Abstrakt

Proponowane w projekcie rozwiązanie jest istotne z ekonomicznego punktu widzenia i dotyka problemu, jakim jest przechowywanie surowców produkcyjnych. Magazynowanie zbóż jest jednym z podstawowych ogniw łańcucha produkcji żywności. Przetworzone rośliny zbożowe stanowią, w zależności od położenia geograficznego, w przedziale 30-70% dziennej dawki żywieniowej człowieka (Przybył, Sęk, 2010). Odpowiednio prowadzona gospodarka magazynowa zapewnia utrzymanie wysokiej jakości składowanego zboża, warunkującej ciągłość produkcji oraz sprzedaży, a także stanowi zabezpieczenie przed zmianami cen zbóż (Kowalski, Tabor, 2003). Jest to czynnik decydujący o przewadze konkurencyjnej przedsiębiorstwa na rynku (Szymonik 2010). Produkty rolnicze, takie jak zboża, pasze, rośliny oleiste ze względu na swoje cechy, w tym nietrwałość oraz podatność na czynniki zewnętrzne, muszą być odpowiednio przechowywane (Rut, Kulińska, 2021). Problem ten jest istotny w warunkach bieżącej sytuacji makroekonomicznej, w szczególności w kontekście procesów inflacyjnych oraz konfliktu zbrojnego w Ukrainie. Wiążą się one głównie ze wzrostem kosztów energii oraz magazynowania nadpodaży zbóż w związku z jego importem z Ukrainy. Należy podkreślić, że ceny zbóż w Polsce wykazują duże uzależnienie od sytuacji na rynkach zarówno europejskich, jak i światowych (Ginter, Szarek, 2010). Rozwiązanie zaproponowane w projekcie jest także istotne z punktu widzenia zapewnienia bezpieczeństwa żywnościowego oraz zapobieganiu marnotrawstwu żywności w Unii Europejskiej.

Wdrożenie odpowiedniego systemu przechowywania produktów rolniczych implikuje wiele korzyści dla przedsiębiorstwa. Obniżona jakość ziarna na skutek zanieczyszczeń biologicznych generuje straty ekonomiczne (Kręcidło, Krzyśko-Łupicka, 2015). Według badań Abass i in. (2014) ilościowe straty zboża generujące straty ekonomiczne obejmują w 15% na polu, w 13-20% podczas przetwarzania oraz w 15-25% podczas przechowywania. Zapobieganie im wymaga wprowadzania nowoczesnych rozwiązań mających na celu wydłużenie czasu przechowywania oraz redukcję kosztów (Żuk 2008). Komputerowe wspomaganie tego obszaru może przyczynić się do podejmowania odpowiednich decyzji zarządczych (Olorunfemi i in. 2015). Koszty magazynowania zboża, związane m.in. z zapewnieniem odpowiedniego miejsca, sposobu, monitorowania, czy ubezpieczenia stanowią podstawowe kryterium decyzyjne w przedsiębiorstwie (Lai i in. 2003). Nieodpowiednie przechowywanie zbóż powoduje straty zarówno ilościowe, jak i jakościowe. Straty ilościowe powstają w wyniku spożywania ziarna przez owady, gryzonie, roztocza, ptaki, czy mikroorganizmy, prowadząc do zmniejszenia masy lub objętości przechowywanego towaru. Są one przyczyną strat jakościowych w postaci wzrostu wilgoci, spadku pH, czy zawartości białka wpływając negatywnie na wartości odżywcze i niepożądane zmiany pod względem walorów smakowych, kolorystycznych, czy teksturowych  (Broda i Grajek 2009; Ramesh 1999; Hodges i in. 2011; Saavary i in. 2019). Bezpieczne przechowywanie zbóż wiąże się z minimalizacją strat ilościowych oraz jakościowych poprzez ochronę przed czynnikami atmosferycznymi, mikroorganizmami, insektami, gryzoniami i ptakami oraz zanieczyszczeniami  (Befikadu 2014). 

