovi u vidu gasova odlaze u posebne komore gde se razvrstavaju i šalju na dalju preradu i upotrebu. U sastavu gasova su: CO, CO2, katran, vodeni rastvor sirćetne kiseline, metil alkohol, aceton, i drugi produkti. Gasoviti produkti isparavaju na različitim temperaturama (po frakcijama) a imaju i različitu masu (težinu), tako da se mogu relativno lako razdvojiti i slati na preradu i korišćenje. Čvrsti ostatak jeste drveni ugalj ili ćumur koji se sastoji od čistog ugljenika. To gorivo je vrlo čisto, jer ne sadrži sumpor, niti neke druge nečistoće, pa se koristi kao čisto metalurško gorivo. Drveni ugalj sagoreva bez plamena i dima (jer ne sadrži isparljive sastojke), daje veoma veliku količinu toplote, jer mu je
116
toplotna moć oko 30000 kJ/kg. Isto tako, koristi se i za zagrevanje čelika, pri kovanju ili termičkoj obradi, zatim za dodavanje ugljenika u neke materijale. Pošto je porozan, vrlo intenzivno sagoreva, iz veoma malo pepela. Merenja su pokazala da iz 100 kg suvog drveta može da se dobije 20 do 40 kg ćumura, 5-10 kg tera, 30 do 50 kg tečne mase i 15-20 m 3 gasovite mase.
PRIRODA I UGALJ
Niz ugljenih naslaga bile su izložene procesu slaganja i hemijskih promena. Najpre je bila zatrpana niska šumska vegetacija, a kasnije i oboreno drveće koje je istrulelo i pocrnelo stvarajući drveni treset, koji je bio preplavljen vodom i zatrpan ispod peščara i škriljaca. Proces je ponavljan, zatrpavajući nove vegetacione masive. Po uprošćenoj šemi tokom evolucije rastao je procenat ugljenika i još u većoj meri smanjivan procenat kiseonika u naslagama uglja pod zemljom, utoliko više, ukoliko su dubina, pritisak i neporoznost bili izraženiji.
Najbolja čvrsta goriva su energetski najgušća, oslobađaju manje isparljivih supstanci, daju više energije po jedinici sagorele mase i manju količinu pepela i čađi. Tako na primer, dok treset u strukturi sadrži 60% ugljenika, 35% kiseonika i 5% vodonika, najkvalitetniji antracit sadrži čak 96% ugljenika, 3% vodonika i 1% kiseonika.
Izvor: Đukić, P., Pavlovski, M., Ekologija i društvo, Eko centar, Beograd, 1999.
5.5. Tečna goriva
Tečna goriva u odnosu na čvrsta, imaju brojne prednosti, koje se ogledaju u sledećem: imaju znatno veću toplotnu moć, lakše se transportuju i skladište, racionalnije se koriste (uz manje gubitaka), imaju raznovrsniju upotrebu, ne sadrže vlagu i pepeo, lakše se mešaju sa vazduhom i potpuno sagorevaju.
Tečna goriva (kao i čvrsta) mogu biti prirodna i veštačka. Prirodno tečno gorivo jeste zapravo nafta, a veštačka se dobijaju iz nafte i drugih prirodnih sirovina, kao i sintetičkim postupcima. Nafta je osnovno tečno prirodno gorivo koje se sastoji od čitavog niza ugljovodonika koji se međusobno razlikuju po mnogim osobinama, pa i po temperaturi isparenja. Otuda, kada se sirova nafta izloži zagrevanju, iz nje se (putem isparavanja) počinju izdvajati određene grupe
117
ugljovodonika (prema temperaturi isparenja). Prvo isparavaju najlakše isparljivi ugljovodonici, zatim naredni i tako redom. Grupa ugljovodonika koji isparava zajedno (u jednom temperaturnom intervalu) naziva se frakcija. Pošto se prerada nafte u tečna goriva svodi na proces destilacije (zagrevanje do isparenja pa kondenzacija) ova se prerada naziva frakcionom destilacijom. Na temperaturi između 40 i 2200 C isparavaju lakše isparljivi ugljovodonici, a kada se kondenzuju (hlađenjem), dobijaju se razne vrste benzina (počev od najlakših do najtežih). (vidi sliku: Temperaturni intervali početka i kraja destilacije pojedinih frakcija nafte). Na temperaturi od 220 C i 2800 C izdvaja se petroleum, a na temperaturi između 280 i 3500 C isparavaju razna dizel goriva (ili tzv plinsko ulje). Ako se ostatak nafte dalje zagreva, nastaviće se dalje izdvajanje teže isparljivih frakcija, a to su razna ulja (prvo lakša pa teža) i na kraju će ostati mazut kao najteže isparljiva frakcija. Mazut se i dalje može prerađivati ili se direktno koristi kao gorivo za kotlovska postrojenja. Daljim prerađivanjem mazuta ostaje asfalt ili bitumen. Pored frakcione destilacije nafte radi dobijanja tečnih goriva, primenjuje se i frakciona kondenzacija. To je obrnuti proces od destilacije: nafta se zagreje do najviše temperature (a to je 3800 C), pa se potom hladi. Hlađenjem dolazi do kondenzacije pojedinih frakcija i to počev od najteže isparljive pa do najniže. Kondenzovane frakcije se odvode u posebne rezervoare. Proces destilacije ili kondenzacije odvija se u specijalnim postrojenjima i to mehanizovano i automatizovano. Tečna goriva se mogu dobiti i iz drugih sirovina, kao što su: ugalj, škriljci, zemni gas i slično. Zavisno od sirovine postupci su različiti pa imamo krekovanje, hidriranje, polimerizaciju, sintetizovanje i drugo.
Tečna goriva dobijena na jedan od navedenih načina najčešće se ne mogu direktno koristiti kao goriva za pogon motora, već se moraju prečistiti i oplemeniti. Pri prečišćavanju se iz tog sirovog goriva odstranjuju mehaničke nečistoće, smole, asfaltne materije, voda, kiseonik, sumpor i njegova jedinjenja. Prečišćavanje se obično obavlja taloženjem, filtriranjem ili tretiranjem raznim hemikalijama. Oplemenjivanje goriva vrši se tako što im se dodaju razni aditivi radi poboljšanja nekih karakteristika. Tečna goriva se svrstavaju u benzine i u dizel goriva.
Benzini su tečna goriva koja se koriste za pogon benzinskih (OTO) motora sa unutrašnjim sagorevanjem.
Osnovne karakteristike motornih benzina su:
- donja toplotna moć, koja iznosi oko 43000 kj/kg,- oktanska vrednost, koja se kreće između 80 i 100 oktana,- gustina benzina kreće se od 0,70-0,78 kg/dm³,- temperatura samozapaljenja kreće se oko 600 ˚C,- temperatura stinjavanja kreće se između –60 i -80˚C,- potrebna količina vazduha za potpuno sagorevanje kreće se oko 15 kg/kg.
118
Slika 15. Temperaturni intervali početaka i kraja destilacije pojedinih frakcija nafte
Benzin sa vazduhom stvara homogenu smesu, koja treba da što potpunije i brže sagori u određenom vremenskom intervalu i tako hemijsku energiju goriva pretvori u toplotnu, koju mehanizmi motora pretvaraju u mehanički rad (ili energiju). Bitni zahtevi za motorne benzine u svim uslovima eksploatacije jesu57:
- da sa vazduhom stvori homogenu smesu,- da tako dobijena smesa što potpunije sagori,- da obezbedi start motora u svim uslovima,- da na delove motora ne deluje korozivno,- da u izduvnom sistemu motora ne stvara otrovne gasove,- da ima odgovarajuću toplotnu moć,- da ne stvara taloge u usisnom vodu motora,- da ima adekvatnu oktansku vrednost, čime se izbegava detonirajuće sagorevanje i
obezbeđuje miran rad motora.
Oktanska vrednost benzina je jedna od najznačajnijih karakteristika benzina, a pokazuje stepen otpornosti benzina prema samozapaljenju ili detonativnom sagorevanju. Da bi smo shvatili pojam oktanske vrednosti benzina trebalo bi da se podsetimo na princip rada benzinskog motora.
Za objašnjenje pojma oktanske vrednosti benzina potrebno je pogledati šta se dešava pri sabijanju smeše. Naime, ako se pritisak suviše poveća, u kompresivnom prostoru može doći do zapaljenja (samozapaljenja) benzina i pre nego što svećica baci varnicu. Međutim, konstrukcija i
57 Ristanović, T., Motori i motorna vozila, Zavod za udžbenike, Beograd, 2000.119
princip rada benzinskih motora predviđa da se gorivo pali svećicom i to u momentu kada pritisak u cilindru dostigne kritičnu vrednost, odnosno pre samozapaljenja. Stepen sabijanja benzina (mešavine) zavisi i od vrste benzina, odnosno od njegove otpornosti prema samozapaljenju, a ta karakteristika se izražava oktanskom vrednošću ili oktanskim brojem. Već smo rekli da se nafta sastoji od čitavog niza ugljovodonika koji imaju različite temperature isparenja i samozapaljenja. Tako, jedan od njih koji se zove izooktan (C8 H18) ima visoku tačku samozapaljenja, a na drugoj strani u sastavu nafte (benzina) postoji ugljovodonik zvani heptan (C7 H16) Koji je veoma neotporan prema samozapaljenju.
Dakle kada bi se u motoru koristilo gorivo koje se sastoji samo od izooktana, pritisci bi mogli biti veoma visoki i da se gorivo ne zapali sve dok svećica ne baci varnicu. Međutim, ako bi se gorivo sastojalo od heptana, ono bi se zapalilo i pri najmanjim pritiscima i bez varnice sa svećice.
Dogovoreno je da se izooktan označi sa 100, a heptan sa 0 (nulom). Ako bismo pomešali ova dva ugljovodonika dobili bi smo benzin prosečne oktanske vrednosti (50). Odavde proizilazi da bi benzin sa 80% izooktana imao oktanski broj 80 itd. Treba naglasiti da je ponašanje benzina prema samozapaljenju važnija karakteristika od njegovog hemijskog sastava. To znači da onaj benzin koji se ponaša (prema samozapaljenju) isto kao opitno gorivo, koje sadrži 98% izooktana i 2% heptana, ima oktansku vrednost ili oktanski broj 98. Motori koji imaju veći stepen kompresije (veće pritiske u cilindru) moraju da koriste benzin većeg oktanskog broja, kako ne bi došlo do samozapaljenja goriva, što bi izazvalo detonaciju i potrese u motoru. Oktanska vrednost benzina može se menjati, odnosno povećavati dodavanjem antidetonatora (aditiva). Kao efikasan aditiv često se koristi jedinjenje olova sa ugljenikom i vodonikom, tzv tetraetil olova Pb (C 2 H3)4
i to u iznosu oko 1%. Benzin čija je oktanska vrednost poboljšana dodavanjem tetraetil olova (jedinjenja koje je otrovno) mora biti obojen nekom od boja: žuta, crvena, zelena ili plava. Iz ekoloških razloga ovaj aditiv se izbacuje pa se pojavljuje tzv bezolovni benzin.
Kvalitet i karakteristike motornih benzina definisani su SRPS-OM VN 2.220/1 gde se pojavljuju:
- Normal- MB 86, sa 86 oktana,- Regular-MB 91, sa 91 oktana,- Premijum-MB 95, sa 95 oktana,- Super-MB 98, sa 98 oktana.
Dizel goriva, koja se još nazivaju i plinska ulja, koriste se za pogon motora na stabilnim postrojenjima, na kamionima, brodovima, traktorima i na putničkim automobilima.
Neke značajne karakteristike ovih goriva su:
- Toplotna moć oko 42000 kJ/kg,- Temperatura stinjavanja između -5 i -200C,
120
- Temperatura samozapaljenja oko 4000C,- Gustina oko 0,87 kg/dm3 ili 870 kg/m3,- Potrebna količina vazduha za sagorevanje oko -15 kg/kg,- Cetanska vrednost ili broj koji se kreće oko 45,- Viskozitet između 1-25 mm3/s (zavisno od vrste) i - Temperatura paljenja-između 45 i 500C.
Cetanska vrednost dizel goriva je značajna karakteristika ovog goriva (kao što je oktanska vrednost za benzin), koja pokazuje sklonost ka samozapaljenju.
Kod dizel goriva, koje se (kao i benzin) sastoji od različitih ugljovodonika koji imaju različite karakteristike (pa i temperaturu samozapaljivanja), imamo neke komponente koje se relativno lako pale kao i one koje su teže samozapaljive. Tako na primer cetan (C16 H34) ima najkraći period zadržavanja paljenja, a to znači da sagoreva ravnomerno i lako. Ovo znači da gorivo koje sadrži više cetana, bolje se ponaša u dizel motorima. Cetan je prema konvenciji, označen brojem 100 kao sastojak dizel goriva, koji ima svojstvo lakog samozapaljenja. Na drugoj strani u ovoj grupi ugljovodonika postoji i alfa-metil-naftalin (C11 H10) koji ima veliku otpornost prema samozapaljenju i ovaj ugljovodonik je označen nulom (0). Dakle, gorivo koje sadrži pola cetana i pola alfa-metil-naftalina imaće prosečnu otpornost prema samozapaljenju, a cetanski broj će mu biti 50. Mešavina ovih ugljovodonika služi kao etalon gorivo kod ispitivanja ostalih dizel goriva u specijalnim motorima. Inače, cetanska vrednost dizel goriva kreće se između 25 i 65.
Temperatura paljenja dizel goriva je najniža temperatura na kojoj se pod određenim uslovima iz goriva stvori para u količini da se u sudu stvori smesa pare i vazduha koja se može upaliti pomoću plamena prinetog sa strane.
Prema našim propisima i standardima iz proizvodnje izlazi pet tipova (vrsta) dizel goriva: D 1, D2, D2s, D2t i D3. Dizel goriva D1 koriste se za pogon brzohodnih dizel motora koji rade u promenjivim uslovima u pogledu opterećenja i na sniženim temperaturama. Dizel gorivo tipa D2
koristi se za pogon brzohodnih motora u uobičajenim uslovima. Ostala dizel goriva koriste se za pogon sporohodnih motora na teretnim vozilima, stabilnih i drugih sličnih motora.
Tabela 6. Glavni proizvodi prerade nafteProizvod Destilacija u % Krekovanje u %benzin 10-20 40-45petrolej 15-20 15-20dizel goriva 10 10maziva ulja 35-40 -asfalt 10-15 -petrolejski etar - 15gasovi - 10
121
Tabela 7. Prosečan sadržaj frakcija prerade nafte i interval temperature ključanja
Frakcija ProcenatInterval temperature ključanja
Benzin 21 40-200 ºC
Petrolej 5 200-300 ºC
dizel gorivo 11 200-350 ºC
mazivo ulje 3 iznad 350 ºC
ulje za loženje 25
Gasovi 5
Ostaci 29
Tabela 8. Osnovne karakteristike benzina
Benzin
mot. 76
JUS B
H2.222
mot. 86
JUS B
H2.223
mot. 93
JUS B
H2.224
mot. 98
JUS B
H2.225
avio 67
JUS B
H2.230
oktanski broj 76 86 93 98 -
sadržaj antidetonatora, kao Pb, najviše g/l
0,84 0,84 0,80 0,75 -
smole, mg/10 ml, najviše
6 6 6 5 2
Sumpor, % tež., najviše
0,10 0,10 0,10 0,10 0,05
122
Tabela 9. Fizičko-hemijske karakteristike dizel goriva
Karakteristike prema JUS-u
D-1
vrlo lako
JUS B.H2.410
D-2
lako
JUS B.H2.411
D-3
srednje
JUS B.H2.412
D-4
teško
JUS B.H2.413
cetanski broj 45 40 30 25
tem. paljenja, C, min.
40 40 65 65
sadržaj sumpora, %, najviše
0,5 1,0 1,5 2,0
sadržaj pepela, %, najviše
0,01 0,02 0,05 0,1
5.6. Gasovita goriva
Gasovita goriva se dele na prirodna i veštačka. Najznačajnije prirodno gasovito gorivo je zemni gas, dok veštačka gasovita goriva nastaju na različite načine, pre svega preradom prirodnih sirovina i to:
- Frakcionom destilacijom nafte;- Suvom destilacijom uglja i drveta;- Delovanjem vode na kalcijum karbid i dr.
Prirodni zemni gas se pojavljuje tamo gde se nalazi nafta, jer on nastaje u istim uslovima ili procesima kao i nafta pa je i njegov sastav sličan nafti. Taj gas sadrži etan, metan, propan, butan i dr. Često se iz bušotine eksploatiše samo gas (jer se bušenjem nije stiglo do nafte), ali pojava gasa dosta je pouzdan znak da je prisutna nafta.
Zemni gas je veoma kvalitetno gorivo i posle prečišćavanja može da se koristi i to za potrebe industrije, u domaćinstvu, za pogon motora. Isto tako zemni gas se prerađuje u benzin i u plastične mase. Butan i propan (ali ne i metan) sabijeni u čeličnim bocama prelaze u tečno stanje,
123
pa se (pod nazivom butan ili tečni gas) koristi za razne svrhe, a posebno u domaćinstvu, za pogon automobilskih motora. Toplotna moć mu je oko 40000 kJ/kg.
Veštačka gasovita goriva proizvode se na razne načine i od raznih sirovina. Tu spadaju: razni gasovi koji nastaju pri rafinaciji nafte, gasovi iz zemnog gasa, gasovi nastali pri suvoj destilaciji uglja (koksni, svetleći i drugi gasovi), gas visoke peći, generatorski gas, acetilen itd.
Koksni i svetleći gasovi nastaju pri suvoj destilaciji uglja (pri proizvodnji koksa ili polukoksa) kao i pri destilaciji škriljaca. Ti gasovi kao sagorljive sastojke sadrže: vodonika oko 50%, metana oko 30%, i ugljen monoksida oko 6-9%. Ostatak su azot i ugljen dioksid kao nesagorljivi delovi. Ovaj gas se nekada koristio za osvetljenje, pa je tako i dobio ime. Koksni gas se najvećim delom koristi u samoj koksari.
Generatorski gas se dobija iz čvrstih goriva i to tako što se ova goriva (drvo, mrki ugalj, lignit, treset) izlažu visokim temperaturama. Tom prilikom iz ovih sirovina isparavaju svi isparljivi sastojci (vodonik, metan, butan, smola)zatim se pojavljuje ugljen monoksid kao takođe sagorljivi sastojak.
Peć u kojoj se proizvodi generatorski gas naziva se generator. U generator se odozgo (kroz specijalan otvor) ubacuje čvrsto gorivo (drvo, ugalj, ćumur, koks, treset). Kada se napuni on se odozdo potpali, tako da na rešetki ispod koje se dovodi vazduh pod pritiskom počinje sagorevanje goriva. Temperatura u ložišnom prostoru poraste čak i do 13000C. Pepeo koji nastaje odvodi se u korito, a zatim pokretnom trakom transportuje na deponiju. Gasovi koji se pojavljuju u generatoru (to su pre svega isparljivi sastojci čvrstih goriva) odvode se kroz gornji otvor, zatim se prečišćavaju i dalje transportuju na ložišta parnih kotlova (termoelektrana, toplana) gde sagorevaju. Pošto se generator u toku procesa zagreva, njegovi zidovi se hlade vodom koja cirkuliše oko generatora. Vidi sliku: principijalna šema procesa gasifikacije.
124
Otvor za ubacivanje goriva
Gas
ovit
i pro
izvo
di
Gorivo
Vazduh ili vodena para
Slika 16 . Principijelna šema procesa gasifikacije
125
Tabela 10: Sastav i toplotna moć gasovitih goriva.
Gorivo FormulaGornja toplotna moć Donja toplotna moć
MJ/kg MJ/m3 MJ/kg MJ/m3
Vodonik H2 141,8 12,3 120,0 10,8
Metan CH 4 55,5 39,8 50,0 35,9
Acetilen C2H2 49,9 58,5 48,2 56,5
Etilen C2H4 50,3 63,4 47,2 59,5
Etan C2H6 51,9 70,4 47,5 64,4
Propilen C3H6 48,9 93,7 45,8 87,7
Propan C2H 50,3 100,9 46,4 03,9
Butilen C4H8 48,4 123,5 45,3 115,6
n-butan C4H10 49,5 133,9 45,7 123,7
Benzol C6H6 42,3 150,0 40,6 144,0
5.7. Elektroenergija
Finalni oblik najčistije energije za svakodnevnu potrošačku i reproduktivnu upotrebu danas je elektro energija. Veliki deo uglja, gasa i drugih tečnih i čvrstih goriva u energetskim postrojenjima daje električnu energiju kojom se relativno jednostavno napajaju najudaljeniji krajevi zemlje. Potrošnja električne energije danas je u veoma dinamičnom rasponu, koji označava sve veći broj potrošača koji koriste snagu ili toplotu elektrouređaja.
Ne treba gubiti iz vida da je elektroenergija prvi put proizvedena i upotrebljena na distanci još u prošlom veku, a da su tehnologije zasnovane na uslugama elektriciteta danas osnova praktično za svaku tehnološku inovaciju (informatika, mikroelektronika, robotika, novi materijali, medicinske tehnologije). Električna energija je jednostavno postala nezamenjiva. Međutim, ne može se od svega proizvesti električna energija. Ne treba zaboraviti da se u ukupno oslobođenoj energiji od
126
sagorevanja uglja ili mazuta u termoelektrani dve trećine energije izgubi u atmosferi, a samo jedna trećina pretvara u elektroenergiju.
Tome treba dodati i ostale gubitke do kojih dolazi u distribucionoj mreži. Elektroenergija ne može još da odgovori na zahteve racionalne cene grejanja, vožnje automobilom, mada su prepreke uglavnom tehničke prirode.
Kada je reč o izvorima elektroenergije kao finalnog oblika (potrošnje) energije, razume se da je to u svakom pojedinačnom slučaju najčešće neko prirodno gorivo, koje sagorevanjem oslobađa toplotu, a ova se preko snage vodene pare, odnosno turbina i generatora transformiše u elektroenergiju. Za proizvodnju električne energije dakle, najvećim delom, danas se upotrebljavaju konvencionalni energetski izvori o kojima je već bilo reči, odnosno fosilna goriva kao što su: ugalj, gas, mazut; nuklearna goriva kao što je uranijum; ali i takva prirodna mehanička energija kao što je kretanje ili pad vode, vetar, talasi, plima i oseka ili sunčeva toplota, odnosno alternativni izvori o kojima će još biti reči.
Razloge intenzivnog korišćenja električne energije treba pre svega tražiti u sledećim činjenicama:58
- Električna energija se jednostavno i relativno jeftino prenosi i na veća rastojanja;- Električna energija se može lako, uz manje ili veće gubitke, transformisati u druge
oblike energije (toplotnu, mehaničku, svetlosnu i hemijsku);- Elektroenergetski sistemi obično na nivou zemlje, često povezani i sa sistemima
susednih zemalja, omogućavaju relativno lako uravnoteženje proizvodnje i potrošnje;- Električna energija se ne može skladištiti, a svaki potrošač se može direktno u trenutku
potrebe priključiti na izvor električne energije i ne mora da stvara sopstvene zalihe;- Mogućnosti korišćenja električne energije od strane krajnjih korisnika su izuzetno široke
i raznovrsne, a sam postupak korišćenja krajnje jednostavan i „čist“;- Široka energetska osnova za proizvodnju električne energije (klasični izvori: ugalj,
nafta, gas, hidroenergija, nuklearna goriva; nekonvencionalni izvori: geotermalna energija, energija vetra, solarna energija, energija biomase, energija plime i oseke, energija talasa) stvara mogućnost da se električna energija proizvede svuda gde postoji bar jedan od pomenutih izvora energije;
- Veoma ograničena ili skoro nikakva mogućnost zamene električne energije drugim oblicima energije u nekim sektorima potrošnje.
Glavni sektori potrošnje električne energije su industrija, stambeno- komunalni sektor, kao i sama energetika. Ona se u svim sektorima potrošnje obično transformiše u druge oblike energije i kao takva koristi. Ponekad za te transformisane oblike postoje i alternativni izvori, ali nije redak slučaj da je električna energija jedini mogući izvor energije.
58 Ušćumlić, D., i dr. Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.127
U zavisnosti od korišćenog izvora energije kao i prelaznog oblika energije, rada ili toplote, razlikuju se sledeća tri najvažnija kompleksa postrojenja za dobijanje električne energije:
- Hidroelektrane,- Termoelektrane,- Nuklearne elektrane.
Udeo pojedinih tipova elektrana u proizvodnji električne energije različit je u raznim zemljama i zavisi kako od izvora energije, tako i od tehničkog nivoa i energetske politike date zemlje.
Hidroelektrane su proizvodni kapaciteti u kojima je proizvodnja električne energije najjeftinija, a sa ekološkog stanovišta najčistija. Zasniva se na proizvodnji iz akumulacionih jezera, reverzibilnih akumulacija i sa vodotokova sa velikim protokom vode. Za pogon turbina na kojima su priključeni generatori za proizvodnju električne energije koristi se potencijalna vodena snaga iz akumulacionih jezera, reverzibilnih akumulacija i reka. Vodene turbine pokretane potencijalnom snagom vode pokreću generatore za proizvodnju električne energije. Imajući u vidu veliku potencijalnu snagu vode generatori u hidroelektranama su znatno veće snage u odnosu na generatore u termoelektranama. Princip funkcionisanja hidroelektrane prikazan je na slici .
Hidroenergetski izvor
Brana Hidraul.
turbina Generator Električna
energija
Slika17 . Princip funkcionisanja hidroelektrane
Hidroenergetski izvori mogu biti:
- Protočni(direktno iskorišćavanje snage vodenih tokova),- Akumulacioni (stvaranje akumulacionih jezera koja osiguravaju zahtevani protok vode)
i- Pumpno-akumulacioni (punjenje rezervnih uzdignutih jezera za vreme kada glavno
jezero raspolaže sa viškom potencijalne energije).
Proizvodnja električne energije iz vodenih tokova, koje omogućava sunčeva energija cirkulacijom vode u prirodi, ima niz dobrih osobina od kojih su najvažnije:
- Relativno mali troškovi proizvodnje električne energije,- Visoki koeficijent iskorišćavanja energije,- Kratko vreme potrebno za puštanje u pogon od uključenja do punog pogona,
128
- Dug vek trajanja objekata i praktično neograničen vek izvora energije i- Ne zagađuje okolinu.
Najznačajniji nedostaci hidroelektrana su:
- Velike specifične investicije,- Stvaranje velikih akumulacionih jezera potapanjem većih teritorija i- Zavisnost od hidrometeroloških uslova.
Korišćenje hidroelektrana za proizvodnju električne energije limitirano je u prirodnim uslovima, tako da se u budućnosti ne može očekivati veći porast proizvodnje od maksimalnih mogućnosti koje pružaju vodeni tokovi.
EKOLOŠKE POSLEDICE RADA HIDROELEKTRANA
Način rada hidroelektrana se smatra ekološki prihvatljivim, pošto njihov normalan rad ne proizvodi negativne posledice po životnu sredinu. Međutim, velike akumulacije mogu dovesti do tektonskih poremećaja I klimatskih poremećaja. Hidroelektrane I akumulacije nepovratno odnose velike površine zemljišta I ugrožavaju biološku ravnotežu. Katastrofe nastale rušenjem brana, mogu prouzrokovati ogromne ljudske žrtve I materijalna razaranja. Po analizi Grunera pored tehničkih faktora, uzročnici katastrofa mogu biti I prirodno-ekološke promene, kao što su zemljotresi, klizišta, nejednako sleganje terena itd. Najpoznatiji slučajevi rušenja brana su: Gleno (Italija, 1924 oko 600 mrtvih); Vega de terra (Španija, 1959.), oko 1500 mrtvih, Mal Passet (Francuska, 1959. Oko 500 mrtvih). Najpoznatiji slučaj poplave koja je nastala obrušavanjem materijala u akumulaciju je Vajont (Italija, 1936.) oko 250 miliona metara kubnih stenske mase palo je u vodu I istisnulo je preko brane stvorivši poplavni talas koji je ubio 2200 ljudi.
Izvor: Gruner, E., Dam Disasters, The Institution of Civil Engineers, Procedigs, 1963, Vol 23, Paper No 6648.
Termoelektrane. Za proizvodnju električne energije koriste se različita goriva na osnovu čega se dele na:
- Termoelektrane na ugalj,- Termoelektrane na gas i mazut,- Termoelektrane na nuklearno gorivo.
129
Ukupno učešće pojedinih termoelektrana u sadašnjem vremenu, u proizvodnji električne energije učestvuju sa:
- Termoelektrane na ugalj sa 57,8%- Termoelektrane na gas i mazut sa 4,8%- Termoelektrane na nuklearno gorivo –nema.
Za proizvodnju električne energije u termoelektranama na ugalj koristi se niskokalorični lignit sa površinskom eksploatacijom na kopovima rudnika uglja. Angažovanjem domaćih proizvođača opreme, izvođačkih radnih organizacija i korišćenje strane tehnologije i opreme izgrađeni su veliki proizvodni kapaciteti u poznatim basenima uglja (Kosovo, Kolubara i Kostolac). Od ukupne proizvodnje lignita u zemlji preko 90% troši se za proizvodnju električne energije.
Eksploatacija lignita vrši se na površinskim kopovima sa veoma moćnim mašinama - rotacionim bagerima. Iskopani ugalj transportuje se transportnim trakastim sistemima u separacijska postrojenja gde se vrši kvalitativni odabir, izbacuje kamen i ostale nesagorive primese. Separisani ugalj transportuje se u mlinska postrojenja gde se usitnjava i kao sitan materijal preko transportnih traka ubacuje se u ložišta kotlova gde se vrši sagorevanje. Ukoliko je ugalj niskog kvaliteta, niske kalorične vrednosti za pospešivanje sagorevanja koristi se nafta. Za startovanje - potpaljivanje kotlova u termoelektranama takođe se koristi nafta. Potrebna količina nafte za potpaljivanje jednog kotla zavisi od snage kotla. Za instalisani kapacitet od 600 MW potrebna količina nafte za potpaljivanje kreće se između 20 i 30 tona, zavisno od kvaliteta lignita. U parnim kotlovima termoelektrana proizvodi se tehnička para za pokretanje parnih turbina koje su povezane sa generatorima električne struje i koji proizvode električnu struju. Osnovni proizvod ovog sistema jeste električna energija, a sporedni proizvodi su: industrijska para koja može da služi za zagrevanje stambenih naselja i pepeo (šljaka) koja može da se koristi za proizvodnju građevinskog materijala poznatog pod nazivom siporeks blokovi.
Principijelna šema proizvodnje električne energije u termoelektranama data je na slici 14.
Konvencionalni izvor energije
Proizvodnja toplote
Turbine Generator Električna energija
Slika 18. Principijelna shema proizvodnje električne energije u termoelektranama
Proizvodnja električne energije u termoelektranama na nuklearno gorivo predstavlja najnoviji način proizvodnje električne energije i to je tehnički i ekološki najsavremeniji način proizvodnje električne energije. Za zagrevanje parnih kotlova za proizvodnju tehničke pare koristi se nuklearno gorivo (uranijum). Ove elektrane zauzimaju najmanje prostora u sredini u kojoj su
130
izgrađene, a po proizvodnji njihovi kapaciteti znatno su veći od sličnih kapaciteta termoelektrana na ugalj ili hidroelektrana.
Distribucija električne energije vrši se preko prenosne mreže i razvodnih postrojenja transportuje se do potrošača električne energije na celom konzumnom području zemlje. Proizvodni kapaciteti su tehničko - tehnološkim parametrima limitirani u proizvodnji električne energije.
U hidroelektranama proizvodnja električne energije limitirana je:
- hidrološkim prilikama,- starošću proizvodnih kapaciteta (broj godina proizvodnje),- izvršavanjem remonata i- planovima i realizaciji izgradnje novih proizvodnih kapaciteta.
U termoelektranama proizvodnja je limitirana:
- spremnošću ugljenokopa da obezbede potrebnu količinu i kvalitet uglja,- uvozom tečnih goriva i gasa,- starošću proizvodnih kapaciteta (broj godina eksploatacije),- izvršavanjem remonta i - planovima u realizaciji izgradnje novih proizvodnih kapaciteta.
Elektroenergetski sistemi distribucije električne energije su veoma složeni sistemi određeni mnogim faktorima. Takvu složenost uslovljava najviše nemogućnost akumuliranja električne energije i zbog njene prirode, kao i velika neravnomernost opterećenja mreže potražnje potrošača tokom dana.
Dnevni dijagram nije svakog dana jednak i nije isti za sve elektroenergetske sisteme. Optimizacija proizvodnje i potrošnje se ostvaruje različito kod različitih elektroenergetskih sistema što zavisi pored ostalog, od59:
- strukture energetskih izvora,- strukture proizvodnje električne energije i- strukture potrošnje električne energije.
Obično se fiksni iznos potrebne električne energije ostvaruje u hidroelektranama, dok se promenljiv iznos energije ostvaruje u termoelektranama. Poseban problem koji se javlja kod ovakvih i drugih struktura proizvodnje, predstavlja optimalno korišćenje kapaciteta termoelektrana. Zbog ovakvih problema, danas se posvećuje velika pažnja stvaranju jedinstvenih elektroenergetskih sistema za šire teritorije i čitave države.
59Urošević, S., Mikijelj, V., Tehnologija, Ekonomski fakultet, Beograd, 1979.131
5.8. Nuklearna energija
Sva klasična do sada opisana goriva, oslobađaju toplotnu energiju procesom njihove burne oksidacije, tj sagorevanjem. Međutim, nuklearna goriva oslobađaju energiju pri procesima cepanja jezgra njihovih atoma. Energija se oslobađa nuklearnim procesima koji se odvijaju u atomskim jezgrima. Upotrebom tih reakcija kao energetskih izvora bavi se nuklearna energija, a materijali koji sadrže atomska jezgra elemenata, koji omogućavaju ostvarivanje nuklearnih reakcija u nuklearnim reaktorima, nazivaju se nuklearna goriva. Od mnogih nuklearnih procesa u kojima se oslobađa energija, kao nuklearni energetski izvori koriste se nuklearna fisija, nuklearna fuzija, i radioaktivnost60
Fisija je hemijska reakcija gde se jezgra teških izotopa (urana i plutonijuma) cepaju na dva dela. Pri tome nastaju dva jezgra, među kojima se sasvim slučajno dele neutron i protoni prvobitnog jezgra oslobađajući istovremeno i nešto neutrona. Pri takvim reakcijama oslobađa se velika energija. Za praktično dobijanje nuklearne energije, oslobođene pri fisiji od presudnog je značaja da veštačkim putem pobuđivanjem ili zračenjem prouzrokujemo cepanje jezgra.
Fuzija je hemijska reakcija, pri kojoj se spajaju laka atomska jezgra u teža atomska jezgra, uz oslobađanje velike količine energije.
Nestabilna atomska jezgra se spontano raspadaju, pri čemu se njihova unutrašnja građa menja tako, da se unutrašnja energija smanjuje. Nestabilno jezgro se raspadom menja u stabilno, emitujući razliku energije. Nestabilna jezgra su radioaktivna, i zrače energiju koja se naziva radioaktivno zračenje. Ova se energija može prevesti u električnu, mada je specifična snaga koja se može dobiti vrlo mala.
Tehnološki postupak proizvodnje električne energije odvija se na sledeći način. Nuklearni reaktor oslobađa toplotu koja se koristi za zagrevanje vode I stvaranje snage vodene pare, koja se pretvara u električnu energiju. Nuklearni program proizvodnje električne struje započinje posle drugog svetskog rata. Međutim, ekspanzija ove industrije nije išla onim tempom koji su u početku predviđali oduševljeni eksperti. Razlozi su uglavnom bili sledeći: bezbednost reaktora; skladištenje i odlaganje radioaktivnog otpada; ekološki rizik I finansiranje. Ipak, udeo nuklearne energije u ukupnom bilansu svetske energije kreće se od 4do 5%. Pred sami kraj 20 veka u svetu radi čak 400 nuklearki, oko 150 je u izgradnji, a planirano je još 120. Na svetskom nivou one proizvode približno 12 % el energije61.
60 Lekić, T., i dr. Roba i tehnološki razvoj, Savremena administracija, Beograd, 1992.61 Đukuć, P., Pavlovski, M., Ekologija i društvo, Ekocentar, Beograd, 1999.
132
5.9. Energetika i ekologija
Podmirivanje budućih potreba za energijom u varijanti visokog ili srednjeg rasta svetske privrede moglo bi zaoštriti razvojne probleme, ali I dovesti do eksponencijalnog rasta ekološke destrukcije, koju ne bi mogao da podnese planetarni ekološki kapacitet. Treba imati u vidu da energetsko zagađenje vazduha posredno doprinosi sušenju šuma, daljim poremećajima strukture vazduha, globalnom otopljenju, efektu staklene bašte, kao i posledičnom zagađenju vode, tla I hrane. Sve u svemu, ekološko razvojne opasnosti od nezasite energetike u svetskim razmerama, nesagledive su.
Značajan problem može nastati usled neadekvatne strukture i budućih potreba za energijom. Zemlje u razvoju su sredinom 90 tih godina 20 veka trošile manje od jedne trećine energije u svetu. Međutim prema prognozama većine analitičara, rast njihove potrošnje u narednim godinama biće veoma visok, što bi moglo dovesti do toga da se njihova potrošnja 2005 te izjednači sa potrošnjom 25 najrazvijenijih industrijskih zemalja (OECD). Porast tražnje u zemljama OECD do tog momenta biće relativno mali oko 2,7% godišnje.
Ista prognoza, koja se proteže do 2015 godine, iako sa optimističkom orijentacijom u pogledu snabdevanja zabrinjava zbog predviđanja godišnjih stopa rasta potrošnje svih oblika energije koje se kreću od 6, 9 % za prirodni gas, pa do 2,3% za ugalj. Jedino bi proizvodnja atomske energije do 2015 te godine trebalo da se smanji za 6% zbog tekućeg zatvaranja nuklearki u većini razvijenih zemalja. Smatra se da će proizvodnja ovog oblika energije biti u porastu samo u zemljama koje su započele nuklearne programe kao što su Kina, Indija, Južna Koreja, Tajvan I Japan.
Prognoze međunarodne Agencije za energiju UN govore da će već do 2010 godine najrazvijenije zemlje trošiti manje od polovine energije u svetu. Ali veliki problem nastaju sa rastom energetskih potreba zemalja u razvoju. One će u varijanti visokog energetskog rasta već 2020 godine svoje učešće u svetskoj tražnji za energijom podići na 60%, a zemlje OECD će u to vreme ostvarivati samo 30% svetske energetske potrošnje. Do tada će tražnje u Severnoj Americi porasti 13% , a u zemljama u razvoju će se utrostručiti. Porast potrošnje energije u zemljama OECD do 2020 godine biće 0,3 % godišnje, a porast tražnje u zemljama u razvoju čitavih 4,2%62.
6. VODA U TEHNOLOŠKIM SISTEMIMA
62 Milenović, B., Privreda i životna sredina, Univerzitet u Nišu, Niš , 1999.133
Voda je najzastupljenija supstanca u prirodi i u proseku za 70% težinskog sastava živog sveta čini voda.
Voda je:
- neophodna životna potreba za čitavu biocenozu, uključujući i čoveka,- univerzalni rastvarač,- izvor hrane i minerala,- životna sredina za mnoge žive organizme,- bitan klimatski faktor,- prirodan estetski element,- predmet rada i sredstvo za rad,- izvor energetskih resursa,- mesto rekreacije,- opštedruštveno dobro.
Voda u tečnom stanju pokriva 71% ukupne površine zemlje. Ukupna količina vode na Zemlji iznosi oko 1,4. 109 km3 (1,4 milijardi kubnih kilometara) vode, od čega na slane vode otpada 97,4% a na slatke vode svega 2,6%. Ukupna raspodela vodenih resursa na Zemlji data je u tabeli63
Tabela 11: Ukupna raspodela vodenih resursa na zemlji
VODA KOLIČINA (km3) UDEO %
Morska voda 1.348,000.000 97,39
Led (lednici) 27,820.000 2,01
Podzemne vode 8,062.000 0,58
Jezera i reke 225.000 0,02
Atmosfera 130.000 0,001
Ukupno 1.384,237.000 100,00
63 Marković, D., Veselinović, D., Ispitivanje tla, vode i vazduha, Zavod za udžbenike, Beograd, 2007.134
Od ukupne količine slatke vode preko 77% je zamrznuto u polarnom ledu i u planinskim glečerima. U podzemnim vodama nalazi se oko 22% količine slatke vode, a za korišćenje ostaje svega oko 1% od čega je veći deo zagađen i nije za piće. To znači da Zemlja kao planeta ima velike rezerve vode, računajući i vodu koja se nalazi u atmosferi, ali ne i dovoljno pitke vode.
Potrošnja vode u svetu stalno raste. U prirodi između 1945 i 1970 godine, potrošnja vode u svetu je udvostručena, a od tada do ovog vremena učetvorostručena. Potrošnja vode zavisi od životnog standarda i društvenog razvoja stanovništva.
Prosečni stanovnik SAD troši dnevno 250 litara, stanovnik Evrope 150 litara na dan, a stanovnik zemalja u razvoju 12 litara dnevno. Za fiziološke potrebe čoveka neophodno je najmanje 2-3 litra vode dnevno.
U gradovima potrošnja vode je dvostruko veća nego na selu. Potrošnja vode u svetu raste sa razvojem industrije, energetike i poljoprivrede, a time voda postaje sve više zagađena i nepogodna za upotrebu. Zagađivanje vode se vrši pri njenom korišćenju i izdvajanju iz hidrološkog ciklusa i ponovnim vraćanjem ali sa izmenjenim fizičko-hemijskim i biološkim karakteristikama.
6.1. Kruženje vode u prirodi prirodni izvori i čistoća vode
Voda je jedini resurs na Zemlji čija se količina ne smanjuje, ali se njen kvalitet stalno pogoršava. Voda mora i okeana, kopna i atmosfere se pod uticajem toplotne energije Sunca i Zemljine teže nalazi u stalnom kruženju. Usled isparavanja sa površine mora, okeana, jezera, reka, tla, biljaka itd. u atmosferu prelazi velika količina vode. U gornjim, hladnijim, slojevima troposfere vodena para se kondenzuje u sitne kapljice (prečnika 0,001 do 0,01mm)i stvara oblake. Vazdušnim strujanjima oblaci odnose vodu daleko od mesta isparavanja i ona se vraća na zemlju u obliku atmosfernih padavina. Jedan deo padavina dospeva direktno u okean, jezera i reke, drugi deo na površinu kopna i procesom filtracije kroz zemlju obogaćuje se mineralnim i organskim supstancama, i obrazuje podzemne vode. Zajedno sa oticanjem površinskih voda, i podzemne vode dospevaju u reke a odatle u mora i okeane.
Iz kružnog toka vode se vidi da voda:
- neposredno isparava u atmosferu sa Zemljine površine,- isparava iz vodotoka, mora i okeana,- isparava putem životnih aktivnosti biljaka i životinja (transpiracija i respiracija),- prolazi kroz Zemljinu koru i zadržava se kao podzemna voda,- prelazi u vodotokove-reke, jezera, mora i okeane,- zamrzava se u obliku leda i trajno zadržava kao polarni led i sneg.
135
Prirodne vode imaju sposobnost da donekle neutrališu zagađenje jer teže da uspostave prvobitnu ravnotežu. Ta sposobnost je poznata kao samoprečišćavanje ili autopurifikaciona sposobnost vodotokova. Ako je zagađenje veliko onda je, pri upotrebi takvih voda, potrebno pristupiti prečišćavanju sa posebnim uređajima i postrojenjima. Vidi sliku: Sastav nečistoća u vodi.
Voda se u prirodi ne pojavljuje u hemijski čistom obliku, zbog toga što rastvara različite neorganske i organske supstance, čija količina u vodi znatno varira. Od količine ovih sastojaka zavise i karakteristike vode. Voda se prema svom poreklu može podeliti na:
- atmosfersku vodu,- površinsku vodu i - podzemnu vodu.
Atmosferska voda potiče od padavina kao što su kiša, sneg, led, inje i rosa. Ova voda sadrži rastvorene gasove iz atmosfere sa kojima dolazi u dodir: N2, O2, CO2, H2S, SO2, NH3, NO2 i dr. Atmosferska voda može sadržati i malu količinu rastvorenih soli. Sadrži i čvrste supstance kao što su čestice prašine i čađi, a u blizini mora i nešto soli, najviše hloride.
Nečistoće u vodi
GasoviSuspendovane i koloidne čestice
Rastvorene soli Organski sastojci
Kiseonik, azot, ugljen-dioksid, amonijak
Čestice gline i peska, skeleti biljaka
Organ. kiseline, šećer, alkoholi, humus. supstance, treset. supstance, mikroorganizmi
Soli koje čine Soli koje ne
Tvrdoću čine tvrdoću
Slika19 . Sastav nečistoća u vodi
136
Površinska voda koja se nalazi na površini Zemlje (potoci, reke, jezera, mora i okeani). Ona je u kontaktu sa zemljištem zbog čega je obogaćena suspendovanim i rastvorenim organskim i neorganskim supstancama. Sadržaj soli je mali u kopnenim vodama (reke, jezera), jer se površinska voda stalno razblažuje atmosferskom vodom, a sastav i sadržaj soli zavisi od geološkog sastava terena na kojima se te vode nalaze.
Podzemne vode nastaju inlitracijom atmosferskih padavina i površinskih voda do vodootpornog sloja gline, gde se nastavlja lagano kretanje vode u pravcu terena. Podzemni slojevi zasićeni vodom nazivaju se vodonosni slojevi. Podzemne vode se sporo kreću i pri filtraciji kroz sloj zemlje smanjuje se sadržaj supstanci koje daju boju, smanjuje se i sadržaj mikroorganizama, dok se povećava sadržaj mineralnih supstanci- rastvorenih soli i takva voda postaje mineralizovana. Voda je obično obogaćena solima magnezijuma, kalcijuma, natrijuma, ima konstantan sastav, nižu temperaturu, bistra je i bezbojna, bez mikroorganizama, pa je pogodna za piće i najčešće ne zahteva prečišćavanje. Konstatovano je da podzemne vode mogu sadržati preko 60 elemenata. Podzemne vode se dele na gornje ili plitke vode (one ispod same površine u zoni aeracije), na vode nad vodonepropusnim slojevima (freatski izvori) i između nepropusnih slojeva- arterske vode.
6.2. Pokazatelji kvaliteta vode
Kvalitet vode određuje se na osnovu organoleptičkih, fizičkih, hemijskih i bioloških pokazatelja.64
U organoleptičke pokazatelje spadaju sledeća svojstva vode: ukus, miris, boja, bistrina (zamućenost). Ova svojstva treba da budu karakteristična za vodu odgovarajućeg kvaliteta i ukoliko su ona izmenjena ukazuju na prisustvo nečistoća i takve vode se pre upotrebe moraju preraditi.
Temperatura prirodnih voda kao fizički pokazatelj zavisi od mesta nalaženja i godišnjeg doba. Podzemne vode karakteriše stalnost temperature koja se kreće oko 100 C, sem ako nisu termalne vode (temperatura iznad 370C). Površinske vode karakteriše promenljivost temperature od 0 do 300C.
Hemijski pokazatelji kvaliteta vode zavise od vrste i količine rastvorenih materijala u vodi. Tu spadaju tvrdoća, alkalitet, hemijska potreba kiseonika (HPK), biohemijska potreba kiseonika (BPK), sadržaj ugljendioksida, gvožđa, mangana, sulfata, azota itd.
64 Jančetović, M., Komercijalno poznavanje robe, BPŠ, Beograd, 2006.137
Pod tvrdoćom vode se podrazumeva sadržaj kalcijumovih i magnezijumovih jona. Tvrdoća se izražava preko količine kalcijumoksida (CaO) ili kalcijumkarbonata (CaCO3) u određenoj zapremini vode.
Prema sadržaju kalcijumovih i magnezijumovih soli u vodi, postoji sledeća klasifikacija po tvrdoći:
Tabela 12: Podela vode po tvrdoći
Kao CaCO3 mg/dm3 Kvalitet vode
0 – 75 Meka voda
75 – 150 Umereno tvrda voda
150 – 300 Tvrda voda
Iznad 300 Vrlo tvrda voda
Alkalitet vode je posledica prisustva hidroksilnih, karbonatskih i hiaokarbonatskih jona. Obično se izražava u mg CaCO3/l) koji je ekvivalentan određenom alkalitetu.
Hemijska potreba kiseonika (HPK) označava potrebnu količinu kiseonika za oksidaciju organskih i nekih neorganskih primesa koji se lako oksidišu (dvovalentno gvožđe, sulfiti).
Biohemijska potreba kiseonika (BPK) je količina kiseonika u mg/l potrebna da u datom vremenskom periodu obezbedi oksidacija biorazgradivih materija. Za potpunu oksidaciju potrebno je 21 ili 28 dana, ali iz praktičnih razloga usvojeno je da se BPK21 zameni sa BPK5, tj. sa količinom kiseonika utrošenom za 5 dana inkubacije.
Sadržaj pojedinih hemijskih elemenata i jedinjenja, u zavisnosti od namene vode, regulisanje odgovarajućim procesima. Tako, kvalitet vode za piće i za proizvodnju životnih namirnica propisan je Pravilnikom o higijenskoj ispravnosti vode. Po njemu sadržaj pojedinih supstanci ne sme preći tačno definisane i propisane granice.
Biološki pokazatelji kvaliteta vode određuju vrste i broj organizama koji žive u prirodnoj vodi. Njihovo prisustvo zavisi od hemijskih i fizičkih karakteristika vode. Prirodne vode normalno sadrže nepatogenu mikrobiološku populaciju. Sa otpadnim vodama se unose i patogene bakterije, virusi, paraziti koji su uzročnici raznih oboljenja.
138
6.3. Voda za piće
Za dobijanje vode za piće koriste se rečne i dubinske (arterijske) vode. Veoma mala količina vode za piće dobija se desalinizacijom slanih voda iako se oko 97% ukupne količine vode nalazi u morima i okeanima. Na današnjem stepenu tehnološkog i tehničkog razvoja ekonomski je opravdana upotreba neslanih kopnenih voda.
Za piće se može upotrebiti voda koja poseduje određena organoleptička, fizička, hemijska i mikrobiološka svojstva i čiji je kvalitet regulisan odgovarajućim propisima. Ona treba da je bistra, bezbojna, bez mirisa i organskih primesa, treba da je ukusna i ne suviše tvrda i mikrobiološki ispravna i zdrava. Dobija se neposredno iz prirodnih izvora ili tehnološkom obradom rečne, arterske i drugih voda. Da bi svi neophodni uslovi bili ispunjeni i voda se koristila za piće, potrebno je izvršiti određenu obradu (prečišćavanje). U zavisnosti od primesa koje traba odstraniti i vrste vode, primenjuju se različiti postupci prečišćavanja. najčešće se oni kombinuju i obuhvataju sledeće postupke obrade:
- bistrenje filtracijom,- deferizacija i demanganizacija, - dezinfekcija.
Filtracijom se najčešće prečišćavaju površinske vode iz kojih se uklanjaju obojenost, mutnoća, bakterije. Tehnološki proces se sastoji od koagulacije, flokulacije, taloženja, filtracije. Koagulacija i flokulacija, su procesi kojima se prisutne koloidne materije, koje se vrlo teško talože, prevode u taložni oblik. Kao koagulanti koriste se sulfati aluminijuma i gvožđa, polielektroliti.
Taloženju se podvrgavaju vode posle koagulacije i flokulacije. Taloženje se odvija u taložnicima gde dolazi do taloženja suspendovanih čestica u obliku mulja. Izdvojeni talog (mulj) se uklanja posebnim uređajima.
Filtracijom tj. propuštanjem vode kroz sloj zrnastog materijala (peska, uglja i dr.) iz vode se uklanjaju zaostale suspendovane i koloidne čestice i donekle smanjuje sadržaj bakterija.
Deferizacija i demanganizacija je proces uklanjanja gvožđa i mangana iz prirodnih voda. Gvožđe i mangan daju bljutav ukus pijaćoj vodi, te se moraju ukloniti, a takođe su nepoželjni u industrijskim vodama zbog određenih bakterija koje ih troše i čiji proizvodi smanjuju ili potpuno ispunjavaju preseke cevovoda.
Najčešće se kao metod uklanjanja gvožđa i mangana koristi aeracija. Tokom aeracije voda se raspršava i u nju uvodi kiseonik potreban za oksidaciju, a istovremeno potiskuje ugljenmonoksid,
139
što sve pogoduje izdvajanju gvožđa i mangana. Uklanjanje se zasniva na prevođenju rastvorljivih jedinjenja gvožđa i mangana, putem kiseonika, u manje rastvorljive.
Dezinfekcija vode se vrši da bi se uništili ili inaktivirali patogeni mikroorganizmi. U tu svrhu mogu se primeniti različite fizičke ili hemijske metode, kao što su:
- dezinfekcija toplotom,- dezinfekcija hemijskim agensima,- dezinfekcija ultravioletnim zracima, gama zracima, X-zracima i ultrazvukom.
Termička dezinfekcija (dezinfekcija toplotom) obavlja se na povišenoj temperaturi i predstavlja najstariji i najpouzdaniji metod.
Dezinfekcija hemijskim agensima se najviše primenjuje zbog svoje jednostavnosti i produženog delovanja dezinfekcionih sredstava. Kao agensi za dezinfekciju koriste se: hlor i hlorna jedinjenja, ozon, vodonik – peroksid.