Jednym z głównych problemów podczas przechowywania zbóż jest ryzyko powstawania pleśni, które determinuje pojawienie się mykotoksyn oddziałujących negatywnie na organizmy ludzi oraz zwierząt (Zain 2011; Mielniczuk i in., 2020). Mykotoksyny to toksyczne związki chemiczne, które są naturalnie wytwarzane przez niektóre rodzaje pleśni (grzybów)*, do których należą przede wszystkim Fusarium,, Aspergillus, Penicillium, Alternaria, Claviceps i Rhizopus (Kwiatkowska, Harasim, 2019; Janik i in. 2020). Według szacunków FAO mykotoksyny odpowiadają za straty rzędu 25-40% magazynowego ziarna w światowej produkcji (Eskola i in. 2020; Kręcidło, Krzyśko-Łupicka, 2015). W przypadku zbóż istotny jest sposób ich uprawy, zbioru, transportu oraz przechowywania (Perrone 2020), a odpowiedzialność za zapewnienie ich wymaganej jakości spoczywa na uczestnikach tego łańcucha. Najważniejszy jest pierwszy etap tego cyklu, a więc sama uprawa zbóż. Jeśli w tym etapie dojdzie do powstania mykotoksyn, nie mogą być one już usunięte, przenosząc je na inne rośliny, a w przypadku wykorzystania takiego zboża do produkcji produktów żywnościowych spowoduje to także utratę jakości takiego produktu. Spożycie przez konsumentów może spowodować poważny uszczerbek na zdrowiu (Farian 2019). Należy wspomnieć, że wykorzystanie takiego zboża do produkcji pasz powoduje także negatywne skutki dla zwierząt. W rezultacie spożywanie mięsa lub produktów pochodzących od takich zwierząt powoduje także negatywne skutki dla organizmu ludzkiego, a może nawet zagrażać życiu. Wskazuje się, że w krajach, w których występują restrykcyjne przepisy dotyczące uprawy zbóż i możliwego stężenia mykotoksyn, tak jak w Stanach Zjednoczonych, straty ekonomiczne są większe w porównaniu do strat w organizmach ludzkich. Wynika to z tego, że zboże zainfekowane w wysokim stopniu mykotoksynami zazwyczaj musi podlegać utylizacji. Nie dotrze więc w takiej postaci do konsumenta, a straty finansowe poniesie jedynie producent zboża (Mitchell i in. 2016).

[* https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/mycotoxins, [dostęp z dnia 17.04.2023 r.]

Powstawanie mykotoksyn determinowane jest splotem różnorodnych czynników. Wśród nich Mir i in. (2021) wskazują warunki klimatyczne przed żniwami oraz podczas żniw, wilgotność w czasie zbiorów oraz podczas magazynowania, warunki magazynowania, odsetek uszkodzenia zboża, warunki suszenia oraz temperaturę magazynowania. Największą rolę odgrywają więc warunki klimatyczne (Daou 2021), w tym temperatura oraz wilgotność (Zingales i in. 2022; Neme i Mohammed, 2017) oraz stężenie CO2 (Perrone 2020). Na zwiększone ryzyko powstawania mykotoksyn narażone są, ze względu na gorący klimat, kraje afrykańskie, jednak z uwagi na ocieplenie klimatu, ryzyko to zwiększa się w większości krajów na świecie, także europejskich (Fumagalli i in. 2021). Wskazuje się, że przechowywanie zbóż w warunkach utrzymywania wilgotności względnej powietrza na poziomie powyżej 18% stanowi podstawę do rozwoju pleśni. Reakcja ta może zaistnieć nawet podczas utrzymywania niskiej temperatury (Sobczyk 2000). Dlatego rekomendowane jest utrzymywanie wilgotności w zakresie 10-14% (Rut, Kulińska, 2021 za Pohorecki, Wroński, 1979). Należy wspomnieć także, że proces suszenia zboża należy do najbardziej energochłonnych, a przez to najbardziej kosztownych ze względu na duże zużycie energii elektrycznej oraz paliw stałych lub płynnych (Rut, Kulińska, 2021). Straty jakościowe powstające na skutek zaniedbań w tym zakresie wpływają na straty ekonomiczne poprzez spadek cen zbóż (Ipsita i in. 2013). Niezdatność surowców do produkcji żywności powoduje utratę możliwości ich pierwotnego przeznaczenia, co wpływa na niemożność zaspokojenia popytu potencjalnych odbiorców, utratę ich zaufania, co negatywnie wpływa na przyszłe możliwości współpracy, a w rezultacie na utratę konkurencyjności rynkowej. Wśród zastosowań takiego towaru wskazać można przeznaczenie zepsutego zboża na nawóz lub wsad do produkcji biogazu. Wymaga to jednak poszukiwania nowych odbiorców, co może powodować konieczność obniżenia ceny oferowanego zboża ze względu na konieczność szybkiego działania zapobiegając ryzyku dalszemu jego psuciu. Z tego względu system monitorowania wzrostu ryzyka rozwoju pleśni jest ważnym rozwiązaniem mogącym zmniejszać straty oraz koszty funkcjonowania przedsiębiorstwa, wpływając pozytywnie na jego kondycję finansową, utrzymywanie pozytywnych relacji z kontrahentami oraz pozycji na rynku. 