Pretpostavlja se da se dezinfekciono dejstvo hlora i njegovih jedinjenja sastoji u njegovom reagovanju sa nekim enzimima koji su bitni za metaboličke procese u živim ćelijama.
Vodi za piće dodaju se i jedinjenja fluora-fluoridi u količini od 0,9 do 1,1 mg/l radi profilakse zubnog karijesa.
6.4. Voda u industriji
U industriji koriste se sledeće vrste voda:
- procesna voda,- tehnološka voda,- kotlovska napojna voda.
Procesna voda učestvuje u proizvodnom procesu ili se koristi kao sirovina. Procesna voda koja se, na primer, koristi u prehrambenoj industriji mora biti određenog kvaliteta. Ona mora, pre svega, ispunjavati sve uslove higijenske i mikrobiološke ispravnosti, odnosno ne sme sadržati nikakve materije koje mogu biti štetne po ljudsko zdravlje. Svojim kvalitetom može bitno uticati na tok tehnološkog postupka i kvalitet gotovih proizvoda.
Kao procesna voda u prehrambenoj industriji može se koristiti voda koja ima kvalitet vode za piće, a u pojedinim slučajevima i voda za piće mora se prethodno podvrgnuti određenim
140
postupcima obrade da bi se postigao željeni kvalitet (demineralizacija, odnosno omekšavanje vode).
Kvalitet tehnološke vode koja se koristi u pojedinim fazama tehnoloških postupaka zavisi od njene primene. Ukoliko se koristi kao voda i za pranje postrojenja i sirovina mora imati kvalitet vode za piće. Voda koja se koristi u ostale svrhe moraju imati kvalitet koji zavisi od specifičnosti date proizvodne faze.
Voda koja se koristi za napajanje parnih kotlova (dobijanje vodene pare) ne sme da sadrži suspendovane čestice, visoku karbonatnu tvrdoću i sastojke koji izazivaju koroziju metalnih površina. Ova voda obavezno podleže procesu omekšavanja. Priprema vode se prvenstveno sastoji u uklanjanju komponenti tvrdoće, te se voda podvrgava postupku omekšavanja.
Omekšavanje vode se izvodi u cilju uklanjanja karbonatne tvrdoće koja prouzrokuje stvaranje kamenca, koji deluje veoma štetno u uređajima za stvaranje vodene pare. Za uklanjanje karbonatne tvrdoće postoji više postupaka od kojih se najviše koriste sledeća dva:
- postupak po Klark-u i - izmenjivači jona.
Postupak po Klark-u podrazumeva upotrebu amonijačne sode (Na2CO3) i gašenog kreča (CaOH2). Reakcije omekšavanja su:
Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O
CaSO4 + Na2CO3 = CaCO3 + Na2SO4
Bikarbonati i ostali činioci tvrdoće se izdvajaju u obliku taloga.
Postupak izmene jona se zasniva na osobini nekih supstanci (specijalne sintetičke smole i prirodni ili veštački silikati natrijuma ili kalijuma) da mogu vezati jone kalcijuma i magnezijuma, a da umesto njih otpuštaju jone natrijuma ili kalijuma. Na taj način se sprečava stvaranje kotlovskog kamenca. Proces izmene jona se odigrava prema sledećoj reakciji :
Na2Im + Ca(HCO3)2 = CaIm + 2NaHCO3
gde je Im anjon jonoizmenjivačke supstance. Treba napomenuti da postoje jonoizmenjivačke supstance i za izmenu anjona.
Kod Klarkovog postupka omekšavanja stvoreni talog se odstranjuje, a kod jonoizmenjivačkog nije potrebno izdvajanje taloga, ali je potrebno prethodno prečišćavanje vode.
141
6.5. Otpadne vode
Svaka voda upotrebljena za određene svrhe, a zatim ispuštena u kanalizaciju, predstavlja otpadnu vodu. U opštem slučaju, otpadne vode su onečišćene raznim supstancama: suspendovanim česticama, organskim kiselinama i drugim organskim supstancama, otrovnim ili neotrovnim neorganskim supstancama, kiselinama i bazama, mikroorganizmima, itd. Sastav otpadnih voda veoma jako varira od jedne industrije do druge, i unutar jednog industrijskog pogona, od mesta do mesta, od dana do dana, od sata do sata - zavisno od toga koja je faza tehnološkog procesa u toku.
Otpadne vode se obično puštaju u prirodna izvorišta vode: kanale, reke, jezera, mora. Veoma često, ako se one ne prečišćavaju, mogu izazvati pravu pustoš u vodi u koju se ispuštaju. Stoga je danas u svetu, a i u našoj zemlji pokrenuta snažna akcija za zaštitu životne okoline, u kojoj istaknuto mesto ima prečišćavanje otpadnih voda.
Koji će se parametar upotrebiti kao kriterijum zagađenosti, u prvom redu zavisi od toga na koji način je voda nastala: tako, na primer, zagađenost otpadnih voda može se definisati na osnovu: boje, mirisa, količine suspendovanih čestica, isparnog ostatka, sadržaja pepela, pH, aktivne kiselosti, sadržaja određene hemijske supstance, itd. Glavnu opasnost od otpadnih voda, međutim uslovljavaju organske i neorganske supstance koje mogu oksidirati: oksidacijom ovih supstanci biološkim putem, pomoću mikroorganizama, iz vode se troši kiseonik. Usled utroška kiseonika rastvorenog u vodi, onemogućava se život u vodotokovima u koje se ispuštaju otpadne vode, pa dolazi i do pravog pomora ribljeg sveta.
Zbog svega ovoga, sadržaj supstanci koje mogu oksidirati predstavljaju prvi i osnovni, i skoro jedini opšti kriterijum onečišćenja otpadnih voda, zajednički za sve otpadne vode. Sadržaj ovih supstanci u vodi izražava se raznim pokazateljima:
- Permanganatni broj predstavlja broj miligrama kalijum-permanganata koji se troše na oksidaciju organskih supstanci iz vode pod određenim uslovima ogleda.
- Ultimativna potreba kiseonika (UPK), je količina kiseonika koja je teoretski potrebna za potpunu oksidaciju svih supstanci iz vode do krajnjih oksidacionih proizvoda.
- Hemijska potreba kiseonika (HPK), je količina kiseonika koja se utroši na oksidaciju sastojaka vode hemijskim putem pod precizno definisanim uslovima. Ako se kao oksidans koristi kalijumpermanganat, dobija se permanganatna vrednost vode.
- Biohemijska potreba kiseonika (BPK), je količina kiseonika koju utroši normalna mikroflora vode za oksidaciju supstanci rastvorenih u vodi biohemijskim putem pod standardnim uslovima. Pošto na ovaj način i u prirodi dolazi do utroška kiseonika iz vode, i pošto se ovim putem uklanja najveći deo supstanci koje mogu oksidirati iz vode u postrojenjima za prečišćavanje ili u rečnim tokovima, ovo je najvažniji i najčešće primenjivani kriterijum zagađenosti otpadnih voda.
142
- Neposredna potreba rastvorenog kiseonika (NPRK) predstavlja količinu kiseonika potrebnu za direktnu oksidaciju supstanci iz vode koje se lako i skoro trenutno mogu oksidirati.
Postupci za prečišćavanje otpadnih voda. Zavisno od vrste i obima zagađenja koriste se razne metode prečišćavanja otpadnih voda. Postoje primarni, sekundarni i tercijarni tretman voda. Ovi tretmani se koriste pojedinačno ili se kombinuju u zavisnosti od stepena zagađenosti.
Prečišćavanje se deli na:
- mehaničko (primarni tretman) - biološko (sekundarni)- fizičko-hemijsko (tercijarni).
Primarni tretman obuhvata odstranjivanje grubih čvrstih otpadaka suspendovanih u vodi pomoću sistema rešetki i sita. Drugi postupak mehaničkog prečišćavanja je sedimentacija čvrstih čestica u taložnicima na osnovu razlike u specifičnoj težini čvrstih čestica i tečnosti. U mehaničko prečišćavanje spada i filtracija gde se razdvajanje štetnih materija vrši u filterima. Najčešće se koriste peščani filteri koji predstavljaju bazene sa perforiranim dnom iznad koga se nalazi pesak različitih veličina čestica. Prolazeći kroz pesak štetne materije se zadržavaju između zrna peska, a tako prečišćena voda se odvodi iz filtera.
Sekundarni tretman predstavlja biološku degradaciju organskih otpadaka dejstvom mikroorganizama. Štetne materije razgrađuju se do CO2, H2O i mineralnih materija. Biološka degradacija može biti aerobna i anaerobna. Češća je aerobna pa je za ovaj proces prečišćavanja veoma važna aeracija.
Tercijarni tretman predstavlja završnu fazu u prečišćavanju voda. Njime se u potpunosti odstranjuju neorganska jedinjenja pre svega nitrati i fosfati. U tom cilju koriste se procesi sedimentacije, adsorpcije na aktivnom uglju, elektrolize itd.
143
7. TEHNOLOŠKI SISTEMI ZA PROIZVODNJU I PRERADU METALA
Metalurgija je nauka koja se bavi izučavanjem postojećih I razvojem novih postupaka I metoda ekonomičnog dobijanja metala. Takođe u okviru metalurgije se izučavaju struktura, svojstva I primena metala kao I njihova rafinacija, legiranje I dalja prerada u odgovarajuće poluproizvode I gotove metalne proizvode.
Metalurgija se može podeliti na:
- teorijsku metalurgiju,- baznu ili ekstraktivnu metalurgiju,- prerađivačku metalurgiju.
Teorijska metalurgija se bavi izučavanjem kristalne strukture metala I legura, njihovih svojstava kao I načina osnovnih procesa dobijanja.
Bazna ili ekstraktivna metalurgija obuhvata proizvodnju sirovih metala iz ruda I drugih materijala koji ih sadrže, njihovu rafinaciju I legiranje. U baznoj metalurgiji preovlađuju hemijski procesi.
Prerađivačka metalurgija obuhvata preradu metala I njihovih legura u poluproizvode, a ponekad I gotove proizvode. Dominantni procesi u prerađivačkoj metalurgiji su fizičkog karaktera.
Metaloprerađivačka industrija proizvodi veliki broj različitih proizvoda koji se prema standardnoj klasifikaciji mogu svrstati u nekoliko grupa:
- proizvodi mašinogradnje (motori I turbine, poljoprivredne mašine I oprema, mašine za obradu I preradu drveta I metala, mašine I oprema za druge industrije).
- Elektrotehničke mašine I aparati,- Transportna sredstva (automobili, kamioni, autobusi, motocikli, bicikli I ostala drumska
vozila, šinska vozila, brodovi I druga plovna sredstva, avioni I druga vazduhoplovna sredstva),
- Merni I kontrolni instrumenti,- Laboratorijska oprema,- Optički instrumenti, i- Ostali metalni proizvodi.
144
7.1. Metalni materijali
7.1.1. Osobine metala
Osnovne odlike metala su karakterističan metalni sjaj, sposobnost plastičnog deformisanja I toplotna I električna provodljivost. Ova svojstva su najtešnje povezana sa unutrašnjom građom metala koju karakterišu tzv metalne molekulske veze.
Tehnologija dobijanja metala zavisi od karakteristika ishodne sirovine rude. Najčešće se radi prema sledećoj šemi: vađenje rude, obogaćivanje rude, topljenje poluproizvoda, rafinacija ili prerada poluproizvoda. Topljenjem se, na primer, dobijaju gvožđe, čelik, bakar I drugi metali. Pored toga, za dobijanje metala često se primenjuje I postupak elektrolize; tako se, između ostalog, dobijaju aluminijum, magnezijum I još neki metali.
Metali imaju vrlo veliku primenu u svim oblastima tehnike. Ovo je uslovljeno nizom pozitivnih svojstava metala kao što su visoke mehaničke karakteristike, mogućnost obrade deformacijom (valjanje, kovanje, izvlačenje), mogućnost livenja, zavarljivost I dr. međutim oni imaju I određene nedostatke: imaju značajne zapreminske mase, pri delovanju raznih gasova I vlage podložni su koroziji, pri visokim temperaturama značajno se deformišu itd.
U tehničkoj praksi retko se primenjuju čisti metali. Najčešće se primenjuju legure-složene supstance koje se dobijaju interakcijom dva ili više metala ili interakcijom metala sa nemetalima. Na ovaj način dobijaju se materijali koji su u odnosu na čiste metale u prednosti u pogledu mehaničkih, hemijskih, tehnoloških I drugih tehničkih svojstava, a koji su pored toga u ekonomskom pogledu povoljniji.
Svojstva metala prvenstveno zavise od njihove strukture odnosno unutrašnje građe I rasporeda atoma u prostoru. Metali imaju određena svojstva (fizička, hemijska, mehanička, tehnološka) koja imaju veliki značaj za ocenu njihovog kvaliteta I za primenu u raznim granama delatnosti. Metali poseduju sledeća svojstva što ih razlikuje od ostalih elemenata:65
- Imaju kristalnu strukturu I metalni sjaj;- Nalaze se u čvrstom agregatnom stanju, sem žive;- Poseduju izuzetno dobru provodljivost toplote I elektriciteta;- Tačke topljenja su tačno definisane;- Neki metali imaju magnetna svojstva (gvožđe, nikl, kobalt I dr);- Imaju veliku čvrstoću;- Mogu se prerađivati plastičnom deformacijom (presuju, valjaju, savijaju).
65 Đorđević, V., Mašinski materijali, Mašinski fakultet, Beograd, 2000.145
Metali se prema boji dele u dve glavne grupe:
- Crni metali;- Obojeni metali.
Obojeni metali se dele na:
- Teške (gustine iznad 3,5 g/cm3)-bakar, olovo, cink, nikl);- Lake (gustina ispod 3,5 g/ cm3)- aluminijum, magnezijum I dr.)- Retke (molibden, volfram, vanadijum);- Plemenite (srebro, zlato, platina, iridijum, paladijum);- Radioaktivne (uran, torijum, radijum);- Raspršene (germanijum, galijum, selen, telur).
Crni metali se proizvode u većim količinama od svih ostalih metala. Obojeni metali su lošijih mehaničkih svojstava od crnih, ali su otporniji na koroziju I lakše se oblikuju.
7.1.2. Legure
Većina metala u hemijski čistom stanju imaju neke nepovoljne osobine, pa se zbog toga mnogo češće koriste u obliku legura. Legurama se nazivaju materijali koji sadrže dva ili više metala ili metala i nemetala u određenim odnosima. Dobijaju se spajanjem potrebnih komponenata i zatim očvršćavanjem zajedničkog rastopa. Međutim, mogu se dobiti i zajedničkim proizvodnim procesima kao i sinterovanjem ili električnim putem.
Prema broju elemenata koji ih čine, legure mogu biti dvokomponentne, trokomponentne, četvorokomponentne i višekomponentne, a prema nameni legure za livenje i legure za gnječenje (legure za obradu deformacijom).66
Pri legiranju dolazi do promena osnovnih strukturalnih, toplotnih, mehaničkih i hemijskih osobina. Cilj legiranja je da materijal dobije željene osobine. Pri tome se na primer jeftiniji metal oplemenjuje dodatkom skupljih , skup materijal pojeftinjuje dodatkom jeftinih, ili se legiranjem u različitim razmerama dobijaju materijali sa širokim spektrom osobina I cena, što omogućuje izbor optimalnog materijala za svaku pojedinu namenu.
Osobine legura su različite u odnosu na osobine svake pojedinačne komponente, ali po pravilu gotovo nikada ne predstavljaju zbir niti ponderisanu srednju vrednost osobina komponenata. Tako je pri izboru materijala, vodeći računa samo o potrebnim osobinama, proizvoda, moguće
66 Ušćumlić D., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.146
izabrati materijal kome sniženjem cene usled legiranja nisu bitno pogoršane potrebne osobine, odnosno materijal kome su osobine bitno poboljšane uz relativno mali porast cene. Međutim, neke osobine se ne mogu poboljšati legiranjem. Tako je na pr. tačka topljenja legure uvek niža od tačke topljenja najteže topljive komponente, a električna provodljivost slabija od provodljivosti komponente sa najboljom provodljivošću. To znači da se legiranjem često ne mogu dobiti osobine bolje od osobina pojedinih komponenata. Kako međutim kvalitet najčešće predstavlja skup određenih osobina, legiranjem se mogu postići optimalne osobine kombinujući osobine polaznih materijala. Za različite tehničke promene posebno su značajna poboljšanja mehaničkih, tehnoloških, estetskih i hemijskih osobina (otpornost na koroziju) postignuta legiranjem. Njihov zajednički činilac su ekonomski efekti postignuti tokom proizvodnje određenih proizvoda i njihove eksploatacije. Danas je poznato preko deset hiljada različitih legura, a njihov broj stalno raste. Poseban značaj imaju legure gvožđa , odn. razne vrste legiranih čelika i njihov broj je najveći. Od obojenih metala legure aluminijuma i bakra imaju veliki tehnički značaj pa je i njihov broj veoma veliki. Ostali metali svojim legurama obezbeđuju materijale potrebne za najrazličitije primene, pri čemu bi od klasičnih posebno trebalo istaći cink, olovo, kalaj i antimon, a od savremenih magnezijum, berilijum, cirkonijum i posebno titan, ne zanemarujući ostale.
7.1.3. Osnovni metalurški procesi
Metali su, u rudama u obliku svojih složenih jedinjenja iz kojih se dobijaju komplikovanim tehnološkim procesima. U suštini, ovi se procesi zasnivaju na procesu redukcije od kojih su najvažniji: pirometalurški (termički) postupak se zasniva na redukciji oksidnih ruda Fe2O3; CuO itd.) s ugljenikom pri visokim temperaturama (500- 20000C) uz veliki utrošak goriva (koksa) koje je potrebno za postizanje neophodnih temperatura i za redukciju. Hidrometalurški postupak (mokri postupak) sastoji se u prevođenju rude u topivi oblik i odvajanje metala iz vodenog rastvora pomoću električne energije- elektrolizom. Ovaj postupak zauzima sve više mesta jer se dobijaju metali velike čistoće, a sve više je pogodan za iskorišćavanje siromašnih ruda.
Elektrometalurški postupak sastoji se u dobijanju i rafinaciji metala primenom električne energije za topljenje rude u električnim pećima (ili elektrotermički postupak) ili za elektrolitičko razlaganje (elektrolitički postupak). Ovaj se postupak uglavnom koristi kod proizvodnje aluminijuma, podrazumevajući da se prvo hidrometaluruškim putem dobije čist oksid.
Postupkom rafinacije se po pravilu rafinišu metali dobijeni pirometalurškim (termičkim) postupkom redukcije, dok je to kod ostalih postupaka ređe potrebno.
Suština pirometalurške ili termičke rafinacije je u obradi rastopljenog metala sa sredstvima izrazitog afiniteta prema pratiocima metala. Obično je to kiseonik, ali mogu biti i sumpor, hlor i
147
td. Pratioci se uklanjaju u obliku šljake ili gasa jer kiseonik oksidiše primese, Ovim postupkom dobija se čist metal ali je postupak dosta skup. Princip ovog postupka sastoji se u upotrebi anode od sirovog metala (u obliku debele ploče) i katode od čistog metala(u obliku tankog lima) a kao elektrolit služi rastvor soli.
U industrijskim razvijenim zemljama industrija metala se temelji na dva izvora. Glavni izvor za dobijanje metala su odgovarajuće rude, a drugi, je prerada već korišćenih metala kao metalni otpaci i škart koji nastaju u procesu proizvodnje. U prvom primeru govori se o primarnoj a u drugom o sekundarnoj proizvodnji.67
Reciklovanjem korišćenog metala(upotrebom sekundarnih sirovina) može se ostvariti veliko energetsko rasterećenje metalurgije. Time potrošnja energije u metalurgiji može da se smanji za 60 do čak 95 %, zavisno od metala (tabela).
Tabela 12. Približna potrošnja primarne energije u proizvodnji metala u MJ/t7.
MetalIz sekundarnih sirovina
Iz rude
Sirovi čelik 15,000 37,400
Aluminijum 14,000 1,400,000
Bakar 21,000 79,900
Cink 21,000 140,000
Olovo 12,000 29,900
Težnja metaloprerađivačke industrije je da uz što manji broj operacija i njihovo što kraće trajanje dođe do gotovog proizvoda, jer to obično istovremeno znači i smanjenje utrošaka energije, povećanja produktivnosti rada i smanjenje troškova proizvodnje i cene proizvoda. Radi toga proizvođači metala (odn. metalurgija) metaloprerađivačima isporučuju metale i legure u obliku poluproizvoda. To istovremeno omogućuje snižavanje troškova proizvodnje u metaloprerađivačkoj industriji. Kao poluproizvodi se najčešće javljaju: odlivci, otkivci, valjane i vučene trake, šipke, profili, limovi , žice, cevi.
67 Jančetović, m., Komercijalno poznavanje robe, Beogradska poslovna škola, Beograd, 2007.148
7.1.4. Prerada i oplemenjivanje metala i legura
Metali dobijeni na napred opisani način kao i odgovarajuće legure, se nakon ispuštanja iz metalurških peći liju u kalupe. Na taj način se dobijaju komadi različitih oblika, koji mogu biti finalni proizvod ili poluproizvod namenjen daljoj preradi u čvrstom stanju. Metalni proizvodi se radi smanjenja troškova kasnije prerade i /ili poboljšanja kvaliteta, posebno mehaničkih osobina podvrgavaju postupcima prerade i oplemenjivanja, koji se uglavnom mogu svrstati u sledeće grupe: postupci obrade metala plastičnom deformacijom, postupci obrade metala skidanjem strugotine, postupci spajanja metalnih delova, postupci termičke obrade i postupci termohemijske obrade.
U okviru metalurgije, metali se najčešće prerađuju livenjem i/ili plastičnom deformacijom. Ostali postupci prerade se obično primenjuju u raznim granama metaloprerađivačke industrije.
- Livenje je postupak oblikovanja kod koga se metalni materijal u istopljenom stanju ulivaju u kalupe od metala (kokile) ili peska. Nakon hlađenja i očvršćavanja odlivak trajno zadržava oblik šupljine kalupa. Na ovaj način se relativno jednostavno i ekonomično mogu dobiti proizvodi vrlo komplikovanih geometrijskih oblika, koje više nije potrebno dorađivati ili je dovoljna mala dorada.
Cilj obrade metala plastičnom deformacijom (ili gnječenjem, kako se još nazivaju ovi postupci) je oblikovanje u cilju boljeg prilagođavanja poluproizvoda potrebama metaloprerađivačke industrije, kao i dobijanja homogenije strukture, čime se poboljšavaju mehaničke osobine materijala. Plastičnom deformacijom se mogu obrađivati svi metali i legure. Postupci mogu da se izvode na hladno ili na toplo, odnosno na normalnoj ili povišenoj temperaturi. Najvažniji postupci obrade deformisanjem su kovanje, presovanje, valjanje, izvlačenje. 68
Kovanje je postupak obrade metala kod koga se deformacija vrši delovanjem dinamičke sile. Na metal, obično u toplom stanju se deluje udarcima čekića većih ili manjih površina ili gnječenjem pomoću prese. Kao proizvod nastaju razni alati, oruđa, vratila, osovine, točkovi.
Presovanje je postupak sličan kovanju, ali se deformacija vrši pritiskom. Kvalitet presovanog proizvoda je često puta bolji nego kod kovanog proizvoda, pošto je raspored sila koje deluju na predmet obrade ravnomerniji. Presovanjem se mogu dobiti slični proizvodi kao kod kovanja, a sem toga još i delovi auto karoserija, aviona, vagona i drugih saobraćajnih sredstava i sličnih proizvoda.
68 Urošević, S., Mikijelj. V., Tehnologija, Ekonomski fakultet, Beograd, 1979.149
Valjanje je postupak koji se uglavnom koristi za dobijanje limova, traka i profila različitih preseka i dimenzija, šina, cevi.
Izvlačenje je postupak obrade deformisanjem kojim se dobijaju razni vučeni proizvodi i žice, malih preseka koji se ne mogu dobiti valjanjem. Poseban slučaj ovog postupka je duboko izvlačenje, koje se primenjuje na pr. kod dobijanja tube ili limenki od aluminijuma.
Postupcima obrade metala skidanjem strugotine se dobijaju proizvodi veoma preciznih oblika i dimenzija i visokog kvaliteta površine, kakvi se ne mogu dobiti ostalim postupcima prerade. Zbog toga je, obrada skidanjem strugotine često poslednja faza u proizvodnji metalnih proizvoda, a neophodna je u izradi raznih mašina, preciznih alata, sklopova is l.
Struganje je postupak obrade metala koji se najčešće sreće u mašinskoj industriji. Metalni deo, koga treba obraditi, se obrće oko svoje ose, a nož, koji se kreće aksijalno ili radijalno, skida strugotinu spiralno ili u slojevima. Na ovaj način se mogu dobiti osovine, čaure, cilindri, klipovi, matice, zavrtnji, puževi i sl.
Glodanje je postupak u kome zupci glodalice koja rotira, skidaju strugotinu sa površine metala, slično struganju, ali tako da svaki zubac deluje kao poseban nož. Glodanjem se dobijaju otvori, ispupčenja i udubljenja na ravnim pločama, osovinama i sl. i uopšte razni asimetrični detalji delova obrađenih na druge načine.
Brušenje je obično jedna od poslednjih faza obrade pri proizvodnji delova mašina i alata. Ono omogućuje postizanje veoma velike dimenzione preciznosti i visokog kvaliteta površine proizvoda. Sastoji se u skidanju strugotine pomoću bruseva, tocila i drugog brusnog materijala. Preciznost izrade zavisi od finoće brusnog materijala, vrste veziva i brzine obrade.
Poliranje se sastoji u dobijanju naročito glatkih površina pomoću najfinijih i najtvrđih abrazivnih materijala (prah dijamanta, korunda i sl.).
Bušenje je proces izrade otvora na metalnim poluproizvodima, a izvodi se pomoću različitih tipova burgija (spiralnih, valjkastih, pljosnatih ili specijalnih) od tvrdih metala ili elektrokorunda, silicijumkarbida, borkarbida, dijamanata. Za fina i precizna bušenja danas se primenjuju metode koje koriste ultrazvuk, mlaz vode pod veoma visokim pritiskom, laserski svetlosni zrak, snop elektrona itd.
Metali se mogu spajati na razne načine, ali će ovde biti pomenuti samo oni kojima se metalni delovi spajaju u krutu celinu.
Zakivanje je spajanje metalnih delova zakovicama. Ovakva veza je čvrsta, ali zahteva veći utrošak rada i materijala i masu konstrukcije i otežava zaštitu od korozije. Koristi se, mada u manjoj meri nego ranije, u brodogradnji, mostogradnji, mašinogradnji.
150
Spajanje zavrtnjima je slično zakivanju samo se kao elementi za spajanje koriste zavrtnji, koji se lakše postavljaju, a i veza se može lako rastaviti bez oštećenja elemenata.
Zavarivanje se sastoji u spajanju metalnih delova spajanjem dodirnih površina. Važniji postupci zavarivanja su autogeno, električno, tačkasto, aluminotermijsko, kovačko zavarivanje.
Lemljenje je povezivanje metalnih delova posredstvom rastopa sredstva za lemljenje, na pr. legura kalaja i olova (meko lemljenje) ili bakra i cinka uz eventualni dodatak srebra (tvrdo lemljenje).
Lepljenje je postupak koji se razvija u novije vreme, a bazira na primeni novorazvijenih lepkova ili adhezivnih sredstava. Postupak treba da omogući spajanje delova uz istu ili veću jačinu veze od one koja se dobija lemljenjem. Ako je neophodno da postoji električna veza između delova koji se spajaju, u lepkove se dodaju metalne (na pr. srebrne) čestice.
Termičkom obradom metalnih predmeta, metal se zagreva do određene temperature, i zatim hladi različitim brzinama i/ ili različitim sredstvima. Cilj termičke obrade je da se struktura koja postoji na višoj temperaturi zadrži i u ohlađenom metalu, čime se dobija proizvod boljih osobina, na pr. veće čvrstoće i tvrdoće ili tvrde površine a žilavog jezgra ili tvrdog jezgra a meke i lako obradive površine i sl. Termička obrada je po pravilu završna faza obrade, da bi se prethodna obrada vršila u stanju kad materijal ima lošije mehaničke osobine, i time smanjili troškovi.
Najvažniji postupci termičke obrade su:
Žarenje je tehnički postupak kojim se nestabilne strukture prevode u stabilne. Ima za cilj da poboljša obradivost rezanjem, plastičnost, ujednači hemijski sastav, ukloni unutrašnje napone.
Kaljenje je naglo hlađenje metalnih predmeta prethodno zagrejanih na određenu temperaturi. Time površinski slojevi dobijaju drugačiju strukturu od jezgra, pa nastaju predmeti sa tvrdim površinskim slojevima, što je posebno važno kod izrade nekih alata, sečiva, zupčanika, burgija.
Opuštanje (normalizovanje) je vraćanje metalnih predmeta u stanje u kome su bili pre termičke obrade.
Korozija je proces razaranja koji nastaje na granici između metala i sredine koja ga okružuje, pri čemu metali gube mehanička i druga svojstva. Od velikog uticaja na pojavu korozije imaju atmosferilije, gasovi, elektroliti i dr.
Prema mehanizmu nastajanja razlikuju se hemijska i elektrohemijska korozija metala i legura:
151
- Hemijska korozija nastaje usled procesa uzajamnog dejstva metala i sredine koja ga okružuje. Pri tome se obrazuju jedinjenja u čiji sastav ulazi metal i hemijska komponenta sredine koja izaziva koroziju (najčešće to su oksidi, ređe sulfidi i karbonati metala).
- Elektrohemijska korozija metala javlja se kada su metali u dodiru sa elektrolitom i postoje uslovi za nastajanje galvanskih spregova. Ovoj vrsti korozije najčešće podležu metalne konstrukcije sastavljene iz dva ili više metala.
Pojava korozije je često uzrok kraćeg veka trajanja opreme, lošijeg kvaliteta proizvoda, zastoja u radu, većih troškova održavanja i dr. Zbog toga metalne površine se štite od korozije zaštitnim prevlakama koje mogu biti metalne i nemetalne.
Metalne prevlake koriste se u slučajevima kada je uz antikorozivnu zaštitu potrebno da površina ima metalni karakter. Najčešće se gvožđe i čelik zaštićuju metalnim prevlakama i u tu svrhu koriste se obojeni metal ii legure koje su otporniji na uticaj sredine od metala na koji se nanose (bakar, cink, nikl, kalaj, srebro, zlato, mesing i dr.). Metalne prevlake nanose se različitim postupcima:69
- Potapanjem predmeta u tečan metal;- Prskanje predmeta rastopljenim metalom;- Difuznim postupkom;- Elektrolizom;- Hemijskim postupcima.
Metalne prevlake se nanose i na nemetalne materijale (plastične mase).
Nemetalne prevlake koriste se za zaštitu metala od korozije kao I za postizanje određenog estetskog efekta. Prema poreklu mogu biti:
- Organske zaštitne prevlake(boje, lakovi, guma, plastične mase);- Neorganske zaštitne prevlake (emajl, cement, beton))
7.1.5. Gvožđe
Hemijski čisto gvožđe ima oznaku Fe (Ferum), atomski broj gvožđa je 26, a specifična masa (težina) gvožđa je 7,8 kg/dm3. Radijus atoma gvožđa iznosi 0,127nm, a temperatura rastapanja je 15360C (a prema nekim izvorima 1528, 1535,1538, 15390C). Mehaničke osobine čistog gvožđa (ili železa) su relativno slabe (zbog čega se retko u mašinstvu koristi). Zatezna čvrstoća mu je
69 Asentić, R., Tehnički materijali , Zavod za udžbenike, Beograd, 2004.152
Rm = 180 do 250 MPa, nakon tečenja Re = 100 do 150 MPa, izduženje A= 40-50%, suženje Z = 70-90%, tvrdoća 45-55 HB i modul elastičnosti čistog gvožđa iznosi E = 223.000 Mpa.
Tehnološke osobine čistog gvožđa su dobre jer se veoma dobro može oblikovati deformacijama (dobra plastičnost i izduženje). Lošije se obrađuju skidanjem strugotine jer se lepi na oštricu alata. Čisto gvožđe ima odličnu magnetičnost. Svetlosive je boje. Ima visok afinitet prema mnogim elementima, a posebno prema ugljeniku i kiseoniku. Čisto gvožđe se dobija u laboratorijumskim uslovima i sadrži 99,999% Fe, a ostalo su primese.70
Tehničko gvožđe se dobija u industrijskim uslovima i ono sadrži čitav niz primesa. Zato i mehaničke i tehnološke osobine imaju neke druge vrednosti, a u zavisnosti od vrste i količine tih primesa u tehničkom gvožđu kao i od oblika u kome se primese pojavljuju u tehničkom gvožđu. Pored promene hemijskog sastava gvožđa, u kome se pojavljuju primese, menja se i struktura tehničkog gvožđa što takođe značajno doprinosi promenama osobina. U tehničkom gvožđu se mogu naći različite primese i pratioci, odnosno elementi koji različito utiču na osobine gvožđa. Ovi elementi u tehničko gvožđe dospevaju na različite načine (iz rude, topitelja ili goriva pri proizvodnji), a njihov uticaj na osobine gvožđa može biti pozitivan ili negativan. Elementi kao primese pojavljuju se u slobodnom stanju ili pak u vidu jedinjenja sa gvožđem ili između sebe, a neki se pojavljuju kao rastvori u kristalima gvožđa. Primese u gvožđu mogu se grupisati u nekoliko skupina:71
- Stalne primese ili pratioci,- Skrivene primese,- Slučajne primese i - Posebno dodate primese.
Sirovo gvožđe je jedna od faza u proizvodnji tehničkog gvožđa. Proizvodnja tehničkog gvožđa prolazi kroz nekoliko faza:
- Priprema sirovina (ruda i ostalih) za preradu,- Prerada sirovina u visokim pećima i dobijanja sirovog gvožđa kao neposrednog
polaznog materijala za tehničko gvožđe,- Prerada sirovog gvožđa u tehničko (čelik, liveno gvožđe).
Priprema sirovina, pre svega ruda gvožđa, svodi se na to da se iz njih izdvoje razne jalovine i da se izdrobe na pogodne komade. Rude su najčešće oksidne, gde je gvožđe sjedinjeno sa kiseonikom (Fe3O4, Fe2O3), ali ponekad su karbonatne (FeCO3) ili sulfidne (FeS2), koje se izlažu prženju radi dobijanja gvozdenih oksida.
70Sedmak, A., Šijački, V., Milosavljević. A., Mašinski materijali, Zavod za udženike, Beograd 2003.71Asentić, R., Tehničko gvožđe u mašinstvu, Zavod za udžbenike, Beograd, 2002.
153
Pripremljene sirovine (rude, topitelji i koks) ubacuju se u prostor visoke peći. Topitelji se unose u proces radi toga da olakšaju rastapanje teško topljivih sastojaka koji se nalaze u rudama (to su najčešće jalovine kao što su razni silikati ili karbonati). Kao topitelj najčešće se koristi krečnjak. Kao gorivo najčešće se koristi koks, jer ima visoku kalorijsku moć, tvrdoću i malo pepela i štetnih primesa.
Ruda se najčešće pomeša sa krečnjakom, pa se ubacuje u visoke peći. U visokoj peći je temperatura vrlo visoka (na samom ulazu oko 250, pa 400,1200 i u najnižim delovima je preko 16500C). U ovakvim uslovima, pored redukcije, pojavljuje se i proces karbonizacije ili ugljenisanja gvožđa. Naime, kada se gvožđe oslobodi kiseonika (u procesu redukcije) i postane slobodno, ono biva privučeno ka ugljeniku (jer gvožđe ima visok afinitet prema ugljeniku). Tako nastaje jedinjenje gvožđa i ugljenika, gvozdeni karbid (Fe3C) ili cement. Ovaj proces teče po sledećem obrascu: 3Fe + C = Fe3C.
Posle karbonizacije sirovo gvožđe postaje žitko i sliva se u donje delove visoke peći. Kada se nataloži veća količina ispušta se u lonce i šalje na preradu u tehničko gvožđe.
Osnovni proizvod visokih peći je sirovo gvožđe, a zgura I gasovi visokih peći predstavljaju sekundarne proizvode.
Sirovo gvožđe iz visokih peći sadrži ugljenik, silicijum, mangan i nečistoće u ukupnoj količini od 5- 6%. U zavisnosti od kvaliteta rude, načina proizvodnje i namene, postoji nekoliko vrsta sirovog gvožđa. Najvažnije vrste su:
- Sivo sirovo gvožđe i - Belo sirovo gvožđe.
Sivo sirovo gvožđe nastaje postepenim hlađenjem sirovog gvožđa izlivenog u kalupe, pri čemu se jedan deo ugljenika (čija ukupna količina iznosi 3,5 – 4%) rastvorenog u gvožđu, izdvaja u obliku grafita. Od prisustva grafita potiče i njegova karakteristična siva boja. Topi se na 1.120 – 1.2000C, dobro se lije i može se mehanički obrađivati čeličnim alatima. Zbog toga se skoro isključivo upotrebljava kao livačko sirovo gvožđe.
Belo sirovo gvožđe nastaje pri brzom hlađenju sirovog gvožđa, tako da ugljenik (zastupljen sa 3,4-4%) ostaje vezan u gvožđe u obliku karbida (Fe3C4). Topi se na temperaturi od 1.100 – 1.1500 C. Sadrži manje silicijuma a više mangana nego sivo sirovo gvožđe. Tvrđe je od sivog sirovog gvožđa i teško se lije. Zbog toga se uglavnom upotrebljava za proizvodnju čelika.
Pored belog i sivog gvožđa, proizvode se i specijalne vrste sirovog gvožđa: melirano sirovo gvožđe, temperliv, hematitsko sirovo gvožđe itd.
154
Zgura predstavlja proizvod topljenja jalovine, rude i pepela iz goriva sa topiteljem. Po svom sastavu, ona je složen silikat kalcijuma, magnezijuma i aluminijuma, što zavisi od sastava jalovine i topioničkih dodataka. Nekada je zgura predstavljala nekoristan proizvod. Međutim, kako je po sastavu slična nekim proizvodima industrije nemetala, danas se ona na više načina korisno upotrebljava: za izgradnju građevinskih objekata, proizvodnju metalurškog Portland cementa kao izolacioni materijal. Upotreba zgure je postala naročito značajna zbog proizvedenih količina, koje su približno jednake proizvedenim količinama gvožđa.
Gasovi visokih peći nastaju procesima oksidacije i redukcije, sadrže prosečno 20 – 30% CO, oko 60% N2, 6-12%CO2 I o,5-4% H I CH4.
7.1.6. Čelik
Čelici su legure gvožđa sa ugljenikom i drugim elementima koje se veoma mnogo koriste u svim oblastima tehnike. Prema hemijskom sastavu čelici se javljaju kao ugljenični (kada im osobine prevashodno zavise od ugljenika) i legirani čelici kada su osobine pod uticajem i legirajućih elemenata. Prema nameni čelici se dele na: konstruktivne, alatne i specijalne, ili čelike sa posebnim osobinama. Da bi se sirovo gvožđe prevelo u čelik, potrebno ga je (pre svega) prečistiti i iz njega otkloniti sve suvišne i štetne elemente, koje sirovo gvožđe nosi još iz visokih peći. Posle prečišćavanja potrebno je čeliku dodati one elemente koji će ga oplemeniti i tako ga učiniti kvalitetnijim. Ovo prečišćavanje se obavlja u specijalnim pećima, i to tako što se rastopljeno sirovo gvožđe dovodi u kontakt sa kiseonikom (ili sa nekim drugim elementima) kada se štetni elementi hemijskom vezom izlučuju iz masa gvožđa. Pri proizvodnji čelika koriste se razne metode i tehnike, a najčešće:
- Konvertorske metode,- Simens- martinova metoda i- Elektrometode dobijanja čelika.
Svođenje sadržaja ugljenika u legurama gvožđa ispod 1,7% predstavlja osnovu svih procesa koji se koriste za dobijanje čelika. U principu se taj zadatak ostvaruje na dva načina:
- Postupnim smanjenjem sadržaja ugljenika u sirovom gvožđu do one mere koja se postavlja prema zahtevnom kvalitetu čelika i
- Prethodnim skoro potpunim udaljavanjem ugljenika i naknadnim legiranjem sa ugljenikom u čelik.
155
Pored načina svođenja koncentracije ugljenika na potrebnu meru na vrstu i kvalitet nastalog čelika takođe utiču: vrsta peći, obloga peći, vid energije koji se primenjuje za ostvarivanje potrebnih reakcija.
Sirovi čelici, koji se dobijaju odgovarajućim postupcima liju se u specijalne sudove (kokile) u kojima se hlađenjem dobijaju očvrsli trupci – ingote. Oni nisu dovoljno čisti i ne mogu služiti specijalnim namenama. Zbog toga ih je potrebno rafinisati.
7.1.7. Označavanje čelika po standardima
Označavanje čelika nije regulisano međunarodnim standardima, već to svaka zemlja reguliše svojim standardima. Međutim, zajedničko za sve te propise jeste da se svakom oznakom utvrđuju neke zajedničke karakteristike čelika, kao što su zatezna čvrstoća, sadržaj ugljenika i sadržaj legirajućih elemenata, stanje čelika i sl. Sistem označavanja u Srbiji regulisan je po SRPS-u (srpski standard) i to (JUS C BO 002). Prema ovom standard čelici se označavaju oznakom koja sadrži sledeće delove (vidi tabele). 72
Navedeni standard razvrstao je sve čelike na dve grupe, i to na:
1. čelike sa utvrđenim mehaničkim osobinama i2. čelike sa utvrđenim hemijskim sastavom i mehaničkim osobinama.
1. Označavanje čelika sa utvrđenim mehaničkim osobinama. U ovu grupu spadaju ugljenični čelici sa utvrđenim mehaničkim osobinama i delimično utvrđenim ili neutvrđenim hemijskim sastavom.
Simbol na prvom mestu u osnovnoj oznaci za ove čelike jeste nula (0) i po tome se ova grupa čelika lako razlikuje od ostalih čelika.
Simbol na drugom mestu predstavlja brojku koja pokazuje zateznu čvrstoću, a prema tabeli.
Tabela 13: Standardno označavanje čelika.
72 Asentić, R., tehnički materijali, Zavod za udžbenike, Beograd 2007.156
Tabela 14: Označavanje čelika sa utvrđenim mehaničkim osobinama
SimbolZatezna čvrstoća(MPa)
SimbolZatezna čvrstoća(MPa)
SimbolZatezna čvrstoća(MPa)
0 Nije utvrđena 3 360 – 380 6 590 – 680
1 Do 300 4 390 – 420 7 690 – 780
2 300 – 350 5 490 – 580 8 790 – 880
9 890 i više
Iz tabele proizilazi da će čelik čija je zatezna čvrstoća između 490 i 580 MPa na drugom mestu osnovne oznake imati brojku 5.
Brojčani simboli na trećem i četvrtom mestu označavaju pripadnost određenoj podgrupi, što se vidi iz tabele.
157
- slovni simbol: Č – oznaka za čelik ili
ČL – oznaka za čelični liv
Č xxxx(x). x(x...).
-osnovna oznaka: sastoji se iz četiri ili pet brojčanih ili slovnih simbola kojima se označava vrsta čelika
- dopunska oznaka: sastoji se iz jednog, dva ili više brojčanih ili slovnih simbola i njihovih kombinacija, kojima se po potrebi označava namena, odn.stanje proizvoda
1
2
3
4- ostale dopunske oznake: sastoje se iz jednog, dva ili više brojčanih ili slovnih simbola i njihovih kombinacija kojima se po potrebi označavaju druge karakteristike čelika
Primeri označavanja čelika iz ove grupe :
Č0684 – čelik utvrđenih mehaničkih osobina, zatezne čvrstoće 590 – 680 MPa, sa ograničenim količinama S i P, delimično utvrđenim sadržajem Mn, C i Si is a dodatkom legirajućih elemenata radi poboljšanja mehaničkih osobina.
Tabela 15: Označavanje čelika utvrđenih mehaničkih osobina zatezne čvrstoće 590-680 Mpa sa sadržajem dodataka.
Simbol Podgrupa čelika prema čistoći
00 – 44 Čelici negarantovane čistoće, tj. Bez utvrđenog sadržaja S i P
101 – 449 Slobodno
45 – 79Čelici sa garantovanim sadržajem S i P. U ovoj podgrupi čelika ograničava se količina ostalih pratilaca, tj. Si, Mn i C
450 – 799 Slobodno
80 – 99
Čelici sa ograničenim sadržajem S i P, delimično utvrđenim sadržajem S i Si, Mn is a dodatkom legirajućih elemenata radi postizanja posebnih mehaničkih svojstava
801 – 999 slobodno
2. Označavanje čelika sa utvrđenim hemijskim sastavom i mehaničkim osobinama.
Ovoj grupi čelika pripadaju ugljenični čelici sa utvrđenim hemijskim sastavom i mehaničkim osobinama kao i legirani čelici.
Oznake čelika iz ove dve grupe razlikuju se samo u prve dve cifre u osnovnoj oznaci, a druge dve brojke imaju isto značenje kod obe grupe i ugljeničnih i legiranih čelika.
Struktura osnovne oznake kod ugljeničnih čelika je takva da na prvom mestu uvek stoji jedinica(1) i po tome se čelici iz ove grupe lako prepoznaju. Na drugom mestu stoji brojka koja pokazuje deset puta uvećanu količinu ugljenika u čeliku. Tako, ako čelik sadrži 0,5% C, na drugom mestu će stajati brojka 5, odnosno prva dva broja u oznaci će biti 15. Međutim, kada je količina ugljenika izražena dvocifrenim brojem, tada se vrši zaokruživanje. Na primer, 0,18%C
158
zaokružiće se na 0,2, pa če brojka u oznaci biti 2. Ukoliko čelik sadrži 0,9 %C ili više, u oznaci će stajati brojka 9. Tako će čelik sa 1,6%C imati na drugom mestu brojku 9, odnosno na prvom i drugom mestu stajaće broj 19.
Na trećem i četvrtom mestu kod ove grupe čelika stoje cifre koje su date u tabeli, a koje pokazuju tehnološku namenu čelika.
Primeri oznake ugljeničnih čelika:
- Č1506 – ugljenični čelik sa utvrđenim sastavom i osobinama, koji sadrži 0,5%C i nije namenjen termičkoj obradi;
- Č1220 - čelik za cementaciju koji sadrži 0,2%C;- Č1590 – čelik za automate sa 0,5%C;
Struktura oznake legiranih čelika razlikuje se u osnovnoj oznaci od ugljeničnih čelika u prva dva brojčana simbola. Naime, kod ove grupe čelika na prvom mestu u osnovnoj oznaci stoji redni broj legirajućeg elementa koji ima najveći uticaj na osobine čelika. Ovaj redni broj dat je u tabeli.
Tako, ako je čelik legiran niklom, na prvom mestu u osnovnoj oznaci stajaće brojka 5 kao redni broj nikla. Međutim, ako je čelik legiran sa još nekim elementom, na primer, hromom, onda će na drugom mestu stajati redni broj onog elementa čije je dejstvo na osobine čelika slabije.
Tabela 16: Označavanje čelika prema tehnološkoj nameni
SimbolPodgrupa čelika prema nameni
SimbolPodgrupa čelika prema nameni
00 – 19
101 – 199
Čelici koji nisu namenjeni za termičku obradu
70 – 70
701 – 799
Hemijski postojani i vatrootporni čelici
20 – 29
201 – 299
Čelici za cementaciju
Slobodno
80 – 89
801- 899
Brzorezni čelici
Slobodno
30 – 39 Čelici za poboljšanje 90 – 99 Čelici za automate
159
301 – 399 Slobodno
40 – 59
401 – 599
Čelici za alate
Slobodno
901 – 999 Rezervisano za ostale čelike koji ne pripadaju ni jednoj grupi
60 – 69
601 – 699
Čelici sa posebnim osobinama
Slobodno
Tabela 17: Označavanje legiranih čelika
Legirajući elementi
C Si Mn Cr Ni W Mo V Ostali
Redni broj 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tabela 18: Faktori uticaja elemenata na osobine čelika
Legirajući elementi
Si Mn Cr Ni W Mo V Co Ti Cu Al Ostali
Faktori 1 1 4 4 7 24 17 20 30 1 1 30
Stepen uticajnosti elemenata na osobine čelika ne zavisi samo od procenta njegovog učešća nego i od faktora (jačine) uticajnosti na osobine čelika. U stvari, svaki element ima svoje specifično delovanje na osobine čelika, ali sopstveni intenzitet delovanja. Faktori uticajnosti pojedinih elemenata na osobine čelika date su u tabeli. Iz tabele proizilazi da nikl četiri puta jače deluje nego silicijum ili mangan, a da molibden dvostruko jače deluje na čelik nego volfram itd. Znači, jedan procenat nikla ili hroma deluje isto kao i 4% Mn ili Cu. Dakle, ako treba utvrditi stepen uticajnosti legirajućeg elementa na osobine čelika njegov procenat učešća se množi sa faktorom uticajnosti. Na primer, stepen uticajnosti Mo sa 2% učešća iznosi 28, a hroma svega 8. To znači sa istim procentom učešća u čeliku veći uticaj imaće molibden nego hrom, tako da će na prvom mestu u oznaci biti broj 7, a na drugom 4. Ovaj čelik bi imao prve dve brojke u oznaci Č74.
160
7.1.8. Obojeni metali
Uobičajena je podela metala na crne i obojene, pa se tako deli i metalurgija na crnu i obojenu. U crne metale spada gvožđe, a ponekad i mangan i hrom, a ostali su obojeni. Obojeni metali se dele na nekoliko grupa:73
- Teški obojeni metali, gde spadaju oni čija je gustina veća od 5kg/dm3, kao što su: Cu, Pb, Zn, Ni, Co, Sn i dr.,
- Laki obojeni metali, čija je gustina manja od 5 kg/dm3, a tu spadaju: Al, Mg, Be, Ti i dr.,- Plemeniti metali, gde su: Au, Ag, Pt i td., - Retki metali, gde se ubrajaju: indijum, galijum, germanijum, selen, telur, volfram,
vanadijum, molibden, cirkonijum i dr.
Osnovne karakteristike obojenih metala u odnosu na čelike jesu slabije mehaničke osobine, bolja otpornost prema koroziji, veća istegljivost, bolja električna i toplotna provodljivost i dr. Pošto postoji čitav niz legura obojenih metala, navedene karakteristike treba uzeti uslovno, jer neke legure mogu imati bolje mehaničke osobine nego čelici (specijalne bronze i sl).
7.1.8.1. Bakar (Cu)
Bakar se dobija iz ruda od kojih su najznačajnije: halkopirit (CuFeS2), halkozin (Cu2S), kovelin (CuS) i kupirit (CuC). Postupak dobijanja bakra iz njegovih ruda dosta je složen i skup. Sastoji se od sledećih etapa: pripremanje ruda (drobljenje, prečišćavanje), proizvodnja bakrenca (bakarnog kamenca), dobijanje sirovog bakra i konačno proizvodnja čistog bakra putem elektrolize.
Bakar spade u teške obojene metale jer ima gustinu 8,94 kg/dm3. Boja bakra je svetlo crvenkasta, a temperatura topljenja mu je 10830C. Izvanredan je provodnik električne struje (58m/!!!mm2, odmah iza srebra). Međutim, ako se u bakru nađe neka od primesa, njegova provodljivost znatno opada. Toplotna provodljivost bakra je dva puta veća od aluminijuma i šest puta veća od gvožđa. Prisustvo samo 0,1% P smanjuje električnu provodljivost bakra za 50%, a prisustvo 0,1% Si za 63%. Mehaničke osobine čistog bakra nisu posebno dobre, ali se poboljšavaju obradom gnječenjem. Liveni bakar ima zateznu čvrstoću (Rm) između 140 i 190 MPa, toplo valjani 200 do 240, a hladno valjani čak 480 MPa. Žareni bakar ima tvrdoću svega 40HB, a hladno deformisan oko 100HB.
73Asentić, R., Obojeni metali u mašinstvu, Zavod za udžbenike, Beograd 2003.161
Bakar koji je usled deformacije očvrsnuo, ako se zagreje na oko 5500C i ohladi u vodi, gubi tvrdoću i čvrstoću i ponovo postaje mek i plastičan. Inače, bakar ima veliku plastičnost, pa se veoma dobro obrađuje deformacijom, i to u toplom i hladnom stanju. Može se valjati u veoma tanke limove (od svega 0,003mm) i izvlačiti u veoma tanke žice. Dobro se spaja lemljenjem ali se teže zavaruje, jer veoma brzo oksidiše i veoma brzo prenosi toplotu po dubini materijala.
Na temperaturi između 650 i 8500 C vrlo intezivno upija gasove (posebno vodonik) koji razara vezu između zrna i čini bakar veoma neotpornim. Ova pojava naziva se ,, vodonikova bolest bakra''. Naime, upijeni vodonik difunduje u masu materijala i dolazi u dodir sa oksidom bakra (Cu2O), koji se obično nalazi na granicama zrna (kao uključak) a zatim hemijski reaguje s tim jedinjenjem oduzimajući kiseonik iz njega(Cu2O+H2 =2Cu + H2O). Pošto se u ovoj reakciji javlja vodena para (usled povišene temperature), dolazi do pojave pritiska na granicama zrna usled čega pucaju veze među zrnima i nastaje opšte slabljenje otpornosti bakra. Bakar se loše lije jer upija gasove, pa se stvaraju šupljine u odlivcima. Isto tako, loše se obrađuje skidanjem strugotine, jer se lepi na oštricu alata i kida od osnovne mase (čupa) pa ostaje gruba površina. Bakar je otporan prema vodi i vazduhu, jer se prevlači tankim slojem karbonata (CuCO3
Cu(OH)2, koji se naziva patina, čime se usporava ili sprečava dalji proces korozije. Bakar nije otporan prema kiselinama i gasovima koje sadrže sumpor, a sa organskim jedinjenjima gradi otvoreno jedinjenje, pa se bakarni sudovi moraju prevlačiti kalajem ako se koristi u ishrani. Bakar je nemagnetičan i ima veoma izraženu osobinu legiranja sa mnogim elementima. Rafinisani (topionički) bakar sadrži 99 do 99,99 % Cu, a elektrolitički čak 99,999 % Cu. Kao štetne primese u bakru smatraju se Pb, S, Se, Bi, Sb, O, Te, a prisustvo Ni, Fe, Si, P poboljšavaju mehaničke osobine bakra. Međutim, prisustvo bilo kojih elemenata u bakru (pa i onih što povoljno deluju na mehaničke osobine) smanjuju njegovu električnu vodljivost. Čist bakar se koristi, pre svega, u oblasti elektrotehnike, a u mašinstvu tamo gde se posebno zahteva dobra provodljivost toplote (izmenjivači toplote), za grejače, hladnjake i sl. Na tržištu se javlja u vidu limova, cevi, žica, profila i sl. Pošto se bakar veoma dobro legira sa mnogim elementima, a posebno sa Zn, Sn, Al, Si, Pb, Be, pojavljuju se razne vrste legura bakra sa veoma širokom lepezom osobina i primene.
Legure Bakra. Bakar gradi veoma veliki broj legura sa mnogim metalima. Posebno se dobro legira sa cinkom, kalajem, aluminijumom, niklom, silicijumom, manganom, olovom i berilijumom. Legure bakra se dele na osnovu više kriterijuma, a najčešće na sledeći način:
- Na legure bakra sa cinkom (razne vrste mesinga) i - Na legure bakra sa kalajem i drugim elementima (razne bronze).- Ove dve velike grupe legura bakra, u principu mogu biti:- Legure pogodne za obradu livenjem i - Legure pogodne za obradu deformacijom (gnječenjem).
162
Označavanje ovih legura definisano je u SRPS-u C CO.002, kojima je predviđena sledeća struktura:
- Oznaka osnovnog naziva proizvoda od legure,- Oznaka hemijskog sastava legure,- Oznaka oblika i veličine proizvoda,- Oznaka načina izrade ili namene legure,- Oznaka dokumenta kojim je proizvod definisan,- Dopunska oznaka stanja strukture i površine.
Centralno mesto u oznaci svakako čini oznaka hemijskog sastava legure, iz koje se vidi koji elementi učestvuju u stvaranju legure. U ovom delu oznake legure bakra, na prvom mestu stoji hemijski simbol bakra, (Cu), a potom slede oznake legirajućih elemenata u leguri i njihov procenat učešća. Dodatni elementi, odnosno njihovi hemijski simboli, stavljaju se po redosledu učešća u leguri. Tako će oznaka legure bakra, koja sadrži 36% cinka i 3% olova, imati oznaku : CuZn36Pb3. Međutim, ako procenat učešća elemenata ispod 1, tada se pored njegovog hemijskog simbola ne stavlja i brojka. Na primer, legura bakra koja sadrži 38% Zn,3%Mn,2%Al i 0,7% Hi, imaće oznaku hemijskog sastava: CuZn38Mn3Al2Hi.
7.1.8.2. Aluminijum (Al)
Aluminijum spade u lake obojene metale. Od svih metala aluminijuma ima najviše u Zemljinoj kori. Dobija se iz boksita kao glavne rude, koji je aluminijumov hidroksid (Al2O3 x H2O). Postupak dobijanja je složen, a ima dve osnovne etape: dobijanje aluminijumovog oksida (Al2O3) koji se zove glinica, a druga etapa jeste elektroliza glinice i dobijanje čvrstog aluminijuma. Aluminijum ima gustinu od 2,7 kg/dm3, a boja mu je srebrnastobela. Kristališe u površinski centriranu rešetku kristala kubnog oblika i topi se na temperature od 6600C. Aluminijum veoma dobro provodi toplotnu i električnu struju (posle Au, Ag i Cu), odnosno 57% od provodljivosti bakra. Aluminijum se vrlo dobro obrađuje deformacijom, i to u toplom i hladnom stanju. Može se valjati u veoma tanke folije (do 0,004mm) i izvlačiti u veoma tanke žice. Međutim, kada se zagreje do temperature od 6000C njegova struktura postaje zrnasta i vrlo krta, tako se drobi u prah. Aluminijum se može liti, ali ima osobinu da upija gasove, pa zbog toga ostavlja poroznost u odlivcima. Pri hlađenju aluminijum se prilično skuplja (čak i do 1,8%) i ne popunjava uzane delove kalupa, pa za čist aluminijum kažemo da nema dobru livkost. Dosta se teško zavaruje, jer upija gasove pa stvara šupljine u varu. Isto tako po površini vara (na visokim temperaturama) pojavljuje se sloj aluminijumovog oksida koji je teško topljiv (topi se na 20500C), pa ovaj sloj ometa (ili prekida) proces zavarivanja. Zato se aluminijum i njegove legure zavaruju po posebnim postupcima. Aluminijum je otporan prema koroziji, jer se prevlači slojem oksida koji
163
ga štiti od daljeg prodiranja korozivnih procesa. Ta osobina se često koristi, pa se namerno (veštački) izaziva površinska oksidacija aluminijumskih delova radi zaštite od korozije. Ovo se najčešće vrši elektrolitičkim postupkom, pa se naziva eloksiranje (el-oks-al) ili eloksaža. Aluminijum se slabo obrađuje skidanjem strugotine (jer se lepi na vrh alata) ali uz velike brzine rezanja sa dijamantskim alatima dosta dobro se obrađuje. Mehaničke osobine su mu dosta loše. Čvrstoća livnog ili žarenog aluminijuma je 70 – 90 MPa,. A izduženje čak do 30%. hladno deformisani ima čvrstoću i do 180MPa, ali tada mu je izduženje svega 5%. Aluminijum kao konstruktivni materijal se koristi u mašinstvu samo tamo gde ne vladaju visoka naprezanja, ali u oblasti elektrotehnike je mnogo zastupljen. Isto tako koristi se tamo gde se traži dobra provodljivost toplote (hemijska i prehrambena industrija), zatim za izradu pribora i posuđa, kutija, kazana, cisterni. Mnogo se koristi u vidu tankih folija za pakovanje (sira, čokolade, bombona, cigareta). Aluminijum se dobro legira sa bakrom, magnezijumom, silicijumom, berilijumom, a koristi se i kao dezoksidator kod proizvodnje čelika.
7.1.8.3. Magnezijum (Mg)
Magnezijum je laki obojeni metal koji se dobija iz svojih ruda magnezita (MgCO3) i dolomita (MgCO3xCaCO3). Rude se prvo prevode u oksid (MgO) ili magnezijum- hlorid (MgCl2), a zatim izlažu redukcionom procesu ili elektrolizi radi dobijanja čistog magnezijuma. U novije vreme magnezijum se dobija iz morske vode, jer ona sadrži oko 0,38% magnezijum - hlorida. Magnezijum je srebrnastobele boje, gustine 1,74 kg/dm3 i temperature topljenja od 6500C. On se veoma lako spaja sa kiseonikom i po njegovoj površini stvara se tanak sloj oksida, ali neporozan pa ne štiti površinu od korozije. Na temperaturi od 700 magnezijum se (u praškastom stanju) pali i vrlo burno sagoreva razvijajući blještavu svetlost i veliku količinu toplote. Magnezijum nije otporan na koroziju (na vazduhu i u vodi), a takođe ga razaraju kiseline, a nešto manje baze. Mehaničke osobine magnezijuma su relativno slabe, ali mnogo zavise od prethodne obrade. Kao liven ili žaren on ima zateznu čvrstoću 100 – 120 MPa. Isto tako, tvrdoća mu poraste sa oko 30HB na oko 40HB. Ima slabu otpornost prema habanju, puzanju i na zamor. Magnezijum se ne može deformisati u hladnom stanju, ali zagrejan na temperature između 250 i 3500C dobro se kuje, valja i presuje. Dosta dobro se lije, ali su nužne mere predostrožnosti kako ne bi došlo do oksidacije (zapaljenja) u loncu ili kalupu. Isto tako, pri zavarivanju treba paziti da atmosfera bude neutralna zbog zapaljenja. Dobro se obrađuje skidanjem strugotine, ali uz oprez i intezivno hlađenje kako ne bi došlo do zapaljenja strugotine. Sredstvo za hlađenje ne sme biti voda. Radi slabih mehaničkih osobina i slabe hemijske otpornosti magnezijum se ne upotrebljava kao mašinski materijal u čistom stanju, a pošto sa nekim elementima (Al, Zn, Mn, Si, Ti, Cd) gradi veoma dobre legure, u tom obliku se vrlo mnogo koristi (posebno u vazduhoplovstvu). 74
74 Asentić, R., Vazduhoplovni materijali, Zavod za udžbenike, Beograd 2000.164
Čist magnezijum dosta se koristi u metalurgiji za dezoksidaciju čelika, bakra, nikla, kao i pri proizvodnji nodularnog liva. Isto tako, koristi se kao legirajući element u proizvodnji legura aluminijuma, kao i legura nikla, olova i dr.
Legure magnezijuma. Ove legure nastaju legiranjem magnezijuma sa nekim elementima, kao što su: aluminijum, mangan, silicijum, cink i titan. Najveći broj magnezijumovih legura nazivaju se elektronom, a to su legure navedenih metala sa magnezijumom u različitim kombinacijama. Navodimo jednu od kombinacija: 8 – 9% Al, 0,5 – 0,7/ Zn i 0,12 – 0,13% Mn. Ove legure se dobro obrađuju livenjem i gnječenjem, kao i termičkim postupcima. Tako, na primer, kaljenje ovih legura obavlja se tako što se delovi od elektrona zagrevaju do 400 0C i to dugotrajno (16 – 20 časova), jer se rastavljanje atoma aluminijuma u kristalu magnezijuma odvija veoma sporo. Veštačko starenje ovih odlivaka obavlja se zagrevanjem do temperature od 1800C i na toj temperature drže oko 16 časova. Pri obradi gnječenjem osobine ovih legura se menjaju. Često korišćene legure magnezijuma su: P.MgA16Zn3, P.MgA19Zn1, MgA16Zn itd.
8. TEHNOLOŠKI SISTEMI U INDUSTRIJI NEMETALA
165
Nemetalni proizvodi, odnosno proizvodnja keramike, spada u tzv baznu industriju svake zemlje. Čini osnovu i svojim radom i razvojem omogućava rad drugih industrija. Klasična keramika je bazna industrija za brojne privredne grane, npr. vatrostalni materijali su neophodni za metalurgiju, građevinska keramika, staklo, cement, i druga veziva su osnova za građevinarstvo i arhitekturu, keramički abrazivi za industriju mašina, elektroporcelan i druga elektrotehnička keramika čine osnove elektrifikacije zemlje. Savremeni keramički materijali su bazni materijali za industriju elektronskih uređaja, nuklearnu tehniku, avioindustriju, kosmonautiku, raketnu tehniku i mnoge druge oblasti savremene tehnike.
U tehnološkim postupcima dobijanja ovih proizvoda, najvažnije operacije su toplotne i mehaničke. Postupak počinje pripremom sirovina: drobljenje, mlevenje, sejanje, mešanje komponenata, ponekad sušenje. Nakon toga sledi oblikovanje pa sušenje i/ili pečenje i drugo. Jedan deo proizvodnog procesa zahteva visoke temperature da bi proizvod dobio karakteristične osobine. Zbog toga energija, najvećim delom toplotna zauzima značajno mesto u strukturi troškova proizvodnje. Stoga se teži korišćenju efikasnijih izvora energije (prirodni gas, butan-propan, ugalj, mazut) mada se u nekim slučajevima, gde su potrebne ekstremno visoke temperature, koristi i električna energija. Termičkim tretmanom proizvod dobija karakterističnu mikrostrukturu, koja dobrim delom zavisi od režima zagrevanja, a zatim i hlađenja.
Nemetalni proizvodi imaju mnoge dobre osobine:
- Visoku temperaturu topljenja odnosno vatrostalnost pod čime se podrazumeva sposobnost izdržavanja visokih temperatura bez deformacija oblika proizvoda;
- Veliku mehaničku čvrstoću i tvrdoću,- Veliku otpornost na koroziju,- Mali koeficijent toplotnog širenja,- Malu gustinu, što je važno kod konstrukcionih materijala,- Specifične optičke osobine za različite namene,- Određene elektromagnetne karakteristike.
Od loših mehaničkih osobina nemetalnih proizvoda treba spomenuti:
- Malu otpornost na udar,- Izrazitu krtost,- Malu otpornost na istezanje i savijanje,- Veoma mali žilavost,- Malu otpornost na progresivan rast mikropukotina.
Primenu proizvoda industrije nemetala kao konstrukcionih nemetala određuju njihove fizičko hemijske i tehnološke osobine. Te osobine su direktno zavisne od strukture materijala, kao i od prirode hemijske veze koja se ostvaruje u strukturi konstituenata datog materijala. Struktura i
166
priroda minerala koje ulaze u sastav sirovina određuju procese proizvodnje i ponašanje sirovina tokom toplotne obrade. Zato se problemu izbora i karakterizacije sirovina u tehnologiji nemetala poklanja izuzetna pažnja.
8.1. Keramički materijali
Pod keramikom se podrazumeva širok skup vrlo raznovrsnih proizvoda koji se dobijaju pečenjem gline kao osnovne sirovine. S obzirom na kompaktnost mase, keramički proizvodi se mogu podeliti na proizvode sa poroznom masom i proizvode sa polustopljenom masom. Kriterijum kompaktnosti koji se ovde primenjuje zasnovan je na karakteristici upijanja vode: u prvom slučaju upijanje je veće od 5%(u proseku 8 do 20%), dok je u drugom slučaju manje od 5% (najčešće 1 do 4%).
Opšte prihvaćena je podela keramičkih materijala na dve velike grupe: tradicionalni i savremeni keramički materijali.
Pod klasičnom ili tradicionalnom keramikom podrazumevaju se uglavnom proizvodi tehnologije silikata, mada ona danas obuhvata i čitav niz proizvoda čije sirovine nisu silikati. Primeri ovakvih proizvoda su veoma vatrostalni proizvodi na bazi grafita, neorganska malterna veziva, kreč, gips i drugo. Ovi proizvodi se ubrajaju u proizvode tehnologije silikata jer su načini proizvodnje i osnovni tehnološki procesi slični onima koji se koriste u tehnologiji silikata.
Savremena keramika obuhvata niz specijalnih materijala koji se dobijaju različitim tehnološkim procesima. Proizvodi iz ove grupacije omogućili su brojna praktična rešenja i dostignuća u oblasti elektronike, nuklearne tehnike, sistema za konverziju energije, u kosmonautici i drugim oblastima tehnike.
Klasifikacija nemetalnih, keramičkih proizvoda data je u tabeli75
Tabela 19. Proizvodi klasične i savremene keramike (tehnologije nemetala)
Klasična keramika Savremena keramika
75 Kostić, Gvozdenović, Lj; Tehnologija nemetala, Zavod za udžbenike, Beograd, 2004.167
Fina keramika: porcelan, fajans Oksidna keramika (visoko vatrostalna)
Građevinska keramika: pločice Super vatrostalna neoksidna keramika
Sanitarije, cigla, crep, kanalizacione cevi Nuklearna keramika (gorivo za reaktore)
Vatrostalni materijali: šamotne, dinas i grafitne opeke
Magnetna keramika (feriti)
Tehničko staklo: silikatno staklo Piezo keramika(za upaljače)
Monokristali
Metalokeramika (kermeti)
Abrazivi Pirokeramika
Emajli i glazure Nesilikatna stakla
Cementi i ostala neorganska veziva Molekulska sita (zeoliti)
8.1.1. Sirovine za proizvodnju keramičkih proizvoda
Glina se može definisati kao zemljasta mineralna masa sposobna da sa vodom obrazuje plastično testo koje nakon sušenja održava datu formu, a posle pečenja postaje čvrst materijal. Glina se dobija kao rezultat mehaničkog i hemijskog raspadanja stenskih masa i to u prvom redu magmatskih stena. Minerali magmatskih stena na taj način prelaze u kvalitativno nove oblike kao što je kaolinit. Na primer, kaolin glavna komponenta svake gline, nastaje raspadanjem minerala feldspata koji je prisutan u svim magmatskim stenama.
Čist kaolin je bele boje AL2O32SiO22H2O. Pored SiO2, Al2O3 i vode, glina u malim količinama može da sadrži i sledeće primese:CaO, Fe2O3, FeO, K2O, MgO i dr. Može se reći da je sastav glina na koju se nailazi u prirodi u opštem slučaju vrlo različit. On zavisi kako od stenskog materijala od koga je određena glina nastala tako i od samog načina nastanka. Čestice koje ulaze u sastav gline su vrlo sitne i obično imaju formu pločica, što je posledica specifične kristalne strukture minerala koji je grade. Čestice kaolina imaju veličine od 0,001 do 0,005 mm, dok su im debljine 10 do 20 puta manje. Zbog ovakve strukture i nerastvorljivosti mineralnih komponenata, glina sa vodom obrazuje koloidnu suspenziju.
168
Pri mešanju suve gline sa vodom glina bubri. Objašnjenje ove pojave je u tome da se voda inkorporira u kapilarne prostore između pločica izgrađivača glinene supstance što dovodi do njihovog međusobnog razmicanja. Ovaj proces leži u osnovi bitnog svojstva gline, svojstva plastičnosti. Naime, kada usled prisustva vode dođe do povećanja rastojanja između pločica, ove čestice su još uvek sa dovoljno bliskim međusobnim rastojanjima koja obezbeđuju uzajamna privlačenja. Na ovaj način masa je u stanju da zadrži oblik koji joj se daje i da dalje do izvesne granice prima vodu i zadržava je u svojoj strukturi. Prema tome, plastičnost glinenog testa se sa količinom vode povećava, ali samo do određene granice. Kada količina vode postane dovoljno velika i kada se rastojanja čestica gline jako povećaju, prestaje međudejstvo čestica i mešavina glina- voda prelazi u gustu viskoznu tečnost. 76
Na osnovu izloženog može se izvesti i zaključak da gubljenjem vode glina smanjuje svoju zapreminu tj skuplja se. Prirodnim mešanjem kaolina sa kvarcnim peskom, krečnjakom, piritom, liskunom, feldspatom i drugim primesama dobijaju se vrlo različiti glineni materijali.
Porcelanska glina, koja je bele boje, uglavnom sadrži kaolin sa vrlo malo primesa. Služi za izradu najfinijih keramičkih primesa.
Grnčarska glina takođe sadrži najviše kaolina, ali ima više primesa od porcelanske gline. Može da bude prljavo bela, siva, žuta, crvenkasta.
Ilovača osim kaolina, oksida gvožđa i drugih primesa sadrži značajne količine kvarcnog peska. Boje je žute ili crvenkaste.
Uma ima mali sadržaj kaolina pa je zato veoma neplastična. Može da bude sive, zelenkaste ili plavičaste boje.
Laporovita glina ima velike količine krečnjačkih primesa. Najčešće je sive boje.
Ciglarska glina sadrži relativno malu količinu kaolina, a puno drugih primesa. Nije mnogo plastična, ali je njena plastičnost ipak dovoljna da se može upotrebiti za izradu opeka za zidanje i crepova.
Da bi keramički proizvodi dobili odgovarajuće strukturalne, hemijske, mehaničke, i druge komponente kvaliteta, glinama koje su glavne sirovine se dodaju različiti dodaci. Time se sastav keramičkih masa prilagođava potrebama proizvodnog procesa i željenim karakteristikama proizvoda. Najvažnije grupe dodataka su:77
- Antiplastične materije se dodaju da bi se smanjila preterana plastičnost koja nije poželjna pri oblikovanju i sušenju keramičkih proizvoda pre pečenja. Isto tako pomoću njih se sprečava skupljanje proizvoda pri sušenju i pečenju, odnosno stvaranje pukotina
76 Muravljov, M., Građevinski materijali, Građevinska knjiga, Beograd, 2007.77 Ušćumlić. D., Urošević, S., I dr. komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.
169
na proizvodima. One se brižljivo biraju vodeći računa o čistoći, a zatim se pripremaju mlevenjem da bi se postigla zadovoljavajuća homogenizacija sa osnovnom glinenom komponentom. Kao antiplastična tela najviše se koriste kvarcni pesak, pečena glina (šamot) i boksit.
- Kvarcni pesak je važan dodatak glinenim kompozicijama a u prirodi se nalazi kao dolinski, rečni, morski i pesak pustinjskih dina, koji se međusobno razlikuju po čistoći, obliku i finoći zrna, što značajno utiče na kvalitet gotovog proizvoda.
- Pečena glina (šamot) je čest dodatak glinama kod izrade keramičkim proizvoda. Dobija se mlevenjem oštećenih i slomljenih predmeta iz same proizvodnje, što je od ekonomskog značaja za svaku fabriku. Pored toga pečena glina ima provereni sastav i čistoću i ne može da poremeti osnovne hemizme pri pečenju novih proizvoda, već deluje antiplastično u fazi pripreme, oblikovanja i sušenja izrađenih predmeta.
- Boksit se obično dodaje glinama za izradu vatrostalnih keramičkih proizvoda.- Topitelji su materije koje se koriste kao dodaci glinenim kompozicijama da bi se snizila
temperatura stapanja komponenata u toku pečenja i obrazovala rastopljena staklasta faza. Najčešće su to krečnjak, feldspat, razne vrste samlevenog stakla i slično.
- Krečnjak je po sastavu kalcijum karbonat, a kao topitelj se koristi u proizvodnji finih, belih keramičkih proizvoda, zbog čega treba da bude čist.
- Kreda koja se često koristi kao topitelj je po sastavu kalcijum karbonat sa primesom silicijum dioksida, s obzirom na njeno biološko poreklo.
- Feldspat je najčešće korišćeni topitelj u proizvodnji fine keramike (mekog porcelana), a u prirodi se javlja kao mineral koji je po hemijskom sastavu kalijumalumosilikat. Zbog promenjivog sastava, feldspat se u keramičkoj industriji određuje prema stepenu čistoće.
- Glazure su materije koje se odvojeno pripremaju od glinenih kompozicija. Po sastavu predstavljaju lako topiva stakla i koriste se u završnoj doradi nekih vrsta keramičkih proizvoda. Glazure se nanose na oblikovani predmet posle sušenja ili pečenja, iz finih vodenih disperzija uranjanjem ili prskanjem, a zatim peku u peći. Pomoću njih se u toku pečenja obrazuje rastopljena staklasta faza, koja povezuje čestice i proizvod čini neporoznim.
8.1.2. Tehnologija dobijanja keramičkih proizvoda
Oblast savremene i tradicionalne keramike, koja obuhvata industriju nemetala, sadrži naizgled veoma različite materijale, dok tehnologija njihove proizvodnje ima čitav niz zajedničkih osnovnih karakteristika. Šema njihove proizvodnje je ista, bez obzira na vrstu proizvoda i dobijeni proizvod će, zavisno od proizvodnih uslova, postići odgovarajuću mikrostrukturu.
Opšta šema tehnološkog postupka proizvodnje u industriji nemetala može se najjednostavnije prikazati na način dat na slici.78
Sve navedene faze u ovoj šemi nisu obavezno zastupljene. Postoji veliki broj proizvoda koji se uopšte ne oblikuju već se proizvode u rasutom, praškastom stanju. To su uglavnom malterna 78 Kostić-Gvozdenović, Lj., Tehnologija nemetala, Zavod za udžbenike, Beograd, 2004.
170
veziva: kreč, gips i cementi, kao i različiti neorganski pigmenti i drugi proizvodi industrije nemetala.
Priprema sirovine Oblikovanje Sušenje Pečenje
Slika 20: Opšta šema tehnološkog postupka proizvodnje nemetala
Priprema sirovina ima zadatak da obezbedi homogenu smešu polaznih sirovina u odgovarajućem fizičkom stanju (vlažnosti, gustine, plastičnosti, veličine čestica pojedinih komponenata i drugih karakteristika) za dalju preradu. Pri proračunu sastava sirovinske smeše mnogo je važniji mineraloški sastav sirovina od hemijskog. Proračun sastava sirovinske smeše vrše se na osnovu bilansa pojedinih oksida, preko poznavanja sastava pojedinih sirovina i tzv. empirijske formule krajnjeg proizvoda. Pri tome se pod empirijskom formulom podrazumeva formula u kojoj su molski odnosi pojedinih oksida iskazani celim brojem i koja je analogna i stehiometrijski hemijskoj formuli.
U operaciji oblikovanja zahvaljujući osobini plastičnosti (pod kojom se podrazumeva deformacija pod dejstvom sile i pri tome zadržavanje datog oblika i posle prestanka dejstva sile) keramičke mase, formira se zadati, tj. željeni oblik krajnjeg proizvoda. Pri dimenzioniranju kalupa za oblikovanje moraju se uzeti u obzir i pojave skupljanja keramičke mase posle operacija sušenja i pečenja kojima se oblikovani predmet izlaže u daljoj preradi.
Sušenjem i pečenjem se iz oblikovanog predmeta uklanja voda, pod čijim dejstvom se i razvila osobina plastičnosti neophodna za oblikovanje. Uloga vode je da međusobno poveže čestice sirovinske mešavine pri oblikovanju, pa se ona zato naziva još i tehnološkim vezivom. Ukoliko se kao vezivo ne koristi voda već neka druga, na primer organska materija, kao: karboksi-metil-celuloza (KMC), polivinil-alkohol (PA) ili skrob, onda se ne radi o klasičnom sušenju već o odstranjivanju veziva na drugi način. U tehnologiji klasične keramike vezivo je uglavnom voda, jer su glineni minerali koji su osnova ove keramike izrazito plastični u prisustvu vode. Neplastični prahovi su sirovine u tehnologiji savremenih keramičkih materijala pa se za njihovo oblikovanje koriste razna organska veziva.
Najvažnija faza u proizvodnji nemetala je proces pečenja. Tokom toplotne obrade u procesu pečenja nastaje keramička mikrostruktura krajnjeg proizvoda i postižu se upotrebne, odnosno korisne osobine keramike. Tokom toplotne obrade u sirovinskoj mešavini oblikovanoj u vidu
171
proizvoda određenih dimenzija i oblika ili u rasutom stanju kod proizvoda koji se ne oblikuju, odvijaju se sledeći pojedinačni procesi na različitim temperaturama:
- Termička disocijacija (izdvajanje CO2 iz karbonata) i dehidroksilacija minerala (izdvajanje H2O u obliku vodene pare iz hidroksilnih grupa u glinenim mineralima),
- Hemijske reakcije u čvrstom stanju na visokim temperaturama,- Rekristalizacija i transformacije pojedinih komponenata,- Sinterovanje i nastajanje staklaste faze (vitrifikacija).
Porcelani su najplemenitiji i najkvalitetniji keramički materijali. Odlikuju se belom bojom (što zavisi od čistoće sirovine), sjajem i staklastim izgledom preloma, jer se za njihovu proizvodnju masa zagreva iznad temperature sinterovanja.79
Tvrdi porcelan se sastoji pretežno od kaolina, pa se zato peče na višim temperaturama i to dva puta, prvo na oko 9000 C, tzv. biskvitno pečenje, a zatim posle glaziranja ponovo na oko 1400-15000 C. Tokom prvog pečenja masa gubi hemijski vezanu vlagu, a u drugoj dolazi do vitrifikacije glazure (mešavina kaolina, ortoklasa i krečnjaka).
Meki porcelan sadrži više topitelja i kvarca nego kaolina i peče se na nižim temperaturama (kineski i japanski porcelan). U meke porcelane ubrajaju se fit, segerov, koštani i drugi.
Elektroporcelan i steatit su vrste tvrdog porcelana namenjene izradi elektroizolacionog materijala. Sirovine za izradu elektroporcelana ne smeju sadržati okside gvožđa. Posebna briga vodi se pri proizvodnji elektroizolatora za dalekovode i transformatore visokog napona od kojih se pored elektroizolacionih svojstava traže i odgovarajuće mehaničke osobine. Elektroporcelan može da se podeli na proizvode za niski, srednji i visoki napon. Tu spadaju delovi za električne aparate: niskonaponske sklopke, signalne sklopke, rastavljači, osigurači, potporni izolatori, stezaljke, izolatori za telekomunikacione vodove, izolacioni materijal za razvodna postrojenja, za transformatore, specijalna elektrokeramika za radio tehniku i drugo. Steatit se dobija od talka, gline i feldspata i služi za izradu izolatora za visoke napone, kao i za izradu svećica u motorima i drugo. Proizvodi se dobijaju presovanjem, i to bez dodatka vode, a zatim se peku do 14000 C. Posle pečenja, materijal je sinterovan i otporan prema visokim temperaturama.
Sanitarna keramika može da se proizvodi od kamenine, faertona i sanitarnog porcelana.
- Kamenina je keramički materijal sa neostakljenom, neprovidnom i gotovo belom masom. Površina predmeta se obično glazira neprovidnim i glatkim glazurama. Predmeti su osetljivi na mehanička oštećenja, a pri dužoj upotrebi glazura obično puca pa se stvara mreža finih pukotina.
- Faerton je vrsta keramičkog materijala koji se izrađuje od vatrostalnih glina i mlevenog šamota. Predmeti izrađeni od ovog materijala su veoma otporni na udar. Zato se od ovog
79 Tasić, M., Tehnologija nemetala, Metalograf, Trstenik, 1971.172
materijala izrađuju predmeti debelih zidova kao što su: kade za kupatila, laboratorijski i kuhinjski lavaboi i slično. Kako proizvodi dobijeni od faertona imaju hrapavu površinu, to se u poslednje vreme ovi sanitarni uređaji izrađuju i od drugih sirovina.
- Sanitarni porcelan je najplemenitija vrsta materijala u grupi sanitarne keramike. Ovaj materijal je bele boje, dosta porozan, ima jako ostakljenu masu, pa mu je poroznost vrlo mala. Predmeti od sanitarnog porcelana mogu da imaju belu i obojenu neprozirnu glazuru na kojoj se ni posle višegodišnje upotrebe ne pojavljuju pukotine kao što je to slučaj kod kamenine.
Porozni keramički proizvodi. Glavna karakteristika proizvoda od porozne keramike je izražena poroznost, tako da je materijal u osnovi propustljiv. Međutim osobine poroznih keramičkih proizvoda zavise od njihove dorade a posebno glaziranje. Osnovne vrste proizvoda ove grupe su:80
- Fajans obuhvata proizvode dobijene od gline osrednjeg kvaliteta, može biti obojen i beo. Glazira se i peče dva puta bez glazure i sa glazurom. Fini fajans se prema sastavu deli na meki i tvrdi. Meki fajans sadrži 50% gline, 30% kvarca i 20% krečnjaka, a tvrdi 40 do 60% gline, 30 do 50% kvarca i 5 do 15% krečnjaka. Fini fajans se upotrebljava za izradu ukrasnih predmeta: vaza, bokala, figura, kao i finih sanitarnih uređaja. Obični fajans je slabijeg kvaliteta jer potiče od slabijih sirovina. Od njega se prave svi sanitarni uređaji kao i pločice za oblaganje zidova. Proizvodnja mu je masovna jer uspešno zamenjuje porcelan.
- Majolika se izrađuje od slabijih sirovina i obično se peče jedan put a finija dva puta. Od majolike se izrađuju ukrasni predmeti, upotrebni i umetnički, karakteristične žuto crvenkaste boje. Pored toga izrađuju se specijalne posude za pivo i likere, sanitarni predmeti, pločice i slično.
- Terakota je keramika od gline koja sadrži veće primese oksida gvožđa, pa obično ima crvenu boju. Često joj se boja dodacima doteruje. Koristi se u vajarstvu i za izradu posuda i cevi.
- Obična grnčarija se dobija oblikovanjem, sušenjem i pečenjem običnih glina sa dodacima.
- Opeke i crepovi se proizvode od najprostijih glina. Priprema mase je vrlo jednostavna: kvašenje i mešanje da bi glina postala plastična. Oblikovanje se vrši pomoću presa i kalupa u standardizovane oblike i dimenzije.
8.2. Građevinski materijali
8.2.1. Cement
80 Muravljov, M., Građevinski materijali, Građevinska knjiga, Beograd, 2007.173
Cement je hidraulično mineralno vezivo koje se dobija pečenjem krečnjaka i gline u odnosu tri prema jedan. Osim krečnjaka i gline cement sadrži i manje količine sadre ili anhidrita koji se dodaju radi regulisanja vremena vezivanja. Cement se može dobiti i pečenjem laporca- prirodne mešavine krečnjaka i gline. Laporac najčešće sadrži 60 do 80% krečnjaka. U prirodi se teško može naći u većoj količini ova prirodna sirovina konstantnog kvaliteta po sadržaju krečnjaka, te bi u tom slučaju stalno trebalo kontrolisati količinu krečnjaka i po potrebi korigovati. Cement koji se dobija isključivo od krečnjaka i gline uz dodavanje malih količina sadre i anhidrita naziva se portland cement.
Osnovni sastojci portland cementa su CaO, SiO2, Al2O3 i Fe2O3. Osim ovih jedinjenja u sastav cementa ulaze i primese: Na2O, K2O, SO3, MgO, CaO. Primese su štetne, ali ih je nemoguće izbeći jer se one nalaze u osnovnim sirovinama. Kalcijum oksid ili živi kreč u dodiru sa vodom povećava svoju zapreminu i izaziva nestalnost zapremine cementa. Sirovina za proizvodnju cementa peče se do temperature sinterovanja koja iznosi 1350 do 14500 C. Na ovoj temperaturi odvija se niz hemijskih reakcija, od kojih su najvažnije one koje dovode do stvaranja klinker minerala:81
- 3CaO . SiO2- tri kalcijum silikat (C(3)!!!S – alit),- 2CaO . SiO2- dikalcijum silikat (C2S – belit),- 3CaO . Al2O3- trikalcijum aluminat (C3A – celit),- 4CaO . Al2O3 . Fe2O3- tetrakalcijum aluminat ferit (C4AlF – zelit).
Po završenom pečenju portland cementni klinker se hladi a zatim melje do čestica krupnoće 0,0001- do 0,1 mm. Cementni prah može da sadrži i do 5% sadre ili andhidrita. Portland cement karakteriše dobar i standardni hemijski sastav, zbog čega je potrebno detaljno proučavanje pojedinih komponenata.
Proces proizvodnje portland cementa se sastoji od sledećih faza: pripreme sirovina, doziranja pojedinih komponenata, pečenja sirovine, hlađenja, mlevenja i pakovanja. U zavisnosti od sirovina koje stoje na raspolaganju (čvrst krečnjak, mekan krečnjak, kreda, glina, lapor i dr.), kao i uređaja same fabrike, pripremanje, doziranje i homogenizovanje sirovine mogu se obavljati na različite načine. Za proizvodnju cementa karakteristični su suvi i mokri postupak. Bez obzira na to kojim postupkom je dobijen cementni klinker pada iz peći u specijalne hladnjake, gde se do temperature od 3000 C vrlo brzo hladi budući da se sporim hlađenjem ne dobijaju cementi visokog kvaliteta. Pošto se ohladi do 3000 C , klinker se transportuje do silosa, gde odležava 2 do 4 nedelje da bi se i najmanje količine slobodnog kalcijum oksida pretvorile u gašeni kreč i na taj način sprečile štetne posledice koje bi mogle nastati prilikom upotrebe cementa. Potom se cementni klinker melje u specijalnim mlinovima sa kuglama. U toku mlevenja cementu se dodaju sadra ili anhidrit i određeni dodaci kao što su granulisana zgura, pucolan i drugo. Usled
81 Brzaković, P., Priručnik za proizvodnju I primenu građevinskih materijala nemetalnog porekla I I II, Orion art, Beograd, 2000.
174
trenja, tokom mlevenja temperatura mliva može dostići i 1000 C. Posle mlevenja cement se transportuje u specijalne silose, gde odležava 15 dana radi hlađenja. Po isteku tog vremena on se može pakovati u vreće od papira mase 50 kg.
Cementi se mogu podeliti na obične i specijalne. Obični se razvrstavaju na:82
- Portland cement CEM I- Portland kompozitni cement CEM II- Metalurški cement CEM III- Pucolanski cement CEM IV i - Kompozitni cement CEM V.
Portland cement je fino mleveno hidraulično vezivo koje se dobija mlevenjem portland cementnog klinkera, kalcijum sulfata i pomoćnih sredstava za mlevenje. Pomoćna sredstva su organske ili neorganske supstance koje poboljšavaju uslove mlevenja.
Portland kompozitni cement je hidraulično vezivo koje se dobija mlevenjem cementnog klinkera, kalcijum sulfata, pomoćnog sredstva za mlevenje i zgure i/ili prirodnog ili veštačkog pucolanskog materijala i/ili krečnjaka u količini od najviše 20 do 35%.
Metalurški cement je hidraulično vezivo koje se dobija mlevenjem portland cementnog klinkera, kalcijum sulfata, pomoćnih sredstava za mlevenje i zgure visokih peći u količini od 36 do 95%.
Pucolanski cement je hidraulično vezivo koje se dobija mlevenjem portland cementnog klinkera, pomoćnih sredstava za mlevenje i mešavine prirodnih i veštačkih pucolanskih materijala u količini od 11 do 55%.
Kompozitni cement je hidraulično vezivo koje se dobija mlevenjem portland cementnog klinkera, pomoćnih sredstava za mlevenje i mešavine zgure i prirodnih ili veštačkih pucolanskih materijala u količini od 36 do 80%.
Cementi se razvrstavaju na klase prema standardnoj i prema početnoj čvrstoći. Standardna čvrstoća cementa je čvrstoća pri pritisku, određena prema standardu JUS EN 196-1, 28 dana posle izrade epruvete. Razlikuju se tri klase standardne čvrstoće: klasa 32,5; klasa 42,5; klasa 52,5.
Početna čvrstoća cementa je čvrstoća pri pritisku, određena prema standardu JUS N 196-1, 2 ili 7 dana posle izrade epruvete. Definisane su dve klase početne čvrstoće:
- klasa sa običnom početnom čvrstoćom N,- klasa sa visokom početnom čvrstoćom R.
82 Muravljov, M., I dr. Praktikum za vežbe iz građevinskog materijala, Građevinski fakultet, BU, Beograd, 2000. 175
Prema standardu JUS NV 197-1 cementi se označavaju na sledeći način:
- portland cement klase čvrstoće 42,5 sa visokom početnom čvrstoćom označava se sa : cement ENV 197-1 CEM 1 42,5 R;
- portland cement sa dodatkom zgure visokih peći, klase čvrstoće 32,5 i sa običnom početnom čvrstoćom označava se sa: cement ENV 197-1 CEM 2-A-S 32,5 N.
8.2.2. Građevinska keramika
Građevinska keramika spada u najmasovnije proizvode keramičke industrije a proizvodi se od ilovače i lošijih vrsta glina uz dodatak peska. Obuhvata veliki broj proizvoda kao što su: opeke i crepovi, blokovi, drenažne cevi, građevinska terakota, zidne, podne i mozaik pločice, klinker opeke i ploče i drugo.
Opeke su od gline oblika pravouglog paralelopipeda standardnih dimenzija i mogu da budu pune i šuplje.
Pune opeke se koriste za izradu spoljnih i unutrašnjih zidova koji se kasnije malterišu. Fasadne pune opeke koriste se za izradu spoljnih i unutrašnjih zidova koji se ne malterišu, zbog čega moraju da budu posebno obrađene. Na ime, strane ovih opeka treba da budu ravne, bez pukotina sa blagim ili oštrim ivicama koje su zaobljene i sa prirodnom ujednačenom bojom.
Šuplje opeke i blokovi se koriste za izradu spoljnih i unutrašnjih zidova, koji se malterišu ili ne, u zavisnosti od načina obrade površine i ivica vidljivog dela. Šuplji blokovi su uglavnom većih dimenzija. Ovde takođe spadaju šuplje ploče, pirolit ploče, kao i opeke i blokovi koji se koriste za izradu pregradnih zidova, međuspratnih konstrukcija sa određenim toplotnim i zvučnim izolacionim karakteristikama.
Crepovi su građevinski elementi koji služe za pokrivanje građevinskih objekata. Izrađuju se u različitim oblicima, ravnim ili užlebljenim sa elementom za vezu sa letvom. U zavisnosti od oblika i načina oblikovanja mogu biti vučeni i presovani u većem broju varijanti.
Građevinske pločice obuhvataju razne vrste keramičkih proizvoda za unutrašnje i spoljno oblaganje zidova i podova: zidne, podne, mozaik pločice.
- Zidne pločice se dobijaju oblikovanjem i pečenjem gline sa dodacima. Površine su uglavnom ravne, mada mogu da budu reljefne ali uvek glazirane.
176
- Podne pločice se koriste za oblaganje podova za spoljnu i unutrašnju upotrebu, mehanički su otpornije i imaju tvrdu glazuru od zidnih pločica. One se izrađuju od teško topivih glina, površina im je glatka i reljefna ali skoro uvek glazirana. Kako se pečenje ovih pločica izvodi do temperature sinterovanja, podovi obloženi ovim materijalom su praktično vodonepropustljivi, kao i otporni na habanje i agresivne tečnosti.
- Mozaik pločice izrađuju se u malim dimenzijama, pa se u određenom poretku lepe s lica na specijalnu hartiju u obliku rolni ili većih ploča. Za podlogu se lepe pomoću maltera, a međuprostori između pločica popunjavaju se raznim najčešće belim materijalima (gitovima, smolama i dr).
- Drenažne cevi su cilindričnog oblika bez nastavka za spajanje, neglazirane, širokog prečnika i služe za odvodnjavanje, mada se danas ređe koriste obzirom da postoje bolja građevinska rešenja.
- Kanalizacione cevi se rade od teško topivih glina sa dodacima feldspata, kvarcnog peska i šamotnog brašna. Glazirane su i spolja i iznutra radi zaštite od prodiranja vode i korozivnog delovanja kiselina ili baza. Koriste se za izradu kanalizacionih mreža, pa se pored cevi izrađuju i fazonski delovi za spajanje i račvanje.
- Klinker, opeke i ploče izrađuju se od teško topivih glina sa dodacima feldspata, kvarcnog peska i šamota. Oblikuju se presovanjem, a zatim suše i peku na 13000 C do delimičnog topljenja. Dobija se kompaktan i mehanički jak materijal koji služi za izradu kolovoza, oblaganje fasada, podova i dr.
8.3. Vatrostalni materijali
Vatrostalnim materijalima se nazivaju proizvodi koji pri visokim temperaturama ne menjaju svoj oblik, ne omekšavaju i ne tope se. Obično se vatrostalnim naziva onaj materijal koji izdržava temperaturu od 16000 C, dok materijal koji omekšava iznad 17500 C smatramo visokovatrostalnim. Razvoj proizvodnje vatrostalnih materijala usko je povezan sa razvojem metalurgije i drugih grana industrije (industrija stakla, keramike, cementa, energetike) koje se u svojim procesima i operacijama služe visokim temperaturama. Od vatrostalnih proizvoda se zahteva da su na visokim temperaturama otporni prema uticaju hemijskih sredstava sa kojima dolazi u dodir, da mogu izdržati nagle temperaturne promene i da su dovoljno čvrsti. Od nekih se posebno zahteva da budu dobri električni i toplotni izolatori. Kako određene primene zahtevaju određene hemijske karakteristike, vatrostalni materijali se prema hemijskom sastavu mogu podeliti na:83
- Kisele (sa sadržajem 92%, SiO2),- Bazne (na bazi magnezita, dolomita i hromita),- Neutralne (na bazi glina kod kojih je odnos SiO2 /Al2O3 2:1).
Od vatrostalnih materijala se očekuje da:
83 Urošević, S., Mikielj, V., Tehnologija, Ekonomski fakultet, Beograd, 1979.177
- Imaju neophodnu vatrostalnost, tj. da izdržavaju definisanu temperaturu bez vidljivih promena,
- Imaju određenu gustinu,- Imaju hemijsku stabilnost na određene uticaje,- Imaju propustljivost odnosno nepropustljivost za gasove,- Poseduju potrebne mehaničke osobine, posebno jačinu na pritisak,- Imaju odgovarajuću provodljivost toplote i elektriciteta,- Imaju stalnost oblika,- Imaju odgovarajuću tačku omekšavanja pri datom pritisku i temperaturi.
8.3.1. Sirovine i proizvodnja vatrostalnih materijala
Za dobijanje vatrostalnih materijala potrebne su osnovne i sporedne sirovine.
Osnovne sirovine su:
- Vatrostalne gline imaju sličan sastav kao gline namenjene proizvodnji keramike, ali su kvalitetnije one koje sadrže više aluminijum oksida,
- Kvarc i kvarciti (SiO2) su kisele vatrostalne sirovine čija je vatrostalnost 1670 do 17500
C.- Boksiti (Al2O3. nH2O) uopšte sadrže razne nečistoće. Za vatrostalne materijale su
najznačajniji beli boksiti sa malo oksida gvožđa. pošto sadrže i silicijum dioksid obično spadaju u neutralne materijale, a mogu biti i slabo kiseli ako sadrže najviše 30% Al2O3.
- Hromiti (FeO.Cr2O3) imaju različit sastav, a kvalitetniji su oni sa više oksida hroma. Tope se sa 1700 do 19000 C dok se čisti Cr2O3 topi na 21800 C. Koriste se kao bazna vatrostalna sirovina za proizvodnju hromitnog, a naročito hrom magnezitnog i magnezitno hromitnog vatrostalnog materijala.
- Cirkoni (ZrO2.SiO2) su specijalni vatrostalni materijali. Čisti oksid cirkona se topi na 27000 C. Otporan je na hemikalije i na visoke temperature i ima veliki električni otpor.
- Magneziti (MgCO3) ćarenjem magnezita dolazi do termičkog razlaganja na oksid magnezijuma i ugljendioksid. Ako se žari na 700 do 8000 C dobija se kaustični, a na 15000 C sintermagnezit. Magnezit je bazna vatrostalna sirovina sa sadržajem 85% oksida magnezijuma. Vatrostalnost magnezita je 1880 do 20000 C.
- Dolomit (CaCO3. MgCO3) je rasprostranjen u prirodi. Za proizvodnju vatrostalnog materijala pogodni su dolomiti sa više magnezijum karbonata. Žarenjem na 15000 C dobija se sinterdolomit (MgO. CaO) . to je bazna sirovina.
178
Sem ovih osnovnih u industriji vatrostalnih materijala se koriste i pomoćne sirovine kao što su vezivna sredstva, koja treba da omoguće da oblikovani predmet sačuva stalan oblik u toku sušenja i pečenja pre nego što se dobiju odgovarajuće mehaničke osobine. Za to se koriste dekstrin, drvni lepak, smole, neke soli i piritna izgoretina.
Proizvodnja vatrostalnih materijala bazira na opštoj šemi proizvodnje nemetala, mada se tehnološki postupci pojedinih vrsta u nekim fazama među sobom razlikuju.
Čišćenje i eventualno obogaćivanje sirovina kod baznih i neutralnih materijala, posle čišćenja i obogaćivanja sledi prethodni termički tretman radi dobijanja poluproizvoda u peći za pečenje (sintera ili šamota). Pri tome dolazi do određenih fizičko hemijskih promena na povišenim temperaturama, tako da se dobija vatrostalni materijal specifičnih osobina koji može biti i predmet trgovine (sintermagnezit).
Mešanje :sirovine se kombinuju po vrsti i granulaciji i dodaju se vezivna sredstva i voda. Masa mora dobro da se homogenizuje.
Oblikovanje: opeke i drugi standardni oblici se dobijaju presovanjem.
Sušenje i pečenje: radi postizanja željenih mehaničkih osobina. Neke opeke tzv. hemijski vezane opeke na primer od sintermagnezita ugrađuju se u peći odmah po sušenju, a konačne mehaničke osobine dobijaju se tek u eksploataciji, pošto su uslovi na mestu upotrebe bliski uslovima pečenja.
Tabela 20:Hemijski sastav i vatrostalnost pojedinih proizvoda
NazivHemijski sastav
(u %)Vatrostalnost
Silika-opeka min. 92%SiO2 1.670 – 1.750
Šamotne opeke 30 – 40% Al2O3 1.580 – 1.770
Polukisele mah. 30% Al2O3
min. 65%SiO2
1.580 – 1.730
179
Visokovatrostalne
šamotne opeke
min. 46% Al2O3 1.770 – 2.000
Magnezitne opeke min. 86% MgO3 1.880 – 2.000
Hrommagnezitne opeke 15 – 20% Cr2O3 1.790 – 1.960
Hromitne opeke 15_20%MgO,Cr2O3 1.770 – 1.920
Dolomitne opeke min.35% MgO
min.45% CaO
– 1.920
Ugljenikove opeke -90%C preko 2.000
Grafitne opeke 20 - 45% C 1.770 – 1920
Karborundum opeke 60 – 75% SiC 1.900 – 2.000
Cirkonijum opeke 70% Zr2O3 2.000 – 2.500
8.3.2. Vrste vatrostalnih proizvoda
Vatrostalni materijali se prema potrebi proizvode u vidu opeka, ploča ili blokova različitog sastava. U prometu se nalaze:
- Šamotne opeke koje su najčešće u upotrebi zbog sastava koji može da varira u širokim granicama, izrađuju se od vatrostalnih glina. Glina se prethodno parcijalno sinteruje, dobija se šamot, koji se meša sa različitim dodacima oblikuje se u opeke i peče. Vatrostalnost ovih opeka iznosi 1770 do 20000 C.
- Silika opeke (ilidinas opeke) su kiseli vatrostalni materijali koji sadrže 96% kvarca, 1-2% krečnjaka i 1-3% gline, a vatrostalnost im se kreće i do 17500 C. Takođe se nalaze i polukiseli proizvodi sa 65% kvarca i 30% oksida aluminijuma. Njihova vatrostalnost je nešto niža, oko 17400 C i nazivaju se glinene silika opeke.
- Magnezitni i dolomitni vatrostalni materijali se dobijaju od pečenog magnezita ili dolomita, čije su čestice povezane pogodnim vezivnim materijalom. Spadaju u jako bazan vatrostalni materijal. Magnezitni materijali a naročito dolomit, su hidroskopni i lako se raspadaju na vlažnom vazduhu. Moraju imati najmanje 85% oksida magnezijuma i vatrostalnost od 1880 do 20000 C. Dolomitni materijali moraju imati najmanje 35% oksida magnezijuma i 45% oksida kalcijuma, a vatrostalnost od 1790 do
180
19200 C. Upotrebljavaju se za oblaganje peći, za proizvodnju gvožđa i čelika kao i za oblaganje peći za topljenje stakla i peći za dobijanje cementa.
- Hromitni vatrostalni materijal ima 15 do 20% oksida hroma i sintermagnezita, a vatrostalnost mu se kreće od 1790 do 19200 C. Po hemijskom karakteru je slabo kiseo, ali se obično ubraja u neutralni materijal. Otporan je prema kiseloj šljaci, ali ne i prema alkalijama, kreču i glinici. Upotrebljava se vrlo uspešno za oblaganje peći za rafinaciju bakra.
- Ugljenični vatrostalni materijal obično ima 90% ugljenika dobijenog od koksa, drvenog uglja ili antracita. Ne sme sadržavati više od 12% pepela. Od njega se proizvode blokovi od 60% antracita, 27% koksa, i 13% katrana kamenog uglja, koji predstavlja vezivni materijal. Ovaj vatrostalni materijal ima malu čvrstoću, a vatrostalnost mu je preko 20000 C. Upotrebljava se kao katodni blok za oblaganje električnih peći.
- Grafitni vatrostalni materijal ima 47 do 70% grafita i ne sme da sadrži više od 15% pepela, a kao primese javljaju se glina i šamot. Vatrostalnost se kreće od 1770 do 20000
C. Ovaj materijal je veoma otporan prema hemikalijama, ima visoku tačku topljenja, dobru provodljivost toplote i zato se mnogo koristi za proizvodnju grafitnih lonaca. Ako se od njega prave lonci za topljenje metala, legura, stakla ne sme da sadrži sulfide koji razaraju lonce.
- Karborundni vatrostalni materijal ima 60 do 70% silicijum karbida, 8 do 10% vatrostalne gline i 4% vodenog stakla. U trgovini je poznat kao silit, silundum, siloksikon. Upotrebljava se za proizvodnju električnih peći, lonaca, električnih otpornika. Vatrostalnost mu je 1500 do 20000 C.
- Vatrostalni materijali se proizvode i od oksida cirkona i titana. Vatrostalnost im je čak i do 25000 C.
8.4. Staklo
Staklo je neorganskog porekla i (uglavnom) nekristalne (amorfne) strukture. To je značajan tehnički materijal, koji je krt i relativno tvrd. Gustina stakla kreće se između 2,2 i 6kg/dm3. Ono ima veoma visoku prozirnost, lošu toplotnu i električnu provodljivost, visoku otpornost prema atmosferi, vodi i većini rastvarača. Na povišenim temperaturama se lako oblikuje. Specifična toplota stakla iznosi 0,008 do 0,23 J/kg, toplotna provodljivost 180-200W/mK.