Zaawansowany rozwój pleśni, który powoduje całkowitą niezdatność zboża do spożycia w jakiejkolwiek formie generuje także innego typu koszty dla przedsiębiorstwa. Największe straty występują w przypadku niemożności sprzedaży zakupionego surowca, gdyż koszty jego zakupu nie mogą być w jakimkolwiek stopniu pokryte przychodami ze sprzedaży. Strata natomiast wpływa na zmniejszenie wartości zysku netto. Może ona jednak ulec zmniejszeniu w przypadku znalezienia innego miejsca zbytu oraz zastosowania zepsutego zboża. W przypadku konieczności obniżenia jego ceny, przychody ze sprzedaży będą jednak niższe od zakładanej pierwotnie ich wartości. Innego rodzaju straty wiążą się z kosztami utylizacji zepsutego zboża oraz jego transportem, a także z czyszczeniem zbiorników, w których przechowywano zepsute ziarno i ich odkażaniem w celu przywrócenia do pierwotnych funkcji przechowalniczych. Wskazuje się, że jakakolwiek ilość zepsutego ziarna pozostawiona w silosie będzie przenosiła zanieczyszczenia do nowego ziarna (Tys i in. 2011). Należy wspomnieć także, że w wyniku rozwoju globalizacji oraz rozwoju handlu międzynarodowego przenoszenie mykotoksyn stało się problemem globalnym i dotyczy krajów zarówno słabo, jak i wysoko rozwiniętych (Kowalska, Kowalski, 2020).

Należy nadmienić także, że wdrożenie systemu monitorowania ryzyka wystąpienia i rozwoju pleśni wiąże się z kosztami, do których należy zakup aparatury i czujników umożliwiających monitorowanie parametrów, takich jak temperatura oraz wilgotność, ich montaż, czy też późniejsze monitorowanie i bieżąca analiza danych. W długim okresie koszty te będą jednak z pewnością niższe w porównaniu do wartości strat, jakie generowałyby zepsute surowce. 

Podsumowując, proponowane rozwiązanie w zakresie monitorowania ryzyka rozwoju pleśni może być istotnym czynnikiem umożliwiającym unikanie strat wynikających z przechowywania surowców rolniczych. Jest to ważne z punktu widzenia kosztów przez oraz generowania zysków z działalności. Jako spodziewane korzyści ekonomiczne, jakie może przynieść powodzenie realizacji projektu w przypadku niewystąpienia zewnętrznych czynników wskazać można: utrzymanie cen przechowywanych produktów rolnych ze względu na wysoką ich jakość, zapewnienie ciągłości sprzedaży oraz utrzymanie pozytywnych kontaktów z dotychczasowymi klientami i możliwość zdobywania nowych kontrahentów, przewaga konkurencyjna na rynku w zakresie wykorzystywanego innowacyjnego rozwiązania. Korzyści ekonomiczne wynikające z zastosowania proponowanego rozwiązania będą z pewnością przewyższać poniesione koszty.