Staklo se proizvodi od mešavine raznih oksida i to pre svega: silicijuma, bora, kalijuma, kalcijuma, natrijuma, aluminijuma, fosfora, magnezijuma itd. Otuda, prema osnovnim sirovinama, stakla mogu biti:
- silikatna,- boratna,- fosfatna,- borosilikatna,- olovna,- natrijum-kalcijumova.
181
Silicijum dioksid (SiO2), u obliku kvarcnog peska, najčešći je sastojak svih vrsta stakla. Njega u svim vrstama stakla ima preko 50%, a ostale sirovine su: aluminijumov oksid (Al2O3), barijumov oksid (BaO), magnezijumov oksid (MgO), kalcijumov oksid (CaO), kalijumov oksid (K2O), borov oksid (B2O3), natrijumov oksid (Na2O), olovni oksid (PbO), u različitim iznosima. Ovim sirovinama se dodaju još neki sastojci: topitelji, katalizatori, kalcinisana soda, krečnjak i sve se rastapa a potom prevodi u razne proizvode.
Sam proces proizvodnje stakla svodi se na sledeće operacije:
- priprema smese za rastapanje,- oblikovanje proizvoda,- završna obrada proizvoda i- naknadno doterivanje proizvoda (nagrizanje, matiranje).
Pripremanje sirovine sastoji se od sitnjenja i prosejavanja. Pripremljena masa se postepeno zagreva i rastapa na oko 1400 C. Peći su obložene neutralnim vatrostalnim materijalom. Posle rastapanja masa se hladi do 800 C kako bi se mogla oblikovati.
Oblikovanje se obavlja na različite načine: valjanjem, duvanjem, presovanjem, izvlačenjem, što zavisi od oblika proizvoda ili poluproizvoda. Završna obrada staklenih proizvoda sastoji se u tome što se uklanjaju razne oštre ivice i viškovi, zatim doterivanje izgleda (brušenje, graviranje, poliranje).
Naknadno doterivanje staklenih proizvoda svodi se na: nagrizanje fluorovodoničnom kiselinom(radi dobijanja određenih šara), matiranje, gde se deluje na površinu staklenog predmeta raznim hemikalijama ili mlazom finog peska pod pritiskom i na kraju bojenje stakla. Ovo bojenje koje se obavlja u fazi naknadnih obrada, svodi se na to da se po površini nanose razne dekorativne boje. Međutim, staklo u raznim bojama dobija se u toku procesa proizvodnje, kada se u sirovinu dodaju razna jedinjenja, što se vidi iz tabele.
Tabele 21: Hemijska jedinjenja potrebna za bojenje stakla
Jedinjenje Boja Jedinjenje Boja Jedinjenje Boja
MnO2 Ljubičasta Fe2O3 Zelena Cu2O Crvena
MknO4 Ljubičasta CdS Žuta CuO Zelenoplava
182
K2CrO4 Zelena Ag Zlatnožuta CoO Plava
Na2CrO4 Zelena Se Ružičastocrvena Co2O3 Plava
Na2Cr2O7 Zelena Au Ružičastopurpurna
FeO Plavozelena AuCl3 Purpurna
Kombinovanjem navedenih jedinjenja moguće je dobiti razne nijanse boje stakla. Kvarcno staklo se sastoji od 99.95% kvarca (SiO2). postoje dve vrste kvarcnog stakla: prozirno i neprozirno. Prozirno staklo se dobija od čistog kvarca, a neprozirno od kvarcnog peska i ono obuhvata dosta gasova u svojoj strukturi pa je porozno. Kvarcno staklo se odlikuje izvanrednom termičkom otpornošću, povećanom hemijskom postojanošću, dobar je dielektrik. Zato se koristi u elektronici, hemijskom mašinstvu, u raketnoj tehnici i sličnim uslovima.
Pored već navedene podele stakla se mogu razvrstati u dve grupe: 84
- obično staklo, građevinsko (prozorsko), ambalažno (tegle, boce) i- tehničko staklo, kao i optičko, zaštitno, signalno, staklena vlakna i vuna, itd.
Tehničko staklo pojavljuje se u različitim varijantama, a posebno kao sigurnosno, staklo otporno na povišenim temperaturama, svetlovodi, specijalna stakla itd.
Sigurnosno staklo koje se koristi u automobilizmu, vazduhoplovstvu i još u mnogo slučajeva, povećava sigurnost prilikom rasprskavanja jer ne oštećuje putnike. Ova vrsta stakla nastaje na više načina: postavljanjem folije od plastične mase između dve ili više tabli stakla ili žarenjem kristalnog stakla na 6000 C i potom naglog hlađenja. Pri kaljenju staklo dobija po površini velike napone i veoma visoku čvrstoću na savijanje, postaje elastično i otporno na povišenim temperaturama.
Staklo otporno na temperaturu nastaje kada se u toku proizvodnje u osnovne sirovine doda izvesna količina aluminijumskog oksida i borosilikata. Ovo staklo pokazuje otpornost čak i do 10000C, a ima i veoma mali koeficijent linearnog širenja. Zadržava stabilnost pri promenjivim temperaturama. Inače, koeficijent širenja stakla i ostalih materijala, gde se staklo ugrađuje, treba da bude približan kako ne bi došlo do pucanja stakla pri promenjivim temperaturama. Razlika može biti najveća do 10%. Toplotna stabilnost stakla može se postići i termičkim tretmanom, odnosno kaljenjem. Isto tako staklo dobija veću čvrstoću hemijskom obradom površine stakla. Naime hemijskim supstancama površina se nagriza i time se anuliraju sve neravnine i mikropukotine koje predstavljaju potencijalne izazivače deformacija stakla. Tako se jačina stakla
84 Petrović, R., Praktikum za tehnologiju nemetala, Zavod za udžbenike, Beograd, 2004.183
na savijanje može povećati za 8 do 10 puta. Kada se površina stakla premaže silicijum organskim smešama i izloži zagrevanju od 200 C do 4000 C, čime se stvori polimerna skrama koja popunjava sve neravnine koje su ostale od valjanja stakla, što doprinosi povećanju mehaničkih osobina stakla. Posebno se dobri rezultati postižu kombinacijom termičkih i hemijskih postupaka.
Staklena vlakna nastaju istiskivanjem rastopljenog stakla kroz profilisanje otvore ili izvlačenjem iz staklenih štapića. Prilikom istiskivanja ili izvlačenja stakla u njegovoj strukturi dolazi do određenih promena, što ima za posledicu promenu mehaničkih osobina. Tako kada se uporedi zatezna čvrstoća stakla u standardnom obliku (u tablama ili trakama) sa zateznom čvrstoćom vlakana od iste vrste stakla, dobijaju se znatne razlike.
Staklena vlakna prema dužini pojavljuju se neprekidna (1 do 20 km) i kratka (do 50cm), a prema debljini mogu biti:
- ultra tanka (od 0,1 do 1 µm),- super tanka (1 do 3 µm),- tanka (3-12 µm) i vlakna za izolaciju (3-30 µm).
Prema nameni vlakna se dele na nekoliko načina: na vlakna za armiranje (za ojačavanje) plastike kod proizvodnje kompozitnih materijala, zatim za izradu platna za iste svrhe i za izolaciju, za užad i dr.
Toplotna otpornost vlakana zavisi od sastava stakla. Vlakna od običnog stakla izdržavaju temperaturu do oko 5000 C, od kvarcnog i kaolinskog stakla izdržavaju i do 11000 C, a od stakla koje sadrži i okside teško topljivih metala, mogu da izdrže temperaturu i 1500-20000C.
Zbog velike jačine, lakog spajanja, termičke otpornosti i hemijske postojanosti, kao i radi toplotne i električne izolacije, staklena vlakna se koriste u mnogim oblastima kao elektroizolatori, kao izolatori toplote i zvuka, kao vatrostalni materijali, hemijske obloge, kao i zaštita od zračenja.
Tripleks staklo proizvodi se tako što se između 2 ili više tabli stakla stavljaju plastične folije sa istim indeksom prelamanja svetlosti. Ova se stakla koriste posebno u automobilizmu i drugim saobraćajnim sredstvima, jer se pored dobrih mehaničkih osobina pri razbijanju ne rasprskavaju već ostaju u celini pošto folije drže parčiće razbijenog stakla u jednoj celini.
Specijalna stakla se u poslednjih nekoliko decenija sve više koriste i proizvode. Koncipirano je i proizvedeno nekoliko vrsta specijalnih vrsta stakala: u Rusiji se ta stakla proizvode pod nazivom sital, u Americi kao pirokeram, a u Nemačkoj pod imenom vitrokeram. Proizvode se po posebnoj tehnologiji i uz upotrebu posebnih katalizatora, koji čine da masa stakla dobije kristaličnu strukturu za razliku od ostalih vrsta stakala, čija je struktura amorfna. Posebne
184
osobine takve strukture su velika čvrstoća, veoma mali koeficijent širenja na temperaturnim promenama (blizu 00 C), visoka toplotna otpornost (između 500-9000 C), visoka električna i hemijska otpornost i dr.
Kao katalizatori kod proizvodnje ove vrste stakala koriste se srebro, zlato, oksidi titana, bakar, sulfat gvožđa, oksidi hroma i dr.
Sital kao posebna vrsta stakla koristi se za izradu prednjeg dela kosmičkih raketa, zatim za izradu raznih cevi, pribora za hemijske aparate, delove izolatora, ležišta preciznih instrumenata a sve više se koristi u opštem mašinstvu i građevinarstvu.
185
9. TEHNOLOŠKI SISTEMI INDUSTRIJE POLIMERA
Najbitnija karakteristika industrije visokomolekularnih materijala je da je to industrija potpuno novih proizvoda kakvih nema u prirodi. Velika perspektiva ove industrije je između ostalog u tome što je ona sposobna da neprekidno daje sasvim nove materijale, bez kojih se proizvodnja i tehnika ne bi mogle normalno razvijati. Zahvaljujući veoma dobrim raznolikim osobinama materijali na bazi polimera, našli su primenu u gotovo svim sferama lične i proizvodne potrošnje. Naročiti značaj imaju za industriju tekstila i gume, elektrotehniku, mašinogradnju, automobilsku industriju, građevinarstvo, proizvodnju ambalaže, proizvodnju mnogobrojnih artikala lične potrošnje, industriju premaznih sredstava i lepila itd.85
Početak proizvodnje veštačkih i sintetičkih materijala bio je obeležen težnjom da se nađe zamena za neke prirodne materijale koji se nisu mogli dobiti u dovoljnim količinama (kaučuk, vuna, svila). Međutim, zahvaljujući veoma intenzivnim istraživanjima izvršenim u fundamentalnim naukama i razvoju industrije uopšte, proizvodnja sintetičkih materijala se tako razvijala da se ubrzo potpuno osamostalila i izgubila karakter proizvođača zamena prirodnim materijalima. Ona se osamostalila ne samo po obimu proizvodnje, već i po kvalitetu i brojnosti svojih proizvoda.
Celokupan proizvodni ciklus, dobijanja većine proizvoda na bazi proizvoda, ima 3 osnovne faze:
- dobijanje monomera,- sinteza polimera (polimerizacija, polikondenzacija),- prerada polimera- oblikovanje polimera u gotove proizvode i materijale,
Razume se, sve tri faze proizvodnog ciklusa ne moraju biti realizovane u okviru iste fabrike ili istog preduzeća. Proizvodnja monomera i njegova polimerizacija najčešće se vrši u istoj fabrici. Međutim, isto tako su česti slučajevi da određeno preduzeće ima veliki kapacitet za izradu monomera (npr. etilena) od koga samo deo prerađuje u svojoj organizaciji a drugi deo prodaje. Specijalizovani proizvođači koji izrađuju samo monomere su znatno ređi.
Osnovni tipovi preduzeća u industriji polimera su:86
- petrohemijski kombinati, čiji je osnovni proizvodni program proizvodnja monomera i polimera na bazi njih.
- Fabrike hemijskih vlakana u kojima se po pravilu obavlja čitav proizvodni ciklus. Dve osnovne grupe ovih fabrika su: fabrike za proizvodnju viskoznih vlakana i celofana i fabrike za proizvodnju sintetičkih vlakana.
- Fabrike sintetičkog kaučuka.85 Muravljov, M., Građevinski materijali, Građevinska knjiga, Beograd, 2007.86 Ušćumlić, D., Urošević, S., Jovanović, L., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.
186
- Fabrike za preradu polimera u razne oblikovane materijale (folije, trake, ploče, cevi i sl) i gotove proizvode.
- Fabrike gume.- Fabrike boja, lakova, lepkova i sl.
9.1. Polimeri
Polimeri su složene organske supstance koje se dobijaju hemijskom sintezom jednostavnijih jedinjenja poznatih pod nazivom monomeri. Polimeri se dele na prirodne i veštačke. U prirodne spadaju proteini, celuloza i još neka jedinjenja. Predmet razmatranja u okviru ovog poglavlja biće isključivo polimeri koji se dobijaju veštačkim putem a koji se još nazivaju i sintetičkim smolama. Ovaj naziv je posledica njihovog izgleda i nekih drugih svojstava. Na ime, polimeri se karakterišu manjom ili većom tvrdoćom, lepljivošću, sposobnošću omekšavanja na povišenim temperaturama, određenim stepenom prozirnosti, itd. Pa stoga vrlo mnogo podsećaju na prirodne materije za koje je u upotrebi opšti naziv ''smole'' (vosak, ćilibar, bitumen, prirodni kaučuk i dr.).
Polimeri pripadaju kategoriji tzv visoko molekularnih jedinjenja, tj jedinjenja čiji se molekuli sastoje od nekoliko stotina ili nekoliko hiljada atoma međusobno spojenih vezama. Ovako veliki molekuli nazivaju se makromolekulima. U stvari, makromolekuli se u najvećem broju slučajeva sastoje od velikog broja koje se sad višekratno ponavljaju.
U prvom slučaju se radi o polimeru homolognog tipa, dok se u drugom slučaju radi o polimeru kopolimernog tipa ili kraće- o kopolimeru (polivinilhlorid, o kome je napred bilo reči, pripada polimerima homolognog tipa).
Kao što se vidi, u slučaju adicione polimerizacije dobijaju se visokomolekularna jedinjenja bez ostatka tj. bez izdvajanja nekih sporednik produkata. Stvoreni makromolekuli imaju iste elementarne sastave kao i polazni monomeri (A odnosno A i B), pri čemu se dobijaju potpuno nove supstance, takve supstance koje se po svojstvima bitno razlikuju od polaznih monomera. Adiciona polimerizacija se može inicirati povećanom temperaturom, povećanim pritiskom ili korišćenjem određenih katalizatora.
Kondenzaciona polimerizacija predstavlja reakciju polimerizacije između dva monomera pri kojoj se, za razliku od slučaja adicione polimerizacije, dobija polimer koji se po hemijskom sastavu potpuno razlikuje od sastava ishodnih monomera. Osim polimera, kao rezultat ove reakcije javljaju se i određeni niskomolekularni nusprodukt: voda, hlorovodonik i još neka druga jedinjenja.
187
U procesu sinteze polimera, bez obzira da li se radi o adicionoj ili kondenzacionoj polimerizaciji, zbog srazmerno velike vrednosti stepena polimerizacije ''n'', praktično je nemoguće dobiti sve potpuno jednake makromolekule. Stoga se u slučaju polimera može govoriti samo o srednjim vrednostima molekulskih masa. Ovo je jedna od bitnih razlika između polimera i odgovarajućih monomera koje, kao niskomolekularna jedinjenja, uvek karakteriše tačno određena molekulska masa.
Kao polimeri uslovno se tretiraju one supstance kod kojih je u okviru molekula (makromolekula) prisutno najmanje 1000 atoma. Iz tih razloga polimeri i imaju velike molekulske mase koje u pojedinim slučajevima iznose preko 100000.
9.1.1. Plastične mase
Plastične mase su višemolekularna jedinjenja koja nastaju u toku polimerizacije. Polimerizacija je hemijski proces pri kome dolazi do grupisanja manjih molekula u veće grupe ili lance makromolekula. Na slici su date šeme tih molekularnih veza koje nastaju u procesu polimerizacije. Molekuli plastične mase sadrže mnogobrojne atome koji su povezani u lance, a lanci mogu biti povezani i poprečnim vezama.
Oblici polimernih lanaca mogu biti:
- Linijski (a) kao najjednostavniji vid rasporeda molekula, a javlja se kod termoplastičnih masa, kao što su: akrilati, poliamidi, polietileni, polivinil-hloridi, polivinil- fluoridi;
- Razgranati (b) kao nešto složeniji oblik formiranja molekulskih lanaca. U ovom slučaju bočni lanci vezuju se za glavni lanac. Ova konfiguracija strukture plastičnoj masi daje nešto veću čvrstoću;
- Poprečno povezani polimerni lanci (v), kao struktura čvršćih polimera u kojoj su lanci povezani i isprepletani, tako da ovaj tip strukture ima za posledicu čvrstoću, tvrdoću, krutost, i bolju dimenzionalnu stabilnost materijala;
- Mrežasti (g), koji se sastoje od prostornih trodimenzionalnih mreža sa tri aktivne kovalentne veze u okviru molekula. U ovom lancu mehaničke osobine materijala su znatno bolje i javljaju se kod termostabilnih ili umreženih plastičnih masa. Umreženost polimera odražava stepen polimerizacije i što je umreženost veća vrednosti mehaničkih osobina su više, kao i dimenzionalna stabilnost materijala. Struktura linijskih razgranatih dugačkih polimernih lanaca uvek je amorfna, jer su lanci ispreplitani haotično (bez nekog pravila simetrije). Međutim u toku procesa polimerizacije kontrolom brzine hlađenja i uticajem na konfiguraciju lanaca kod nekih polimera je moguće dobiti neku vrstu kristalne strukture.
Plastične mase mogu da se podele u dve velike grupe:
188
- termoplastične mase ili termoplasti;- termostabilne ili termoreaktivne (duroplasti).
Termoplastične mase ili termoplasti pri zagrevanju prelaze u plastično testasto ili tečno stanje, pa se lako mogu oblikovati u određene forme, a posle hlađenja očvršćavaju i zadržavaju dobijeni oblik. Ponovnim zagrevanjem moguće ih je preoblikovati.
Termostabilne(termoreaktivne) plastične mase ili duroplasti imaju osobinu da prilikom zagrevanja prelaze u tečno stanje, a daljim zagrevanjem (pečenjem), očvršćavaju i ostaju u formiranom obliku. Kod ovog tipa polimera u strukturi dolazi do umrežavanja, pa zbog toga one ne mogu naknadnim zagrevanjem da se preoblikuju.
Većina plastičnih masa dobija se iz prirodnih sirovina korišćenjem toplotne energije i pritiska. Sirovine organskog ili neorganskog porekla, služe za dobijanje raznih hemijskih jedinjenja koja daljim hemijskim reakcijama, pomešane u određenom odnosu i uz dodatak katalizatora, a na određenoj temperaturi i pritisku prelaze u neke od plastičnih masa. Polazne sirovine za dobijanje plastičnih masa su: vazduh, voda, kuhinjska so, drvo, ugalj, nafta, zemlja i gas i drugo.
Vazduh je polazna sirovina za dobijanje kiseonika i azota, a iz azota se dobija amonijak i azotna kiselina kao polazna sirovina posebno kod proizvodnje poliamidnih smola.
Kuhinjska so je osnovna sirovina za dobijanje hlora, hlorovodonične kiseline i drugih jedinjenja, koja uz dejstvo nekih supstanci daju pojedine plastične mase, kao što je polivinil hlorid i neki silikoni.
Drvo je osnovna sirovina za proizvodnju celuloze iz koje se dobijaju određene vrste plastičnih masa. Suvom destilacijom drveta dobijaju se produkti kao što je metil alkohol koji služe za dobijanje plastičnih masa. Pored drveta, za ove svrhe koriste se i druge biljne mase (žitarice, uljarice, pamuk).
Ugalj, zemni gas, nafta, služe za dobijanje visokomolekularnih jedinjenja iz kojih se proizvode razne vrste plastičnih masa.
Voda se koristi za dobijanje vodonika, a iz vodonika i ugljen monoksida dobija se metil alkohol koji oksidacijom daje formaldehid, koji služi za dobijanje fenolnih smola ili bakelita. Voda se koristi i u procesu dobijanja acetilena i to u reakciji sa kalijum karbidom. Od acetilena se proizvode plastične mase kao što su: polietilneske smole, polivinil acetat ili celulozni acetat. Voda takođe služi kao pogonski fluid, zatim kao sredstvo i sredina u kojoj se odvijaju mnogi hemijski procesi pri dobijanju osnovnih sirovina ili nekih polimera.
Sam proces dobijanja plastičnih masa, kao poluproizvoda koji se kasnije koriste za izradu predmeta od plastike, svodi se na dva različita procesa a to su:
189
- modifikovanje prirodnih materijala (koji se već sastoje od visokomolekularnih supstanci), tako da se hemijskim procesima izvrše neke zamene i pregrupisavanje određenih atoma i molekula;
- sintetičko stvaranje višemolekularnih supstanci iz nekih postojećih monomernih materijala i to hemijskim procesom koji se zove polimerizacija.
Na osnovu ovoga plastične mase mogu biti:
- modifikovane od prirodnih polimernih materijala i- sintetičke plastične mase.
Tako, ako se kao polazna sirovina uzme drvo i iz njega izdvoji celuloza kao više molekularna supstanca koja će biti osnovna sirovina za plastiku, tada se radi o modifikovanju prirodnih polimera. Međutim ako se pođe od niže molekularnih materijala, pa se hemijskim procesima u adekvatnim uslovima poveća broj povezanih molekula tj. ako se izvrši polimerizacija, tada se radi o sintetičkom postupku.
Ako se ugalj izloži suvoj destilaciji (zagrevanjem bez prisustva vazduha)pored ostalog nastaje i tečnost jakog mirisa-benzol. Sjedinjavanjem benzola i etilena nastaje etil benzol, a izdvajanjem vodonika iz ovog jedinjenja nastaje stirol kao jedna od karika budućeg lanca polistirola.
Prema hemijskom sastavu ili građi, odnosno prema nosiocu glavnog lanca, plastične mase mogu biti:
- karboplasti, gde je nosilac primarnog lanca ugljenik, a tu spadaju polivinili i poliakrilati;- karbooksiplasti, gde su ugljenik i kiseonik nosioci polimernih lanaca, a ovde spadaju
celulozni derivati i fenol formaldehidne mase;- karbokoplasti sa ugljenikom i azotom kao nosiocima polimernih lanaca, a tu spadaju
poliamidi i razne proteinske mase;- silikoplasti, sa silicijumom i kiseonikom a to su razni silikoni;- fluoroplasti, sa fluorom i ugljenikom kao nosiocima polimernih lanaca, a to su razne
vrste fluoroetilena.
9.1.2. Prerada polimernih materijala
Dobijeni polimerni materijali predstavljaju polaznu sirovinu za dobijanje plastičnih masa, pa se ove sirovine moraju pripremiti kako bi se dobio materijal iz koga se proizvode plastični proizvodi. Pripremanje ovog osnovnog materijala sastoji se u tome što se ovim polimerima dodaju određene materije da bi se dobile potrebne osobine. Naime, sintetičkim sirovinama
190
dodaju se materije koje treba da im poboljšaju neke osobine kao što su: omekšivači, rastvarači, katalizatori, stabilizatori, boje i pigmenti, kao i razni očvršćivači i ojačivači.
Razređivači i rastvarači kao dodatne supstance polimerima dodaju se da bi plastične mase postale tečljive, a to naročito onda kada se plastične mase koriste kao premazi radi zaštite metalnih površina od korozije ili iz estetskih razloga.
Omekšivači su čvrsta ili tečna hemijska jedinjenja koja se polimerima dodaju u cilju snižavanja temperature omekšavanja plastične mase, radi povećanja elastičnosti i smanjenja tvrdoće i krutosti posebno na sniženim temperaturama. Ove materije se često zovu plastifikatori.
Stabilizatori se dodaju radi sprečavanja razlaganja plastike pri delovanju toplote, svetlosti, zračenja i vazduha.
Boje i pigmenti dodaju se plastičnim masama radi dobijanja željenog izgleda proizvoda od plastike. Ove materije se dodaju u toku proizvodnje polimera, ali mogu da se dodaju i kada se polimer prerađuje u konkretne predmete. Materije za bojenje mogu biti rastvorljive (u vodi ili rastvaračima) ili nerastvorljive tj. pigmenti.
Ojačivači ili punioci su dodaci organskog ili neorganskog porekla koji se dodaju radi poboljšanja fizičkih, hemijskih i mehaničkih osobina. Ti dodaci mogu biti praškastog ili vlaknastog oblika, kao i u vidu tkanine ili platna. Dodaci mogu biti aktivni ili neaktivni u odnosu na osnovni materijal. U organske punioce spadaju drveno brašno, mleveni papir, celuloza, pamuk, lan i slično. U neorganske azbest, kaolin, infurzorna zemlja, kvarcno brašno, staklena vuna, kreda, staklo, talk, metalne čestice i drugo.
Dodavanjem azbesta plastici povećava se njena otpornost na trenje, na kiseline, i alkalije, zatim se povećava električna otpornost, toplotna stabilnost, kao i frikcionalne osobine. Zato se ovaj tip plastike koristi za izradu frikcionih elemenata. Kada se plastici dodaju metalni opiljci dobija se materijal koji ima osobinu provodljivosti struje kao i magnetne osobine. Ovi materijali se koriste za izradu kliznih ležajeva. Plastične mase kojima se dodaju ojačivači ili punioci u obliku vlakana nazivaju se kompozitni materijali.
Sirovi polimeri, pripremljeni za finalnu preradu i oblikovanje, pojavljuju se u obliku praha, ljuspica, grudvica, štapića i slično, tako da ih proizvođači plastičnih predmeta (profila, posuđa, cevi) nabavljaju u specijalnoj ambalaži (džakovima, kutijama, tubama) i ovi za njih predstavljaju polaznu sirovinu.
191
9.1.3. Izrada plastičnih proizvoda
Posle dobijanja polimera kao sirovine pristupa se preradi i obradi odnosno oblikovanju, konkretnih delova od plastične mase. Polimeri u vidu praha, granulica, ljuspica, štapića kad su oplemenjeni svim dodacima, šalju se na preradu na razne načine.
Postupci prerade i izrade delova od plastike, prema tehnologiji i sredstvima koja se koriste, mogu se podeliti u dva tehnološka postupka:
- prerada bez upotrebe pritiska: livenjem, rastvaranjem, premazivanjem, potapanjem, impregniranjem i dr ili;
- prerada uz upotrebu pritiska i zagrevanja: presovanjem, istiskivanjem, valjanjem, livenjem pod pritiskom, dubokim izvlačenjem, utiskivanjem i sl.
Postupci prerade i obrade polimera zavise od osobina materijala, kao i od oblika i složenosti predmeta. Termoplastične mase se najčešće obrađuju (oblikuju) istiskivanjem, valjanjem i livenjem pod pritiskom, a termostabilne ili duromeri, livenjem i presovanjem.
Predmeti izrađeni od plastičnih masa (na jedan od navedenih načina) ponekad se naknadno obrađuju kako bi dobili završni oblik i izgled. Obrade koje se primenjuju u završnom oblikovanju delova od plastičnih masa mogu biti: sečenje, struganje, bušenje, brušenje, zavarivanje, lepljenje, poliranje, lakiranje itd.
Laminiranje je postupak proizvodnje ploča ili platna od određene plastične mase sa više slojeva. Takve ploče koje imaju više slojeva od različite plastike ili plastike i slojeva od nekog drugog materijala (platna, azbesta, staklene vune, papira i sl.) dobijaju se materijali sasvim drugih osobina i često zamenjuju metal i legure ili drvo, kod izrade nekih delova. Laminiranje se obavlja tako što se ploče (ili platna) preklapaju a između njih se stavlja vezivno sredstvo, pa se propuštaju između valjaka i time izlažu visokom pritisku i povišenoj temperaturi. Dejstvom pritiska i temperature između slojeva se postiže veoma čvrsta veza. Tako se slepljivanjem slojeva celofana sa slojevima polietilena dobija veoma dobar laminat za savremenu ambalažu, zatim folija od aluminijuma ili kalaja sa papirom itd.
Od laminiranih ploča, profila ili nekih drugih oblika izrađuju se razni mašinski elementi, kao zupčanici, poluge, delovi mehanizama, klizna ležišta (koja se podmazuju vodom), razni delovi u elektrotehnici i sl.
Pri proizvodnji laminata kao vezivno sredstvo najčešće se koriste fenolne smole i poliesteri, a kao punioci razna platna i papiri. Tako platno od staklene vune impregnirano poliesterom pa laminirano, veoma je dobar tehnički materijal. Isto tako, impregnirano pa laminirano azbestno platno dobar je frikcioni materijal za kočnice, frikcione prenosnike i dr. Poznati tehnički
192
materijal tekstolit nastaje kada se laminira pamučno ili laneno platno fenolnom smolom, a takođe poznati materijal pertinaks nastaje laminiranjem papira fenolom. Ovi materijali se često koriste u oblasti elektrotehnike, radio i tv tehnike kao izolatori. Laminirani materijali sve više se koriste u savremenoj tehnici (kao kompozitni i sendvič materijali) posebno u oblasti vazduhoplovstva, jer pored mehaničkih osobina ovi materijali imaju dobru električnu, toplotnu i zvučnu izolaciju.
Penaste ili ekspandirane plastične mase su takođe jedan od oblika u kojim se plastika pojavljuje kao proizvod. To je mešavina plastične mase sa gasovima. Proizvodnja ovog oblika plastike ima određene specifičnosti: njima se umesto punilaca dodaju gasovi ili drugi fluidi kako bi nastala penasta masa, odnosno porozna struktura plastike. Penasti plastični materijali nastaju na nekoliko načina:
- mešanjem rastvorene plastične mase sa sapunskom penom, vazduhom i sumpornom kiselinom;
- uduvavanjem gasova u plastičnu masu koji se u njoj rastvaraju u uslovima povišenog pritiska i snižene temperature i
- dodavanjem hemikalija koje se na povišenoj temperaturi raspadaju stvarajući gasovite produkte koji iza sebe ostavljaju poroznost.
Pore koje nastaju u strukturi plastike ili šupljine mogu imati različite veličine (između 0,01 i 3mm). U toku procesa (hlađenja ili umrežavanja) zidovi ovih šupljina postaju čvrsti tako da nastaje saćasta (ćelijska struktura) materijala koji je ispunjen gasovima koji ima veoma malu gustinu (težinu). Šupljine u ovim materijalima mogu biti jedna prema drugoj zatvorene ili otvorene (spojene). Ako su otvorene (međusobno spojene) tada se radi o penoplastima, a ako su zatvorene (jedna prema drugoj) radi se o poroplastima. Pored ove dve vrste strukture ekspandirane plastike mogu biti i sa mešanim ćelijama (otvorenim i zatvorenim).
Prema tvrdoći ekspandirane plastične mase mogu se svrstati u tri grupe:
- tvrde ekspandirane plastične mase- polutvrde penaste mase i- mekane ili mekoelastične penaste plastične mase.
Tvrde ekspandirane plastične mase mogu biti krte i žilave.
Penasti polimerni materijali mogu da se dobiju iz velikog broja plastičnih materijala. Ekspandirane ili penaste plastične mase imaju veoma malu toplotnu provodljivost i gustinu, pa se koriste kao veoma uspešni toplotni izolatori. Posebno se primenjuju kod hladnjaka i hladnjača. S obzirom na to da imaju malu gustinu i veliku amortizaciju udara, koriste se za pakovanje raznih (posebno osetljivih na udar) industrijskih proizvoda. Isto tako ovi penasti proizvodi našli su masovnu primenu u oblasti elektrotehnike, elektronike, industrije nameštaja, autoindustrije itd.
193
Plastične mase u vidu folija takođe se masovno koriste u različitim slučajevima. U folije spadaju plastična platna debljine između 0,0012 i 0,3mm. Ovaj oblik plastike dobija se na nekoliko načina:
- istiskivanjem (ekstrudiranjem) rastopljene mase kroz uske prolaze specijalnih alata,- izlivanjem na ravne (polirane) površine ili- valjanjem (kolendiranjem).
Mehaničke osobine folija mogu se poboljšati aksijalnim istezanjem ili orijentacijom čestica strukture. Folije se mnogo koriste kao izolacioni materijal u oblasti elektrotehnike, zatim za ambalažu, za hidroizolaciju itd. Posebne folije se koriste za izradu filmova, za svetlosne signalne uređaje i sl.
Prevlačenje predmeta plastikom je jedan od načina oblikovanja polimera i njihovih korišćenja. Ovaj način primenjuje se kod zaštite metalnih ili drvenih površina od korozije i drugih vidova propadanja, zatim kao elektroizolacija, radi poboljšanja estetskog izgleda i sl.
Za nanošenje zaštitnog sloja na površine koriste se različiti postupci: premazivanje, uranjanje u rastopljenu ili rastvorenu plastiku, raspršivanje mase u tečnom stanju ili u prahu po zagrejanim površinama i sl. Najčešće se prevlače ručice, drške, poluge, razne police, metalni nameštaj, rezervoari, električna oprema i dr. Često se prevlači i čelični lim (kao poluproizvod) i to premazivanjem ili lepljenjem tankih plastičnih folija.
9.2. Polimerizacione plastične materije
Polietilen se dobija polimerizacijom monomera etilena. Kako je ovaj proces moguć pritiscima različitih visina, može se govoriti o polietilenu niskog i o polietilenu visokog pritiska. Polietilen niskog pritiska odlikuje se većom tvrdoćom i manjom elastičnošću u poređenju sa polietilenom visokog pritiska.
Polietilen je tvrd rožnat materijal bele boje. Proizvodi se u vidu granula veličine 3-5 mm, ili u vidu belog praha. To je jedan od najlakših polimera pošto njegova specifična masa varira u granicama od 920 do 970 kg/m3. čvrstoća polietilena pri zatezanju kreće se od 12-32 Mpa, dok mu je modul elastičnosti izuzetno mali i iznosi 150-800 Mpa. Ovaj materijal se odlikuje neznatnim upijanjem vode (0,03-0,4%) kao i dobrom otpornošću na dejstvo mraza. Pored navedenog, polietilen karakteriše još i mala tvrdoća, ograničena otpornost u odnosu na povišene temperature (podnosi temperature najviše 1300C)i visoka vrednost termičkog koeficijenta linearnog širenja. U cilju usporavanja procesa starenja u polietilen se često uvode naročite
194
supstance poznate pod opštim nazivom stabilizatori. Polietilen se primenjuje za proizvodnju hidroizolacionih materijala, cevi, sanitarno-tehničke opreme i dr.
Tabela 22: Osnovne karakteristike polimera (PE)
Osnovne karakteristike Polietilen (PE)
Specifična masa Ys(kg/m3) 920-970
Čvrstoća pri zatezanju f z(Mpa) 12-32
Čvrstoća pri pritisku f p(Mpa) 10-25
Modul elastičnosti E(Mpa) 150-800
Upijanje vode (%) 0,03-0,04
Polipropilen (PP) dobija se polimerizacijom propilena u obliku praha ili granula. Može da bude običan ili armiran staklenim vlaknima. Polipropilen se primenjuje za izradu folija i traka, vlakana i tkanine, posuđa i rezervoara za tečnost i drugo.
Tabela 23: Osnovne karakteristike polimera (PP)
Osnovne karakteristike Polipropilen
Specifična masa Ys(kg/m3) 900-1100
Čvrstoća pri zatezanju f z(Mpa) 33-54
Čvrstoća pri pritisku f p(Mpa) 35-60
Modul elastičnosti E(Mpa) 900-1400
Polivinilhlorid beo ili žućkast prah bez mirisa i ukusa. Može se koristiti do temperature od oko 600 C. Njegova specifična masa iznosi oko 1400 kg/m3, dok mu je čvrstoća pri zatezanju 50-60 Mpa, a čvrstoća pri savijanju 80-120 Mpa. Veoma je otporan prema delovanju kiselina, baza, benzina, raznih ulja i drugo. S obzirom na napred navedena svojstva polivinil hlorida, od njega se proizvode podovi (linoleum), hidroizolacioni materijali, razne vrste cevi i dr.
195
Kao osnovni nedostatak polivinilhlorida smatra se oštar pad čvrstoće na povišenim temperaturama, kao i velike deformacije tečenja pri delovanju dugotrajnih opterećenja.
Polistirol predstavlja produkt polimerizacije stirola. Ovaj polimer je na normalnim temperaturama tvrd prozračan materijal nalik na staklo. Proizvodi se u vidu granula, krupnoće 6-10 mm, kao i u vidu praha. Njegova specifična masa se kreće oko 1050 kg/m3 dok su mu čvrstoće sledeće: pri zatezanju 35-60 Mpa, pri pritisku 80-110 Mpa. Polistirol je vodonepropustljiv i otporan na delovanje mnogih hemijskih agenasa. Zbog navedenih svojstava polistirol se koristi kao materijal za proizvodnju pločica za oblaganje zidova, raznih vrsta cevi, i sl. a takođe i kao sirovina za proizvodnju termoizolacionih materijala porozne strukture (stiropor).
Osnovni nedostaci polistirola su ograničena otpornost u odnosu na povišene temperature i krtost pri delovanju udarnih opterećenja. Ovi nedostaci se mogu u značajnoj meri umanjiti primenom raznih dodataka koji se u polistirol uvode tokom procesa proizvodnje
Polimetilmetalkrilat se često naziva organskim staklom zbog svoje prozračnosti. Ovaj materijal je vrlo postojan u atmosferskim uslovima i odlikuje se velikom popustljivošću ultravioletnih zraka. Za razliku od običnog stakla koje propušta svega oko 1%, predmetno organsko staklo propušta 73,5% ovih zraka. Iz tih razloga polimetilmetakrilat se najčešće primenjuje za zastakljivanje prozora na bolnicama, staklenim baštama, svetlarnicima i dr. Na temperaturi od 900 C ovaj polimer postaje elastičan i može se lako oblikovati. Čvrstoće polimetakrilata su sledeće: čvrstoća pri pritisku 120-160Mpa, čvrstoća pri zatezanju 60-80 Mpa, čvrstoća pri savijanju 80-140 Mpa. On nije postojan u rastvorima kiselina i baza, lako se rastvara u organskim rastvaračima (na primer u acetonu), u kontaktu sa vatrom gori jarkim plamenom.
Polivinilacetat je polimer sa vrlo niskom temperaturom prelaska u staklasto stanje (280C), pa je on već na običnim temperaturama podložan deformacijama i nije pogodan za izradu raznih predmeta. On se stoga najviše primenjuje za proizvodnju lepkova i lakova. Vodene disperzije polivinilacetata često se uvode u betone na bazi cementa, pa se na taj način dobijaju betoni koje karakteriše vodonepropustljivost i povećana hemijska otpornost.
Polizobutilen je produkt polimerizacije izobutilena koji se dobijaju iz ostatka destilacije nafte. To je vrlo elastičan materijal koji može da podnese i relativno izduženje od 1000 do 2000% procenata. Odlikuje se pored ovoga, malom specifičnom masom (sa 920 kg/m3), vodonepropustljivošću i otpornošću na delovanje različitih hemijskih agenasa. Veoma je otporan na dejstvo mraza, što je uslovljeno njegovom niskom temperaturom prelaska u staklasto stanje (-750C), u kombinaciji sa raznim inertnim materijalima primenjuje se kao masa za zatvaranje (hermetizaciju) spojnica raznih vrsta. Od njega se još proizvode lepkovi, hidroizolacioni materijali i dr.
196
9.3. Polikondenzacione smole i plastične materije
Fenolaldehidi predstavljaju grupu polimera koji se dobijaju polimerizacijom fenola i izvesnih aldehida. Najveću primenu u građevinarstvu imaju polimeri na bazi formaldehida-tzv. fenolformaldehidi. To su na normalnim temperaturama tvrde i krte supstance svetlo ili tamno mrke boje sa specifičnim masama 1200-1300 kg/m3. One se dobro mešaju sa strugotinom od drveta, hartijom, tkaninama i drugim inertnim materijalima pa se na taj način dobijaju materijali veće čvrstoće i manje krtosti nego što su sami formaldehidi. Ovi polimeri se takođe primenjuju kao lepkovi za drvene konstrukcije, kao i lepkovi za vodootporne furnire, a takođe i kao lepkovi za proizvodnju slojevitih plastičnih masa.
Očvršćavanje epoksida, koji se inače isporučuju u tečnom stanju, vrši se primenom odgovarajućih očvrščivača. U zavisnosti od vrste epoksida i upotrebljenog očvrščivača proces očvrščavanja se može regulisati tako da se obezbedi mogućnost rada sa konkretnim materijalom tokom određenog vremena. U vezi sa ovim kod epoksida se može govoriti o ''radnom vremenu'' (pot-life), tj. o vremenu koje obezbeđuje da se sa njim izvedu određene tehnološke operacije.
U čvrstom stanju epokside karakterišu visoke čvrstoće i velika hemijska otpornost. Čvrstoća pri zatezanju iznosi 40-80 Mpa, čvrstoća pri pritisku 70-100 Mpa, a čvrstoća pri savijanju 60-130 Mpa. Specifična masa epoksida je cca 1200 kg/m3. Odlikuju se srazmerno malom žilavošću, tako da se kod njih relativno izduženje pri prekidu kreće od 2,5-8%. Odlikuju se i relativno visokom otpornošću u odnosu na povišene temperature, mogu bez destrukcije da podnesu temperature do 1500 C.
Epoksidi se primenjuju kao lepkovi za beton, drvo, keramiku, staklo, pa čak i za metale. Koriste se takođe i kao veziva za epoksidne maltere i betone. Veliku primenu imaju kao materijali za izradu industrijskih podova, a takođe se koriste i kao hidroizolacioni materijali.
Epoksidi se karakterišu visokom hemijskom otpornošću, sa izuzetkom jakih oksidacionih sredstava i vlažnog hlora.
197
Tabela 24: Osnovne karakteristike epoksida (EPOX)
Osnovne karakteristike Epoksidi
Specifična masa Ys(kg/m3) 1200-2000
Čvrstoća pri zatezanju f z(Mpa) 35-105
Čvrstoća pri pritisku f p(Mpa) 105-210
Čvrstoća pri savijanju f s(Mpa) 60-130
Modul elastičnosti E(Mpa) 1 400-4200
Relativno izduženje pri kidanju epruvete b (%) 2,5-8
Poliestri koji se primenjuju u građevinarstvu pripadaju grupi tzv. nezasićenih poliestera. Rasprostranjenost sirovina, kao i relativno niska proizvodna cena, uslovili su da se poliestri vrlo široko primenjuju i za izradu raznih elemenata za pokrivanje krova (prozračnih i obojenih), sanitarno-tehničke opreme, lepkova, fasadnih boja i lakova.
Očvršćavanje nezasićenih poliestra prati oslobađanje značajne količine toplote, kao i veliko skupljanje (7-9%)-specifična masa očvrslog materijala je 1100-1400 kg/m3, čvrstoća pri zatezanju kreće se od 30-70 Mpa, dok čvrstoća pri pritisku iznosi 90-240 Mpa. Poliestri su otporni na delovanje velikog broja hemijskih agenasa; otporni su na dejstvo jakih oksidacionih sredstava i vlažnog hlora, koji inače razaraju epokside. Međutim, pri dugotrajnom delovanju vode kod poliestara se zapaža pad čvrstoća (i do 40%) i smanjivanje adhezione sposobnosti.
Tabela 25: Osnovne karakteristike poliestera (PES)
Osnovne karakteristike Polietilen (PE)
Specifična masa Ys(kg/m3) 1100-2300
Čvrstoća pri zatezanju f z(Mpa) 31-70
Čvrstoća pri pritisku f p(Mpa) 90-240
Modul elastičnosti E(Mpa) 2800-20000
Relativno izduženje pri kidanju epruvete b (%) <5
198
Poliuretani se u građevinarstvu najviše koriste u obliku poroznih (ekspandiranih) termoizolacionih materijala. Variranjem osnovnih komponenata mogu se dobiti mekši ili tvrđi poliuretani sa zapreminskim masama do 30 do 500 kg/m3. Ako se kombinuju materijali, pa se kao jedna od polaznih sirovina upotrebi poliester, dobiće se materijal sa većom otvorenom pozornošću, dok će se u slučaju primene poliestera dobiti materijal sa zatvorenim sistemom pora.
Tabela 26: Osnovne karakteristike poliuretana (PUR)
Osnovne karakteristikeTvrda PUR pena
(ploče i blokovi)
Fleksibilna PUR pena
(ploče i blokovi)
Specifična masa Ys(kg/m3) 32-60 40-80
Temperatura razmekšavanja (C) 150-185 150-185
Čvrstoća pri pritisku f p(Mpa) 0,17 0,02-0,08
Upijanje vode (%) 2,5 10 i više
9.4. Prirodni i sintetički kaučuk
Kaučuk je polazna sirovina za dobijanje gume koja predstavlja cenjeni materijal raznih grana industrije. Najveće količine gume apsorbuje automobilska industrija. Sve svoje potrebe industrija gume je najpre zadovoljavala iz prirodnih izvora, a za vreme i posle II. svetskog rata narasle potrebe industrije su zahtevale nove izvore sirovina. U ovom periodu počinje proizvodnja sintetičkog kaučuka. Danas sintetički kaučuk učestvuje sa blizu 70% u ukupnoj proizvodnji kaučuka u svetu.
Prirodni kaučuk je visokomolekularna materija čiji je molekul polimer izoprena. Kaučuk se nalazi emulgovan u mlečnom soku kaučukovog drveta heveje (Hevea Brasiliensis) koja uspeva isključivo u tropskim predelima. Zarezivanjem kore biljke cedi se sok lateks koji sadrži 30-35% kaučuka u tzv. serumu u vidu emulzije. Ako lateks stoji duže vremena, kaučuk počinje da koagulira, usled delovanja bakterija kojih ima u lateksu, i koje stvaraju kiselu sredinu za koaguliranje (zgrušnjavanje). Od hemijskih sastava za koagulaciju se koriste sirćetna i mravlja kiselina. Koagulisani kaučuk se propušta između valjaka tako da se dobiju izvaljani listovi debljine 1mm koji se suše na temperaturi 50C. Proizvod koji se dobija na ovaj način iz lateksa, se naziva sirovi prirodni kaučuk. To je materija specifičnog mirisa, žute, mrke do crne boje,
199
rastegljiv i elastičan, ali u malim temperaturnim intervalima. Na temperaturama većim od 50 C gubi elastičnost a na 0C, je krt i tvrd. Rastvara se u mnogim organskim rastvaračima: benzolu, benzinu, ugljendisulfidu, hloroformu i dr. Dobar je izolator toplote i elektriciteta.
Za potrebe industrije, unapređenje tehnologije gume i dobi-janje proizvoda ujednačenog kvaliteta izvršena je standardizacija prirodnog kaučuka87.
Na osnovu standarda kaučuk se klasira prema postupku dobijanja, viskozitetu, boji i sadržaju nečistoća, modulu elastičnosti vulkaniziranog uzorka, termooksidacionoj stabilnosti, sadržaju pepela, azota i lako isparljivih materija.
Na osnovu boje, čistoće i vrednosti za modul elastičnosti vulkaniziranog uzorka sirovi kaučuk se prema standardima Malezijskog instituta za gumu razvrstava na:
- niskomodularan kaučuk (oznaka crvenom bojom),- srednjemodularan kaučuk (oznaka žutom bojom),- visokomodularan kaučuk (oznaka plavom bojom).
Kaučuk se pakuje u presovane bale (brikete) pogodnih dimenzija za manipulaciju i mase do 33,33 Kg. Svaki briket ima oznaku klase kaučuka i znak proizvođača.
Sintetički kaučuk je zajednički naziv za veći broj polimera koji se mogu preraditi u gumu ili imaju svojstva slična gumi. Današnja tehnologija daje veliki broj različitih tipova sintetičkog kaučuka. Njihova svojstva se obično upoređuju sa osobinama prirodnog, naročito u pogledu elastičnosti, jačine, nepropustljivosti za gasove i tečnosti, ali se često postavljaju i takvi zahtevi koje poseduje samo sintetički kaučuk, a to su: otpornost na dejstvo nafte, morske vode i raznih hemijskih sredstava. Prema svojstvima koja poseduju, dele se na :
- univerzalne sintetičke kaučuke i - specijalne sintetičke kaučuke.
Univerzalni sintetički kaučuci su: kopolimeri butadijena i stirola (SBR), polimeri na bazi butadijena (BR) od kojih je najpoznatiji "buna" (natrijumbutadijen kaučuk), stereoregular na bazi izoprena i kopolimer etilena i propilena (etilenpropilen kaučuk). Ove vrste kaučuka se koriste za izradu svih proizvoda od gume: pneumatike, gumene obuće i druge tehničke robe.
U specijalne sintetičke kaučuke spadaju: butadijennitrilni kaučuci, tj. kopolimeri butadijena i nitrila akrilne kiseline. Odlikuju se velikom otpornošću na sve naftine derivate, ulja i masti. Služe za proizvodnju transportnih traka, štamparskih valjaka, creva, brodskih kablova, zaštitne obuće i odeće i druge tehničke robe od gume. Hloroprenski kaučuci se koriste za izradu predmeta
87 Jančetović-Atanasovska, M, Komercijalno poznavanje robe, Viša poslovna škola, Beograd, 1997.200
otpornih prema morskoj vodi, sunčevoj svetlosti i u trgovini se pojavljuju pod imenom neopren. Butil kaučuk se koristi za unutrašnje i spoljašnje automobilske gume ili za nepropustljiva gumirana platna. Posebnu vrstu specijalnih kaučuka čine silikonski kaučuci koji se dobijaju polikondenzacijom organskih jedinjenja silicijuma. Koriste se za izradu zatvarača, ventila, hidrauličnih zaptivki, svuda gde vladaju ekstremno visoke ili niske temperature (u avijaciji, toplotnoj tehnici i dr.) .
9.5. Guma ili elastomeri
Jedan od vrlo značajnih polimernih tehničkih materijala jeste guma ili elastomer. Guma kao materijal ima neke karakteristike zbog kojih ima specifičnu upotrebu a te osobine su:
- velika elastičnost- nepropustljivost za tečnosti i gasove,- električna otpornost i- hemijska stabilnost.
Polazna sirovina za proizvodnju gume jeste kaučuk, koji može biti prirodni i veštački ili sintetički. Prirodni kaučuk dobija se iz soka zvanog lateks, koji ispušta tropsko drvo hevea (kaučukovac). Iz ove sirovine dugotrajnim gnječenjem, ispiranjem i prečišćavanjem, uz dodavanje određenih supstanci, dobija se kaučuk kao polazna sirovina za proizvodnju gume. Međutim, veštački ili sintetički kaučuk proizvodi se procesom polimerizacije ugljovodonika. Razlikuje se univerzalni ili specijalni kaučuk. Tako dobijeni sintetički kaučuk dalje se prerađuje po približno istim postupcima kao i prirodni. Inače proces prerade kaučuka u gumu odvija se tako što se pripremljeni sirovi kaučuk (u testastom stanju) propušta između valjaka i dugotrajno gnječi i meša. Tokom gnječenja masi se dodaju razni sastojci: omekšivači, ubrzivači, inhibitori, punioci, sumpor, stabilizatori, boje i drugo.
Omekšivači čine masu kaučuka mekom, gnjecavom i plastičnom, kako bi se dobro izmešala i homogenizovala. To su najčešće parafin, oleinske kiseline, borova smola, kolofonijum i slično.
Sumpor je, zapravo glavni dodatak pri proizvodnji gume, jer on u procesu vulkanizacije hemijski reaguje sa molekulima kaučuka i time gumi daje najvažnije osobine. Količina sumpora koja se dodaje iznosi od 1,5 do 3% , a pri proizvodnji tvrde gume (ebonita) 8 do 10%.
Ubrzivači procesa su materije koje potpomažu da se proces vulkanizacije obavi za kraće vreme i pod povoljnijim uslovima (na nižim temperaturama). To su najčešće magnezijum oksid i cinkov oksid i to u količinama od 0,5 do 1,5%.
Punioci su materije koje ispunjavaju masu kaučuka i gume i time doprinose određivanju osobina materijala. Te materije mogu biti neaktivne ili aktivne u odnosu na osnovni materijal (kaučuk). Tako se kaučuku dodaje čađ, koja je veoma aktivna prema osnovnom materijalu i doprinosi povećanju otpornosti prema habanju. Najčešći punioci jesu cinkov oksid, infuzorna zemlja, talk,
201
kreda, kaolin, mleveni mermer i slično. Zavisno od punilaca, guma dobija u težini (masi), tvrdoći, otpornosti prema habanju i drugo.
Sredstva protiv starenja i zamora dodaju se radi stabilizacije strukture materijala i blokade promena do kojih bi došlo posle vulkanizacije i u toku eksploatacije gume. Do starenja dolazi usled pojave slobodnog sumpora i drugih elemenata (Fe, Cu, Mn) koji oksidišu proces starenja ubrzava i temperatura eksploatacije gume (uticaj sunčeve svetlosti i ultraljubičastih zraka), zatim mehanička naprezanja i dr. Pored navedenih dodataka kaučuku se dodaju i razne boje, tutkalo, pluta, kolofonijum i slični materijali koji poboljšavaju osobine gume. Kada je kaučuk pripremljen, to znači dobro izmešan sa svim dodacima, pristupa se izradi određenih delova (proizvoda), a ovaj postupak mora da prođe kroz proces vulkanizacije.
Vulkanizacija se obavlja tako što se pripremljen i oblikovan kaučuk, odnosno sirova guma, izlaže zagrevanju. Vulkanizacija je hemijski proces vezivanja molekula kaučuka u određenim uslovima i to je nepovratni proces. Ovde atomi sumpora vezuju susedne lance unakrsnim umrežavanjem. Elastičnost gume zavisi od broja ostvarenih veza , odnosno od količine sumporovih atoma. Za razliku od kaučuka, pre vulkanizacije, koji je gnjecav i plastičan, guma (dakle posle vulkanizacije) ima sasvim druge osobine: postaje elastična, povećane tvrdoće i čvrstoće, otporna na habanje i kiseline itd. Vulkanizacija se odvija na temperaturi između 130 i 1500C čime se procesi ubrzavaju. Međutim, moguće je vulkanizaciju ostvariti i na nižim temperaturama, ali uz dodatak ubrzivača procesa i u dužem vremenskom trajanju. Vreme vulkanizacije zavisi od niza faktora (vrste kaučuka, temperature, veličine proizvoda) i kreće se od 5 do 90 minuta.
Vulkanizacija (izrada) zaptivke za hidrauliku ili pneumatiku svodi se na sledeće: pripremljena masa kaučuka stavlja se u kalup (posebni metalni alat), potom se sve to stavlja u presu i drži određeno vreme pod pritiskom i na temperaturi vulkanizacije. Posle određenog vremena alat se oslobađa pritiska i skida sa mašine, otvara se i zaptivka se vadi iz alata.
Guma se mnogo koristi, pre svega za izradu pneumatika za vozila, zaptivke na raznim zatvaračima i vratima, za beskrajne transportne trake, za gipke cevi (creva), za zaštitnike od kiselina i mnogih agresivnih supstanci. Guma se veoma mnogo koristi kao elektro izolator, izolator protiv korozije, kao i za prevlačenje raznih ručica i drški na mašinama i alatima. Isto tako, koristi se za prenosnike snage, kao elastična veza između delova i prenosnika (kaiševi, spojnice, prirubnice), za amortizere udara, potresa i vibracija, za izradu zaptivnih elemenata u oblasti hidraulike i pneumatike, za vodovodne i kanalizacione instalacije, za gumirana platna za odeću i obuću, zaštitne rukavice i sl. Tvrda guma (sa većim procentom sumpora, zvani ebonit) koristi se za izradu raznih elemenata u oblasti mašinstva i elektrotehnike itd.
202
10.TEHNOLOŠKI SISTEMI U PREHRAMBENOJ INDUSTRIJI
Sa gledišta razvoja i reprodukcije bioloških i ljudskih sposobnosti, ishrana je najznačajnija komponenta životnog standarda celokupnog stanovništva, jer ni jedna druga materijalna komponenta životnog standarda nema tako jak, višestruk i trajno presudan uticaj na razvoj, formiranje i reprodukciju prirodnih, fizičkih i psihičkih sposobnosti čoveka. Otuda se pitanje kvalitetne i zdrave ishrane mora rešavati na nivou osnovnih strateških ciljeva u kojima je razvoj i reprodukcija ljudskih sposobnosti, osnovni cilj svih ekonomskih i socijalnih aktivnosti.
Kod nas i u svetu izdaci za ishranu zauzimaju značajno mesto u strukturi troškova života. Ovo učešće je veće u zemljama i kod kategorija ljudi koji imaju opšti niži životni standard. Ovako veliki udeo prehrambenih proizvoda u strukturi troškova života čini da je proizvodnja i promet prehrambenih proizvoda veoma važna privredna grana. Otuda i briga zajednice kako u pogledu obezbeđenja potrebnih rezervi, osnovnih proizvoda ishrane, tako i u pogledu kontrole kvaliteta i cene.
U većini zemalja sveta izdaci za ishranu zauzimaju prvo mesto u strukturi lične potrošnje. U razvijenim zemljama njen udeo je obično između 15 i 20% (prosek za zemlje EU na primer bio je 1990. oko 17%), dok u siromašnim zemljama on iznosi i preko 50%.88
Hrana je jedan od najvećih problema današnjeg sveta. Uprkos velikom napretku u tehnologiji poljoprivredne proizvodnje, prerade, čuvanja, distribucije i prodaje hrane, kao i postojanju velikih rezervi osnovnih prehrambenih proizvoda u svetu, 60-80% svetskog stanovništva nema mogućnosti da obezbedi zdravu hranu. Najmanje 40% stanovništva sveta i dalje pati od hronične pothranjenosti, a preko 20 miliona ljudi godišnje umire od gladi i to najviše dece do 4 godine starosti.
Pojam prehrambeni proizvodi je zajednički naziv za sve proizvode koji se upotrebljavaju kao hrana bilo u prerađenom ili neprerađenom stanju kao i za sirovine i razne dodatke koji se normalno upotrebljavaju u njihovoj obradi i preradi. Za ishranu se upotrebljavaju proizvodi različitog sistema tehnološke obrade počev od proizvoda u prirodnom stanju (mleko, voće, i dr), pa do proizvoda koji su prošli kroz složenu tehnološku preradu (hleb, šećer, voćne prerađevine i dr. iz ovog razloga u upotrebi su pojmovi poljoprivrednih prehrambenih proizvoda i životne namirnice. Sa aspekta materijalnih proizvoda, imaju isto značenje kao prehrambeni proizvodi.
Prehrambena industrija obuhvata skup proizvodnih delatnosti, veoma različitih u pogledu tehnologija i tehnoloških postupaka sa zajedničkom karakteristikom da proizvode finalne prehrambene artikle i da im je poljoprivreda osnovni izvor sirovina.
Glavni sektori prehrambene industrije su:
88 Ušćumlić, D., Urošević, S., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.203
- mlinarstvo,- pekarska industrija (hleb, pecivo, industrijski kolači i dr.),- industrija za preradu voća i povrća, koncentrata, supa i dr.,- klanična industrija i industrijska prerada mesa,- mlekare,- industrija šećera i vrenja,- industrija za preradu ribe,- industrija skroba i pratećih proizvoda,- konditorska industrija (čokolada, bombona, keksa i dr.),- industrija piva,- industrija jakih alkoholnih pića, bezalkoholnih napitaka i vina,- industrija za preradu kafe i kavovina i- ostalo (začini, arome i dr.).
Savremena prehrambena industrija se nalazi na veoma visokom tehničkom nivou zahvaljujući saznanjima iz oblasti tehnike, hemije, biologije, fiziologije i drugih nauka. Ona danas obezbeđuje, zahvaljujući raznim metodama konzervisanja, ogromne količine pro-izvoda i sirovina od kvarenja i obogaćuje tržište velikim brojem veoma vrednih proizvoda. Broj prehrambenih proizvoda stalno se povećava (sada se računa da ih ima oko 6.000), a isto tako veoma su česte inovacije proizvoda u pogledu kvaliteta i sastava, pakovanja, pripremanja, odnosno korišćenja u domaćinstvu.
10.1. Sastav, hranjiva i energetska vrednost prehrambenih proizvoda
Ishrana je osnovna potreba koja uslovljava dobro ili loše zdravlje i utiče na radnu sposobnost i dužinu ljudskog života. Poznavanje i primena savremenih znanja o ishrani omogućuju čoveku da pravilnom ishranom svesno utiče na životne procese u organizmu. Uloga hrane je složena:treba da pruži organizmu materijal za rast i izgradnju ćelija, da mu obezbedi energiju koja je telu potrebna za fizički i umni rad i da obezbedi sastojke koji ga štite od eventualnih oboljenja. Sve životne namirnice ne sadrže podjednako materije koje su potrebne organizmu. Neke sadrže velike količine hranjivih materija, a druge sadrže tkz. zaštitne materije. Obe vrste hranjivih materija čovek uzima iz biljnog i životinjskog sveta po navici i ukusu.
Hrana koju čovek unosi treba da ima hranjivu vrednost da bi se utolila glad i zadovoljile potrebe ćelija, ali pri tome treba da je i ukusna. Ovi činioci su značajni za pravilno korišćenje hrane i postizanje ispravnog funkcionisanja organizma. Pored ovog glavnog osećaja apetita, telo sadrži i ceo niz pomoćnih kontrolnih osećaja koji treba da su zadovoljeni ukus, miris, izgled i dr. Znači, hrana treba da je raznovrsna, potpuno sveža, biljnog i životinjskog porekla, bogata vitaminima i mineralnim materijama. Osnovne hranjive i neophodne materije za izgradnju, održavanje i
204
pravilno funkcionisanje ljudskog organizma su belančevine, ugljeni hidrati, masti, mineralne materije, vitamini i voda. Belančevine, masti i ugljeni hidrati su hranjive, a ostalo su zaštitne materije.
S obzirom na ulogu koju imaju u organizmu, svi ovi hranjivi sastojci se svrstavaju u tri osnovne grupe: gradivne, energetske i zaštitne(regulatorske).89
One materije koje služe za izgradnju ćelija, odnosno tkiva, nazvane su gradivnim ili plastičnim sastojcima. To su, prvenstveno, belančevine, delimično i masti, mineralne soli i voda.
U drugu grupu se ubrajaju hranjive materije koje obezbeđuju energiju potrebnu za rad unutrašnjih organa i za obavljanje svih fizičkih aktivnosti. To su, prvenstveno, masti i ugljeni hidrati, a ređe i belančevine. Njihovim sagorevanjem oslobađa se toplota i energija za rad.
Najzad, postoje i takvi sastojci koji regulišu korišćenje gradivnih i energetskih materija u organizmu i koji ga štite od bolesti. Takve materije su vitamini, mineralne soli i voda. One se zbog svoje uloge nazivaju zaštitnim ili regulatorskim sastojcima hrane.
Hemijski elementi koji ulaze u sastav ćelija grade biološke molekule sa velikom molekulskom masom (makromolekuli). Svi elementi potrebni ljudskom organizmu se ne nalaze u hrani. To pokazuje da ćelije ljudskog organizma iz sastojaka hrane izgrađuju materije koje su mu svojstvene. Stvaranje materija u ćeliji, koje su različite od onih unetih hranom, vrši se tokom mnogobrojnih biohemijskih reakcija. Pri tome se između početne i završne materije stvaraju mnogi intermedijarni produkti međuproizvodi. Zbir svih ovih različitih biohemijskih reakcija koje se odvijaju u ćeliji je intermedijarni metabolizam (ćelijski metabolizam), a međuproizvodi se nazivaju metaboliti. Prema tome, intermedijarni metabolizam označava zbir različitih biohemijskih reakcija koje omogućavaju da se molekuli materija iz hrane transformišu u sastojke žive ćelije i organizma kao celine. Utvrđeno je da u sastav organizma čoveka ulazi određeni broj raznih hemijskih elemenata u različitom relativnom odnosu. Učešće pojedinih elemenata u sastavu ljudskog organizma je različito. Kiseonik čini više od polovine telesne mase, dok kiseonik i vodonik zajedno čine tri četvrtine telesne mase. Najveći deo se nalazi u obliku vode. Ostatak telesne mase je suvi ostatak sastavljen od neorganskih soli i organskih materija (belančevine, masti, ugljeni hidrati i dr.). Oko 5% telesne mase čine mineralne materije (neorganske soli). Vrlo značajnu ulogu u organizmu imaju elementi u tragovima. To su mikroelementi (oligoelementi) kao što su : mangan, bakar, jod, aluminijum, brom, fluor, silicijum i drugi.
Iz navedenih činjenica jasno je da su osnovni i najvažniji sastojci ljudskog organizma voda, mineralne (neorganske)soli, proteini (belančevine), glicidi (ugljeni hidrati), lipidi (masti), vitamini, enzimi i hormoni. Svaka od ovih materija ima određene fizičko-hemijske osobine, određeni metabolizam i posebne uloge u ljudskom organizmu.
89 Ljubisavljević, M., Životne namirnice, Privredni pregled, Beograd, 1991.205
Energetska i hranljiva vrednost namirnica je različita i meri se džulima (J). To je količina toplotne energije oslobođene sagorevanjem sastojaka hrane. Najviše energije nastaje sagorevanjem masti i to 1g masti oslobodi oko 376 J, a belančevine i ugljeni hidrati oko 167 J. Dnevna potreba za energijom se kreće od 11700 do 20900 J, a zavisi od uzrasta i posla koji čovek obavlja.
Prosečna dnevna potreba za ugljenim hidratima zdravih odraslih ljudi iznosi oko 400-500g. Najveći deo energije potrebne za rad dobija se iz ugljenih hidrata koji su široko rasprostranjeni u prirodi. Ima ih i u biljnim i životinjskim namirnicama, a čovek ih najviše unosi hlebom, krompirom, voćem i šećerom.
Kada se planira pravilna ishrana, izbor ne zavisi samo od ukusa pojedinih vrsta hrane i količine kalorija, već i od potrebe da se dnevno unesu svi vitalni sastojci. Važno je da se odaberu namirnice koje će pružiti sve neophodne sastojke za očuvanje zdravlja i normalno funkcionisanje organizma. Pravilna ishrana ne podrazumeva samo vitamine, smanjivanje masnoća i slatkiša u dnevnoj ishrani, već se namirnice moraju unositi u organizam u pravilnoj razmeri i to: belančevine, masti, ugljeni hidrati, kao i vitamine, mineralne materije, vodu i dijetalna vlakna. Sve hranljive materije unete u organizam podležu tako čitavom nizu raznovrsnih enzimskih (biohemijskih) promena, pri čemu se materija menja. kao rezultat toga u telu se stvaraju energija i toplota potrebne za rad i održavanje stalne telesne temperature.
Za održavanje svih životnih funkcija, tj. za rad srca, pluća, bubrega i drugih delova tela koji funkcionišu bez uticaja naše volje, organizam troši oko 5400 J. Logično je da će pri umnom i mišićnom naprezanju i potrošnja energije biti utoliko veća ukoliko je rad naporniji.Osnovni promet energije potrebne za održavanje raznih životnih procesa u organizmu (krvotok, disanje, rad srca, varenje i dr.) naziva se bazalni metabolizam. To je količina energije koja se troši samo za održavanje života pri potpunom mirovanju organizma. Bazalni metabolizam iznosi kod odraslog, zdravog muškarca 7118J/24 sata, a kod žena 5862J/24 sata. Znači, bazalni metabolizam čini osnovu na koju se dalje dodaju svi osnovni energetski dodaci. Energija koju čovek troši u radu naziva se energija rada. Energetske potrebe i potrošnja organizma za vreme različitih aktivnosti se mere specijalnim aparatima. Na osnovu tih merenja, kod ljudi raznih zanimanja utvrđene su dnevne potrebe energije, izražene u džulima za vreme obavljanja rada, energije utrošene u slobodnom vremenu, kao i energije bazalnog metabolizma.
Tabela 27. Hranljive materije prema osnovnim ulogama u čovečjem organizmu
206
Gradivni
sastojci hrane
Energetski
sastojci hrane
Zaštitni (regulatorski)
sastojci hrane
Belančevine
Mineralni sastojci
Voda
Ugljeni hidrati
Masti
Belančevine
Vitamini
Voda
Mineralni sastojci
Belančevine
Masti
Celuloza
Tabela 28. Količina oslobođene i iskoristive energije pri sagorevanju različitih sastojaka hrane
Energetski
sastojci hrane
Toplotna energija
pri sagorevanju
(kJ po 1 gr)
Iskoristljivost
energije u organizmu
(kJ po 1 gr)
Ugljeni hidrati
Masti
Belančevine
17
39
24
17
39
24
10.1.1. Belančevine
Zbog velikog značaja za život belančevine su nazvane i proteinima- grčki protos znači prvi, najvažniji. Belančevine su organska jedinjenja sastavljena iz ugljenika, vodonika i azota. Neke belančevine sadrže sumpor, fosfor, gvožđe, bakar, magnezijum ili mangan koji ulaze u sastav prostetične grupe složenih belančevina.
207
Po hemijskoj prirodi proteini su veoma složena jedinjenja azota (N) velike molekulske mase (od 5000 do jednog miliona). Proteini imaju vitalnu ulogu u svakoj živoj ćeliji organizma: strukturna su komponenta različitih telesnih tkiva, hormona, a u kombinaciji sa drugim materijama predstavljaju komponente ćelijskog zida i membrana. Takođe, proteini su uključeni u transport kiseonika i drugih hranljivih materija, zatim mišićnu konstrukciju, održavanje acidobazne ravnoteže organizma, regulisanje osmotskog pritiska, imuniteta, zgrušavanja krvi i prenošenja naslednih osobina.
Hemijska priroda belančevina je veoma složena. Naučnici još uvek nisu ovladali metodama sinteze složenijih belančevina, što se može objasniti gotovo beskonačnim brojem mogućih kombinacija amino kiselina iz kojih mogu nastati molekuli belančevina. Sve belančevine su po sastavu polimeri, veoma složene strukture, koji pri razlaganju (hidrolizi) daju aminokiseline. Složenije belančevine sadrže i druge komponente ugljene hidrate, masne kiseline, jedinjenja fosfora, nukleinske kiseline, boje. Molekul jedne belančevine u suštini je lanac hemijski povezanih aminokiselina, karakterističnih za datu vrstu belančevine. Za razliku od običnih polimera, kao što su na primer skrob, celuloza, polietilen, polivinilhlorid i dr koji su nastali objedinjavanjem (polimerizacijom) velikog broja molekula ili radikala iste vrste, u molekul svake belančevine ulazi veći broj različitih aminokiselina. U belančevinama hrane i živih organizama javlja se 20 osnovnih aminokiselina.
Aminokiseline su organska jedinjenja koja pored karboksilnih (COOH) sadrže i aminogrupu , po čemu su i dobile ime. Samim tim belančevine pored ugljenika, vodonika i kiseonika sadrže azot, kao i male količine sumpora. Osim ovih elemenata pojedine belančevine sadrže fosfor, gvožđe, magnezijum, jod i druge elemente. Karakterističan sastojak svih belančevina je azot čiji se sadržaj kreće od 15-10%, prosečno 16%. Mnoge belančevine pored amino kiselina u svojim molekulima sadrže i druge komponente-ugljene hidrate, masne kiseline, jedinjenja fosfora, organske boje i dr. Na toj osnovi, uobičajena je klasična podela belančevina na proste (proteini) i složene (proteidi). Važnije proste belančevine su albumini, globulini, histoni i dr. Od složenih poznatije su fosforproteidi, glukoproteidi, lipoproteidi, hromoproteidi i nukleoproteidi.
Sa aspekta biološke (nutritivne) vrednosti hrane veoma je značajan aminokiselinski sastav belančevina. Naime, postoje aminokiseline koje jetra i drugi organi mogu sintetizovati iz drugih belančevina sadržanih u hrani, ali i aminokiseline koje organizam ne može da sintetizuje, što znači da bi trebale biti prisutne u proizvodima svakodnevne ishrane. Kiseline ove druge grupe nazivaju se esencijalne amino kiseline, u koje se obično svrstavaju valin, leucin, izoleucin, tronin, metionin, lizin, femilalanin i triptofan. U vezi sa tim je i jedan od problema kvaliteta i strukture ishrane. Sve neophodne aminokiseline uglavnom sadrži hrana životinjskog porekla, a to su praktično: meso i proizvodi na bazi mesa, mleko i proizvodi od mleka, jaja, ribe i proizvodi od riba. Soja je na primer proizvod sa izuzetno visokim sadržajem belančevina, ali ne sadrži ceo komplet esencijalnih aminokiselina. To, razume se, nikako ne znači da soja, odnosno proizvodi na bazi soje nisu dobra hrana, jer oni mogu efikasno da zamene meso ali ne u potpunosti. Inače
208
pored soje, značajne količine belančevina sadrže variva (pasulj, grašak, bob, sočivo), žitarice, hleb, orasi i ostalo koštičavo voće, sve vrste semenki i drugo.
Za određivanje potrebnih količina belančevina u našoj ishrani najmerodavniji činioci su starost, zdravstveno stanje i priroda posla koji se obavlja. Uopšte se uzima da je dnevna potreba odraslih zdravih osoba 1g belančevina po kilogramu telesne težine. Za decu koja rastu i njihovu pravilnu ishranu potrebne su veće količine belančevina i do 3 g po kilogramu telesne težine. Pojačano unošenje belančevina potrebno je i ženama u izvesnim fiziološkim stanjima (trudnoća i dojenje) i posle operativnih zahvata, zatim teškim fizičkim radnicima i rekonvalescentima. Isto tako i pojedina hronična oboljenja, oštećenja jetre, opekotine i drugo zahtevaju više belančevina.
Naše telo ne može nagomilavati rezerve belančevina kao što to čini sa mastima i ugljenim hidratima, te njihovo nedovoljno unošenje primorava organizam na trošenje sopstvenih tkivnih belančevina, što ima za posledicu opšte slabljenje zdravlja, smanjenje otpornosti prema zaraznim bolestima, zamor, smetnje pri rastu, opadanje telesne težine itd.
10.1.2. Ugljeni hidrati
Ugljeni hidrati su sa stanovišta količine koja se unosi hranom najvažniji hranljivi sastojci za ljudski organizam. Najzdraviji i najvažniji snabdevači ugljenim hidratima su voće i povrće (pre svega krompir i sve vrste mahunastog povrća), žitarice i njihovi proizvodi.
Pored toga, navedene namirnice su bogate vitaminima, mineralnim materijama i dijetnim vlaknima (balastnim materijama bitnim za proces varenja). One obezbeđuju i najveći deo svakodnevnih energetskih potreba čoveka pošto predstavljaju osnovne energetske sastojke. Biljke stvaraju ugljene hidrate iz ugljen dioksida i vode uz pomoć hlorofila (zelenog pigmenta biljaka) i sunčeve energije- proces fotosinteze.90
Jedan deo tako stvorenih ugljenih hidrata služi za izgradnju strukture biljaka u vidu biljnih vlakana, izgrađenih od celuloze. Drugi deo služi za stvaranje novih ćelija u biljkama kao rezerva ugljenih hidrata u vidu raznih šećera i skroba. Ove rezerve su korisne za potrebe biljke u uslovima kada se ne obavlja fotosinteza biosinteza ugljenih hidrata. Te rezerve se koriste za obezbeđivanje energetskih potreba ljudi i životinja. Rezerve se unose sa hranom, uzimanjem proizvoda od žitarica, voća, povrća ili u obliku pojedinih delova biljaka (lišće, koreni, plodovi itd.). ugljeni hidrati su kompleksna grupa organskih jedinjenja široko rasprostranjena u prirodi. Čine količinski najveću komponentu hrane u ishrani biljnom hranom. Od ukupne količine suve materije u tkivima biljaka, ugljeni hidrati čine do 50%, a u zrnu žitarica nalaze se do 80%.
90 Urošević, S., Mikijelj, B., Tehnologija, Ekonomski fakultet, Beograd, 1979.209
Dele se na tri grupe:
- monosaharidi,- oligosaharidi,- polisaharidi.
Monosaharidi se često karakterišu kao prosti ugljenihidrati, jer se hidrolizom ne mogu razložiti na još prostije molekule koji imaju svojstva ugljenih hidrata. Prema tome, to su elementarni ugljenihidrati, odnosno, elementarni šećeri. Prema broju ugljenikovih atoma u molekulu dele se na trioze, pentoze i heksoze. Kao korisni sastojci hrane od monosaharida se javljaju samo heksoze, mada neki proizvodi sadrže pentoze i njihove složenije derivate. Osnovni monosaharidi sadržani u hrani su: glukoza (glikoza), fruktoza i galaktoza.
Glukoza je elementarni i u biološko-hemijskom smislu najvažniji šećer. Lako se rastvara u vodi i uneta sa hranom brzo dospeva u krv. Javlja se kao važan sastojak svih vrsta voća, meda i drugih proizvoda. Najvažniji polisaharidi (skrob i celuloza) su njeni derivati, kao i osnovni oligosaharidi(maltoza, saharoza i laktoza). Proizvodi se i industrijskim razlaganjem skroba i dolazi na tržište kao dekstroza, skrobni sirup, skrobni šećer i sl.
Fruktoza (voćni šećer) je po hranjivoj vrednosti jednaka glukozi, ali je znatno slađa od nje. Javlja se kao sastojak svih vrsta voća, meda i invertnog šećera. Relativno velika slatkost meda upravo potiče od visokog sadržaja fruktoze.
Tabela 29: Slatkost pojedinih vrsta šećera
u odnosu na saharozu
Vrsta šećera Relativna slatkost
Fruktoza 105
Saharoza 100
Glukoza 53
Maltoza 32
Laktoza 27
Oligosaharidi. U ovu grupu se svrstavaju ugljeni hidrati koji u molekulu sadrže 2-10 saharidnih jedinica, što znači da potpunom hidrolizom daju 2-10 molekula monosaharida. Sa gledišta
210
ishrane važni su samo disaharidi i to: saharoza, maltoza i laktoza. Nastali su spajanjem dva molekula heksoza uz izdvajanje vode, pa im je empirijska formula C12H22O11.
Saharoza je najvažniji komercijalni ugljeni hidrat. To je disaharid koji razlaganjem (hidrolizom) daje glukozu i fruktozu. Smeša ekvivalentnih količina glukoze i fruktoze naziva se invertni šećer. On je po ugljenohidrantnom sastavu blizak medu. Međutim, kvalitetan prirodni med, sadrži niz drugih bioloških vrednih sastojaka, kao što su ostali šećeri, polenova zrnca, arome, belančevine, antibiotici i vitamini.
Maltoza je disaharid koji hidrolizom daje dva molekula glukoze. U malim količinama je sadrži brašno, hleb, pivo, proizvodi razlaganja skroba i dr.
Laktoza je jedan od osnovnih sastojaka svih vrsta mleka. Po sastavu je jedinjenje glukoze i galaktoze.
Polisaharidi su polimeri nastali spajanjem (polimerizacijom) velikog broja monosaharida. Najvažniji i u prirodi najrasprostranjeniji polisaharidi su skrob i celuloza.
Skrob je u osnovi polimer glukoze. Osnovni sastojak svih vrsta žita i krompira a sadrže ga i semenke drugih biljaka, kao i ostali biljni plodovi. Zrno pšenice sadrži 60-70% skroba, kukuruza 65-75%, pirinča 70-80%, krompira 17-21%. Kao takav skrob je glavni hranjivi sastojak hleba i ostalih proizvoda na bazi brašna kao i proizvoda ostalih biljaka prerade žitarica.
Celuloza je najrasprostranjeniji polisaharid u prirodi. Po hemijskoj prirodi bliska je skrobu (poliglukozid), ali ima znatno veću molekulsku masu i nešto drugačiju strukturu. Osnovni je sastojak svih biljnih vlakana (pamuka, kudelje, jute), drveta, stabljika jednogodišnjih i dvogodišnjih biljaka. Takođe se javlja kao prateći sastojak velikog broja prehrambenih proizvoda- povrća, voća, žita i drugih. Ljudski organizam ne vari celulozu, pa ona kao takva nema neposrednu hranjivu vrednost. Međutim celuloza pomaže varenje drugih namirnica i smatra se korisnim sastojkom hrane.
10.1.3. Masti
Masti su organska jedinjenja prisutna u svim biljnim, životinjskim i ljudskim tkivima. Po svojoj prirodi, masti su uljaste ili čvrste supstance nerastvorljive u vodi. Ovakve supstance se nazivaju hidrofobne za razliku od materija koje se rastvaraju u vodi i nazivaju se hidrofilne materije.
Hemijska građa i osobine masti. Masti ili trigliceridi su važan izvor energije pošto imaju visoku energetsku vrednost. Jedan gram masti oslobađa 39,1 kJ toplote pri potpunom sagorevanju, a jedan gram ugljenih hidrata oslobađa 15,5 kJ.
211
Masti su estri masnih kiselina sa trohidroksilnim alkoholom-glicerinom i nazivaju se trigliceridi. Dužina lanca i stepen zasićenosti masnih kiselina koji ulaze u sastav triglicerida određuju njihova fizička i hemijska svojstva. Trigliceridi, sastavljeni od zasićenih masnih kiselina sadrže najmanje 10 ugljenikovih (C) atoma i čvrsti su na sobnoj temperaturi. Trigliceridi sa manje od 10 C atoma su tečni odnosno ulja. U našoj ishrani masti predstavljaju dragoceni izvor telesne toplote i energije. Nalaze se u biljkama kao rezervni materijal u klicama semenki i masnim plodovima (maslinama, orasima, kikirikiju) i tkivima životinja.
Masti (lipidi) su organske supstance u kojima je koncentrisana najveća količina potencijalne hemijske energije. Lipidi predstavljaju vrlo raznoliku grupu biohemijskih materija različite hemijske strukture i sastava. Osnovna zajednička karakteristika lipida je njihova nerastvorljivost u vodi, a rastvorljivost u organskim rastvaračima (etar, aceton, alkohol, benzol...)
Osnovni sastojci svakog lipida su alkohol (glicerol, holesterol, sfingozin) i organske masne kiseline (palmitinska, stearinska-zasićene masne i linolna, linolenska i arahidonska –nezasićene višemasne kiseline).
Linolna, linolenska i arhidonska kiselina su neophodne za život. One se zbog toga nazivaju esencijalne (nezamenjive)masne kiseline. Od alkohola koji ulaze u sastav masti najzastupljeniji je glicerol koji se nalazi u svakoj ćeliji životinjskog i ljudskog organizma. Ima ga mnogo u žuči, mozgu, jetri i bubrezima čoveka. U organizmu potiče jednim delom od holesterola unetog hranom, a drugim delom se sintetiše u organizmu. Njegova uloga u organizmu je mnogostruka. Omogućava transportovanje masti od organa za varenje do masnih depoa, služi za stvaranje žučnih kiselina, polnih hormona nadbubrežne žlezde.
U našoj prehrambenoj industriji koriste se sve više masti i ulja koje imaju manje ili više istu hranjivu vrednost i u poređenju sa ugljenim hidratima daju oko dva puta veću količinu energije i toplote. Ali ako ugljene hidrate i belančevine upoređujemo sa mastima u pogledu svarljivosti, dolazimo do saznanja da se masti sporije vare. Zbog toga se čovek oseća duže sitim kada jede masniju hranu. Ulja se lakše vare od čvrstih masti, što je od praktičnog značaja u dijetetici (na primer kod nekih oboljenja jetre). pri varenju masti se razlažu na prostije sastojke i tako razložene prodiru kroz zidove creva u krv koja ih prenosi u razna tkiva u organizmu. Pošto su masti u hemijskom pogledu sastavljene od raznih masnih kiselina, njihovo prisustvo je od izvanrednog značaja za normalno funkcionisanje organizma. Osim toga izvesne masti su nosioci vitamina koje oni rastvaraju, kao što su vitamini A, D, E i K. Zato pri nepravilnoj ishrani dolazi do različitih poremećaja prouzrokovanih nedostatkom ovih vitamina.
Uloga masti u ljudskom organizmu je višestruka. Rezervne masti i najveći deo masti unetih putem hrane služe za obezbeđenje energetskih potreba organizama i prelaskom u šećere obezbeđuju rad raznih organa, održavanje telesne temperature, obavljanje fizičkog i umnog rada i dr.
212
Složeni lipidi učestvuju u građenju svih ćelija tkiva i organa. Oni ulaze u sastav ćelijskih opni, a nalaze se i u citoplazmi. Vrlo važni organi, kao što su mozak, nervno tkivo, nadbubrežna žlezda i drugo, u velikoj su meri izgrađeni od složenih lipida. Već smo spomenuli da se važne materije stvaraju iz holesterola: polni hormoni (muški i ženski), hormoni kore nadbubrežne žlezde, žučne kiseline i dr. potrebe organizma za mastima kreću se oko 60 g dnevno (zavisno od uzrasta) i svako prekomerno ili smanjeno unošenje može biti štetno. Ako čovek uzima više masti nego što je potrebno, ona će se gomilati u masnim ćelijama potkožnog tkiva izazivajući gojaznost, dok će prožimanje unutrašnjih organa (jetre, srca i dr) mastima slabiti njihove funkcije. Nedovoljno unošenje masti dovodi do slabljenja otpornosti tela prema infekcijama.
Ulja i masti biljnog i životinjskog porekla predstavljaju veliku grupu proizvoda koji se koriste u ishrani.
Prema propisu o kvalitetu proizvodi iz ove grupacije obuhvataju:91
1. jestiva biljna ulja sa naznakom sirovine- hladno presovano nerafinisano jestivo biljno ulje,- devičansko jestivo biljno ulje,- jestivo rafinisano biljno ulje;
2. jestiva ulja i masti bez naznake sirovine i njima srodni proizvodi- jestivo nerafinisano biljno ulje,- jestivo rafinisano biljno ulje,- mešano jestivo biljno ulje,- jestiva rafinisana biljna mast,- mešana jestiva rafinisana biljna mast,- biljni mrs;
3. margarin i drugi masni namazi;
4. jestive životinjske masti;- svinjska mast,- goveđi loj.
Kvalitet masti u proizvodnji i prometu određuje se organoleptičkim ispitivanjem i fizičko-hemijskom analizom. Osnovni parametri kvaliteta su:
- organoleptičke osobine- ukus, miris, boja, bistrina (kod ulja),- strukturalne osobine- tačka topljenja, odnosno očvršćavanja, gustina, rastvorljivost,
viskoznost i dr.
91 Pravilnik o kvalitetu i drugim zahtevima za jestivo bilje i masti, margarin i druge masne namirnice, majonez i druge srodne proizvode.S list SRJ Br. 54/1999.
213
- Hemijske osobine-kiselost (sadržaj slobodnih masnih kiselina, obračunat na oleinsku), jodni broj, estrarski broj, čistoća, neosapunjivi sastojci,
Relevantan pokazatelj kvaliteta je sadržaj vode i isparljivih materija koji kod čistih masti i ulja treba da je veći od 0,3% izuzev maslaca (16-20%) i margarina (16%).
Masti su podložne kvarenju i imaju ograničen vek upotrebe. Kvarenje masti je složen biohemijski proces koji se manifestuje promenom organoleptičkih osobina a ima za posledicu i zdravstvenu neispravnost.
10.1.4. Vitamini
Vitamini su specifična organska jedinjenja potrebna u relativno maloj količini za normalnu funkciju, porast, održavanje organizma i zdravlje. Vitamini nisu hranjive materije već deluju kao katalizatori. Potrebe čoveka za vitaminima moraju se obezbediti iz egzogenih (spoljašnjih) izvora, uglavnom kroz hranu. Mnoge vrste biljaka i različitih mikroorganizama imaju sposobnost sinteze vitamina, što nije slučaj sa čovekom čija je biosintetska sposobnost znatno manja. Svaki vitamin je neophodan za odvijanje specifičnih metaboličkih reakcija unutar ćelije organizma. Pri nedostatku nekog vitamina u hrani, određena biohemijska reakcija u kojoj taj vitamin učestvuje ne može se odvijati. Zato dolazi do pojave specifičnih simptoma avitaminoze. Slučajevi potpunog nedostatka vitamina praktično se ne mogu sresti u ishrani čoveka. Međutim minimalne količine vitamina u hrani dovode do pojave nespecifičnih simptoma kao što je gubitak apetita, nenormalan izgled, smanjen porast ili loše iskorišćavanje hrane.
Pojedini vitamini značajno se međusobno razlikuju u hemijskoj građi i metaboličkim funkcijama u kojima učestvuju.
Vitamini su podeljeni na osnovu rastvorljivosti u mastima i vodi. U vitamine rastvorljive u mastima spadaju: A, D, K, i E. Vitamini koji čine grupu B kompleksa i vitamin C spadaju u grupu vitamina rastvorljivih u vodi. Ovakva podela je uobičajena i označava njihove funkcije i metaboličke puteve u organizmu.
Nazivi najvažnijih vitamina su:92
- Vitamin A(retinol)- Vitamin B1 (tiamin, aneurin)- Vitamin B2 (riboflavin).- vitamin B6 (piridoksin, adermin)- vitamin B12 (cijankobaltamin)
92 Ušćumlić, D., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.214
- faktor PP (nikotinamid, niacin)- folna kiselina - holin- vitamin C (askorbinska kiselina)- vitamin D- vitamin E (tokoferol)- vitamin K (filohinon).
Namirnice lako gube vitamine: pri dugom skladištenju, zagrevanju preko 1000 C, naročito ako se zagrevanje (podgrevanje hrane) ponavlja više puta ili duže traje; pri dugom ispiranju sa otvorenim tkivom (isečene, oljuštene namirnice i sl.) gube se vitamini koji su rastvorljivi u vodi (vitamin grupe B, PP, V i dr), neki vitamini, osobito vitamin C, lako se oksiduju na vazduhu i gube vitaminska svojstva.
Tabela 30: Pregled prehrambenih proizvoda koji su važni kao izvor pojedinih vitamina.93
VITAMINI PREHRAMBENI PROIZVODI
VITAMIN A
RETINOL
Riblje ulje i riblja ikra, žumance, jetra, maslac, pavlaka, masni sirevi, margarin, mleko, šargarepa, bundeva, dinja, paradajz, paprika, kajsija, breskva, salata, spanać, blitva, kupus, kelj, prokelj, brokoli, kukuruz, pšenica i dr.
VITAMIN B1
TIAMIN
Mekinje, pšenične klice, zrna žitarica, integralni pirinač, mahunarke, jezgrasto voće, zeleno lisnato povrće, iznutrice, svinjsko i druge vrste mesa, jaja, pivski kvasac
VITAMIN B2
RIBOFLAVIN
Pivski kvasac, mleko i mlečni proizvodi, jetra, jaja, lisnato povrće, meso, mahunasto povrće
VITAMIN B3
ili PP faktor
Meso, riba, badem, žitarice, mahunasto povrće.
VITAMIN B6, B12
PIRODOKSIN,
CIJANOKOBALAMIN
Pivski kvasac, jetra, bubrezi, riba, žitarice.
VITAMIN B9 Pekarski i pivski kvasac, pileća i ćureća džigerica, zeleno povrće.
93 Banković, S., Nikolić, M., Nauka o ishrani, Zavod za udžbenike, Beograd, 2004.215
Folna kiselina
VITAMIN C
Askorbinska kiselina
Kivi, pomorandža, mandarine, grejpfrut, ribizle, kupine, jagode, paprike, paradajz, samoniklo bilje (šipak, bokvica, kiseljak, i dr.)
VITAMIN D
KALCIFEROL
Riblje ulje, sitna riba s kostima, jegulje, haringa, losos, maslac, margarin, kajmak, pavlaka, žumance, jetra, orasi, lešnici,
Vitamin D se stvara u koži prilikom sunčanja.
VITAMIN E
TOKOFEROL
Biljke uljarice (suncokret, repica), biljna ulja, klice svih žita, jezgrasto voće, susam, suncokretove semenke, mekinje, lisnato
povrće (zelena salata), mleko, maslac, jaja, majonez, margarin.
VITAMIN K
FILOHINON
Zeleno povrće, žumance, svinjska jetra
Organizam ga proizvodi za svoje potrebe
10.1.5. Mineralne materije
Mineralne materije su veoma važni sastojci hrane. Iako ne služe kao izvor energije, one imaju veliki značaj u ishrani. U organizmu imaju gradivnu zaštitnu ulogu. Nalaze se u svim sokovima i tkivima organizma i u njima regulišu razne fiziološke procese (osmotski pritisak, reakciju krvi, aktivnost pojedinih fermenata).
Organizam ne može da primi direktno mineralne materije u elementarnom stanju (neki su elementi i otrov za organizam) niti u obliku neorganskih jedinjenja. Izuzetak je kuhinjska so, voda i neka jedinjenja joda koja se kao neorganska jedinjenja direktno unose u organizam. Sve mineralne materije organizam prima preko hrane samo, u kojima se one nalaze u obliku raznih organskih jedinjenja (belančevina, lipida, soli, organskih kiselina i dr.).
Od celokupne težine odraslog organizma oko 3,5% odlazi na mineralne materije. U organizmu odraslog čoveka najviše ima kalcijuma, fosfora, kalijuma, natrijuma, sumpora, hlora, magnezijuma, gvožđa, mangana, joda i u tragovima kobalta, silicijuma, aluminijuma, arsena, bora, bakra i dr.
Elementi koji se moraju svakodnevno unositi u organizam u nešto većim količinama (do 2g dnevno) nazivaju se makroelementi ili oligoelementi.
216
Tabela 31: Esencijalni mineralni elementi
MakroelementiMikro ili elementi u tragovima
glavni katjoni glavni anjoni
Kalcijum Fosfor mangan kobalt
Magnezijum Hlor gvožđe molibden
Natrijum Sumpor bakar selen
Kalijum jod hrom
cink kalaj
fluor nikl
vanadijum silicijum
Makroelementi - u ovu grupu mineralnih elemenata spadaju: kalcijum (Ca), fosfor (P), kalijum (K), natrijum (Na), hlor (CI), sumpor (S) i magnezijum (Mg).94
Kalcijum (Ca) je po količini najzastupljeniji mineralni element u organizmu. Veoma je važna komponenta skeleta zuba u kojima se nalazi do 90%. Sastavni je deo svake žive ćelije i tkivnih tečnosti. Bitan je za aktivnost enzimskih sistema, nervnih impulsa i kontrakcije mišića. Kalcijum je neophodan za koagulaciju krvi. Nalazi se u krvnim elementima i plazmi. Pri nedostatku kalcijuma dolazi do poremećaja u formiranju kostiju, odnosno bolesti rahitis. Najviše kalcijuma se nalazi u mleku, zelenoj salati, spanaću, dok su žitarice slabi izvori kalcijuma.
Fosfor (P) je usko vezan sa kalcijumom u organizmu. Pored prisustva u kostima, javlja se u fosfoproteinima i nukleinskim kiselinama. Fosfor se do 80% nalazi u kostima i zubima. Usled nedostatka fosfora dolazi do opadanja apetita, rahitisa a pri hroničnom deficitu u fosforu dolazi do mišićne slabosti. Mleko, mlečni proizvodi i žitarice su bogati fosforom.
Kalijum (K) zajedno sa jonom natrijuma i hlora i bikarbonatima ima značajnu ulogu u regulisanju osmotskog pritiska telesnih tečnosti. Kalijum učestvuje u prenošenju nervnih i mišićnih nadražaja i u metabolizmu ugljenih hidrata.
94 Cvejanov, S., Tomić, B., Kaluđerski, S., Prehrambena tehnologija, Zavod za udžbenike, Beograd, 1990.217
Natrijum (Na) se nalazi najvećim delom u mekim tkivima i telesnim tečnostima. Ima značajnu ulogu u regulisanju acido-bazne ravnoteže i osmotskog pritiska telesnih tečnosti. Nedostatak natrijuma u hrani dovodi do usporenog rasta i smanjenja korišćenja energije.
Hlor (CI) zajedno sa natrijumom i kalijumom reguliše acido-baznu ravnotežu i osmotski pritisak u organizmu. Veoma je važan za sekreciju sluzokože želuca gde se javlja u obliku hlorovodonične kiseline i njenih soli hlorida. Izlučuje se preko urina i znojenja. Najvažniji je izvor kuhinjska so, a suvišne količine soli u hrani su štetne jer dolazi do pojačane žeđi, mišićne slabosti i pojave otoka-edema.
Sumpor (S) se u najvećem delu u organizmu nalazi u sastavu aminokiselina (cistin, cistein i metionin). Nema deficita u organizmu zato što se konzumira u obliku proteina- belančevina.
Magnezijum (Mg) je vezan sa kalcijumom i fosforom. Oko 70% ukupnog magnezijuma nalazi se u skeletu, a ostatak u mekim tkivima i tečnostima. Služi kao aktivator enzima. U nedostatku magnezijuma javlja se nervoza, premor, grčevi i dr. Dobar izvor magnezijuma su žitarice.
Mikroelementi. U ovu grupu spadaju: gvožđe(Fe), bakar(Cu), kobalt(CO), jod(I), mangan(Mn), cink(Zn), selen(Se), fluor(F), molibden(Mo).
Gvožđe se preko 90% od ukupne količine u organizmu nalazi u kombinaciji sa proteinima. Najvažniji među njima je hemoglobin koji sadrži oko 0,34% gvožđa. Gvožđe se nalazi i u proteinu krvnog seruma-transferinu, a koji je u neposrednoj vezi sa transportom gvožđa iz jednog u drugi deo tela.
Protein feritin sadrži do 20% gvožđa, nalazi se u slezini, jetri, bubrezima i koštanoj srži, a predstavlja rezervnu formu gvožđa. Gvožđe je sastavni deo mnogih enzima uključujući i citohrome i neke flavoproteine.
Pošto je više od 50% gvožđa u obliku hemoglobina, deficit gvožđa ima uticaja na formiranje hemoglobina, mada se molekul hemoglobina razgrađuje tokom katabolizma crvenih krvnih zrnaca. Dobri izvori gvožđa su zelena lisnata hrana (spanać, kelj), leguminoze, semenke. A slabi izvori su zrna žitarica. U nedostatku gvožđa se javlja anemija.
Bakar je neophodan za formiranje hemoglobina iako bakar ne ulazi u sastav molekula hemoglobina. Predstavlja bitnu komponentu zrelih crvenih krvnih zrnaca. Nalazi se i u krvnoj plazmi, a vitalan značaj ima u mnogim enzimskim sistemima. Nalazi se u svim ćelijama organizama, najviše u jetri koja služi kao depo bakra.
Bakar se najviše nalazi u semenkama različitih biljaka, a sadržaj bakra u mleku je nizak. U nedostatku bakra javlja se anemija i smanjeni rast.
218
Kobalt. Njegova fiziološka uloga je u potpunosti objašnjena nakon izolacije vitamina B12. Pri potpunom iscrpljivanju rezervi ovog vitamina iz jetre i bubrega dolazi do postepenog opadanja apetita i opšte anemije.
Jod se u organizmu nalazi u veoma malim količinama. Sastavni je deo hormona tiroksina koji proizvodi tiroidna žlezda. Tiroglobulin je depo tiroksina odakle se oslobađa prema potrebama organizma za obavljanje funkcije kontrole metabolizma.
U slučaju smanjene količine joda smanjuje se i proizvodnja tiroksina. Prvi i najvažniji simptom nedostatka joda je uvećanje tiroidne žlezde poznate kao endemična gušavost.
U većini hrane jod je prisutan u malim količinama. Najbogatiji izvori joda su hrana morskog porekla.
Mangan se u organizmu nalazi u veoma malim količinama. Najviše ga ima u jetri, bubrezima, pankreasu i hipofizi. Značajan je kao aktivator nekih fosfato-transferaza. Nedostatak mangana dovodi do usporavanja rasta i utiče na razvoj kostiju.
Cink se nalazi u svim tkivima organizma. Visoka koncentracija cinka utvrđena je u koži. Nekoliko enzima, kao što je karbohidraza sadrži cink.
Molibden je značajniji kao toksičan nego kao esencijalni mineralni element. Ulazi u sastav enzima.
Selen ako se nalazi u većoj količini, dovodi do oboljenja pod nazivom alkalna bolest i sprečava muskularnu distrofiju.
Fluor se najviše nalazi u kostima i zubima. To je veoma toksičan elemenat. Pored oštećenja zuba, opadanja apetita, nedostatak dovodi i do deformacija u razvoju kostiju i zglobova.
10.1.6. Voda kao sastojak prehrambenih proizvoda
Zbog specifičnih fizičko-hemijskih svojstava, voda je veoma važna u fiziologiji ishrane. Veoma složene biohemijske reakcije telesnih funkcija, varenje i apsorpcija hrane, zavise od količine vode u organizmu. I pored vitalne uloge u ishrani voda se ne smatra hranjivom materijom. Jedna od najvažnijih uloga vode u ishrani je ta što rastvara različite sastojke hrane. Voda potpomaže jonizaciju elektrolita i omogućava suprotne promene jona. Kao rastvarač, voda ima vitalne funkcije u transportu hranjivih materija i različitih metabolita kroz organizam i ekskreciju otpadnih proizvoda metabolizma.
219
Različite biohemijske reakcije u organizmu ne odvijaju se samo u rastvoru. U nekim reakcijama voda je reaktant, a neke od važnijih reakcija u varenju i intermedijarnom metabolizmu uključuju i oslobađanje vode. Voda katalizuje hemijske reakcije, odnosno nijedna hemijska reakcija u organizmu ne može se odvijati bez prisustva vode. Najveći broj ćelija je propustljiv za vodu tako da voda neprestano ulazi i izlazi iz ćelija, difundujući lako kroz telesna tkiva. Voda je idealni agens za regulisanje telesne temperature. Voda omogućava da velike količine formirane toplote u toku metabolizma, budu ravnomerno raspoređene po čitavom organizmu uz veoma male promene u telesnoj temperaturi.
Važna je za prilagođavanje telesne toplote temperaturi spoljašnje sredine. Uzimanje velikih količina vode u toku letnjeg perioda u cilju hlađenja organizma, može poremetiti osmotske odnose u organizmu i dovesti do intoksikacije vodom. Ova pojava nastaje kao posledica prekomernog gubitka soli iz organizma sa izlučivanjem veće količine znoja. Kretanje hranjivih supstanci do ćelija telesnih tkiva i uklanjanje proizvoda metabolizma iz ćelija odvija se zahvaljujući svojstvima vode kao rastvarača.
Veoma važna hemijska uloga vode u organizmu je u promenama organskih materija hrane, kao izvora energije. Većina promena u toku varenja ugljenih hidrata, masti i belančevina je hidrolitičkog karaktera i zato je vrlo važna uloga vode.
Promet vode u organizmu delimično zavisi od količine i sastojaka unete hrane. Ako je povećano konzumiranje suve hrane, mora se unositi više tečnosti i obratno. Naime ako je prisutna nedovoljna količina tečnosti, varenje se ne odvija pravilno i dolazi do poremećaja u varenju zatvora.
Najveći deo uzete vode apsorbuje se preko digestivnog trakta. Na apsorpciju vode utiču brojni faktori. Voda se najlakše apsorbuje ako se uzima posebno ili sa hranom. Na apsorpciju vode utiče i priroda ugljeno-hidratne hrane-ako su ugljeni hidrati složeni (koji sadrže celulozu), varenje je brzo i bolje ili obrnuto.
U toku oksidacije organskih materija u organizmu, stvara se metabolička voda.
Dnevne potrebe za vodom zavise od telesne mase, radne aktivnosti, uzrasta, vrste hrane koja se koristi u ishrani, godišnjeg doba. Takođe, potrebna količina vode u neposrednoj je vezi i zavisnosti od količine i sastava konzumirane suve materije, a naročito sadržaja mineralnih materija. Količina kuhinjske soli, kao i sadržaj proteina u organizmu utiču na potrebe čoveka za vodom.
Porast spoljašnje temperature dovodi do povećanog gubitka vode disanjem i preko znoja što povećava zahteve za vodom. Nedostatak vode, koji izaziva dehidraciju u ćelijama telesnih tkiva, u značajnoj meri može uticati na dnevne potrebe i efikasnost iskorišćavanja hrane. Znači, tokom čitavog dana moraju biti obezbeđene dovoljne količine vode.
220
Međutim sa gledišta trajnosti proizvoda, ekonomije, pakovanja, skladištenja i transporta, kao i sa gledišta kalorične vrednosti voda se praktično javlja kao balast. Pri transportu svake tone svežeg voća ili povrća prevozi se preko 800 kg vode. Da bi se obezbedili od kvarenja, proizvodi bogati vodom, ukoliko nisu konzervisani i upakovani u određenu ambalažu, moraju se skladištiti i transportovati pod posebnim uslovima ili odmah preraditi.
Tabela 32: Sadržaj vode u nekim prehrambenim proizvodima
Sveže voće i povrće 80 – 90 %
Sirovo meso, mršavo 70 – 75%
Sirovo meso, masno 45 – 55%
Ribe 75 – 80%
Mleko raznih vrsta 82 – 90%
Žitarice i brašno 10 – 15%
Hleb 30 – 45%
Supe, čorbe preko 90%
10.2. Žitarice i mlinski proizvodi
Pod žitaricama, žitom ili cerealijama podrazumeva se skup biljaka iz porodica trava, čiji plodovi (zrno, pšena) u izvornom ili prerađenom obliku služe za ishranu. U užem smislu, pojam žitarice odnosi se na poljoprivredne kulture, žito, na suve plodove žitarica, a cerealije na prerađena žita za ishranu.
Pod žitom se podrazumevaju zreli plodovi pšenice, raži, ječma, kukuruza, ovsa, pirinča i prosa, koji se kao hrana upotrebljavaju u neprerađenom obliku (celo zrno), ili u prerađenom obliku
221
(oljušteno zrno-geršla), ili kao mlinske prerađevine (brašno, griz), od kojih se proizvode razne vrste hleba, peciva i testa.95
Žitarice koje se stavljaju u promet ili prerađuju, moraju da budu zrele, zdrave i bez prisustva stranih primesa. Odlikuju se velikim prehrambenim, tehnološkim i ekonomskim značajem.
Na osnovu morfoloških i bioloških osobina, zahteva prema spoljnoj sredini i drugim uslovima, žita se dele u dve grupe:
- prava ili strna žita (pšenica, raž, ječam, ovas) i- prosolika žita (pirinač, kukuruz, proso, heljda).
Pšenica je najrasprostranjenija namirnica koju koristimo za ishranu. Tipičan ugljeni hidrat svakog zrna žitarice je skrob. Od ostalih ugljenih hidrata zrno sadrži i nešto saharoze, koje se gotovo sve nalaze sakupljene u klici. U klici nema skroba. Zrno pšenice sadrži prosečno 14,4% vode, 13% belančevina, 66% skroba i rastvorljivih ugljenih hidrata, 3% celuloze i srodnih sirovih vlakana, oko 15% masti i ulja i 17% mineralnih materija. Brašno je proizvod dobijen mlevenjem opranih i očišćenih zrna. Biološka vrednost brašna zavisi od stepena ekstrakcije. Što je stepen ekstrakcije veći, to je brašno finije i svetlije boje, ali je stepen iskoristljivosti veći. Biološka vrednost belog brašna je manja od biološke vrednosti crnog, jer belo brašno sadrži manje belančevina, mineralnih soli i vitamina.
Zrno kukuruza se, u odnosu na pšenicu, odlikuje visokim sadržajem ugljenih hidrata (71% i masti (4,3), a sadrži manje belančevina i mineralnih materija. Kukuruz je žitarica bogata mastima. Njegova klica sadrži 35% ulja, u kome ima više od 80% polinezasićenih masnih kiselina (oleinska i linolenska). Zbog toga se ulja iz klica kukuruza preporučuju za svakodnevnu upotrebu radi sprečavanja ateroskleroze. Svarljivost hranjivih materija kukuruza je velika: u proseku iznosi oko 90%.
Pirinač je bogat skrobom ali siromašan mastima. Sadrži najmanje belančevina od svih žitarica. Malo ima natrijuma i kalijuma. Pirinač je nepotpuna hrana, jer mu nedostaju gvožđe i vitamin B. Ljuštenjem pirinač gubi 30% od svoje težine, nestaje 80% lipida, 60% mineralnih soli i skoro svi vitamini. Glazirani pirinač je prečišćena namirnica i zbog toga ima manju biološku vrednost od sirovog. Pri prečišćavanju sirovog pirinča najvećim delom se uklanjaju vitamini i mineralne materije. Po sastavu pirinač se malo razlikuje od ostalih žitarica osim što sadrži znatno više celuloze a manje proteina. Pirinač je vrlo hranjiv jer organizam može da iskoristi do 96% sastojaka. On sadrži do 80% skroba, oko 9% belančevina i 1% masti.
Ovas ili zob je žitarica najbogatija lipidima. Ovas sadrži oko 15% belančevina, 7% kvalitetnog biljnog ulja i preko 65% ugljenih hidrata. Od ukupne količine ugljenih hidrata, oko 33% otpada
95 Banković, S., Nikolić, M., Nauka o ishrani, Zavod za udžbenike, Beograd, 2004.222
na celulozni omotač, što ovsu smanjuje kalorijsku vrednost u odnosu na druge žitarice. Biološka vrednost belančevina zobi nalazi se između vrednosti biljnih i životinjskih belančevina. Ovas je belančevina čije belančevine imaju bolji odnos aminokiselina od belančevina soje. Kada se zob kombinuje sa sojom, postiže se vrlo povoljan odnos aminokiselina. Zob sadrži visok procenat fosfora i kalcijuma, kao i druge minerale.
Ječam je najstarija poznata žitarica. Sadrži 50% ugljenih hidrata, uglavnom saharoze, a vrlo malo skroba. Zrno je bogato mineralnim solima i vitaminima. Za ishranu ljudi koristi se oljušten ječam. Oljušten i glaziran ječam poznat pod imenom geršla. Zrnevlje kome je skinut samo celulozni omotač naziva se ječam perla. Prilikom klijanja ječma, nastaje enzim dijastaza, koji skrobna zrna ječma pretvara u maltozu. Na tržištu se ovaj međuproizvod prodaje pod imenom malteks. Osobe koje imaju teškoća sa varenjem skroba iz brašna, treba da jedu malteks zbog velike količine fermenata dijastaze u njemu.
Heljda ne pripada familiji trava. Međutim, zbog sličnih osobina i građe, te hemijskog sastava svrstava se u žitarice. Plod je oraščić; sadrži više kalcijuma od žitarica. Oljušteno zrno heljde upotrebljava se za varivo, kao dodatak domaćim kobasicama i za kolače. Heljdino brašno, pomešano s pšeničnim, ili drugim brašnom, upotrebljava se za pravljenje hleba. Heljdina kaša je omiljeno rusko nacionalno jelo.
Proso se ubraja u najstarije poznate žitarice. Kod nas je poznato oljušteno proso pod imenom prosena kaša. U Rumuniji prave napitak od prosa i kukuruznog brašna, braga, sličan bozi. Proso se koristi i u proizvodnji piva (letnje pivo).
10.2.1. Komponente kvaliteta žitarica
Sa stanovišta prerađivača pod kvalitetom se podrazumeva skup svojstava koje žito čine pogodnim za preradu uz primenu određenih tehnoloških postupaka. Međutim, treba imati u vidu činjenicu da veoma intenzivan razvoj prerađivačke industrije u svetu neprekidno postavlja specifične zahteve u pogledu kvaliteta. Ovi zahtevi su veoma različiti u zavisnosti od vrste proizvoda i navika u ishrani ljudi širom sveta. S druge strane, na svetskom tržištu žita, kvalitet predstavlja osnovu za formiranje cene žita. Pri tome učesnici u lancu proizvodnje, prometa i prerade pšenice kao najznačajnije ističu sledeća tri faktora:
223
- ujednačen kvalitet,- prerađivačku vrednost i- čistoću zrnene mase.
Kad je u pitanju kontrola kvaliteta žita u prometu osnovni zahtev koji mora biti ispunjen je ostvarenje brze i precizne kontrole, koja će obezbediti pravovremeno vrednovanje žita prema kvalitetu i istovremeno omogućiti razvrstavanje žita prema kvalitetu prilikom smeštaja u skladišne prostore. Pokazatelji i metode koji se koriste za vrednovanje kvaliteta žita u prometu pružaju, mada ne kompletnu, ipak značajnu prvu informaciju o kvalitetu žita.
U našoj zemlji kvalitet žita u prometu definisan je Pravilnikom o kvalitetu žita, mlinskih i pekarskih proizvoda, testenina i brzo smrznutih testa za pšenicu za neposrednu ljudsku potrošnju, raž, ječam za neposrednu ljudsku potrošnju, ovas, kukuruz za neposrednu ljudsku potrošnju, pirinač, proso, sirak i tritikale. Za pšenicu kao sirovinu za mlinsku industriju prometni kvalitet je definisan JUS-om E.B1.200, za kukuruz kao sirovina za industrijsku preradu i stočnu hranu JUS-om E.B3.516, a za pivarski ječam JUS-om E.B1.230. Prema pomenutom Pravilniku kvalitet žita u prometu definiše se botaničkom pripadnošću žita, senzornim svojstvima zrnene mase (izgled, oblik, boja, sjaj, ukus, miris), količinom i vrstom primesa u zrnenoj masi, sadržajem vlage, određenim fizičkim svojstvima, hektolitarskom masom, prisutnošću štetočina, mikroorganizama, njihovih metabolita pesticida i drugih otrovnih materija.
Sastav i hranjiva vrednost zrna. Zrna žita različitih kultura razlikuju se kako po anatomskoj građi zrna, tako i po hemijskom sastavu, pa samim tim i energetskoj, odnosno prehrambenoj vrednosti.
Anatomski gledano, zrno žita bez obzira na to kojoj kulturi pripada, sastoji se iz tri osnovna dela: endosperma, omotača i klice. Udeo pojedinih anatomskih delova zrna kod pojedinih kultura žita prikazan je u tabeli.
Sa stanovišta prerade i upotrebe žita najznačajniji deo zrna predstavlja endosperm. Tehnološki postupak mlinske prerade žita usmeren je na izdvajanje endosperma u što čistijem obliku.
Tabela 33. Udeo pojedinih delova zrna kod različitih žitarica
Kultura Udeo anatomskog dela (%)
Endosperm Klica Omotač zrna
224
JezgroAleuronski sloj
Omotač Plevica
Pšenica 77,0-85,0 6,3-8,9 1,4-3,8 5,6-8,0 -
Kukuruz 72,0-75,0 6,0-8,0 8,0-12,0 10,0-15,0 -
Ovas 49,0-53,0 11,0-14,0 3,0-3,5 3,0-4,5 20,4-40,0
Raž 70,8-77,7 10,9-12,2 3,4-3,7 11,1-14,4 -
Pirinač 66,0-70,0 4,0-6,0 4,0-6,0 1,2-1,5 14,0-35,0
U pogledu hemijskog sastava osnovnu komponentu svih žita predstavlja skrob, ali se i njegova struktura razlikuje u zavisnosti od toga od kojeg žita potiče. Pored skroba u hemijski sastav zrna žita ulaze i proteini, celuloza, masti, šećeri i mineralne materije. Prosečan sastav zrna pojedinih kultura žita prikazan je u tabeli 28.
Tabela 34. Prosečni hemijski sastav zrna kod različitih žitarica
Kultura
Sastojak (%)
Skrob Proteini Masti Celuloza ŠećerMineral.
materije
Pšenica 65-75 10-15 2-2,5 2-3 1,5-2,5 1,6-2,0
Raž 65-70 8-15 1,8-2,2 1,8-2,7 1,7-2,6 1,7-2,2
Kukuruz 68-76 9-13 5,0-6,0 2,5-3,0 1,7-2,6 1,4-1,8
Ovas 40-50 14-16 4,5-5,8 11,5-14,0 2,4-2,6 4,0-5,7
Pirinač 65-75 7-10 1,5-2,5 9,5-12,5 1,4-3,2 4,5-6,8
Ječam 68-78 10,5-14,5 1,9-2,6 4,5-7,2 1,8-2,6 2,7-3,1
225
Razlike u hemijskom sastavu zrnene mase pojedinih kultura žita rezultiraju i razlikama u energetskoj vrednosti koju pojedina žita obezbeđuju u ishrani. Prosečne energetske vrednosti za pojedine kulture žita date su u tabeli.
Tabela 35 . Energetska vrednost zrna kod različitih žitarica
KulturaEnergetska vrednostKCal KJ
Pšenica 315 1.318Raž 320 1.339Kukuruz 333 1.393Ovas 300 1.255Pirinač 284 1.118Ječam 311 1.301
Endosperm je najznačajniji deo zrna, od koga se u procesu mlevenja dobijaju brašna. On čini 90% zrna žita. Sastoji se iz jezgra endosperma i aleuronskog sloja, kao i perifernog dela, koji je veoma bogat hranljivim materijama i to proteinima, mastima, mineralnim materijama, a takođe i enzimima i pigmentima. Zbog sastava i male tehnološke vrednosti proteina aleuronskog sloja pri preradi žita mlevenjem teži se njegovom odvajanju, jer veće prisustvo čestica aleuronskog sloja pogoršava tehnološki kvalitet i smanjuje održivost gotovih proizvoda.
Između skrobnih zrna nalaze se uklješteni proteini koji čine proteinsku matricu. Ako su skrobna zrna čvrsto upakovana u proteinsku matricu, endosperm je na preseku staklastog izgleda, a ako su uklopljeni i mehurići vazduha, presek zrna ima brašnast izgled.
Omotač obavija zrno i štiti ga od mehaničkih povreda. Omotač ima veliku mehaničku otpornost, zbog visokog sadržaja celuloze, hemiceluloze i pentozana, a sadrži još i mineralne materije, proteine, masti i vitamine.
U tehnološkom smislu kada se govori o omotaču, misli se na omotač zajedno sa aleuronskim slojem, koji se izdvajaju u procesu mlevenja, a koji imaju sve veći značaj u ishrani ljudi zbog prisustva balastnih materija. Plevica nema nikakav značaj sa prehrambenog stanovišta, pošto se ona pretežno sastoji od celuloze i mineralnih materija.
Na klicu otpada 1,5-3% o ukupne mase zrna, i taj udeo zavisi od veličine, oblika i stanja zrna. Klica je bogata hranljivim materijama i to: proteinima, nezasićenim masnim kiselinama, mineralnim materijama, vitaminima i enzimima. Proteini klice nemaju tehnološki značaj, ali su veoma značajni sa nutritivnog aspekta. Nezasićene masne kiseline su esencijalne sa stanovišta ishrane, i vrlo kvarljive, čime je onemogućeno duže čuvanje. Zbog ovog sastava klica ima veliku hranljivu, a malu tehnološku vrednost.
226
Zapreminska masa definiše se kao masa jedinice zapremine zrna, izražava se u Kg/hl, i naziva se hektolitarska masa. Hektolitarska masa je pokazatelj kvaliteta pšenice koji zavisi od vlažnosti zrna, vrste i količine primesa, veličine i oblika pšeničnog zrna, stanja površine zrna i sl. Zdrava, jedra, okrugla i suva zrna imaju veću hektolitarsku masu od šturih, dugačkih, uzanih i vlažnih zrna. Povećanje vlažnosti zrna utiče na smanjenje sipkosti zrnene mase, pa se ona teže pakuje, što dovodi do smanjenja zapreminske mase. Zbog toga pri određivanju hektolitarske mase ona se preračunava na vlažnost od 13%. Grube primese i plevica smanjuju hektolitarsku masu, dok suvo korovsko seme i sitne primese utiču na njeno povećanje, pa zbog toga zapreminska masa ne može služiti kao merilo kvaliteta žita sa većim sadržajem ovih primesa, i potrebno je izvršiti bar grubo čišćenje zrnene mase. Pšenica u prometu se vrednuje i na osnovu hektolitarske mase i kod nas se kao minimalna vrednost hektolitarske mase pšenice u prometu uzima vrednost od 76 Kg/hl.
Masa 1.000 zrna je masa suve materije 1.000 zrna žita izražena u gramima. Zavisi od veličine, strukture i vlažnosti zrna. Krupnija i zrna kompaktnije strukture imaju veću masu 1.000 zrna. U slučaju zrna ujednačene veličine, veću masu 1.000 zrna imaju zrna sa kompaktnijom odnosno staklavijom strukturom. Zrna sa većom masom 1.000 zrna daju veće iskorišćenje pri preradi, međutim ovaj pokazatelj kvaliteta obavezno se mora posmatrati sa ostalim pokazateljima kvaliteta i tek tada donositi zaključci o tehnološkom kvalitetu određene partije pšenice.
Sadržaj primesa Sve ono što se nalazi u zrnenoj masi, a nije zrno osnovne kulture žita spada u kategoriju primesa. Količina i vrsta primesa zavise od primenjene agrotehnike i zaštite, načina žetve i klimatskih uslova za vreme vegetacije.
Primese se dele na bele i crne primese.
U bele primese spadaju slomljena, smežurana, zagrižena, steničava, proklijala zrna, zrna sa tamnom klicom, zrna oštećena toplotom i zrna dugih kultura žita. Prisustvo ovih primesa u zrnenoj masi ne uslovljava značajno umanjenje kvaliteta žita, ali ove primese se moraju ukloniti u manjoj ili većoj meri pre skladištenja, a obavezno pre prerade.
Organske crne primese su korovsko semenje i glavničava zrna pšenice. Od korovskog semenja koje može biti prisutno u zrnenoj masi posebno može biti opasno otrovno korovsko semenje (npr. kukolj, ljulj, ljutić). Glavnica je bolest pšenice izazvana plesnima iz roda Tilletia. Glavničava zrna su zagasite boje, kraća i šira od zdravih. Zrno napadnuto glavnicom je ispunjeno crnom masom (spore plesni) vrlo neprijatnog mirisa na ribu, koji potiče od trimetil-amina. Takva zrna su znatno lakša od zdravih i plivaju u vodi, pa se na taj način mogu odvojiti od zdravih. Glavničava zrna veoma lako prskaju, pri čemu postoji opasnost od zaraze zdravih zrna. Njihovo prisustvo u zrnenoj masi je nepoželjno, i veoma opasno za zdravlje konzumenata, ljudi i stoke.
227
Neorganske crne primese su: grumenčići zemlje, pesak, kamenčići, prašina i metalni predmeti, a ostale nečistoće su: delovi stabljike, plevica, kanap, hartija i sl., i oni se u potpunosti moraju ukloniti iz zrnene mase u fazi pripreme pšenice za mlevenje.
Veličina zrna i ujednačenost zrna po veličini je veoma važna karakteristika za industrijsku preradu. Poželjno je da zrna budu ujednačene veličine, naročito kod mlinske prerade pšenice. Na krupnoću zrna utiče sorta, a razlikujemo krupno-zrne i sitnozrne sorte. I u okviru jedne iste sorte zrna se mogu razlikovati po veličini u zavisnosti od klimatskih uslova za vreme vegetacije, zemljišta, primenjene agrotehnike i dr. Čak i u klasi jedne iste biljke zrna nisu iste veličine: u sredini klasa ona su najkrupnija, a pri vrhu i dnu klasa ona su sitnija. Sa stanovišta industrijske prerade poželjnije je da zrna budu sitnija i homogena po veličini, nego da budu krupnija i heterogena po veličini. Veličina zrna se određuje pri ravnotežnoj vlažnosti 13,5-14% prosejavanjem zrnene mase kroz slog rešeta različitih dimenzija otvora, ili direktno preko mase 1.000 zrna.
Sadržaj vode nije irektan pokazatelj kvaliteta pšenice odnosno žita, ali može imati direktan uticaj na ostale pokazatelje kvaliteta i to: hektolitarsku masu, masu 1.000 zrna, moć upijanja vode brašna itd. Veoma je bitno poznavati sadržaj vode zbog procene ponašanja pšenice tokom skladištenja. Kritična vlaga kreće se u granicama 13,5-14,5%. Ako je sadržaj vode veći od kritične takvu pšenicu je teško skladištiti i sačuvati, pošto je tada u zrnu prisutna slobodna voda koja omogućava i pospešuje aktivnost mikro-organizama i enzima, a visok sadržaj vode povećava i transportne troškove, pošto je voda balast.
Skladištenje. Kvalitet žitarica zavisi i od toka skladištenja, jer se proces dozrevanja zrna nastavlja i posle žetve. Optimalni uslovi skladištenja garantuju potreban kvalitet žitarica. Osnovni uslov za pravilno skladištenje je da su skladišta suva, da se mogu provetravati i kontrolisati režimi Tehnološka oprema savremenih skladišta sastoji se od uređaja za:96
- sušenje žitarica,- dezinsekciju,- rashlađivanje žitne mase (do +10),- unutrašnji transport,- manipulaciju žitnom masom,- izjednačavanje žitne mase,- automatsku kontrolu temperature i vlage na određenim dubinama ćelija i- automatsko očitavanje nivoa žitarice u ćelijama.- Uslovi skladištenja se podešavaju prema vrsti žitarice i stanju u kojem je dopremljena u
skladište. Tokom skladištenja gubi se oko 1-5% mase (skladišni kalo).
96 Ušćumlić, D., Urošević, S, Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.228
10.2.2. Proizvodi mlinske industrije
Pošto se žitarice vrlo malo troše u zrnu kao ljudska hrana, to se one dalje prerađuju u mlinske proizvode koji predstavljaju poluproizvode od kojih se izrađuju finalni proizvodi: hleb, peciva i slični proizvodi. Mlinski proizvodi se dobijaju po odgovarajućem tehnološkom postupku i u zavisnosti od pripremnih radova i načina mlevenja žitarica, razlikuju se dva osnovna postupka mlevenja:
- niska i- visoka meljava.
Niska meljava se sastoji u drobljenju zrna žita mlinskim kamenjem, ili drugim uređajem, pri čemu se dobija brašno koje sadrži sve sastojke zrna, kao i delove samlevenih primesa ukoliko one pre mlevenja nisu odstranjene. Brašno dobijeno na ovaj način ima tamniju boju, vek trajanja mu je kraći i naziva se puno ili crno brašno.
Po principu visoke meljave rade savremeni mlinovi sa valjcima, a postupak mlevenja obuhvata nekoliko faza:
- prečišćavanje žita,- pranje žita i podešavanje vlažnosti,- postepeno izmeljavanje,- izmeljavanje,- sejanje i- mešanje i pakovanje brašna.
Suština visoke meljave je u tome što se na sistemu mašina vrši potpuno sitnjenje zrna odnosno mlevenje u više navrata, uz izdvajanje brašna i ostalih proizvoda u svakoj fazi. Žito se najpre grubo prekrupi. Krupljenje se sastoji u lomljenju ili cepanju zrna kako bi se iz njih mogao izdvojiti endosperm. Oslobođeni delovi endosperma izdvajaju se pomoću sita, a ostatak tj. prekrupa ide ponovo na krupljenje. Delovi endosperma koji su izdvojeni sejanjem, sastoje se od čestica različite krupnoće pa se dalje podvrgavaju separaciji na grizeve (krupne, srednje i sitne), okrajke, osevke i brašno. Grizevi kasnije služe kao baza za izradu kvalitetnijih vrsta brašna. Okrajci se takođe ponovo melju.
Mlinski proizvodi od pšenice su: brašno, prekrupa, griz, klice za ljudsku ishranu, mekinje, sterilizovano brašno i griz, brašno i griz za brzo pripremanje jela (instant proizvodi). namensko brašno i griz. Očišćena pšenica podvrgava se mlevenju u savremenim mlinovima koji rade na principu poluvisoke i visoke meljave. Cilj mlevenja je odvajanje omotača i klica od endosperma pšeničnog zrna. Proces mlevenja se odvija u više faza. U prvoj fazi vrši se grubo mlevenje i odvajanje endosperma od omotača i klica. Na taj način se dobija prekrupa koja se prosejava i iz
229
nje se izdvajaju brašno i griz a ostatak se u drugoj fazi ponovo melje, i ova operacija se ponovo ponavlja. U prve dve faze mlevenja dobijaju se najkvalitetnije brašno i griz. Nakon završene meljave dobija se veliki broj frakcija. Međutim, za tržište se priprema samo nekoliko standardnih tipova brašna i griza i to mešanjem frakcija. Pšenično brašno, dobijeno mlevenjem pšenice stavlja se u promet prema određenim tipovima. Tipovi brašna određuju se prema količini mineralnih materija (pepela) izraženoj u procentima I preračunatoj na suvu materiju brašna. Tip brašna se dobija na taj način što se procenat pepela pomnoži sa 1000. Na primer, ako je sadržaj pepela nekog brašna 0,50 %, tada se taj broj pomnoži sa 1000 I tip tog brašna je 500. Pored sadržaja pepela, za svaki tip brašna određena je I gornja granica stepena kiselosti koja ukazuje na ispravnost brašna.
Standardni tipovi brašna i griza mogu se videti iz tabele 30.
Tabela 35. Standardni tipovi brašna i griza
T i p Sadržaj pepela % Stepen kiselosti
Brašno i griz tipa 400 do 0,45 do 2,5
Brašno i griz tipa 500 0,46-0,55 do 3
Brašno i griz tipa 600 0,55-0,65 do 3,2
Brašno i griz tipa 800 0,80-0,90 do 3,5
Brašno i griz tipa 1100 1,05-1,15 do 3,5
Namensko brašno (zavisi od tipa brašna)
0,46-1,15 od 3 do 3,5
Namenski griz do 0,45 do 2,5
U mlinske proizvode spadaju još i: pšenične klice sa sadržajem pepela do 5% i kiselinskim stepenom do 4% u 100 grama masti, a mora ispunjavati i uslov u pogledu belančevina i masti (najmanje 19% belančevina i 8% masti, pšenične mekinje (pepeo do 2%, stepen kiselosti do 8) i pšenične prekrupe (pepeo do 2%, stepen kiselosti do 5).
Prema veličini granulacije postoje sledeće vrste brašna: glatko (meko) do 0,15 mm, oštro do 0,25 mm i krupičasto brašno. Osim sadržaja pepela, kiselinskog stepena i granulometrijskog sastava,
230
za ocenu kvaliteta brašna bitni su i sledeći kriterijumi: organoleptička svojstva (boja, miris, ukus, opip), količina i kvalitet pšeničnog lepka, sanitarno higijenska ispravnost, količina vlage i dr.
Za sve proizvode koje proizvođač mlinskih proizvoda stavlja u promet neophodno je da obezbedi atest o kvalitetu tih proizvoda:97 Atest treba da sadrži:
- oznaku (broj laboratorijskog nalaza),- datum proizvodnje,- sadržaj vode,- sadržaj pepela, - stepen kiselosti, - tip brašna i - pokazatelje kvaliteta na osnovu farinografskog ispitivanja.
Laboratorijski nalaz namenskog brašna i griza pored ovih podataka, mora da sadrže i najmanje dva kvalitativna pokazatelja koji određuju njihovu namenu.
Mlinski proizvodi od kukuruza su:
- prekrupa- griz- brašno- mekinje- klice- prekrupa, griz i brašno za brzo pripremanje jela (instant proizvodi)
Mlinski proizvodi od kukuruza mogu se proizvoditi od celog zrna ili od zrna kome je odstranjena klica, što u deklaraciji mora biti označeno.
Količina masti u mlinskim proizvodima od celog zrna koji se stavljaju u promet iznosi do 4%, a u proizvodima od zrna kome je odstranjena klica do 2%. Od kukuruzne prekrupe i griza mogu se posebnim postupkom proizvoditi kukuruzne pahuljice i slično. Od kukuruznog griza i kukuruznog brašna mogu se posebnim postupkom proizvoditi kukuruzni griz i brašno za brzo pripre-manje jela (instant proizvodi).
Kukuruzne pahuljice i slični proizvodi, kukuruzni griz i brašno za brzo pripremanje jela moraju se proizvoditi od sirovina koje u potpunosti ispunjavaju uslove za mlinske proizvode od kukuruza, a kukuruzni griz brašno za brzo pripremanje jela kao gotovi proizvodi moraju ispunjavati uslove za te proizvode.
97 Pravilnik o kvalitetu žita, mlinskih i pekarskih proizvoda. Službeni list SRJ br. 52/95.231
Mlinski proizvodi od raži. Prema značaju za proizvodnju hleba, raž zauzima drugo mesto- odmah iza pšenice. Raženo brašno se koristi kao sirovina za izradu različitih vrsta raženog hleba i za izradu medenjaka. U mešavini sa pšeničnim brašnom u različitim odnosima spravlja se mešani raženi hleb. Raženo brašno se razlikuje od pšeničnog brašna po boji, jer obično ima modrosivkast odsjaj i po hemijskom sastavu, jer sadrži manje belančevina.
Od zrna raži mlevenjem se dobijaju proizvodi koji su prema Pravilniku o kvalitetu razvrstani kao ražena prekrupa, brašno i mekinje.
10.2.3. Proizvodnja hleba
Pšenični hleb je osnovna pa i egzistencijalna životna namirnica stanovnika velikog dela sveta. I pored toga što ne sadrži visokokvalitetne belančevine hleb od pšeničnog brašna ima visoku hranjivu vrednost. Sadrži veliki procenat skroba, relativno dosta belančevina, zatim vitamina i mineralnih materija. Najkompletniji hranjivi sastav ima hleb od integralnog brašna, koje sadrži sve sastojke zrna, osim pratećih nečistoća. Ovome treba dodati da se hleb proizvodi od pšenice i drugih žita koji spadaju među najvažnije i najrasprostranjenije poljoprivredne kulture. Hleb se relativno lako proizvodi, nije skup u odnosu na njegovu hranjivu vrednost. Spada u hranu koja se može jesti svakodnevno u toku celog života, jer ga organizam lako vari, bez osećanja prezasićenosti ili odbijanja.
Komponente za dobijanje hleba mogu se razvrstati u dve grupe:98
- Osnovne- pšenično brašno svih tipova, ražano i ostale vrste brašna kod pojedinih tipova hleba (kukuruzno, krompirovo, sojino i dr);
- Pomoćne- (pekarski dodaci) voda, so, kvasac, a kod pojedinih vrsta hleba šećer, masti, začini, enzimski preparati i dr.
Osnovne operacije u procesu proizvodnje su:
- Priprema brašna i dodataka;- Mešenje testa;- Oblikovanje, odnosno deljenje testa koje se može vršiti pre ili posle fermentacije;- Fermentacija (kišnjenje) testa;- Pečenje i hlađenje hleba, i- Kontrola, pakovanje i priprema za isporuku.
98 Urošević, S, Jovanović, L., Ušćumlić, D., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 1998.232
Sve operacije i faze procesa su povezane, kako tehnološki tako i vremenski. Odnos osnovnih komponenti i dodataka zavisi od raznih činilaca, a u prvom redu od vrste i kvaliteta brašna i kvaliteta hleba koji se proizvodi. Približni normativi za običan pšenični hleb su: na 100kg brašna dodaje se 55-56 l vode, 20-30 g kvasca po litru vode i 25-30 g soli po litru vode (1-2%).
Mešenje testa ima za cilj dobijanje homogene smeše brašna, vode i ostalih dodataka. U toku mešenja dolazi do bubrenja belančevina, aktiviranja enzima i stvaranja preduslova za fermentaciju testa. U toku fermentacije testa odvija se prilično složen biohemijski proces koji katalizuju enzimi kvasca i brašna, u prvom redu zimaza i dijastaza. Dijastaza razlaže složene ugljene hidrate na proste, a zimaza katalizuje pretvaranje prostih šećera u etanol i ugljendioksid. Osim alkoholnog vrenja i hidrolize manjih količina složenih ugljenih hidrata, fermentaciju testa prati niz sporednih procesa, čiji proizvodi, imaju znatan uticaj na aromu hleba. Najpovoljnija temperatura za fermentaciju testa je između 25Ci 32 C.
Hleb se u prometu razvrstava i deklariše prema obliku komada (vekna, okrugao hleb, hleb u kalupima, sečeni hleb i dr.) i prema vrsti i kvalitetu (tipu) brašna, a specijalne vrste i prema posebnim dodacima. Prema vrsti brašna hleb se stavlja u promet kao:
- Pšenični hleb, koji može biti beli (umešen od brašna tipa 400 i 500), polubeli (od brašna tipova 600, 700, 800, 850), crni hleb (tip 1000 i 1100) i graham hleb (umešen od pšenične prekrupe);
- Mešanim se naziva hleb dobijen od mešavina pšeničnog i drugih vrsta brašna a stavlja se u promet kao ražani mešani hleb, kukuruzni mešani hleb, zatim heljdin, sojin, ječmeni i druge vrste.
- Specijalne vrste hleba dobijaju se od testa koje pored osnovnih komponenti (brašna, vode, kvasca i soli) sadrži određenu količinu jedne ili više drugih namirnica, a koje mu daju bolju hranjivu vrednost i posebne organoleptičke osobine. Bolje osobine hleba mogu se postići i primenom posebnog tehnološkog postupka u pripremi, fermentaciji i pečenju testa. Najpoznatije vrste specijalnog hleba su: mlečni hleb, obogaćeni hleb, dvopek, dijetalni hleb, hleb produžene trajnosti (trajni hleb), hleb sa ovsenim pahuljicama, hleb sa začinima i druge vrste.
Kvalitet hleba se određuje organoleptičkim ocenjivanjem i fizičko-hemijskom analizom. Kompleksna ocena kvaliteta hleba zahteva vrednovanje velikog broja osobina kao što su: zapremina, oblik preseka, osobine kore(boja i njena ujednačenost, sjaj gornje kore, stanje donje kore-glatkoća, prisustvo nabora, miris i ukus), povezanost kore i sredine- ukus, miris, elastičnost, šupljikavost, topljivost kore pri žvakanju i drugi.
10.3. Meso i proizvodi od mesa, hranjiva vrednost mesa
233
U komercijalno tehnološkom smislu meso predstavlja mišićno tkivo životinja sa uraslim masnim i vezivnim tkivom, kostima i rskavicama, krvnim i limfnim sudovima i dr. koje služe za ishranu. Meso se dobija od zaklane stoke goveda, bivola, svinja, ovaca, koza, konja, magaraca, mula, mazgi, živine i divljači. Meso je osnovna i najvažnija životna namirnica, s obzirom da je ono najbogatiji izvor belančevina i to onih najkvalitetnijih, jer sadrži sve aminokiseline potrebne za izgradnju sopstvenih belančevina. Iz tih razloga se potrošnja mesa po glavi stanovnika smatra najvažnijim pokazateljem nivoa i strukture ishrane stanovništva.
Tabela 36 . Sastojci najvažnijih vrsta mesa
Vrsta mesa VodaBelan-čevine
MastiUgljeni-hidrati
Pepeo
Masna govedina 55,31 18,92 24,52 0,29 0,95
Posna govedina 74,23 20,55 3,50 0,58 1,15
Mršava teletina 73,72 21,66 3,05 0,45 1,12
Masna ovčetina 53,45 17,00 28,40 0,25 0,90
Posna ovčetina 72,12 19,85 6,43 0,40 1,20
Masna svinjetina 48,95 15,10 34,95 0,25 0,75
Mršava svinjetina 72,30 20,10 6,30 0,40 0,90
Konjetina 74,15 21,50 2,50 0,85 1,06
Meso sadrži 50-74% vode, 15-20% belančevina, različite vrste masti zavisno od vrste mesa, starosti, rase, uhranjenosti životinja, sadrži mineralne soli, vitamine i ekstraktivne materije. Sastojci najvažnijih vrsta mesa dati su u tabeli.
Kalorična vrednost mesa zavisi uglavnom od sadržaja masti u njemu, te ukoliko je meso masnije ima veću kaloričnu vrednost. Međutim masno meso po pravilu sadrži višak masti na račun belančevina, a belančevine su najvredniji sastojak mesa. Iz tih razloga je cenjenije manje masno meso sa puno belančevina, jer korišćenje mesa kao energetskog izvora nije ekonomično, pošto su kalorije iz hleba, šećera, ulja, margarina, masti i drugih namirnica daleko jeftinije. Meso je kao retko koja namirnica puno vredna zbog sadržaja belančevina sa aminokiselinama. Iz ovog razloga meso ima visoku biološku vrednost. Tako na primer, da bi se dobilo 100g belančevina
234
potrebno je 690g mesa sa plećke debelog, ili 457g mesa sa plećke mršavog vola. Veću hranljivu vrednost ima meso sa većim sadržajem mišićnog tkiva, a sa manje vezivnog tkiva. Vezivno tkivo sadrži dosta kolagena i elastina (materije koje se teško vare, pa ih organizam malo koristi). Ovakvo meso se teže kuva, slabije vari i uopšte je lošeg ukusa. Meso sadrži pored belančevina i masti i druge materije kao što su: fosfor, kalcijum, vitamini (B kompleks) i nešto šećera. Za vreme kuvanja iz mesa se rastvaraju tzv. Ekstraktivne materije koje nisu mnogo hranljive, ali su važne za varenje. Povoljno utiču na ukus i sočnost mesa i pospešuju proces varenja.
Sveže meso se dobija klanjem stoke u klanicama u određenim higijensko-tehničkim uslovima i odgovarajućom obradom.
Posle klanja životinje i obrade vrši se hlađenje mesa. U savremenoj industriji mesa hlađenje nije samo način konzervisanja mesa već redovni tehnološki proces u proizvodnji svežeg mesa. Hlađenjem se sprečava kvarenje i obezbeđuje pravilno zrenje, prerada i promet mesa. Savremenim brzim postupkom hlađenja mesa (tempera-tura od 19oC i vlažnost od 90%) sprečava se površinsko zagađivanje mesa, veća održivost, lepša boja i manji gubitak mase (manje kaliranje mesa).99
Najvažnija promena u toku hlađenja mesa je zrenje. Pod zrenjem mesa se podrazumevaju sve biohemijske, fizičke i druge promene koje se zbivaju u mesu pod uticajem enzima tkiva. Zrenjem se poboljšavaju organoleptička svojstva, dobija se mekše, sočnije, aromatičnije, lakše svarljivo meso i otpornije na dejstvo mikroorganizama.
Hlađenjem pri najpovoljnijim uslovima meso se može čuvati 8-10 sedmica. Smrzavanjem se postiže veća održivost mesa, što je od velikog praktičnog značaja. Smrzavanjem mesa se omogućava redovno snabdevanje tržišta, tj. stvaranje zaliha za vreme sezone klanja i njena pravilna raspodela u toku cele godine. Osim toga, smrzavanjem je omogućeno redovno snabdevanje udaljenih tržišta i međunarodni promet svežeg mesa.
Smrzavanje mesa se vrši na temperaturi od -40 do -60C pri relativnoj vlažnosti 90-95%. Ovim postupkom se smanjuje aktivnost vode i time stvaraju nepovoljni uslovi za razvoj i razmnožavanje mikroorganizama. Kvalitet smrznutog mesa zavisi od momenta i brzine smrzavanja, temperature, dužine i uslova uskladi-štenja, kao i od načina odmrzavanja.
Pre slanja u promet svako meso mora proći obaveznu veterinarsku kontrolu kojom se utvrđuje organoleptička ocena i higijenska ispravnost. U prometu se meso razlikuje po vrsti i kategoriji kvaliteta (najčešće I-IV).
Proizvodi od mesa. Meso se u promet isporučuje sem u svežem stanju i u prerađenom vidu. Od mesa se najčešće izrađuju: mesne konzerve, kobasičarski proizvodi, dimljeni proizvodi.
99 Re!!! , R., Petrović, S., Tehnologija mesa i nauka o mesu, TF, Novi Sad 1997.235
Mesne konzerve predstavljaju proizvode koji se posle obrade stavljaju u limenke i sterilišu, da bi se uništili svi mikro-organizmi, i na taj način povećali trajnost. Prerađevine se izrađuju od mesa bez kostiju i to uglavnom od svinjskog, goveđeg, telećeg i drugih vrsta mesa, uz dodatak soli, crnog luka, lorbera, crnog bibera. Ukoliko se mesne prerađevine izrađuju u kombinaciji sa povrćem, onda se dodaje i određena vrsta povrća. Pripremljeno meso se stavlja u limene kutije koje se hermetički zatvaraju, a zatim se vrši sterilizacija na temperaturi od 113-120 C, pod pritiskom, posle čega se konzerve hlade do 35C. Da bi se utvrdila ispravnost sterilizacije konzerve se drže deset dana na temperaturi od 35-37C (optimalna temperatura za razviće mikroorganizama) i ako se ne pojavi bombaža, znači da je sterilizacija dobro izvršena.
U prometu se javljaju razne konzerve od mesa kao: gulaš, presovano meso, pašteta, kuvana govedina, jezik u želucu. Ispravnost konzervi se vrši organoleptički i laboratorijski. Ako je limenka sa bombažom, nju treba odstraniti, jer bombaža pokazuje da je u limenki došlo do raspadanja materije. Organoleptički utvrđujemo kod otvorene konzerve boju, ukus i miris sadržaja u konzervi.
Kobasičarski proizvodi predstavljaju proizvode od mesa koji se dobijaju punjenjem creva mesnim pratom, koji se dalje izlaže termičkoj obradi dok ne bude gotovo za upotrebu. Mesni prat je usoljeno i odležano meso, koje se dalje melje na specijalnim mašinama, tako da se dobija homogena plastična masa. Kod nekih vrsta svežih kobasica naknadno se dodaju i komadići slanine. Ovako pripremljenom masom se pune prirodna ili veštačka creva i ostave neko vreme na temperaturi 0-2C, zatim suše, bare, hlade, a neke i dime.
U prometu se javljaju sledeći sveži kobasičarski proizvodi: viršle, parizer, safalada, sveže kobasice, krvavice, švargle, džigerica, pašteta i kavurma.
Sveže kobasice sadrže dosta vode, 60% i ne mogu da se čuvaju na običnoj temperaturi.
Polutrajne kobasice sadrže manje vode 35-52%, pa je njihova trajnost veća. Prat se kod ovih kobasica izrađuje od govedine i polu-masne svinjetine. U ove proizvode se ubrajaju: šunka salama, lovačka salama, ekstra salama, tirolska salama, mortadela i kranjske kobasice.
Polutrajne kobasice treba da imaju čistu i suvu površinu sa celim neoštećenim crevom, da budu bez pega, sluzi i masnoće. Ukus treba da je slan, i da se oseća miris dima, začina i belog luka.
Trajne kobasice obuhvataju: zimske i poluzimske kobasice. Odlike ovih kobasica su da sadrže veoma malo vlage, pa im je rok trajanja dug. Od zimskih kobasica poznate su: Juhorove koje se izrađuju od svežeg svinjskog mesa i masti. Ovi proizvodi imaju najviše do 30% vlage. Poluzimske kobasice se izrađuju od svinjskog, goveđeg i ovčijeg mesa. Sadržaj vlage je do 40%. Odlike trajnih kobasica su: imaju oštar i slan ukus, miris koji podseća na miris dima i začina i tvrde su konzistencije, na preseku tamnocrvene boje, sa ravnomerno raspoređenom belom slani-nom. Površina kobasica je suva, čista bez povreda na omotu.
236
Dimljeni proizvodi od mesa obuhvataju: šunku, pršutu, suvi vrat, pečenicu, suva rebra, suvu slaninu. Proizvode se od svinjskog i goveđeg mesa kao i ovčijeg mesa, soljenjem, varenjem i dimljenjem.
Svi dimljeni proizvodi treba da imaju prijatan miris, slan ukus a boja na preseku treba da bude ružičasta do crvena. Površina proizvoda treba da je čista i bez pojave plesni.
10.4. Mleko i proizvodi od mleka
Mleko je proizvod dobijen mužom krava, ovaca, koza, bivolica kome nije ništa dodato ili oduzeto. U proizvodnji i potrošnji dominira kravlje mleko koje je u mnogim zemljama jedina komercijalna vrsta svežeg mleka. Prema tome pod nazivom mleko u promet se stavlja samo kravlje mleko ukoliko nije posebno naznačeno o kojoj je vrsti mleka reč. Ova bela tečnost specifičnog ukusa i mirisa, proizvod je lučenja mlečnih žlezdi sisara i sadrži vodu, mlečnu mast belančevine (naročito kazein), mlečni šećer (laktoza), mineralne soli (kalcijum i fosfor), vitamine (A, D, B kompleks, C). Zbog ovakvog sastava mleko predstavlja jedinstvenu hranu koja sadrži sve kategorije hranljivih materija u odnosima koji optimalno odgovaraju ljudskom organizmu sa gledišta medicine ishrane.
Tabela 37 . Prosečan sastav raznih vrsta mleka
Mleko Voda Belančevine Masti Mlečni šećerMineral. materije
Kravlje 87,25 3,50 3,80 4,80 0,65
Ovčje 82,90 5,44 6,24 4,29 0,85
Kozje 87,14 3,71 4,09 4,20 0,78
Kvalitetno mleko treba da je sveže, da nije kuvano, bele ili žućkaste boje, prijatnog ukusa i mirisa i kada se prokuva ne sme da se zgruša. Da bi se sprečilo kvarenje mleka koje izazivaju razni mikroorganizmi, mleko se obrađuje zagrevanjem na raznim temperaturama. U zavisnosti od temperature zagrevanja stavlja se u promet kao pasterizovano, sterilizovano, kuvano i mleko u prahu.
Pasterizovano mleko se dobija zagrevanjem na temperaturama ispod 100C, posle čega se mleko ohladi i čuva na temperaturama manjim od 10C.
237
Sterilizovano mleko je homogenizovano ispravno mleko koje je najkasnije posle 12 časova od muže podvrgnuto zagrevanju na temperaturama iznad 100C u hermetički zatvorenim sudovima.
Kuvano mleko se dobija na taj način što se mleko zagreva tako da ključa više od 3 minuta uz stalno mešanje.
Mleko u prahu predstavlja proizvod koji se dobija isparavanjem vode iz mleka pod smanjenim pritiskom. Proces se obavlja u specijalnim aparatima, dok se mleko ne pretvori u prah. U promet se ovo mleko stavlja kao mleko u prahu, poluobrano mleko u prahu i obrano mleko u prahu.
Pasterizovano i sterilizovano mleko može se staviti u promet samo u originalnom pakovanju (u bocama od stakla ili u ambalaži od tetrapaka). Mleko u prahu se stavlja u promet u originalnom pakovanju težine do 1 Kg u kesama od pergament ili pergamin hartije, ili kesama od plastičnih masa.
Kao osnovni kriterijum za ocenu kvaliteta mleka uzimaju se:
- organoleptičke osobine (boja, miris, ukus),- gustina,- procenat masti,- količina suvih materija u gr/l,- kiselinski stepen,- tačka mržnjenja,- čistoća (prisustvo mehaničkih primesa),- bakteriološka ispravnost i- fiziološka i koloidalna stabilnost.
10.5. Voće i proizvodi od voća
Sveže voće je veoma važan i nezamenljiv prehrambeni proizvod koji organizmu obezbeđuje značajne biološke sastojke neophodne za ispravno funkcionisanje organizma. Za pravilan rad i održavanje organizma u dobrom zdravlju i radnoj kondiciji pored potrebne energije) neophodno mu je obezbediti i druge elemente bez kojih su životne funkcije nemoguće. To su mineralne materije koje učestvuju u građi tela i kao katalizatori metabolizma (kalcijum, gvožđe, magnezijum, fosfor, natrijum, kalijum i dr.) kao i razni vitamini. Ukoliko u ishrani duže vreme nedostaju ovi elementi, dolazi pored inače kalorične ishrane do raznih poremećaja i oboljenja koja se na razne načine manifestuju (avitaminoza i sl.). Neki vitamini, a naročito vitamin C skoro isključivo se nalaze u svežem voću i povrću. Naročiti značaj kao izvor ovog vitamina ima baš sveže voće. Voće je važan prehrambeni proizvod i zbog toga što je lako svarljivo i podstiče lučenje želudačnih sokova pomažući varenje hrane, a ima i neka druga specifična dijetetska svojstva i deluje na rad creva i uopšte na rad organa za varenje.
238
Tabela 38. Hemijski sastav važnijih vrsta voća (na 100 gr)VrstaVoća
voda%
prot.%
masti%
Minerali mg/100 gr Vitamini mgCa P Fe Na K A B1 B2 C
Ananas 85,3 0,4 0,2 17 8 0,5 1 146 70 0,09 0,03 17Jabuka 84,4 0,2 0,6 7 10 0,3 1 110 90 0,03 0,02 4Pomorandža 86,0 1,0 0,2 41 20 0,4 1 281 200 0,10 0,04 50Kajsija 85,3 1,0 0,2 17 23 0,5 1 200 270 0,03 0,04 18Banana 75,7 1,1 0,2 8 26 0,1 1 370 190 0,05 0,06 10Kruška 83,2 0,4 0,4 8 11 0,3 2 130 20 0,02 0,04 4Kupina 84,5 1,2 0,9 32 19 0,9 1 170 200 0,03 0,04 21Višnja 88,0 0,8 0,2 15 13 0,3 2 130 680 0,03 0,06 5Breskva 89,1 0,6 0,1 9 19 0,5 1 202 242 0,02 0,05 7Šljiva 81,1 0,5 - 18 17 1,5 2 299 300 0,08 0,03 -
Pored sadržaja vitamina i mineralnih materija, voće sadrži znatne količine vode (72-95%), ugljenih hidrata (2-24%), masti (0,3-1%), a kod jezgrastog voća procenat masti se penje do 70%, belančevina u tragovima, pektinskih materija, celuloze, organskih kiselina (jabučna, limunska, ćilibarna, vinska), eterična ulja i dr. U tabeli . dat je hemijski sastav važnijih vrsta voća.
Kvalitet voća se u praksi proverava organoleptičkim pregledom. Kod upakovane robe primenjuje se metoda slučajnog uzorka. Broj uzoraka koji se ispituje od jedne partije ili isporuke, zavisi od ukupne mase robe, odnosno od broja jedinica pakovanja za koje treba dati ocenu kvaliteta. Hemijska i fizička ispitivanja svežeg voća obavljaju se samo u izuzetnim slučajevima uglavnom kada je voće namenjeno preradi. Kao osnovni kriterijumi za ocenu kvaliteta uzimaju se:100
- krupnoća plodova (veličina ili kalibar),- sorta, razvijenost kao i pravilnost oblika ploda,- stepen zrelosti, sočnost, ukus i miris,- boja pokožice i boja mesa, celost tj. broj i vrsta mehaničkih oštećenja, oštećenja od
bolesti i štetočina, razne pege, tačkice i druge nepravilnosti na površini pokožice,- čistoća od stranih primesa i- sanitarno higijenska ispravnost.
Prema kvalitetu voće se stavlja u promet kao:
- voće ekstra kvaliteta,- voće I. kvaliteta i,- voće II. kvaliteta .
100 Pravilnik o kvalitetu proizvoda od voća, povrća, pečurki i !!!! proizvoda, Službeni list SFRJ, br.1/1979, br.20/1982, 74/90
239
Kod voća ekstra kvaliteta do 5% broja ili težine plodova, može odstupati od propisanih uslova, s tim da kvalitet tih plodova mora odgovarati uslovima za voće I. klase. Kod voća II. kvaliteta do 10% broja ili težine plodova može odstupati od propisanih uslova, s tim da kvalitet tih plodova mora odgovarati uslovima za II. Kvalitet. Kod voća drugog kvaliteta do 10% broja ili težine plodova može odstupati od propisanih uslova, s tim da kvalitet tih plodova mora ispunjavati minimalne uslove kvaliteta.
Prema tehnologiji i obrade i prerade sirovine, sastavu, osnovnim osobinama i nameni proizvodi od voća se mogu podeliti na sledeće grupe:
- poluproizvodi od voća (voćni polufabrikati) voćna pulpa, voćna kaša (srž ili mark), matični (sirovi) voćni sok;
- smrznuto voće;- sušeno voće;- proizvodi dobijeni ukuvavanjem delova plodova, sa ili bez dodatka šećera, marmelade,
pekmezi, džemovi, slatka i dr;- voćni sokovi i koncentrati (sirupi);- ostali proizvodi od voća kompoti, voće konzervisano toplotom, voćna salata, kandirano
voće, voćni žele, voćni sir.101
Voćna pulpa je poluproizvod koji se sastoji od celih plodova ili njihovih delova (polutki, kriški, kolutova). Plodovi se najpre odabiraju, peru, najčešće oslobađaju nejestivih delova (peteljki, koštica, semenja), a potom stavljaju u veće sudove (burad, limenke) i konzervišu sumpordioksidom ili mravljom kiselinom. Pulpe se razlikuju prema vrsti voća, zatim obliku i veličini komada;
Voćna kaša (srž, mark) dobija se barenjem ili samo pasiranjem prethodno pripremljenih plodova svežeg voća. Konzerviše se sumporastom kiselinom (sumpordioksidom), a može se i smrzavati. Najviše se upotrebljava za izradu marmelada, pekmeza i za dobijanje alkoholna pića.
Matični voćni sok se dobija preradom mehaničkom (presovanjem, ceđenjem), prethodno pripremljenog tehnološki zrelog i zdravog voća, a konzerviše se fizičkim metodama. Najviše se dobija od višnje, borovnice, maline, kupine i drugog voća koje se lako presuje. Upotrebljava se za izradu voćnih sokova, koncentrata i drugih proizvoda.
Smrznuto voće. Već je rečeno da je smrzavanje najbolji način konzervisanja svežih prehrambenih proizvoda, jer se pri ovom procesu proizvodu ne dodaju nikakve strane materije, a na najbolji način se čuvaju svi vitalni sastojci voća (vitamini, minerali). Sveže voće namenjeno smrzavanju, najpre se podvrgava rigoroznoj pripremi- odabiranju, sortiranju i čišćenju od eventualnih nečistoća. Ovako pripremljeno voće stavlja se u odgovarajuću ambalažu, ohladi do blizu 0!!! C, a potom izlaže temperaturi od –35 do –400C. Na ovako niskoj temperaturi dolazi do
101 Urošević, S., Ušćumlić, D., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.240
naglog pretvaranja vode u čvrsto stanje, tako da se ne obrazuju krupni kristali leda, koji bi mogli deformisati unutrašnju strukturu plodova. Otuda se ovaj proizvod naziva još brzo smrznuto ili duboko smrznuto voće. Posle smrzavanja voće se prebacuje u komore hladnjače gde se drži na temperaturi od –18 do –200 C sve do isporuke.
Pojedine vrste voća se pre smrzavanja blanširaju. Postupak ima za svrhu očuvanje boje i izgleda plodova, a sastoji se u potapanju prethodno već obrađenog voća u blage rastvore hemijskih sredstava (kiseline, soli) ili u toplu vodu.
Sušeno voće je jedan od najstarijih postupaka konzervisanja voća i drugih prehrambenih proizvoda. Sušiti se mogu sve vrste voća a najviše se suše šljive, grožđe, smokve, jabuke, kruške, kajsije, višnje, šipak i dr. Voće se pre sušenja podvrgava određenoj tehnološkoj pripremi u zavisnosti od vrste voća. Operacije pripreme mogu obuhvatiti, odabiranje, pranje, sečenje, blanširanje i druge postupke. Sušenje se obavlja u industrijskim sušarama tunelskog ili drugog tipa, a neke vrste se i danas suše na suncu (smokve, grožđe, urme). Po završenom sušenju voće se ponovo sortira po krupnoći, uz odstranjivanje primesa, presušenih i otpalih delova.
Voćni sokovi predstavljaju tečnost plodova dobijenih preradom svežih ili smrznutih plodova, odgovarajuće tehnološke zrelosti ili doradom voćne kaše, sirovog voćnog soka, ili voća konzervisanog toplotom. Tehnologija dobijanja može biti tako podešena da dobijeni sok sadrži usitnjene čvrste delove mezokarpa (mesa ploda) suspendovanog u tečnoj fazi (kašasti ili mutni sok). Takođe se u soku pri završetku tehnološkog procesa može dodati određena količina ugljendioksida radi dobijanja boljih organoleptičkih osobina (gazirani sok).
Tehnologija proizvodnje svih sokova je dosta slična. Osnovne faze proizvodnog procesa su:
- priprema voća (odabiranje, sortiranje i slično).- muljanje ili pasiranje,- odvajanje soka vrši se u zavisnosti od vrste voća I karakteristike soka taloženjem I
ceđenjem,- korekcija sastava i homogenizacija,- konzervisanje (pasterizacija i sterilizacija) i- pakovanje, skladištenje i distribucija.
10.6. Povrće i proizvodi od povrća
Pod povrćem se podrazumeva izvestan broj povrtarskih biljaka čiji se delovi koren, stablo, list, cvet, plod koriste u ljudskoj ishrani. I pored toga što je kalorična vrednost nekih vrsta povrća relativno mala zbog velikog sadržaja vode, za pravilnu ishranu pored hleba i hrane animalnog porekla, povrće ima naročit značaj zbog specifičnog sastava odnosno sadržaja bioelemenata (vitamini, mineralne materije, organske kiseline i dr.).
241
Tabela 39. Hemijski sastav nekih vrsta svežeg povrća, računato na 100 g upotrebljivih delova za ishranu
vrsta
povrća
voda
(g)
belan.
(g)
masti
(g)
U. hid.
(g)
cel.
(g)
min.m.
(g)
vit.C
(mg)
Crni luk 86 1,4 0,2 10,0 0,8 375 28
Beli luk 63 6,7 0,1 28,0 1,0 239 18
paradajz 93 1,0 0,3 4,0 0,6 383 38
grašak 74 6,0 0,4 16,0 2,2 601 25
krastavac 96 0,7 0,1 2,0 0,6 238 8
krompir 77 2,0 0,1 19,0 0,5 691 15
kupus 93 1,4 0,2 4,3 1,0 514 50
paprika 92 1,2 0,2 3,8 1,4 270 120
peršun 84 3,7 1,0 8,0 1,8 1.370 200
pl. paradajz 92 1,3 0,2 5,5 - 329 4-8
salata 94 1,2 0,2 2,9 0,6 390 10
spanać 92 2,3 0,3 3,2 0,6 901 20-60
boranija 89 2,4 0,2 7,0 1,4 451 19
Povrće koje se stavlja u promet mora biti zrelo, sveže, da nije zaprljano, ovlaženo i natrulo i ne sme sadržavati ostatke sredstava za zaštitu bilja u količinama štetnim po zdravlje ljudi, mora biti bez naprslina, oštećenja od štetočina, bolesti, mraza i mehaničkih povreda. Prema kvalitetu povrće se stavlja u promet kao:
- povrće ekstra kvaliteta,- povrće I. kvaliteta i- povrće II. kvaliteta.
Kvalitet povrća utvrđuje se prema sorti, zrelosti, veličini, odnosno težini i drugim svojstvima karakterističnim za pojedine vrste povrća. Ako Pravilnikom nije drugačije određeno, dozvoljena odstupanja od propisanih uslova kvaliteta su: kod povrća ekstra kvaliteta do 5% broja ili težine plodova može odstupati od propisanih uslova, s tim da kvalitet tih plodova mora odgovarati
242
uslovima propisanim Pravilnikom za povrće I. kvaliteta. Kod povrća I. kvaliteta do 10% broja ili težine plodova, može odstupati od uslova propisanih s tim da kvalitet tih plodova mora odgovarati uslovima propisanim za povrće II. kvaliteta. Kod povrća II. Kvaliteta do 10% broja ili težine plodova može odstupati od propisanih uslova s tim da kvalitet tih plodova mora ispunjavati minimalne uslove kvaliteta.
Tehnološka prerada povrća ima dosta sličnosti sa preradom voća i najčešće se vrši u istim fabrikama, mada se pojedini tipovi proizvoda dobijaju samo od povrća (biološko konzervirano povrće, marinirano povrće). Osnovni tipovi proizvoda od povrća su:
- sušeno povrće (sušena boranija, lukovi, šargarepa i dr.),- brzo smrznuto povrće,- povrće sterilisano toplotom (grašak i boranija u limenkama),- biološki ukiseljeno povrće (povrće konzervisano i preparirano mlečno kiselim vrenjem-
kiseli kupus, kiseli krastavac i dr.),- povrće u sirćetu ili marinirano povrće (konzervirano rastvorom sirćetne kiseline sa
eventualnim dodatkom ulja),- usoljeno povrće i- sokovi i koncentrati od povrća (koncentrat paradajza, kečap i dr.).
10.7. Konzerviranje prehrambenih proizvoda
Pod konzerviranjem prehrambenih proizvoda podrazumevaju se razni postupci kojima se postiže ubijanje mikroorganizama ili zaustavljanje njihovog delovanja i razmnožavanje i na taj način sprečavanje kvarenja proizvoda na određeno vreme. Konzerviranje je prema tome način da se očuvaju hranjivi sastojci ispravnih prehrambenih proizvoda. To znači da se mogu konzervisati samo sveži proizvodi samo sveži proizvodi na kojima nisu otpočeli procesi kvarenja. Osnovni cilj konzerviranja jeste obezbeđenje ravnomerne i racionalne ishrane stanovništva preko cele godine.
Prema prirodi delovanja na mikroorganizme, parazite i enzime tehnološki postupci odnosno metode konzervisanja mogu se okvalifikovati kao fizički, hemijski, biohemijski i fizičko-hemijski.102
U osnovi fizičkih metoda konzervisanja leži korišćenje niskih i visokih, temperatura, zatim specijalnih filtera (ultrafiltracija), jonizirajućih zračenja i ultrazvuka. Ovoj grupi metoda pripadaju: hlađenje i smrzavanje, pasterizacija, sterilizacija, ultrafiltracija, konzervisanje jonizujućim zračenjem, ultrazvukom i drugim postupcima.
102 Urošević, S., Jovanović, L., Ušćumlić, A., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 1998.243
Hemijske metode baziraju se na dodavanju proizvodu određenih doza hemijskih sredstava koja imaju konzervišuće (baktericidno) delovanje na mikroorganizme i enzime. Najpoznatija hemijska sredstva koja se upotrebljavaju za produženje trajnosti (upotrebljivosti) hrane su: kuhinjska so, sirćetna kiselina, nitrati i nitriti, etilalkohol i razni čisto hemijski konzervansi.
U fizičko hemijske metode spadaju postupci konzervisanja sa kombinovanim delovanjem faktora, kao što su: sušenje, liofilizacija, dimljenje i neki postupci konzervisanja sa solju i šećerom.
Biohemijske metode imaju za osnovu držanje proizvoda pod uslovima u kojima se fermentacijom stvara konzervišući agens, kao na primer mlečna kiselina. Ove metode obično se kombinuju sa soljenjem- kiselenje kupusa, krastavca, paprike i drugog povrća. Sličan proces odvija se pri dobijanju mlečno-kiselih proizvoda (kiselog mleka, jogurta), gde mlečna kiselina takođe deluje kao blag bakteriostatik.
Hlađenjem se u opštem smislu, smatraju odnosno nazivaju obrada i čuvanje prehrambenih proizvoda na temperaturi bliskoj tački mržnjenja ćelijskog soka proizvoda. Ova temperatura zavisi od sastava i koncentracije i njima prisutnih sastojaka. Npr. za jabuke ona se kreće od -1,4C do -2,8C, za grožđe je-3,8C, sveže ribe -2C, za meso raznih vrsta -1,2C pa i niža. Produžena trajnost pod kojom se smatra vreme bezbednog skladištenja ili čuvanja u frižideru je različita: od 24 časa za mleko pa do 6-10 meseci za voće i povrće.
Važno je naglasiti da se pri držanju mesa u režimu hlađenja odvijaju i pozitivni procesi zrenja mesa, koji se ogledaju u poboljšanju konzistencije, ukusa i mirisa. Međutim, duže držanje mesa na hladno dovodi do primetnih hidrolitičkih procesa razlaganja belančevina, početka oksidacije masnih kiselina, promena spoljnog izgleda, a kasnije i do pojave plesni ili sluzi.
Kada se prehrambeni proizvodi ohlade ispod temperature mržnjenja vode, voda prelazi u čvrsto stanje i na taj način se imobiliše i više ne može da služi kao pogodna biološka sredina za razvoj mikroorganizama i aktivnost enzima. Prema tome, smrzavanjem prehrambenih proizvoda postižu se dva osnovna efekta: usporavaju se ili potpuno zaustavljaju biohemijski procesi, voda prelazi u čvrsto stanje i na taj način praktično izoluje iz sistema, slično kao i pri sušenju. Međutim, za razliku od sušenja, ona se i dalje nalazi u ćelijama proizvoda, pa posle odmrzavanja ovaj dobija prirodno stanje, izgled i druge organoleptičke osobine.
Smrzavanjem prehrambenih proizvoda nazivaju se tehnološki postupci pri kojima se, prethodno već ohlađen proizvod izlaže temperaturama koje su znatno niže od njihovih tačaka mržnjenja. Moguće je lagano smrzavanje, pri kome se temperatura snižava postepeno, a proces traje 12 do 72 časa, u zavisnosti od vrste proizvoda, njegovih dimenzija, krupnoće i uslova smrzavanja. Pri ovakvom postupku stvaraju se kristali leda koji mogu osetno deformisati tkivo i ukupne građe proizvoda. Ovaj postupak je znatno upotrebljiv za sveže meso i ribu, ali nije pogodan za voće, povrće i neke druge proizvode. Umesto toga primenjuje se brzo ili duboko smrzavanje, koje se
244
sastoji u izlaganju prethodno obrađenih i upakovanih proizvoda temperaturama od -30 do -40C, koje su znatno niže od njihove tačke mržnjenja. Pri takvim uslovima dolazi do naglog pretvaranja vode u sitne kristale leda, koji za razliku od postepenog hlađenja ne deformišu teksturu i konzistenciju smrznutog proizvoda, a omogućuje se i bolje očuvanje boje i ukusa.
Među smrznute se svrstavaju svi proizvodi čija je tempera-tura najmanje -7C do najviše -18C. Brzo (duboko) smrznutim se smatraju proizvodi koji su podvrgnuti niskim temperaturama (od -30 do -40C), a zatim držani u rashladnim sistemima na -18 do -20C. Jednom ohlađenom, odnosno smrznutom proizvodu temperatura se ne sme povećavati ni u jednoj fazi ciklusa, od smrzavanja pa do isporuke potrošaču. To znači da od momenta rashlađivanja mora biti održan neprekidan lanac hlađenja. Svaka promena temperature bi dovela do nepovoljnih bioloških promena, koje se ne bi mogle otkloniti ponovnim snižavanjem temperature.
Hlađenje i smrzavanje su najefikasniji postupci produženja trajnosti mnogih svežih prehrambenih proizvoda. Za glavne prednosti ovih postupaka smatraju se:
- proizvodima se ne dodaju hemijski konzervansi i druge strane materije,- belančevine, vitamini i drugi vredni biološki sastojci ostaju uglavnom neizmenjeni,- relativno dobro se mogu očuvati sve najvažnije organoleptičke osobine.
Pasterizacijom se nazivaju postupci zagrevanja prehrambenih proizvoda na temperaturama od 62 do 100 C. Razlikuju se dva postupka: duga(od 63-65C) i kratka pasterizacija (85-90C). Prva traje od 25-30 minuta u stacioniranim sudovima, a druga odnosno kratka 0,5 do 1 min. Cilj pasterizacije je inaktiviranje enzima i delimično uništavanje mikroorganizama, u prvom redu plesni, kvasaca i mikroorganizama koji ne stvaraju spore. Pri pasterizaciji se ne uništavaju spore pa pasterizovani proizvodi imaju ograničeni rok upotrebe i treba ih čuvati na nižim temperaturama (u hladnjacima). Zahvaljujući niskim temperaturama tretiranja pasterizovani proizvodi imaju relativno očuvanu biološku vrednost, mada se delimično razlažu neki vitamini i druge biološki vredne hranjive materije. Najviše se pasterizacijom konzervišu tečni proizvodi- mleko, voćni sokovi, pivo, a takođe džemovi, kompoti, neki proizvodi od povrća (krastavci) i mesa.
Sterilizacija toplotom je postupak kojim se vrši trajno konzervisanje prehrambenih proizvoda. To je postupak kojim se vrši zagrevanje prethodno već sastavljenih i hermetički zatvorenih proizvoda (limenki, staklenki) na temperaturi preko 100C u vremenu koje zavisi od vrste proizvoda, vrste ambalaže i drugih faktora.
Sterilizacijom se vrši potpuno ili dovoljno potpuno uništavanje mikroorganizama i enzima tako da se dobro sterilizovani proizvodi mogu čuvati i nekoliko godina čak i na normalnoj temperaturi. Međutim pri sterilizaciji se zbog visoke temperature delimično umanjuju organoleptičke osobine proizvoda, jer dolazi do hidrolize nekih belančevina, masti, razlaganja vitamina i pojedinih aminokiselina. Sterilizacija je obavezna operacija u proizvodnji proizvoda u limenkama i nekim drugim vrstama ambalaže.
245
Mada je sterilizacija toplotom u zatvorenoj ambalaži jedan od najpouzdanijih postupaka trajnog konzervisanja i sterilizovani proizvodi se mogu pokvariti. Najrasprostranjenija manifestacija kvarenja konzervi u limenkama je bombaža, koja se manifestuje kao nadimanje, ispupčavanje ili podizanje poklopca i dna limenke. Ova pojava najčešće je rezultat stvaranja gasova usled mikrobioloških procesa nastalih posle nepotpune sterilizacije.
Jedan od nedostataka sterilizacije i pasterizacije je što izlaganje svežih proizvoda uticaju toplote dovodi do nepoželjnih promena ukusa i mirisa. Intenzitet tih promena najviše zavisi od dužine izlaganja uticaju temperature. Da bi se te promene smanjile na minimum uvedena je tehnologija konzervisanja na principu visoka temperatura veoma kratko vreme (HTST). Ovim postupkom se naj-više konzervišu mleko, prirodni voćni sokovi, pivo i drugi tečni proizvodi.
Ponašanje pojedinih proizvoda na temperaturne uticaje u postupcima konzerviranja proizvoda vidljivo je iz tabele.
Sušenje i soljenje spadaju među najstarije postupke konzervisanja odnosno čuvanja prehrambenih proizvoda. Efekat sušenja se ogleda u odstranjivanju najvećeg dela vode (vlage) iz proizvoda, a koja je inače jedan od osnovnih preduslova za razmnožavanje i biološku aktivnost mikroorganizama i enzima. Sušenjem se usporavaju fer-mentalni procesi, a samim tim i usporava ili zaustavlja proces kvarenja. Takođe se pri sušenju povećava koncentracija pojedinih sastojaka (šećera, masti, belančevina). Proizvodi bogati belančevinama i mastima (meso, riba, sirevi i dr.) obično se pre pristupanja sušenju sole ili salamure, a kao što je poznato so takođe deluje kao blag konzervans.103
Tabela 40. Uticaj temperature na prehrambene proizvode
Temperatura (C) Uticaj na odgovarajući proizvod
150 do 260 prženje mesa (suvo grejanje)
115 do 150 brza sterilizacija na visokoj temperaturi
100 do 121 uobičajena temperatura sterilizacije prehrambenih proizvoda u limenkama
60 do 100 temperatura pasterizacije
100 tačka ključanja vode, brzo razlaganje i uginuće
103 Juhas, E., Metode konzervisanja prehrambenih proizvoda II, TF, Novi Sad, 1987.246
mikroorganizama
60 do 65 početak kuvanja
46 temperatura vode i rastvora za ručno pranje sudova
27 za 12-24 časa bakterije se mogu umnožavati oko 5000 puta
21 za 12-24 časa bakterije se mogu umnožavati oko 700 puta
15,5 za 12-24 časa bakterije se mogu umnožavati oko 15 puta
10 za 12-24 časa bakterije se mogu umnožavati oko 5 puta
4,5 za 12-24 časa bakterije se mogu udvostručiti
-1 do 10 Temperatura čuvanja (skladištenja) hlađenih proizvoda
0 Temperatura mržnjenja vode
-0,5 do -2 Temperatura mržnjenja većine svežih proizvoda
-23 do -12 Temperatura čuvanja smrznutih proizvoda
-30 do - 40 Temperatura brzog (dubokog) smrzavanja prehrambenih proizvoda
Sušenje se primenjuje za produženje trajnosti velikog broja proizvoda - zrnastih plodova (žita), voća, povrća, mesa, ribe, mleka, jaja, začina itd. U toku sušenja pojedinih proizvoda odvijaju se pozitivni procesi zrenja, koji doprinose specifičnom ukusu i mirisu. Većina prehrambenih proizvoda suši se do svođenja vlažnosti na 4-14%. Plodovi sa većim sadržajem šećera (šljiva, smokva itd.) suše se do smanjenja vlažnosti na 20-25%, jer šećer povećava osmotski pritisak, koji utiče na smanjenje mikrobioloških aktivnosti.
Prehrambeni proizvodi u tečnom stanju sušenjem odnosno pulverizacijom mogu se odstranjivanjem vode pretvoriti u prah. Poznati proizvod ove vrste je mleko u prahu. Pulverizacijom se mogu obrađivati i jaja, voćni sokovi i drugi prehrambeni proizvodi. Pulverizacija je vrlo ekonomičan proces, jer se njime znatno smanjuje zapremina proizvoda, što utiče na povećanje ekonomičnosti u pakovanju i distribuciji.
247
Značajan nedostatak sušenja je što dovodi do velikih izmena organoleptičkih osobina proizvoda, tako da se rekonstrukcijom teško može dobiti proizvod istih osobina koje imaju sveži proizvodi. Takav nedostatak se otklanja modernim tehnološkim postupcima, na pr. sušenje u vakumu i dr.
Dimljenje je kombinovana metoda konzervisanja uglavnom mesa i nekih vrsta ribe. Dimljenje se vrši izlaganjem prethodno soljenih ili salamurenih proizvoda dimu koji se proizvodi nepotpunim sagorevanjem drveta. Dimljenje ima za cilj postizanje specifičnog ukusa i mirisa prehrambenih proizvoda, a pored toga dim sadrži i neke sastojke koji imaju konzervišuće dejstvo.
Naučno je dokazano da se u dimu nalazi negde oko 200 raznih sastojaka, od kojih su mnogi opasni po zdravlje. Lekari preporučuju baš zbog toga izbegavanje ili svođenje na minimum upotrebu dimljenih proizvoda.
Kiseljenje je najvažniji biohemijski metod konzervisanja. Ovaj metod se svodi na blago konzervisanje proizvoda mlečnom kiselinom nastalom previranjem šećera posredstvom mlečno kiselih bakterija. Mlečna kiselina pri koncentraciji od 0,5% zaustavlja delovanje mnogih štetnih mikroorganizama, a pri koncentraciji od 1,5-2% zaustavlja delovanje i mlečno kiselih bakterija. Ova kiselina istovremeno daje proizvodu i dobar kiselast ukus.
Šećerenje je metoda koja se zasniva na dejstvu šećera kao konzervnog sredstva. Jake koncentracije šećera sprečavaju razvoj mikroorganizama. Proizvodi sa preko 50% šećera su manje-više zaštićeni od kvarenja, dok u proizvodima sa preko 60% šećera ne dolaze u obzir nikakvi oblici vrenja. Ova metoda služi za konzervisanje voća, voćnih sokova, marmelada i džemova.
Konzervisanje alkoholom se zasniva na dejstvu etilalkohola koji u koncentracijama preko 15% deluje bakteriostatički pa se može upotrebiti za konzervisanje određenih proizvoda. Dodaje se proizvodima u čistom stanju ili se sam stvara delimičnim alkoholnim vrenjem šećera koga sadrži dati proizvod ili mu je šećer naknadno dodat.104
Hemijska sredstva koja ne menjaju osobine proizvoda su razne hemikalije koje u vrlo malim količinama deluju smrtonosno na mikroorganizme, a da u istim količinama ne deluju štetno na ljude. Najvažniji agensi iz ove grupe su mravlja kiselina, benzoeva kiselina, natrijumbenzoat i dr.
10.8. Zdravstvena ispravnost i bezbednost hrane
104 Šulc, D., Metoda konzervisanja prehrambenih proizvoda I, TF, Novi Sad, 1981.248
Pod zdravstvenom ispravnošću namirnica podrazumeva se higijenska ispravnost namirnica i ispravnost njihovog sastava u pogledu energetskih, gradivnih i zaštitnih materija koje utiču na biološku vrednost namirnica.
Kontrola higijenske ispravnosti namirnica podrazumeva pre svega:
- mikrobiološka ispitivanja na prisustvo patogenih mikroorganizama i parazita ili drugih mikroorganizama, parazita i štetočina koji ugrožavaju zdravlje ljudi;
- određivanje supstanci štetnih po zdravlje (npr. metali, metaloidi, pesticidi, hormoni, antibiotici, aditivi i dr);
- organoleptičko (senzorno) ispitivanje;- određivanje primesa stranog porekla.
Kontrola kvaliteta u najužem smislu podrazumeva proveravanje parametara koji su propisani odgovarajućim pravilnicima kao merilo kvaliteta, kao na primer:
- količina sastojaka koje proizvod mora da sadrži;- količina dodatih sastojaka;- utvrđivanje prisustva i količine zabranjenih sastojaka; senzorna svojstva;- deklarisanje proizvoda itd.
Prehrambeni proizvodi, odnosno namirnice, moraju odgovarati svim zahtevima standardnog kvaliteta. Da bi se tako važan zahtev ispunio, kontrola namirnica je trajan zadatak. Za ispitivanje namirnica koriste se standardne i konvencionalno usvojene metode. Standardne metode su obavezne za ispitivanje proizvod au prometu. Omogućuju dobijanje komparativnih i reproduktivnih rezultata. Za većinu prehrambenih proizvoda metodologija kontrole je propisana. U poslednje vreme standardi koji propisuju metode usklađeni su sa standardima Međunarodne organizacije za standardizaciju –ISO. Treba napomenuti da se u svetu, zbog niza faktora(novih medicinskih saznanja, zagađenosti okoline, razvoja nauke o ishrani i drugih) već više decenija hrana sve više i sve dublje i efikasnije kontroliše. Stalno se uvode novi parametri i nove metode ispitivanja. Prema strogim kriterijumima nekih institucija u svetu ''zdrava hrana'' treba da zadovoljava preko 180 analitičkih parametara. U razvoju i kodifikaciji standardizacije i kodifikacije kontrole prehrambenih proizvoda, izuzetnu ulogu su imale i imaće u buduće, ranije već pomenute komisije ''Codex alimentarius-a''.105
U proizvodnji i distribuciji hrane najznačajniji aspekti su svakako njen kvalitet i bezbednost. Obaveza svih onih koji dolaze u kontakt sa prehrambenim proizvodima je da izvrše sve mere prevencije kako bi tržištu pružili kvalitetnu i sigurnu hranu. Može se reći da od samog nastanka čovek brine o bezbednosti i ispravnosti proizvoda koje koristi u ličnoj ishrani. Kao rezultat ovih
105 Codex Alimentarius comission (CAC) Zajednička komisija Organizacije za hranu i poljoprivredu (FAO) i Svetske zdravstvene organizacije UN (WHO) koja sprovodi zajednički program FAO/WHO standarda o hrani.
249
nastojanja razvijen je koncept za analizu opasnosti i kritičnih kontrolnih tačaka, koji je nazvan HACCP (Hazard Analysis Critical Control Points).
HACCP sistem čine dve osnovne komponente:
- HA (Hazard Analysis) –analiza rizika (identifikacija opasnosti u svakoj od faza proizvodnje i isporuke hrane i procena značaja tih opasnosti po ljudsko zdravlje),
- CCP (Critical Control Points) kritične kontrolne tačke faze u proizvodnji u kojima je moguće sprečiti ili u potpunosti eliminisati rizik po sigurnost hrane ili njegov uticaj svesti na prihvatljiv nivo, kao i vršiti njihovu kontrolu.
HACCP je jedan od prvih sistema upravljanja bezbednošću hrane, koji je široko prihvaćen u preradi i isporuci hrane. Od 2001. godine ISO preduzima mere sa ciljem razvijanja standarda koji će biti baziran na HACCP-u. Nedugo potom (2005. god.) pojavljuje se standard ISO 22000:2005.
ISO 22000:2005 je integrisani standard koji sadrži HACCP i ISO 9000 standard, a odnosi se na garanciju bezbednosti proizvodnje, isporuke i konstantnog nivoa kvaliteta proizvoda. Sertifikacija prema ovom standardu omogući će bolji pristup tržištu i podići rejting proizvodima jer predstavlja napredak u odnosu na HACCP sertifikat, koji se odnosi na tehnologiju i kontrolu kritičnih tačaka u proizvodnji. ISO 22000:2005 podrazumeva analizu i kontrolu rizika i bezbednosti hrane u kompletnom lancu. Standard ISO 22000:2005 sadrži tri dela:
- Zahtevi za dobrom proizvodnom praksom ili prethodnim programima;- Zahtevi za HACCP principima;- Zahtevi za sistemom upravljanja.
ISO 22000 je tako dizajniran da omogući svim učesnicima u lancu kretanja proizvoda da implementiraju sistem upravljanja bezbednošću hrane. To se proteže od proizvođača hrane, preko logistike i isporuke (transport i skladištenje) do serviranja i konzumiranja hrane. U sistem je istovremeno uključena: oprema, materijali za pakovanje, sredstva za higijenu, aditivi, sastojci itd. ISO 22000 harmonizuje zahteve za sistematskim upravljanjem bezbednošću u lancu nabavke i isporuke hrane i nudi jednostavna rešenja za dobru praksu na svetskom nivou. Uvođenje HACCP-a i standarda ISO 22000:2005 je imperativ za dostizanje tržišne konkurentnosti. Od 1. januara 2006. godine standardi bezbednosti hrane, i to u prvom redu HACCP, obavezni su na tržištima EU i Svetske trgovinske organizacije. Kompanije koje ne budu posedovale sertifikate o poslovanju u skladu sa ovim standardima, neće biti u mogućnosti da svoju robu plasiraju na pomenuta tržišta. Implementacija HACCP sistema je trenutno jedan od osnovnih preduslova za izvoz naših proizvoda i osvajanje evropskog tržišta istim. Bez uvedenog i dosledno primenjivanog HACCP-a, hranu je moguće izvoziti jedino nerazvijenim tržištima tj. zemljama
250
„trećeg sveta“. HACCP sertifikacija je imperativ da bi se uopšte pregovaralo sa velikim kupcima iz razvijenih zemalja.
Za razliku od kontrole gotovih proizvoda na kraju proizvodnih procesa, HACCP predstavlja preventivni sistem koji osigurava bezbednost hrane u svakom koraku procesa proizvodnje i distribucije. Razvija se posebno za svaki proizvod/grupu proizvoda ili proces i treba da se definiše i uspostavi tako da odgovara specifičnim uslovima proizvodnje i distribucije svakog proizvoda posebno. HACCP je sistem koji obuhvata niz postupaka za kontrolu procesa i osetljivih tačaka u lancu proizvodnje hrane, sa krajnjim ciljem da potrošač konzumira namirnicu u stanju i na način koji će biti bezbedan po njegovo zdravlje.
Primena HACCP prvenstveno utiče na unapređenje bezbednosti hrane, zatim omogućava bolju upotrebu i iskorišćenje resursa, a daje i pravovremene i brze odgovore na trenutno nastale probleme. Sa aspekta države i društva, ovaj program znatno pomaže državnim inspekcijskim službama i omogućava promovisanje međunarodne trgovine, kroz povećanje poverenja u bezbednost hrane.
HACCP je od izuzetnog značaja sa stanovišta zaštite potrošača, kojima se obezbeđuje proizvodnja i promet zdravstveno bezbedne hrane. Krajnji cilj je proizvodnja i isporuka što je moguće bezbednijeg proizvoda primenom što bezbednijeg postupka (primena HACCP ne obezbeđuje uvek 100% sigurnosti za korisnike, ali znači da preduzeće proizvodi hranu na najbolji i najbezbedniji mogući način).
Osim prehrambene industrije, malih i srednjih kompanija, zanatske proizvodnje, u program obavezne implementacije HACCP sistema moraju biti uključene i logističke kompanije koje se bave distribucijom i isporukom prehrambenih proizvoda. Uspešna primena HACCP sistema u kompanijama zahteva maksimalnu posvećenost i uključenje menadžmenta i svih zaposlenih. Neophodan je i timski pristup rešavanja problema i uključivanje u tim eksperata različitih struka (agronomi, veterinari, proizvodno osoblje, mikrobiolozi, medicinski stručnjaci, specijalisti javnog zdravstva, prehrambeni tehnolozi, hemičari, inžinjeri i mnogi drugi).
HACCP je primenjiv u svim fazama proizvodnje i isporuke jednog artikla od proizvodnje sirovine, preko prerade i distribucije, pa sve do krajnjeg potrošača. Svi koji dolaze u dodir sa proizvodom u bilo kojoj fazi njegove obrade, prerade i distribucije treba da primenjuju principe HACCP. Neke od industrijskih grana koje su u obavezi da primene HACCP su: proizvodnja, prerada i pakovanje, skladištenje, transport i distribucija; trgovina; priprema i serviranje hrane.
Zahtevi HACCP-a u pogledu logistike, skladištenja i transporta namirnica odnose se na:106 uslove transporta, čuvanje i rukovanja (temperatura, vlaga, mikrobiološki uslovi i dr.);107 vrste i
106 107 Kilibarda, M, Zečević, S., Upravljanje kvalitetom u logistici, Saobraćajni fakultet, Beograd, 2008.
251
konstrukcija objekta; transportna i manipulativna sredstva; skladišnu opremu; održavanje objekta i prostora; higijenske uslove; zaposlene; princip upravljanja zalihama hrane i dr.
Nemetalni proizvodi, odnosno proizvodnja keramike, spada u tzv baznu industriju svake zemlje. Čini osnovu i svojim radom i razvojem omogućava rad drugih industrija. Klasična keramika je bazna industrija za brojne privredne grane, npr. vatrostalni materijali su neophodni za metalurgiju, građevinska keramika, staklo, cement, i druga veziva su osnova za građevinarstvo i arhitekturu, keramički abrazivi za industriju mašina, elektroporcelan i druga elektrotehnička keramika čine osnove elektrifikacije zemlje. Savremeni keramički materijali su bazni materijali za industriju elektronskih uređaja, nuklearnu tehniku, avioindustriju, kosmonautiku, raketnu tehniku i mnoge druge oblasti savremene tehnike.
U tehnološkim postupcima dobijanja ovih proizvoda, najvažnije operacije su toplotne i mehaničke. Postupak počinje pripremom sirovina: drobljenje, mlevenje, sejanje, mešanje komponenata, ponekad sušenje. Nakon toga sledi oblikovanje pa sušenje i/ili pečenje i drugo. Jedan deo proizvodnog procesa zahteva visoke temperature da bi proizvod dobio karakteristične osobine. Zbog toga energija, najvećim delom toplotna zauzima značajno mesto u strukturi troškova proizvodnje. Stoga se teži korišćenju efikasnijih izvora energije (prirodni gas, butan-propan, ugalj, mazut) mada se u nekim slučajevima, gde su potrebne ekstremno visoke temperature, koristi i električna energija. Termičkim tretmanom proizvod dobija karakterističnu mikrostrukturu, koja dobrim delom zavisi od režima zagrevanja, a zatim i hlađenja.
Nemetalni proizvodi imaju mnoge dobre osobine:
- Visoku temperaturu topljenja odnosno vatrostalnost pod čime se podrazumeva sposobnost izdržavanja visokih temperatura bez deformacija oblika proizvoda;
- Veliku mehaničku čvrstoću i tvrdoću,- Veliku otpornost na koroziju,- Mali koeficijent toplotnog širenja,- Malu gustinu, što je važno kod konstrukcionih materijala,- Specifične optičke osobine za različite namene,- Određene elektromagnetne karakteristike.
Od loših mehaničkih osobina nemetalnih proizvoda treba spomenuti:
- Malu otpornost na udar,- Izrazitu krtost,- Malu otpornost na istezanje i savijanje,- Veoma mali žilavost,- Malu otpornost na progresivan rast mikropukotina.
Primenu proizvoda industrije nemetala kao konstrukcionih nemetala određuju njihove fizičko hemijske i tehnološke osobine. Te osobine su direktno zavisne od strukture materijala, kao i od
252
prirode hemijske veze koja se ostvaruje u strukturi konstituenata datog materijala. Struktura i priroda minerala koje ulaze u sastav sirovina određuju procese proizvodnje i ponašanje sirovina tokom toplotne obrade. Zato se problemu izbora i karakterizacije sirovina u tehnologiji nemetala poklanja izuzetna pažnja.
11.TEHNOLOŠKI SISTEMI TEKSTILNE INDUSTRIJE
Tekstilna industrija obuhvata složene procese kojima se iz osnovnih vlaknastih sirovina dobijaju tekstilni proizvodi (pređe, tkanine, trikotaža, konfekcija, komadna roba i specijalni tekstilni proizvodi.)
Savremeni proizvodni proces u tekstilnoj industriji karakteriše potpuno automatizovane linije u predionicama, tkačnicama i doradi; sve veća upotreba i zamena prirodnih vlakana hemijskim; hemizacija proizvodnih operacija u procesu dorade prediva i tkanina. Jedna od karakteristika
253
tekstilne industrije je i ta da cena sirovina učestvuje u ceni gotovog tekstilnog proizvoda sa oko 60-90%. Ostatak cene odnosi se na rad, utrošak energije i amortizaciju troškova.
Mehanička tehnologija obuhvata postupke prerade tekstilnih materijala gde se uglavnom odvijaju mehanički procesi i to kod: predenja, tkanja, pletenja, konfekcije i neki postupci oplemenjivanja tekstila.
U hemijsku tehnologiju spadaju procesi prerade tekstila hemijskim postupcima. To su najčešće: bojenje, oplemenjivanje tek-stila, skrobljenje i drugi.
Glavni tipovi preduzeća u tekstilnoj industriji su:
- predionice (za pamuk, vunu i ostala vlakna),- fabrike za proizvodnju tkanina,- fabrike trikotaže,- fabrike za proizvodnju konfekcije,- fabrike za proizvodnju tkanina specijalne namene (tepiha, ćilimova, pozamanterije,
tehničkih tkanina i dr.).
U pomenutim fabrikama koriste se i prerađevine tekstilne sirovine prirodnog, veštačkog, ili sintetičkog porekla u obliku vlakana, tkanine, pletenih i konfekcijskih proizvoda i drugih tekstilnih proizvoda. Osnovne sirovine u tekstilnoj industriji su tekstilna vlakna. Njihova svojstva a time i svojstva gotovih proizvoda, su određena hemijskim sastavom i strukturom.
Tekstilni proizvodi po definiciji sadrže najmanje 90% vlakana, koja su nekom tekstilnom operacijom (predenjem, tkanjem pletenjem i dr.) oblikovana u materijale potrebnih karakteristika.
Podela tekstilnih vlakana prema načinu dobijanja, prikazana je na slici108
108 Škundrić, P., Kostić, M., Tekstilni materijali, TMF, Beograd, 2008.254
Slika21: Klasifikacije prirodnih i tekstilnih vlakana
11.1. Svojstva i kvalitet tekstilnih vlakana
Svojstva vlakana obuhvataju one karakteristike vlakana koje određuju njihovo ponašanje u preradi i nameni. U važnija svojstva vlakana, na osnovu kojih se ocenjuje njihova upotrebna vrednost, spadaju:109
- geometrijska svojstva,- fizička i fizičko-hemijska svojstva,- mehanička svojstva,
109 Jovanović, R., Škundrić, P., Tekstilna vlakna, Zavod za udžbenike, Beograd, 1995.255
- hemijska svojstva.
Geometrijska svojstva vlakana određuju sledeći parametri:
- finoća vlakna,- dužina vlakana,- kovrdžavost vlakana,- struktura površine i oblik poprečnog preseka.
Finoća vlakna ili debljine vlakana predstavlja veličinu poprečnog preseka, izraženu u mikrometrima. Zbog raznovrsnosti oblika poprečnog preseka vlakana, određivanje finoće se vrši u jedinici "tex". Teks predstavlja linijsku masu, tj. masu vlakana dužine 1.000 metara izraženu u gramima, što se može iskazati obrascem:
, odnosno
Dužina vlakana predstavlja najveće rastojanje između krajeva ispravljenog vlakna i izražava se milimetrima ili centimetrima.
Kovrdžavost vlakana predstavlja podužno prostiranje u jednoj ravni ili u dve ravni. Kovrdžavost vlakana povećava površinu dodira vlakana i do određene granice povoljno deluje na predivost. Kovrdžava vlakna daju tekstilnim proizvodima veću voluminoznost, bolju toplotnu izolaciju, elastičnost, mekši opip, bolje upijanje vlage.
Struktura površine vlakana može biti potpuno glatka ili reljefna. Vlakna sa reljefnom površinom imaju dobru predivost i daju rastresitiju pređu, nemaju sjaj, brže se prljaju. Oblik poprečnog preseka vlakana zavisi od površine vlakana i njihove unutrašnje strukture.
Fizička i fizičko-hemijska svojstva vlakana. Najvažnija fizička i fizičko-hemijska svojstva vlakana su gustina, higroskopnost, optička i termička svojstva. Izražava se u g/cm3.
Gustina vlakana je naročito važna za masu i zapreminu nekog tekstilnog proizvoda. Vlakna velike gustine daju teške tkanine, dok se od vlakana manje gustine mogu dobiti pune i lake tkanine, tkanine za zimsku odeću, ćebad i slično.
Higroskopnost je sposobnost vlakana da apsorbuju vlagu iz vazduha te se prema tom svojstvu dele na:
256
- hidrofilna vlakna i- hidrofobna vlakna.
Hidrofilna vlakna sadrže hidrofilne grupe za koje se vezuju molekuli vode.
Hidrofobna vlakna nemaju hidrofilne grupe i ne vezuju vodu.
Optička svojstva vlakana su boja i sjaj. Ova svojstva zavise od sposobnosti vlakana da apsorbuju ili odbijaju svetlost.
Termička svojstva vlakana pokazuju postojanost vlakana na delovanje visokih i niskih temperatura, način i brzinu sagorevanja, toplotnu provodljivost i drugo.
Mehanička svojstva vlakana obuhvataju ponašanje vlakana pod dejstvom sila koje dovode do deformacije i kidanja. Najznačajnija mehanička svojstva vlakana su jačina, izduženje i elastičnost.
Jačina vlakana predstavlja otpor koji vlakna pružaju dejstvu spoljne sile. Maksimalna sila koja odgovara kidanju vlakna naziva se prekidna sila i izražava se u centinjutnima po teksu (cN/Tex).
Izduženje vlakana je svojstvo vlakana da povećava svoju dužinu pod dejstvom zatezne sile. Izražava se prekidnim izduženjem koje predstavlja maksimalni porast dužine pre momenta prekida iskazan u procentima od prvobitne dužine vlakana. Malo izduženje vlakana je karakteristično za krta i čvrsta vlakna. Proizvodi izrađeni od ovih vlakana skloni su velikom gužvanju.
Elastičnost vlakana je sposobnost da se po prestanku dejstva sile koja je dovela do izduženja vlakana ono vrati u prvobitan oblik i dimenzije. Elastičnost vlakana je pozitivno svojstvo ima veliki uticaj na njihovo ponašanje pri mehaničkim operacijama predenju, tkanju, pletenju. Tekstilni proizvodi izrađeni od vlakana veće elastičnosti manje se gužvaju, teže deformišu tokom eksploatacije i imaju prijatan opip.
Hemijska svojstva vlakana obuhvataju hemijski sastav vlakana i otpornost prema hemikalijama. Ova svojstva su veoma značajna kod izbora boja, belila, sredstva za pranje, apreture i drugih pomoćnih sirovina neophodnih u proizvodnji tekstila. Hemijski sastav većine vlakana je dosta složen jer su to po sastavu organska makromolekulska jedinjenja. Neznatan broj vlakana je neorganskog porekla.
257
11.2. Biljna vlakna
Glavni sastojak svih biljnih vlakana je celuloza. Pamuk u prečišćenom obliku sadrži oko 99% celuloze, lan 80-90%, ramija oko 85%, konoplja 65-75%, juta 60-70%. Pored celuloze biljna vlakna sadrže manju ili veću količinu lignina, pektinskih materija, smola, masti i mineralnih materija. Da bi smo razumeli sve fizičke i hemijske promene koje biljno vlakno pretrpi u toku svoje prerade u tekstilni proizvod, treba poznavati hemijsko-fizičke osobine celu-loze. Celuloza je ugljeni hidrat (polisaharid) sastavljen od velikog broja jedinki ili monomera. Sve hemijske reakcije koje se odigravaju na celulozi, izvode se pomoću funkcionalnih grupa, a to su alkoholne hidroksilne grupe, koje kao i sve druge hidroksilne grupe mogu da se esterifikuju, da se eterifikuju, da se oksidišu u ketonske, aldehidne i karboksilne grupe, pa da se na taj način izvrši depolimerizacija. Od fizičkih promena treba pomenuti bubrenje, jer stepen bubrenja pokazuje moć upijanja vlage jednog vlakna.
Pamuk se dobija iz zrelih čaura pamuka i uspeva u predelima gde je prosečna godišnja temperatura iznad 20C. Čaure se moraju brati kad potpuno zrenu, ručnim ili mašinskim putem. Posle branja čaure se odvajaju od semena na kome se nalaze vlakna. Izdvajanje semena od vlakana se vrši na specijalnim mašinama za egreniranje. Tom prilikom se dobija određeni procenat kratkih vlakana koja se nazivaju linters, a koja služe kao sirovina za dobijanje veštačkih vlakana i znatan deo semena koje služi za dobijanje ulja. Pamučna vlakna dobijena na ovaj način se presuju u bale čija težina zavisi od proizvođačkog rejona, a kreće se od 160-330 Kg.
Za ocenu tehnološke i komercijalne vrednosti pamuka uzimaju se u obzir110:
- dužina vlakana izražena u mm, tako da se prema dužini pamuk deli na kratkovlasi do 25mm, srednje-vlasi 25-30mm i dugovlasi preko 35mm,
- čistoća i preparacija koje su zavisne od tehničkog nivoa proizvodnje (najčistiji su američki i egipatski pamuk, dok kod ostalih čistoća varira),
- boja i sjaj koje variraju kod pojedinih vrsta pamuka, normalna boja je bela, ali kod slabijih vrsta može imati primesa žućkaste, zelenkaste i sl. boje. Boja se uzima u obzir pri klasiranju, dok sjaj nije od bitne važnosti,
- normalna vlaga koja pri relativnoj vlažnosti vazduha od 60-65% iznosi 8,5,- kondicionirana vlaga (vlaga koja se priznaje u trgovačku masu) i iznosi 8,5 Kg na 100
Kg suvog vlakna.
Pamuk se kao osnovna sirovina tekstilne industrije proizvodi u više od 80 zemalja. Međutim, gro njegove proizvodnje je skoncentrisan u desetak zemalja koje daju više od 85% godišnje svetske proizvodnje pamuka. Od ukupnih količina pamuka koje se proizvode u razvijenim kapitalističkim zemljama i u zemljama u razvoju, oko 80% otpada na SAD, Indiju, Pakistan, Egipat, Brazil, Meksiko, Sudan, Tursku, i Iran. Ovim zemljama kao velikog proizvođača 110 Jovanović, R., Celulozna prirodna i hemijska vlakna, Građevinska knjiga, Beograd, 1989.
258
pamuka, treba dodati još Rusiju. Porast troškova proizvodnje pamuka, pogotovu u uslovima kada je proizvodnja hrane daleko stimulativnija, uslovio je rapidno smanjenje površina zasejanih pamukom, pa će prema procenama Međunarodnog konsultativnog komiteta za pamuk (MKKP) proizvodnja i potrošnja pamuka postepeno opadati. Uočene tendencije u proizvodnji i potrošnji pamuka su uticale na opadanje njegovog učešća u ukupnoj potrošnji tekstilnih vlakana.
Čist pamuk ili mešavina sa drugim vlaknima, koristi se za izradu tkanina, pletenina, čipki, zavesa, mreže, konca za šivenje, naslojenih materijala, vate i različitih vrsta higijenskog i medicinskog tekstila. Zahvaljujući svojim veoma dobrim svojstvima, kao što su zatezne karakteristike (spada u jača vlakna), otpornost na habanje i klizanje žica u suvom i mokrom stanju, postojanost prema ključali alkalnim rastvorima, velika apsorpciona sposobnost, propustljivost vazduha i dobra higijeničnost, pamuk je još uvek praktično nezamenjiv u izradi svih vrsta rublja- ličnog, posteljnog i bolničkog, ubrusa, košulja, bluza, haljina i radne odeće. Pamuk ima veliku primenu u izradi raznih odevnih predmeta za svakodnevnu upotrebu, sport i rekreaciju, postava i međupostavnog materijala, kao i tehničkog tekstila. Vidi tabelu: upotrebna svojstva pamučnih odevnih predmeta.
Mešanje pamuka sa PES ili PA vlaknima (najrasprostranjenija mešavina u odnosu 67:33%) poboljšavaju se neka upotrebna svojstva (manje gužvanje, brže sušenje). U izradi frotira veliku primenu nalazi mešavina sa 15- 16% polimida ili poliestera. Sa viskoznim vlaknima, uglavnom modalnim, kao i sa lanom, najčešće mešavine su u odnosu 50:50%. Veoma efektne, prijatne materijale moguće je dobiti mešanjem pamuka sa prirodnom svilom (buret svila).
Tabela 41: Najvažnija upotrebna svojstva pamučnih odevnih predmeta
ESTETSKA ATRAKTIVNA
Sjaj
Drapiranje
Izgled površine
Opip
Mat, prijatan izgled
Meko do krutog
Prijatan
Fin do krutog
VEK UPOTREBE UMEREN
Otpornost na habanje
Prekidna jačina
Umerena
Umerena do jaka
259
Izduženje Malo
KOMFOR IZUZETAN
Sposobnost apsorpcije
Toplotna zaštita
Izuzetna
Mala
ZADRŽAVANJE IZGLEDA UMERENO
Elastičnost
Dimenziona stabilnost
Elastični oporavak
Mala
Umerena
Umeren
ODRŽAVANJE I NEGA MAŠINSKO PRANJE I SUŠENJE
11.3. Vuna
Vuna je najduže poznato i najznačajnije životinjsko vlakno i izuzev u tropskim krajevima, najviše se upotrebljava za izradu odeće. Ona ima sve bitne osobine tekstilnog vlakna: njena dužina je dobra, finoća izvrsna, meka je i elastična, a zbog svoje krljušaste površine dobro se upreda i njena jačina je dovoljna za svrhe kojima služi. Uprkos svojoj visokoj ceni, vuna je još i danas najdragocenije vlakno za izradu tekstilnih proizvoda. Mnoge njene izvrsne osobine druga vlakna ni približno ne pokazuju, a kamoli da ih premašuju, tako da je preimućstvo vune za izradu izvesnih vrsta tekstilnih materijala još uvek neosporno. Vuna je sastavljena od keratina od kojeg su sastavljena sva vlakna životinjskog porekla. Keratin predstavlja belančevinu sastavljenu od 15 aminokiselina. Pored belančevina, nalaze se u prirodnom vunenom vlaknu u neznatnim količinama još i izvesne masti steridi i složeni lipidi.
Osnovne tehnološko-komercijalne karakteristike vune su111:
- dužina vlakna izražena u mm,- debljina vlakna izražena veličinom prečnika u mikronima,- kovrdžavost vlakna izražena brojem kovrdža na 1cm dužine vlakna. Ukoliko je broj
kovrdža veći, utoliko je vuna boljeg kvaliteta,- randman vune izražen u Kg oprane vune koji se dobija iz 100 Kg neoprane vune.
111 Jovanović, R., Prirodna i hemijska proteinska vlakna, Građevinska knjiga, 1989.260
Prema načinu dobijanja razlikujemo:
- striženu vunu (dobijena striženjem ovaca koje se vrši jednom ili više puta u toku godine),
- tabačku vunu (koja se dobija od zaklanih ovaca tj. sa kože koja treba da se štavi)- regenerat vunu (dobijenu raščešljavanjem starih tka-nina, krpa i otpadaka).
Uskladištenju vune se mora posvetiti posebna pažnja. Vlažnost vazduha mora biti takva da vuna ne dobije više od 17% vlage. U cilju zaštite vune od moljaca i insekata, vrši se posipanje sa naftalinom. Vuna dolazi na tržište kao neprana ili prana, pakovana u bale čija je težina između 50 i 250 Kg. Za duži transport bale se obično presuju kako bi im se smanjila zapremina. Industri jska vuna dolazi u promet sa najmanje 12, a najviše 22% vlage.
Primena vune za izradu raznih vrsta tekstilnih materijala i proizvoda je praktično neograničena. Vuna, kao najplemenitija tekstilna sirovina, se najviše koristi za proizvodnju muških odela i ženskih kostima i haljina. Takođe u značajnoj meri se koristi, sama ili u mešavini sa drugim vlaknima, za proizvodnju pletene odeće, za zimsku gornju odeću, ćilime i tepihe, netkane materijale za tekstilne i tehničke potrebe (filc). Vuna može da se prerađuje i koristi u mešavini sa gotovo svim tekstilnim vlaknima.
Tabela 42: Najvažnija upotreba svojstva vunenih odevnih proizvoda
ESTETIKA PROMENLJIVA
Sjaj Mat
VEK UPOTREBE DUG
Otpornost na habanje
Prekidna jačina
Izduženje
Umerena
Mala
Veliko
KOMFOR VISOK
Sposobnost sorpcije
Toplotna zaštita
Velika
Velika
ZADRŽAVANJE IZGLEDA ODLIČNO
Elastičnost Velika
261
Dimenziona stabilnost
Elastični oporavak
Dobra
Odličan
ODRŽAVANJE I NEGA HEMIJSKO ČIŠĆENJE I PEGLANJE NA PARU
11.4. Hemijska vlakna
Hemijska vlakna, za razliku od prirodnih, proizvode se hemijskom preradom prirodnih ili sintetičkih polimera, ili, ređe, od nekih neorganskih jedinjenja. Po sastavu, hemijska vlakna mogu biti organska ili neorganska. Organska hemijska vlakna su značajnija za tekstilnu industriju. Neorganska hemijska vlakna proizvode se u malim količinama i uglavnom se koriste za izradu tehničkih vlakana.
Polimeri koji se upotrebljavaju za proizvodnju hemijskih vlakana moraju da poseduju određena svojstva, a to su112:
- visok stepen polimerizacije,- linearni oblik makromolekula, - rastvorljivost i topljivost.
Oblikovanje polimera u vlakna može se vršiti na tri načina:
- iz rastopa,- iz rastvora, - iz folija.
Oblikovanje vlakana iz rastopa sastoji se u zagrevanju polimera na određenoj temperaturi na kojoj on prelazi u gustu viskoznu tečnost.
Potiskivanjem rastopa kroz sitne otvore (mlaznice), oblikuju se duga beskrajna vlakna koja, prolazeći kroz hladnu zonu, očvrsnu. Očvrsla vlakna, laganim uvijanjem namotavaju se na vitlo u vidu beskrajne niti, tzv. filament. Po potrebi se beskrajna vlakna režu na određenu dužinu u tzv. štapel vlakno.
112 Jovanović, R., Sintetizovana organska vlakna, Građevinska knjiga, Beograd, 1990.262
Za oblikovanje vlakana iz rastvora postoje dva postupka, suvi i mokri. Po suvom postupku polimer se rastvori u odgovarajućem rastvaraču, a zatim oblikuje propuštanjem kroz mlaznice u toplu zonu, u kojoj se očvršćavanje niti postiže isparavanjem rastvarača.
Po mokrom postupku polimer se, takođe, rastvori u pogodnom rastvaraču i rastvor zatim propušta kroz mlaznice u kupatilo sa rastvorom za koagulaciju. Očvršćavanje vlakana vrši se koagulacijom rastvora polimera rastvorom sredstava za koagulaciju (kiselinama, bazama, rastvorima soli i dr.).
Vlakna se mogu oblikovati i sečenjem ili cepanjem tankih polimernih folija. Dobijene uske trake istezanjem i uvrtanjem dobijaju svojstva tekstilnih vlakana. Oblikovanje vlakana se sastoji u propuštanju rastopa polimera kroz fine otvore- mlaznice. Oblikovana vlakna se hlade delovanjem hladnog vazduha, pri čemu očvršćavaju. Formirana vlakna ne poseduju dovoljnu jačinu, pa se zato podvrgavaju istezanju, pri čemu se dužina povećava nekoliko puta, poprečni pritisak smanjuje, a makromolekuli orijentišu paralelno sa uzdužnom osom vlakna. Istezanjem sveže formiranih vlakana, molekuli se međusobno približavaju, međumolekulske sile deluju jače, što se manifestuje znatnim povećanjem vlakna.
Posle istezanja, vlakna se podvrgavaju toplotnoj obradi, fiksiranju, pri čemu vlakno dobija stabilnu strukturu I prijatan opip. Ova struktura je stabilna sve dotle dok se vlakno ne zagreje na višu temperature od temperature fiksiranja ili dok ne počnu da deluju mehaničke sile, koje izazivaju nove promene u strukturi. Pomenuti način oblikovanja hemijskih vlakana pruža široke mogućnosti za kreiranje osobina hemijskih vlakana. Tako se mogu dobiti vlakna različitih dužina, finoće, strukture površine, oblika poprečnih preseka, kovrdžavosti, boje, sjaja, jačine i sl.
Prema dužini hemijska vlakna se izrađuju u dva osnovna oblika: filamenti i štapel vlakna.
Filamenti su vlakna neograničene dužine, regulisane samo veličinom namotaja na kalemu ili kanuri. Ona se mogu odmah upotrebljavati za tkanje ili pletenje, ili se od njih izrađuju sečena vlakna. Filamenti se stavljaju u promet u više tipova kao:
- monofilament je neograničeno dugo elementarno vlakno nastalo istiskivanjem kroz otvor mlaznice, tako da se svaka očvrsnuta nit namotava pojedinačno;
- multifilament je skup više niti postavljenih paralelno, nastalih tako što se pri formiranju vlakana vrši namotavanje svih niti koji izlaze iz više otvora mlaznice istovremeno, na isti kalem ili krunu;
- kabao nastaje od dva ili više multifilamenta postavljenih i namotanih zajedno.
Štapel vlakna su vlakna ograničene dužine dobijena sečenjem ili kidanjem kablova. Ona se izrađuju u slučajevima kada je hemijsko vlakno namenjeno izradi tekstilnog proizvoda koji bi izgledom trebalo da podseća na odgovarajuće proizvode od prirodnih vlakana, ili pak ono predviđeno za mešanje sa prirodnim tekstilnim sirovinama. Da bi se ovo postiglo, neophodno je
263
dužinu i ostale karakteristike vlakana prilagoditi odgovarajućim osobinama prirodnih vlakana. Sečenjem ili kidanjem kablova od filamenata odgovarajuće debljine na željenu dužinu, dobijaju se različiti tipovi štapel vlakana: pamučni, vuneni, jutani, tepih tip i dr.
Hemijska, sintetička i prirodna hemijski modifikovana vlakna se, prema poreklu i tehnologiji proizvodnje, dele u tri grupe:
- vlakna od prirodnih polimera,- vlakna od sintetičkih polimera,- neorganska hemijska vlakna.
Viskoza se nalazi na prvom mestu po obimu proizvodnje u ovoj grupi. Suština proizvodnje bilo kog vlakna na bazi celuloze se sastoji u tome što se spravlja derivat celuloze kako bi se ona prevela u rastvor. Ovaj rastvor se istiskuje kroz veoma fine otvore-mlaznice i taloženjem iz rastvora, ili isparavanjem rastvarača, dobija se fina nit. Pri proizvodnji viskoze, celuloza se prevede u ksantogenat, ovaj se rastvori u alkalijama, iz njega se vlakno taloži posle propuštanja kroz dizne uvođenjem u smešu sumporne kiseline i raznih soli.
Viskozna vlakna se proizvode u širokim asortimanima. U zavisnosti od finoće, jačine i dužine proizvode se kao tekstilni i tehnički filament (rejon ili viskozna svila i viskozni kord), štapel vlakna pamučnog, vunenog i tepih tipa, celofanske sečene niti i različita specijalna celulozna viskozna vlakna.
Upotreba viskoznih vlakana saglasno širokom asortimanu je veoma široka i raznovrsna. Viskozna vlakna u obliku štapela koriste se u najrazličitijim granama tekstilne industrije. Obuhvataju više od 55% svih tipova viskoznih vlakana.
U obliku pamučnog ili vunenog tipa prerađuju se sama ili u mešavini sa pamukom, vunom ili sintetičkim vlaknima. Štapelna viskozna vlakna koriste se za izradu tkanina i pletenina pamučnog i vunenog tipa, za izradu rublja, posteljine, odeće i drugih proizvoda. Viskozna vlakna se prerađuju i u mešavini sa lanom. Viskozna svila, viskozni tekstilni filament se koristi za izradu pletenih proizvoda, tkanine visokog sjaja, dekorativnih tkanina i ćilima. Takođe se koristi za izradu postave, ženskog rublja. Polinozna vlakna nalaze široku primenu u izradi proizvoda široke potrošnje, tkanina i trikotaže. U tabeli se vidi da su najvažnija upotrebna svojstva odevnih proizvoda na bazi viskoznih vlakana.
Tabela 43: Najvažnija upotrebna svojstva odevnih proizvoda na bazi viskoznih vlakana
SVOJSTVA REGULARNA VISKOZA HWM-tip
264
ESTETIKA PROMENLJIVA PROMENLJIVA
VEK UPOTREBE MALI UMEREN
Otpornost na habanje
Prekidna jačina
Izduženje
Mala
Mala
Umereno
Umerena
Umerena
Malo
KOMFOR IZUZETAN IZUZETAN
Sposobnost sorpcije
Toplotna zaštita
Velika
Mala
Izuzetna
Mala
ZADRŽAVANJE IZGLEDA
SLABO UMERENO
Elastičnost
Dimenziona stabilnost
Elastični oporavak
Mala
Mala
Mali
Mala
Umerena
Umeren
ODRŽAVANJE I NEGAPRANJE I HEMISKO ČIŠĆENJE
MAŠINSKO PRANJE
Sintetička vlakna poseduju, u odnosu na prirodna vlakna, niz pozitivnih svojstava. Ova vlakna imaju veću jačinu, elastičnost i otpornost na habanje. Otporna su na delovanje hemijskih agenasa, insekata i mikroorganizama. Proizvodi, izrađeni od ovih vlakana, jednostavnije se održavaju zbog lakšeg pranja i bržeg sušenja. Sintetička vlakna se mogu, u zavisnosti od namene, proizvoditi u željenoj dužini i finoći.
Nedostaci sintetičkih vlakana se sastoje u nedovoljnoj otpornosti na toplotu i svetlost. Moć upijanja vlage je slaba. Zbog slabije provodnosti i higroskopnosti sintetička vlakna su sklona akumuliranju statičkog elektriciteta, što nepovoljno utiče na higijenska svojstva odevnih predmeta izrađenih od ovih vlakana.
Najvažnije grupe sintetičkih vlakana su: poliamidna, poliesterska, poliakrilna, polipropilenska, poliuretanska i dr.
265
Fini polimidni filamenti se koriste za izradu ženskih čarapa, za izradu tkanina i pletenina za odevne svrhe, rublja, midera, sportsku odeću i slično. Poliamidni filamenti se takođe koriste za izradu tafting tepiha i tehničkih tekstilnih materijala, za izradu korda, patent zatvarača itd.
Poliamidna štapel vlakna, profilisanog poprečnog preseka, prerađuju se sama ili u mešavini sa drugim vlaknima u pređu po vlačenom ili polučešljanom postupku. Ova pređa se koristi za izradu tekstilnih materijala za odevne svrhe i izradu tepiha.
Tabela 44: Najvažnija upotrebna svojstva odevnih proizvoda na bazi poliamidnih vlakana
ESTETIKA PROMENLJIVA
VEK UPOTREBE IZUZETNO DUG
Otpornost na habanje
Prekidna jačina
Izduženje
Izuzetna
Izuzetna
Veliko
KOMFOR SLAB
Sposobnost sorpcije
Toplotna zaštita
Slaba
Umerena
ZADRŽAVANJE IZGLEDA ODLIČNO
Elastičnost
Dimenziona stabilnost
Elastični oporavak
Odlična
Odlična
Izuzetan
ODRŽAVANJE I NEGA MAŠINSKO PRANJE
Poliestarska vlakna (PES) zauzimaju prvo mesto u proizvodnji i potrošnji svih vrsta vlakana u svetu. To su sintetička vlakna koja se dobijaju iz linearnih polimera nastalih polikondezovanjem diola i dikarbonskih kiselina. U tabeli su prikazana najvažnija upotrebna svojstva poliestarskih vlakana.
266
Najvažnija (i najmasovnija) poliesterska vlakna su polietilentereftalatna (PET) koja se dobijaju polikondezacijom etilenglikola i tereftalne kiseline ili dimetilestratereftalne kiseline (Dakron, Diolen, Trevira, Tergal itd.).
Od poliestarskih vlakana, čistih ili u mešavini sa drugim vlaknima se izrađuju proizvodi vunenog, pamučnog i svilenog karaktera za široku potrošnju. Od poliesterskih vlakana velike jačine i smanjene zapaljivosti se proizvode materijali proizvodi za tehničke namene.
Tabela 45: Najvažnija upotrebna svojstva odevnih proizvoda na bazi poliestarskih vlakana
ESTETIKA PROMENLJIVA
VEK UPOTREBE IZUZETNO DUG
Otpornost na habanje
Prekidna jačina
Izduženje
Izuzetna
Izuzetna
Veliko
KOMFOR SLAB
Sposobnost sorpcije
Toplotna zaštita
Slaba
Umerena
ZADRŽAVANJE IZGLEDA ODLIČNO
Elastičnost
Dimenziona stabilnost
Elastični oporavak
Izuzetan
Odlična
Odlična
ODRŽAVANJE I NEGA MAŠINSKO PRANJE
HEMIJSKO ČIŠĆENJE
12.TRANSPORT U TEHNOLOŠKIM SISTEMIMA
267
Saobraćaj i transport su važne komponente transpozicije materijalnih proizvoda. Aktivnosti sao-braćaja i transporta uključuju upravljanje kretanjem proizvoda i odnosi se na izbor načina tran-sporta (avionski, železnički, rečni, cevovodni, drumski i intermodalni), izbor specifičnog puta (maršrute), poštovanje lokalnih, državnih i saveznih transportnih propisa i biti svestan domaćih i međunarodnih zahteva za isporukom proizvoda. Transport je često najveći trošak u procesu tran-spozicije materijalnih proizvoda. Zato što je transport jedna od najvažnijih komponenti transpo-zicije njome se mora efikasno upravljati.
Proizvodi moraju biti uskladišteni u fabrici ili u skladištu radi kasnije prodaje i potrošnje kada potrošači od njih zahtevaju, osim ako potrošačima nisu odmah potrebni. Generalno, što je veća vremenska nepodudarnost između proizvodnje i potrošnje, to je potrebno skladištiti veću količi-nu proizvoda. Aktivnosti skladištenja i čuvanja robe uključuju upravljanje potrebnim prostorom za držanje zaliha. Posebne aktivnosti skladištenja uključuju odluke o vlasništvu, utvrđivanje po-trebnog prostora i unutrašnjeg uređenja skladišta, razmatranjem miksa proizvoda (koji proizvodi treba da budu uskladišteni), poslovi u vezi sa čuvanjem i održavanjem, obrazovanje kadrova i merenje produktivnosti.
Materijalni proizvodi na putu od proizvođača do potrošača su izloženi mnogim uticajima, što če-sto dovodi do pogoršanja kvaliteta proizvoda. Put od proizvođača do potrošača je često i fizički veoma dug, odnosno proizvođač i potrošač se nalaze na međusobno veoma udaljenim lokacijama (često i na dva različita kontinenta), a takođe i vremenski razmak između proizvodnje i potrošnje može biti dug. U tom periodu proizvodi se nalaze u skladištima (kod proizvođača, velikoprodaje, maloprodaje, potrošača) ili raznim transportnim sredstvima. Oni se utovaruju, istovaruju, preme-štaju sa mesta na mesto.
12.1. Funkcije i uslovi za obavljanje transporta
Pod transportom u užem smislu se podrazumeva prevoz robe sa jednog mesta na drugo. Pod transportom u širem smislu se podrazumevaju sve aktivnosti neophodne za obavljanje prevoza i drugih prevoznih radnji, čuvanje i obezbeđenje robe i dokumentacije tokom transportnog proce-sa. Transport ima svoje opravdanje u činjenici da se retko kada mesto proizvodnje i potrošnje po-klapa. Sa stanovišta prevazilaženja prostorne nepodudarnosti proizvodnje i potrošnje transport ima veliki značaj za ekonomiju, jer prostorno usklađuje proizvodnju i potrošnju u nacionalnim razmenama, ali i za kompaniju jer podržava njenu efikasnu razmenu. Transport se može posma-trati kao:
- Ulazni transport;
268
- Unutrašnji transport;- Izlazni transport.
Ulazni transport se odnosi na transport materijala proizvedenih unutar kompanije i transport ma-terijala nabavljenih iz spoljašnjih izvora. Transport materijala proizvedenih unutar kompanije se obavlja unutrašnjim transportom, a transport materijala iz spoljašnjih izvora se obavlja spolja-šnjim transportom.
Transport poluproizvoda se uvek obavlja unutrašnjim transportom prema redosledu: pogon-unu-trašnje skladište-pogon-izlazno skladište.
Izlazni transport se odnosi na transport proizvoda koji se može obaviti delimično unutrašnjim, a delimično spoljašnjim transportom.
Transportom se obavlja prevoz, pretovar, utovar, istovar i čuvanje materijala, poluproizvoda i proizvoda u toku navedenih aktivnosti. Veza transporta i skladištenja je direktna. Skladištenje je efikasnije ukoliko se:113
- objedine isporuke,- adekvatno koristi prostor u prevoznom sredstvu,- odaberu adekvatne rute.
Objedinjavanjem isporuka smanjuje se potrebna količina rada i vremena isporuke za veći broj proizvoda. Transport oslobađa skladišni prostor od proizvoda koji se čuvaju do momenta potro-šnje i podiže frekvenciju zaliha. Koliko se efikasno proizvodi prevezu i sačuvaju u toku prevoza, toliko zalihe postaju blagovremeno popunjene. Prevremeni transport dovodi do veće količine materijala u zalihama, koji ''čeka'' na proizvodnju ili do veće količine zaliha proizvoda na prodaj-nom mestu. Zakasneli transport i pored efikasno obavljene funkcije snabdevanja može dovesti do zastoja u proizvodnji ili prodaji. Koncept upravljanja proizvodnjom i zalihama predviđa sigurno-sni nivo zaliha, kojim se eliminiše negativni uticaj transporta na proizvodnju ili prodaju. Tran-sport, takođe doprinosi zadovoljstvu potrošača, ponudom pravih proizvoda na pravom mestu tj. na mestu na kojem potrošač očekuje proizvod u traženoj količini i očekivanim performansama.
Za obavljanje transportnih aktivnosti neophodno je postojanje:114
- Transportnih sredstava;- Transportne infrastrukture;- Opreme za manipulaciju transporta;- Obučenih kadrova.
113 Burt, S., Retail Internationalisation: Evolution of theory and practice „International retailing: Trends and Strategies“, ed.McGoldrick, P., Davies, G., London, Pitman Publishing, 1995
114 Peulić, V, V; Savremeni drumski prevoz, Riko Training Centre, Beograd, 2007
269
Transport dobija podršku od skladišne infrastrukture. Adekvatan skladišni prostor je opremljen skladišnom opremom i opremom za manipulaciju. Skladišta prate parking prostori za unutrašnja i spoljna transportna sredstva i prostorom namenjenom higijensko-zdravstvenoj brizi za vozače. Na njima se obavlja popravka, pregledi, snabdevanje vozila gorivom i preventivna higijensko zdravstvena zaštita nosioca (izvršioca transportnih aktivnosti). Oprema za manipulaciju može bi-ti ručna, mehanizovana ili automatska. Ručna oprema su obično kolica na vuču ili guranje, me-hanizovanu opremu čine viljuškari, kranovi, kranovi-kašikari za rasutu robu i sl. automatizovana oprema je specijalizovana u vidu integrisanih dizalica cele prikolice sa teretom na sve tri strane.
Obučeni kadrovi su potrebni u oblasti upravljanja, rukovođenja i izvršenja. Naročito se od voza-ča očekuje da budu sposobni i spremni za rukovanje proizvodima i dokumentacijom u transportu.
Faktori koji utiču na odluke o transportu su interne i eksterne prirode. Interni faktori su:
- Karakter proizvoda;- Rok isporuke;- Finansijska sposobnost kompanije.
Eksterni faktori su:
- Raspoloživi kapacitet kompanije ili posednika;- Uslovi prevoza;- Razvijenost prateće infrastrukture na putu do odredišta;- Državna regulativa;- Zahtevi potrošača i - Karakter tržišta.
Karakter proizvoda definiše vrstu i način transporta. Industrijska i potrošna dobra zahtevaju raz-ličite vrste transporta. Potrošni proizvodi u zavisnosti od stepena trajnosti determinišu odluku o vrsti i načinu transporta. Dimenzije i svojstva proizvoda u okviru svake kategorije dodatno deter-minišu odluku o vrsti i načinu transporta. Težina, masa, veličina, zapremina, visina, dužina, ob-lik, pakovanje, agregatno stanje, stepen kvarljivosti i osetljivosti proizvoda na spoljašnji uticaj postavljaju dodatne zahteve u pogledu njihovog transporta. Kvalitetniji proizvodi takođe zahte-vaju poseban tretman u transportu. Rok isporuke proizvoda direktno određuje izbor transportnog sredstva. Što je rok isporuke kraći, prevoz treba da je brži i obrnuto. Dodatni faktor čini udalje-nost odredišta od kompanije. Što je odredište udaljenije, to su zahtevi za brzim prevozom veći. Ukoliko je kompanija finansijski stabilna i veća sa visokofrekventnim prometom, više je moguć-nosti da primenjuje strategiju sopstvenog transporta. Sopstveni transport olakšava menadžmentu kompanije da uskladi logističke aktivnosti. U mogućnosti je da efikasnije prilagodi vrstu i način transporta, vrsti i karakteru proizvoda, kontinuitetu nabavke, skladištenju, proizvodnji i prodaji, karakteru prateće infrastrukture, specifičnostima i zahtevima tržišta. Ukoliko kompanija ne pose-duje adekvatne transportne kapacitete, angažovaće posrednika, tj. transportnu kompaniju. Tran-sportne kompanije raspolažu bogatom i širom ponudom vidova transporta, međutim događa se
270
da kapaciteti nisu uvek slobodni. Dobri odnosi saradnje sa učesnicima lanca snabdevanja mogu optimizovali odluku o transportu, ustupanjem kapaciteta ili integracijom transporta. Uslovi koje postavi transportna kompanija takođe značajno utiču na odluku o vrsti i načinu transporta. Razvi-jenost prateće infrastrukture na putu do odredišta utiče na odluku o transportu. Avionom se ne može prevoziti proizvod na odredište na kojem ne postoji aerodrom. Ovaj nedostatak se može nadomestiti kombinovanim transportom i izborom optimalne rute. Zahtevi potrošača i karakter su od velikog uticaja na izbor vrste i načina transporta proizvoda. Na marketingu je da na osnovu istraženih zahteva potrošača i karakteristika ciljnog tržišta, predloži adekvatnu strategiju tran-sporta menadžeru robnog prometa.
12.2. Odnos menadžmenta transporta, troškova i kvaliteta usluga
Nekad je transport bio dominantna logistička aktivnost. Danas je on izuzetno bitna aktivnost transpozicije materijalnih proizvoda koja najviše doprinosi efikasnosti transpozicije proizvoda. Svrha upravljanja transportom je eliminacija nepotrebnih troškova, koji neće umanjiti kvalitet usluga i vreme isporuke. Na menadžmentu transporta je obaveza stalne kontrole kvaliteta usluga i praćenja toka izvršenja usluge. Odlukom o transportu, kompanija utiče na prodajnu cenu proiz-voda, rok i kvalitet isporuke. Odnos kvaliteta usluge i troškova koje ona izaziva, određuje odluku o transportu. Ukoliko novoizabrana vrsta transporta premašuje efekte, a izaziva iste ili niže tro-škove u odnosu na prethodnu, postaje optimalna u tom trenutku. Na suprot tome, iako izmenjena odluka o transportu rezultira višom cenom proizvoda transport može podići kvalitet ponude kom-panije i time veličinu prodaje i profita, ostvarenih promenom transportnog sredstva.
Sa stanovišta visine transportnih troškova (ekonomičnosti prevoza) svi proizvodi se mogu pode-liti na:115
- Proizvode sa niskim transportnim troškovima (3-6% od cene proizvodnje),- Proizvoda sa srednjim nivoom transportnih troškova (7-12% od cene proizvodnje)- Proizvode sa visokim transportnim troškovima (12-25% od cene proizvodnje).
115 Coyle,.J.J., Edward J.B., Langley, Jr C.J. The management of business logistics, Publishing West Co, SAD, 1996.271
Snabdevanje trgovine
Izbor prodavaca
Karakteristike proizvoda
FAKTORI
BITNI ZA
ODLUKU O
UKUPNIM
Ruta pošiljke
Odredište
Veličina pošiljke
Izgled pošiljke
Slika 22. Zavisnost odluke o ukupnim troškovima od bitnih faktora u odlučivanju.
Niska cena transporta ne garantuje ekonomičan transport. Pored niske cene transport treba da po-nudi sigurnost, bezbednost i brzinu. Ovi faktori podižu troškove transporta.
Većina proizvoda prodaje se u visokokonkurentnim tržištima i zato se u cilju realizacije ušteda vrši kontrola opreme preduzeća. To se može učiniti:
- Predviđanjem potrošnje,- Kontrolom transporta,- Praćenjem dostave,- Upravljanjem ulaska narudžbine,- Nadzorom opreme,- Upravljanjem procesom.
Zavisnost odluke o ukupnim troškovima i bitnih faktora na osnovu kojih se donose ove odluke date su na slici 3.
Troškovi zasnovani na pojedinačnim aktivnostima mogu se koristiti kao pomoć firmama u upra-vljanju i merenju visine logističkih troškova. Faktori ukupnih logističkih troškova su:
- Transport,
272
Transportni trošak
Glavni prevozni trošak
- Sredstva,- Komunikacije,- Oprema preduzeća,- Rukovanje,- Pakovanje,- Rukovođenje.
Minimiziranje ukupnih logističkih troškova može se realizovati preko:
- Naručivanja, utovara i istovara,- Troškova skladištenja,- Troškova držanja sigurnih zaliha,- Gubitaka i oštećenja,- Kvarenja u odnosu na trajnost,- Troškova transporta,- Uloženih sredstava u tranzit i skladištenje.
Postupci i dokumentacija imaju jak uticaj na troškove transporta. Razmena proizvoda traži ne sa-mo njihov fizički prevoz već, takođe razmenu informacija, koje su obično kodirane u ispravama. Kretanje novca kao plaćanje za ispunjenje ugovora, duge procedure i dokumentacija imaju nepo-sredan uticaj na troškove tranzita. Kada su isprave koje prate robu zadržane, zadržana je i roba.
12.3. Procesi u menadžmentu transportnih preduzeća
Međunarodni transport uopšteno uključuje korišćenje modaliteta prenosa, skladištenja ili tran-sportnih operacija u zemlji porekla, tranzita ili u zemlji krajnjeg odredišta. Raznolikost kultura, jezika i trgovačke prakse u transakcijama dovodi do problema u realizaciji zbog čega se kroz proces menadžmenta moraju tačno definisati odgovarajuće aktivnosti transportnih preduzeća.
Proces menadžmenta čine sledeće faze:
- Planiranje,- Organizacija,- Kadrovi,- Vođenje,- Kontrola,
Planiranje daje okvir za sve ostale funkcije menadžmenta. U ovoj fazi se utvrđuju ciljevi predu-zeća, njegova poslovna politika i strategija, sa definisanjem zadataka i resursa za ostvarenje cilje-
273
va. Ako saobraćajno preduzeće želi uspešno da posluje u promenjivim tržišnim uslovima, ono mora imati ozbiljan plan. Za efikasno planiranje neophodne su kvalitetne informacije. One su najvrednije sredstvo preduzeća koje omogućuje razvoj modela strateškog menadžmenta kroz me-tode centralizovanog i participativnog planiranja.
Organizacija kao druga faza menadžmenta definiše organizacionu strukturu sa optimalnom kombinacijom ljudi i resursa za realizaciju plana, odnosno utvrđenih ciljeva. Proces organizova-nja u transportnom preduzeću zavistan je od unutrašnjeg faktora (vrste transportne usluge, tran-sportnih sredstava, infrastrukture, tehnologije, kadrovske strukture, veličine lokacije i sl.), i spo-ljašnjih faktora (tržište, razvoj nauke i tehnike, integracioni procesi i sl.). Organizaciona struktura treba da se projektuje tako da se ciljevi preduzeća ostvaruju na efikasan način.
Kadrovi podrazumevaju obezbeđenje ljudskih resursa sa odgovarajućom kvalifikacionom struk-turom. U tom cilju sprovode se aktivnosti:
- Izrada plana kadrova u skladu sa strategijom dugoročnog razvoja,- Obezbeđenje kadrova prema usvojenoj dinamici,- Obrazovanje i razvoj kadrova,- Obezbeđenje odgovarajućih radnih i životnih uslova.
Vođenje predstavlja sposobnost da se radnici motivišu radi postizanja odgovarajućih ciljeva. Za uspešno vođenje menadžeri robnog prometa treba da koriste odgovarajući stil rukovođenja, da motivišu i pokreću ljude na rad i da usmere energiju na posao koji se mora efikasno obaviti. Od-lučivanje je osnovna delatnost menadžera u robnom prometu koje se ne odnosi samo na njihov rad već i na aktivnost drugih lica a često i na celokupnu organizaciju.
Kontrola podrazumeva da se poslovna zbivanja održavaju u skladu sa utvrđenim ciljevima. To znači da se u kontroli utvrđuju pokazatelji za praćenje, poređenje i reagovanje na odstupanja, ra-di dovođenja u sklad sa utvrđenim ciljevima. Ona se posebno odnose na delatnost kontrole kvali-teta transportnih usluga, bezbednosti saobraćaja, ljudi i finansija.
Strateški menadžment (upravljanje) u najširem smislu se može definisati kao svesno usmerava-nje poslovnog sistema u skladu sa njegovim relevantnim okruženjem. To znači da je osnovni smisao strateškog menadžmenta saobraćajnog preduzeća potreba za dugoročno sagledavanje pro-mena imajući u vidu potrebu uspešnog prilagođavanja promenama u evropskom i svetskom sao-braćajnom sistemu. S druge strane izbor strategije razvoja predstavlja jednu od najznačajnijih i najsloženijih pitanja u poslovanju svakog preduzeća pa i saobraćajnog.
Pretpostavlja se da se već sada zna koje će tehnologije biti vladajuće do 2015. godine i koje će se tehnologije razvijati posle tog perioda. Na saobraćaj i transport i njihov budući razvoj znatan uti-caj imaće nove tehnologije:
274
- Usavršeni informacioni sistemi sa optičkom obradom preduzeća izuzetno velikih mo-gućnosti;
- Ekspertni sistemi u praktično svim oblastima privrede uključujući saobraćaj i transport;- Proizvodni, uslužni i logistički sistemi integrisani kompjuterima novih generacija uz teh-
nologije prepoznavanja govora, oblika i slike pomoću računara, korišćenje lasera i novih mernih sistema;
- Tehnologije zaštite okoline, korišćenja otpadnih materijala i ekološki prihvatljivih meto-da njihovog izdvajanja i izlaganja;
- Novi materijali, pretežno kompozitnog tipa, znatno boljih performansi i sa manje uticaja na okolinu.
Sve ove i druge tehnologije omogućiće razvoj novih transportnih tehnologija, tehnologija utova-ra i istovara, skladištenja, proizvodnju novih transportnih sredstava i saobraćajne opreme. Među-tim najveći doprinos razvoju saobraćaja daće primena informaciono upravljačkih tehnologija kroz:
- Povećanje kvaliteta transportnih usluga,- Razvoj novih transportnih usluga,- Racionalizaciju poslovanja,- Povećanje profitabilnosti i dr.
Trend razvoja menadžmenta saobraćaja u razvijenim zemljama zasniva se na sledećim ciljevima:
- Usklađivanje saobraćaja i privrede;- Formiranje optimalne strukture saobraćajnog sistema;- Smanjenje transportnih troškova;- Racionalizacija potrošnje i energije;- Zaštita životne sredine i očuvanje prostora;- Poboljšanje bezbednosti.
Jedinstvenom saobraćajnom politikom u Uniji predviđena je liberalizacija transportnog tržišta i harmonizovanje ekonomskih uslova za sve saobraćajne grane. Ovom politikom su predviđeni odgovarajući propisi i standardi. To podrazumeva povećanje najveće težine vozila, najvećeg oso-vinskog pritiska kao i gabarita vozila. Ovome treba dodati i veoma oštre standarde kvaliteta, če-mu se moraju prilagođavati sve zemlje koje žele da posluju sa zemljama EU.
U Evropi je shvaćeno da je saobraćajna infrastruktura osnovna pretpostavka sve ukupne privred-ne integracije. Iz ovog razloga koordinirana politika Unije obuhvata usklađivanje programa i pla-na izgradnje međunarodne saobraćajne infrastrukture i to ne samo sa stanovišta izbora pravca, već i zajedničkog obezbeđenja finansijskih sredstava.
275
Pored globalne saobraćajne politike koja je definisana dokumentima EU, definisane su i politike razvoja pojedinih grana kao na primer: Međunarodna železnička unija donela je Belu knjigu o budućnosti železnice, Komisija EU zelenu knjigu o pošti i telekomunikacijama. U drumskom sa-obraćaju uvode se nove tehnologije kao što je automatsko vođenje vozila po mreži, komunicira-nje sa vozačima uključujući i satelitske veze, integralno upravljanje saobraćajem putem svetlo-snih signala, smanjenje emisije štetnih gasova pomoću katalitičkih konvertora i mikroprocesor-ske kontrole rada motora, kao i povećanje bezbednosti novim sistemom sigurnosnih pojaseva.
12.4. Modeli transporta i njihove karakteristike
Lanci snabdevanja materijalnim proizvodima koriste:
- Železnički,- Drumski,- Vodeni,- Cevovodni,- Vazdušni,- Ostale modele transporta.
Proizvođači i maloprodavci moraju stalno da ispituju produktivnost i efikasnost njihovog tran-sportnog sistema. Prema mišljenju stručnih savetnika proizvođača i maloprodavaca, maksimira-njem efikasnosti transporta mogu se smanjiti troškovi prevoza od 10 do 30%. Uštede se postižu smanjenjem broja prevoznika, zaključivanjem ugovora po povoljnim cenama i eliminisanjem su-višnih domaćih i stranih prevoznih usluga.
Železnički transport se koristi za prevoz teške, kabaste robe koja ima relativno nisku vrednost u odnosu na težinu (ugalj, žitarice i dr). Koristi se uglavnom za prevoz do udaljenih mesta. To je model transporta sa niskim troškovima, ali nije ekonomičan za robu u malim količinama, ili za prevoz na kraćim relacijama. Značajna slabost železnice u odnosu na auto prevoznike je što su joj usluge sporije i nefleksibilnije.
Korišćenje usluga železnice opalo je od drugog svetskog rata sa 70% robe, koja se tada prevozila železnicom, na 38% koliko se danas njome prevozi. Železnica vodi agresivnu kampanju radi po-većanja efikasnosti kako bi bila konkurentnija autoprevoznicima i drugim modelima transporta. Tako ona koristi duplo veće otvorene teretne vagone i prevozi teret na velike daljine sa uštedama i do 30% u poređenju sa autoprevoznicima. Važan faktor koji doprinosi povećanju efikasnosti je integracija železnice kojom se povećava efikasnost izbegavanjem preklapanja puteva, ekonomi-jom obima i nižim kapitalnim troškovima116 železnica teži da privuče nove korisnike usluga nu-
116 Barry Berman, Marketing Channels, John Weley & Sons, Inc, New York, 1996, str.250.276
deći isporuku robe na vreme u skladu sa sistemom proizvodnje. Mnoge železnice koriste kom-pjuterske veze sa drugim prevoznicima koje omogućavaju prevoz robe od jednog do drugog pre-voznika.
Drumski transport za razliku od železnice koja je koncentrisana na prevoz teške i kabaste robe na velike udaljenosti, autoprevoznici su orijentisani na prevoz lake robe na kraćim relacijama. Danas se kamionima prevozi oko 25% robe, dok se krajem drugog svetskog rata kamionima pre-vozilo oko 5% robe. U mnogim slučajevima autoprevoznici direktno konkurišu železnici. U po-ređenju sa železnicom oni nude bolje mogućnosti u pogledu isporuke robe po principu od vrata do vrata i veću fleksibilnost u prevozu robe do različitih geografskih odredišta. Veća fleksibil-nost dolazi kao posledica povećanja snage motora kamiona i korišćenja specijalne opreme (pre-voz smrznutih proizvoda, tečnog gasa). Prevoznici mogu imati svoje kamione, iznajmljivati ih od prevoznika da bi se obavile sve usluge prevoza uključujući i isplatu vozača, mehaničara, troško-va održavanja.
Autoprevoznici imaju tri velika ograničenja: ograničenje na težinu robe (po osnovu ograničenja količina tereta na autoputevima i mostovima), veći troškovi na dužim relacijama (u poređenju sa železnicom ili vodenim transportom) i duže vreme putovanja na dužim relacijama. Voz može sti-ći od Los Anđelesa do Čikaga za 50 sati. Da bi prešao ovu udaljenost, autoprevozniku su potreb-na dva vozača koja će se smenjivati u toku vožnje. Teško je naći autoprevoznike za prevoz na ovako dugim relacijama.
Tri značajne inovacije kod autoprevoznika su: upotreba kaveza, prikolica i korišćenje kompjutera u planiranju maršruta prevoza. Autoprevoznike sa kavezom sve češće koriste proizvođači auto-mobila da bi ih isporučivali do trgovaca. Ovi kavezi omogućuju proizvođačima automobila da vrše noćne isporuke, da smanje zahteve u pogledu pakovanja i da olakšavaju utovar i istovar ro-be. Noćne isporuke skraćuju vreme i snižavaju troškove isporuke.
Druga inovacija je upotreba prikolica sa tzv. fleksibilnim zidovima sa svih strana kamiona. Oko čvrstog materijala konstrukcije prikolica na vrhu su valjci oko kojih se obmotava tkanina. Na ovaj način moguć je prilaz robi sa svih strana uključujući i prilaz robi odozdo. Ova inovacija omogućava lakši utovar i istovar robe. Ove prikolice koristi 70% kamiona Federal Expresa kao i Toyota za Just in time isporuke do svojih fabrika. Kompjuteri se sve češće koriste u određivanju maršruta prevoznika. Vozač dobija broj maršrute sa svim potrebnim informacijama da bi se pri-lagodio zahtevima posla. Jedan od sistema je tzv. prevoz susretanja gde se vrši prevoz na lokal-nom području, a zatim se vrši razmena praznih i punih prikolica. Na ovaj način je eliminisana potreba za skladištima.
Vodeni transport se koristi za prevoz kabaste robe i robe male vrednosti. Troškovi prevoza su ni-ski, vreme prevoza dugo, prevoz može biti onemogućen u zimskim uslovima, a ograničenje vo-denog transporta je i u mestima isporuke (dokovima). Vodeni transport se najčešće koristi za pre-
277
voz kabaste robe kao što je gvožđe, žitarice, cement, ugalj, nafta i dr. Ovi se proizvodi prevoze baržama, teretnim brodovima za rasuti teret, tankerima za naftu i tečni gas. Kao i kod železnice u vodenom transportu se koriste kontejneri koji ubrzavaju manipulaciju robom i obezbeđuju zaštitu od vlage i krađe.
Cevovodni transport karakteriše se stalnim kretanjem i neakumuliranjem zaliha. Suprotno od ostalih modela transporta, cevovodi se karakterišu protokom u jednom pravcu i prenosom samo jednog proizvoda (jedne tečnosti). Koriste se uglavnom za prirodni gas, hemikalije, tečno đubri-vo, proizvode koji se mogu prevoziti u tečnom stanju. Glavna prednost im je pouzdanost, niski troškovi održavanja i funkcionisanja, kao i sposobnost kontinualnog funkcionisanja (cevovodi mogu funkcionisati 24 časa dnevno). Nedostaci cevovodnog transporta su: ograničen dijapazon robe koja se može kretati, visoke fiksne investicije i mala brzina protoka kroz cevovod.
Vazdušni transport je model transporta koji je pokazao najbržu ekspanziju. Koristi se u prevozu robe visoke vrednosti, kvarljive robe i za hitne isporuke na velike udaljenosti. Usluge vazdušnog transporta robe pružaju specijalizovane kompanije za brzu otpremu pošiljki. Ove kompanije su u mogućnosti da prime robu u ranim večernjim satima i da isporuče narednog jutra odredišnim tr-žištima. Glavna prednost vazdušnog transporta robe je u brzini usluživanja, uštedi zahvaljujući smanjenim zalihama (u tranzitu i skladištima), smanjenju troškova zahvaljujući brzini isporuči-vanja i smanjenju potreba za javnim skladištima. Glavni nedostatak vazdušnog transporta su vi-soki troškovi. Uprkos brzini, za mnoge isporuke na kraćim relacijama koristi se drumski tran-sport. Vazdušni transport mora biti koordinisan sa drugim modelima transporta radi adekvatnije isporuke robe.
Literatura
1. Huizenga,E.I., Innovation management in the ICT sector,Edward Elgar,2004.Jones,M., Twiss,B., Forecasting Technology for Planning Decisions,Macmillan,1978.
278
Kushnerick,J.P., ’’Is your research relevant?’’, Aerospace Management, t.6,okt, 1963, str.24-29.Lee,R.,Lawrence,P.,Organizational Behaviour, Hutchinson,London, 1985.Levi- Jakšić,M.,’’Profitabilnost kapitala u preduzeću’’,Ekonomika, br.6-7, 1993., str. 27-37.Levi- Jakšić,M.,Petrović,B.,Todorović,D.,Profitabilnost proizvodnje,FON,Beograd,1994.
2. Levi-Jakšić,M., Strateški menadžment tehnologije,FON, Beograd,2001.3. Levi-Jakšić,M.,’’Strateško upravljanje inovacijama tehnologije proizvoda i procesa’’,
Zbornik SYMOPIS,Beograd,1993, str.203-207.Levi-Jakšić,M., Tehnološki napredak i transer tehnologije, Naučna knjiga, Beograd,1987.
4. Levi-Jakšić,M.,Tehnološki sistemi: analiza procesa i operacija,Centar,Beograd,1988.5. Levi- Jakšić,M.,Upravljanje tehnologijom i operacijama, Čigoja štampa, Beograd,1998.6. Levi- Jakšić,M.,Upravljanje tehnološkim razvojom, Naučna knjiga, Beograd, 1990.7. Levi-Jakšić,M., Upravljanje tehnologijom u preduzeću, Savremena administracija, Beograd,
1992.Linstone,H., Turoff,M., ur., The delphi Method: Techniques and Applications,Nju Džersi, Addison-Welsey,1975.Lopuhin, M.M., Pattern metod planirovanija naučnih rabot, Sovetskoe radio,Moskva, 1971.Loveridge, R.,Pitt,M.,The Strategic Management of Techonological Innovation,Wiley, Njujork, 1990.Lucas, H.C., The T-Form Organiyation- Using Technology to Desing Organizations for the 21 st Century, Jossey- Bass,1996.MacDonald, S.et al., The Trouble with Techonology, Pinter, London,1983.Makridakis, S., Wheelwright, S., Forecasting Methods and Applications, Wiley,Njujork,1978.Makrdakis,S., Wheelwright,S., Forecasting Methodos for Management, Wiley,Njujork, 1989.
8. Dussauge, P.,Hart, S., Ramanantsoa, B., Strategic Technology Management of Technological Integrating Product Technology Into Global Business Strtegies for the 1990’s, John Wiley & Sons, Chichester, 1992.
9. Earl, M., Management Strategies for Information Technology , Prentice Hall, London, 1989.
10. Gobeli,D., H., Rudelius,W., ’’Managing Innovation: Lessons from Cardiac- Pacing Industry’’, u: Generating Technological Innovationm Oxford University Press, New York/ Oxford,1987.
11. Gold, B., ’’Some needed advances in the evalution of fechnological advances’’, u: Selection and Evaluation of Advanced Manufacturing Technologies, Springer/Verlag,1990.
12. Harris, M., McLoughlin, I., ’’New Perspectives on Innovation, Organisational Change and Technology’’, Thomson Business Press, London, 1996.
279
13. Hayes-Roth,F., Waterman,D., Lenat,D.,Building Expres Systems, Addison-Wssley Publishing Company,Inc., Reading,Massachusetts,1983.
14. Horwitch,M.,Prahaland,C.,K.,’’Managing Technological Innovation: Three Ideal Models’’, u: Generating Technological Innovation, Oxford University Press, New York/ Oxford,1987.
15. Industrial Property statics,World intellectual property organization,Geneva,1993.16. Jovanović,P., Upravljanje investicijama,FON,Beograd, 1991.17. KES tm II nowledge Engineering System,Knowledge Base Authoring Guide, Volume I:
Production System,Software Architecture& Engineering,Inc.,1987.18. Kozomora,J., Tehnološka konkurentnost,Ekonomski fakultet,Beograd,1994.19. Krčevinac,S.,Ekspertni sistemi,Interna skripta,FON,1990.20. Levi-Jakšić,M., Upravljanje tehnološkim inovacijama,FON,Beograd,1995.21. Levi-Jakšić,M.,red.,Inovativno preduzeće- upravljanje dinamikom tehnologije i razvoj
inovativne organizacije,FON, Beograd,1995.22. Levi- Jakšić,M.,Upravljanje tehnologijom i operacijama,FON,Beograd, 1998.23. Liberatore,M.,ed.,Selection and Evalution of Advanced Manufaction Technologies,
Springer-Verlag,1990.24. Lindsay,S.,Practical Applications of Expert Systems,QED Information
Sciences,Inc.,Wellesley,Massachusetts,1988.25. Loveridge,R.,Pitt,M.,The Strategic Management of Technological Innovation,John
Wiley&Sons,Chichester,1992.26. Maidique,M.,A.,’’Entrepreneurs,Champions and Technological Innovation’’,u: Generating
Tecnolological Innovation, Oxford University Press, New York/ Oxford,1987.27. Markidakis,S.,Wheelwright,S.,Forecasting Methods for Management,John Wiley,New
York,1978.28. McLeod,R.,Management Information Systems –A Study of Computer – based Information
Syustems, Macmaillan Publishing Company,New York,1990.29. Milačić,V., Spasić,Ž., Kompijuterski integrisani tehnološki sistemi – CIM sistemi, Mašinski
fakultet,JUPITER zajednica,Beograd,1990.30. Milisavljević,Senić,Janošević,Inovacije i tehnološka strategija preduzeća, Ekonomski
fakultet,Beograd,1993.31. Milisavljević,M.,red.,Menadžment u funkciji inovacija, Univerzitet u Beogradu,Centar za
menadžment,Beograd,1995.32. Nadler,AD., Champions of Change, The Jossey-Bass Publishers,San Francisco,1998.33. Milićević,V.,Strategijsko poslovno planiranje- menadžment pristup,Kultura, Beograd,1993.34. Organization for Econoic Co-operation and Development,Directorate for
Science,Technology and Industry Committee,OECD Proposed Guidelines for Collecting and Interpreting Technological Innovation Data,Paris,1991.
35. Partovi,F.,’’A Strategic Evalution Methodology for Manufactoring Technologies’’,u: Selection and Evaluation of Advanced Manufactoring Technologies, Springer-Verlag,1990.
36. Patentni glasnik,br.3,Savezni zavod za patente,Beograd,1994.280
37. Pešaljević,M.,Inžinjerske komunikacije i logistika,Fakultet tehničkih nauka,Novi Sad,1995.38. Politika naučno-tehnološkog razvoja Savezne Republike Jugoslavije,Savezna
vlada,Beograd,1993.39. Politika tehnološkog razvoja u Srbiji,Izvršno veće skupštine Srbije,Beograd,1990.40. Razvojne mogućnosti Savezne Republike Jugoslavije- dokumentaciona osnova, Savezno
ministarstvo za razvoj, nauku i životnu sredinu,Centar za razvoj i ekonomsku politiku,Beograd,1994.
41. Roberts,E.B.,ed.,Generating Technological Innovation, Oxford University Press, New York/ Oxford,1987.
42. Roberts,E.,B.,’’Managing Technological Innovation- A Search for Generslizations’’,u: Generating Technological Innovation, Oxford University Press, New York/ Oxford,1987.
43. Roberts,E.,B., Fusfeld,A.,R., Staffing the Innovative Technology-Based Organization’’,u: Generating Technological Innovation, Oxford University Press, New York/ Oxford,1987.
44. Saren,M.,’’Determinants,Processes and Strategies of Technoloical Innovation: Towards an Interactive Paradigm’’,u: The Strategic Management of Technological Innovation,John Wiley&Sons,Chichester,1992.
45. Scarbrough,H., Corbett,J.,M., Technology and Organization-power,meaning and desing,Routledge,London,1992.
46. Spasić,Ž., Dimitrijević,.,Pilipović,., Informaciona integracija preduzeća-CIM- integracija menadžmenta i kvaliteta,Naučna knjiga,Beograd,1996.
47. Strateški godišnjak Jugoslavije,Savezni zavod za statistiku,Beograd,1996.48. Stošić.B.,Ekspertni sistemi i odabrani metodi upravljanja tehnologijom u
preduzeću,Skripta,FON,Beograd,1994.49. Stošić,B., ’’Strateški aspekti informacionih tehnologija’’,Direktor- časopis za menadžment i
preduzetništvo,Beograd,1994.50. Stošić,B., ’’Merenje tehnološke inovativnosti preduzeća primenom pokazatelja OPI’’,
Zbornik radova 5. Simpozijuma Menadžment i razvoj preduzeća SymOrg,Vrnjačka Banja,1996.
51. Stošić,B., Upravljanje dinamikom tehnoloških inovacija uz podršku ekspertnog sistema,Doktorska disertacija,FON,Beograd,1997.
52. Stošić,B.,’’Tehnološki razvoj Srbije – strateška analiza’’,red.Milisavljević, M., u: Unapređenje inovativne aktivnosti u privredi Srbije, Univerzitet u Beogradu, Centar za menadžment, Beograd, 1997.
Pitanja za kolokvijum iz predmeta Tehnološki procesi
1. Definišite tehnološki sistem
281
2. Šta su proizvodni tehnološki sistemi?3. Šta su neproizvodni tehnološki sistemi?4. Kakav je odnos tehnološkog sistema i okruženja?5. Objasnite pojam tehnološkog procesa6. Navedite kriterijume prema kojima se klasifikuju tehnološki procesi7. Šta karakteriše tehnološke procese u serijskoj proizvodnji8. Kakvi su to tehnološki procesi lančanog načina proizvodnje9. Kako se klasifikuju tehnološki procesi po redosledu makroprocesa u industrijskoj proizvodnji10. Iz čega se sastoji struktura tehnološkog procesa11. Koje su osnovne operacije tehnološkog procesa12. Navesti tehnološke procese priprema sirovina13. Navesti operacije fizičke dezintegracije14. Navesti operacije fizićkog izdvajanja15. Navesti operacije fizičke asocijacije16. Navesti operacije fizičkog sjedinjavanja17. Navesti tehnološke procese hemijske prerade18. Koje su tehnološke operacije hemijske disocijacije19. Šta su to tehnološke operacije hemijske sinteze20. Navedi važne operacije hemijske sinteze21. Šta su to tehnološki procesi fizičke obrade22. Koje su karakteristične operacije u tehnološkim procesima termičke obrade23. Koje su karakteristične operacije u tehnološkim procesima mehaničke obrade24. Navesti karakteristične tehnološke procese završne obrade25. Koje su osnovne karakteristike proizvodnje26. Šta je proizvodni a šta tehnološki sistem27. Šta čini input proizvodnog sistema28. Koji su osnovni elementi proizvodnog procesa29. Navesti šta sve spada u sredstva za rad proizvodnog procesa30. Šta spada u predmete rada proizvodnog procesa
Pitanja za kolokvijum iz predmeta Tehnološki sistemi
1. Opisati strukturu tehnološkog sistema2. Šta sve spada u sredstva za rad kao elemenat tehnološkog sistema3. Navesti važne materijale kao elemente tehnološkog sistema4. Definisati proizvodni kapacitet privrednog subjekta
282
5. U čemu se ogleda uticaj tehnološkog razvoja na privredni razvoj6. Navesti važne faktore tehnološkog razvoja7. Navesti važne subjekte proizvoda kao izlaza tehnološkog sistema8. Objasniti ulogu energije kao elementa tehnološkog sistema9. Uloga vode u tehnološkim sistemima10. Goriva u tehnološkim sistemima11. Čvrsta goriva u tehnološkim sistemima12. Tečna goriva u tehnološkim sistemima13. Šta čini tehnološki sistem metalurgije i prerade metala14. Šta čini tehnološki sistem za preradu rude15. Tehnološki sistem za preradu sirovog gvožđa16. Tehnološki sistem za proizvodnju čelika17. Tehnološki sistem za proizvodnju bakra18. Tehnološki sistem za proizvodnju nemetala19. Tehnološki sistem za proizvodnju keramike20. Tehnološki sistem za proizvodnju stakla21. Tehnološki sistem za proizvodnju cementa22. Tehnološki sistem za proizvodnju gume23. Tehnološki sistem za proizvodnju celuloze24. Tehnološki sistem za proizvodnju papira25. Tehnološki sistem za proizvodnju tkanina26. Tehnološki sistem za proizvodnju šećera27. Transport u tehnološkom sistemu28. Tehnološki sistem za proizvodnju energije29. Tehnološka analiza sistema30. Ekonomska analiza tehnološkog sistema
Seminarski radovi iz predmeta Tehnološki procesi
1. Tehnološki procesi pripreme sirovina
283
Tehnološki procesi koji se bave pripremom; Navesti područja gde se primenjuju;
2. Tehnološki procesi hemijske prerade Opisati važne procese hemijske prerade; Navesti područja primene;
3. Tehnološki procesi fizičke obrade Tehnološki procesi koji se bave fizičkom obradom; Navesti područja primene;
4. Tehnološki procesi završne obrade Opisati važne procese završne obrade; Navesti područja primene;
5. Tehnološki procesi i operacije Struktura ; Osnovne podele;
6. Tehnološki sistemi, procesi i operacije Tehnološki sistem; Tehnološki proces; Tehnološke operacije;
7. Tehnološki proces kao deo sistema i okruženja Hijerarhijska struktura tehnološkog sistema; Hijerarhijska struktura poslovnog sistema;
8. Podrška operativnom upravljanju tehnologijom Veze između tehnoloških sistema; Analiza strukture sistema;
9. Analiza strukture tehnološkog sistema Karakteristike ulaznih elelmenata; Zahtevi izlaza;
10. Ekonomska analiza tehnološkog sistema Efikasnost tehnološkog sistema; Identifikacija troškova sistema;
11. Tehnološka analiza tehnološkog sistema284
Performanse operacije; Optimizacija tehnološkog sistema;
LITERATURA:
Prof.Dr. S.Ivović, Mr. J. Ivović, ''Tehnološki procesi i sistemi'', Fakultet za poslovno- industrijski menadžment, Beograd, 2012.
Prof. dr Maja Levi Jakšić “Upravljanje tehnologijom i operacijama“ FON; Beograd, 1996.
Prof. dr Maja Levi Jakšić i drugi, „Menadžment inovacija i tehnološkog razvoja“ FON, Beograd, 2009.
Mr. Jelena S Ivović, Upravljanje materijalnim proizvodima, VEŠ Peć-Leposavić, 2010.
Seminarski radovi iz predmeta Tehnološki sistemi
1. Ljudski resursi u tehnološkim sistemima Kvalitet zaposlenih Kvantitet zaposlenih
285
2. Materijali u tehnološkim sistemima Osnovni materijali Pomoćni materijali
3. Energija kao element tehnološkog sistema Energije koje se koriste u tehnološkim sistemima Goriva u tehnološkim sistemima
4. Voda u tehnološkim sistemima Uloga vode u tehnološkim procesima Tvrdoća vode
5. Tehnološki sistem za proizvodnju električne energije Hidroelektrane Termoelektrane
6. Transport u tehnološkom sistemu Transport prema vrsti materijala Transport prema tehničkoj opremljenosti
7. Oprema u tehnološkom sisemu Oprema prema tehnološkim operacijama Savremena proizvodna oprema
8. Investicije u tehnologiji Klasifikacija investicija Optimalno investiranje
9. Tehnološki sistemi za preradu rude mineralne sirovine eksploatacije rude
10. Tehnološki sistem za proizvodnju gvožđa Sirovo gvožđe Čelik
11. Tehnološki sistem za proizvodnju bakra Prženje bakarnih ruda Rafinacija bakra
286
12. Tehnološki sistem za proizvodnju keramike Osnovne operacije tehnološkog procesa Proizvodi od keramike
13. Tehnološki sistem za proizvodnju cementa sirovine i procesi vrste cementa u prometu
14. Tehnološki sistem za proizvodnju gume Osnovne operacije Gumeni proizvodi
15. Tehnološki sistem za proizvodnju tkanina Sirovine za proizvodnju tkanina Operacije dorade tkanina
LITERATURA:
Prof.Dr. S.Ivović, Mr. J. Ivović, ''Tehnološki procesi i sistemi'', Fakultet za poslovno- industrijski menadžment, Beograd, 2012.
Ivović S. Jelena, Upravljanje materijalnim proizvodima, VEŠ Peć-Leposavić, 2011.
Ušćumlić, D., Jovanović, L., Urošević, S., Komercijalno poznavanje robe, Ekonomski fakultet, Beograd, 2004.
Ušćumlić, D., Upravljanje kvalitetom materijalnih proizvoda, Ekonomski fakultet, Beograd, 2006.
Ivović, S., Roba i tehnološki razvoj, Visoka ekonomska škola Peć-Leposavić, 2006.
287