Bibliografia

Abass, A. B., Ndunguru, G., Mamiro, P., Alenkhe, B., Mlingi, N., &Bekunda, M. (2014). Post-harvest food losses in a maize-based farming system of semi-arid savannah area of Tanzania. Journal of stored products research, 57, 49-57, Post-harvest food losses in a maize-based farming system of semi-arid savannah area of Tanzania - ScienceDirect

Befikadu D. 2014. Factors affecting quality of grain stored in Ethiopian traditional storage structures and opportunities for improvement. International Journal of Sciences: Basic and Applied Research, 18(1), https://core.ac.uk/download/pdf/249334282.pdf 

Broda M., Grajek W., 2009. Mikroflora ziaren zbóż i metody redukcji skażenia mikrobiologicznego. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 2.

Eskola, M., Kos, G., Elliott, C. T., Hajšlová, J., Mayar, S., Krska, R. (2020). Worldwide contamination of food-crops with mycotoxins: Validity of the widely cited ‘FAO estimate’of 25%. Critical reviews in food science and nutrition, 60(16), 2773-2789, https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/10408398.2019.1658570 

Farian, E. (2019). Mikotoksyny w świeżych owocach–szkodliwe związki pochodzenia naturalnego. Med Środow, 22(1–2), https://depot.ceon.pl/handle/123456789/18573 

Fumagalli, F.; Ottoboni, M.; Pinotti, L.; Cheli, F. Integrated Mycotoxin Management System in the Feed Supply Chain: Innovative Approaches. Toxins 2021, 13, 572. https://doi.org/10.3390/toxins 13080572, https://www.mdpi.com/2072-6651/13/8/572

Ginter A., Szarek A., 2010: Sytuacja dochodowa producentów zbóż na przykładzie uprawy pszenicy, Journal of Agribusiness and Rural Development, https://bibliotekanauki.pl/articles/43284.pdf 

Hodges R.J., Buzby J.C., Bennett B. 2011. Post-harvest losses and waste in developed and less developed countries: opportunities to improve resource use. Journal of Agricultural Science. 2011(149), https://www.cambridge.org/core/journals/journal-of-agricultural-science/article/abs/postharvest-losses-and-waste-in-developed-and-less-developed-countries-opportunities-to-improve-resource-use/BF391D722265530B3964F03AD1A7199D 

https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/mycotoxins, [dostęp z dnia 17.04.2023 r.]

Ipsita D., Girish K., Narendra G.S. 2013. Microwave Heating as an Alternative Quarantine Method for Disinfestation of Stored Food Grains. International Journal of Food Science, 13, https://www.hindawi.com/journals/ijfs/2013/926468/ 

Janik, E., Niemcewicz, M., Ceremuga, M., Stela, M., Saluk-Bijak, J., Siadkowski, A., & Bijak, M. (2020). Molecular aspects of mycotoxins—A serious problem for human health. International journal of molecular sciences, 21(21), 8187, https://www.mdpi.com/1422-0067/21/21/8187

Kowalska G., Kowalski R. (2020). Kontrola obecności mykotoksyn w produktach rolniczych i żywności. Cz. I. Praca przeglądowa. Agronomy Science, 75(3), 19-42, https://czasopisma.up.lublin.pl/index.php/as/article/view/1620 

Kowalsk S., Tabor S. 2003. Koszty logistyczne w wybranych gospodarstwach rolniczych. Inżynieria Rolnicza, 10(52).

Kręcidło Ł., Krzyśko-Łupicka T., 2015. Sensitivity of molds isolated from warehouses of food production facility on selected essential oils. Inż. Ekolog. 43, http://www.ecoeet.com/WRAZLIWOSC-GRZYBOW-WYIZOLOWANYCH-Z-MAGAZYNOW-ZAKLADU-PRZEMYSLU-SPOZYWCZEGO-NA-WYBRANE-OLEJKI-ETERYCZNE,58910,0,2.html 

Kwiatkowski, C., Harasim, E. (2019). Produkcja rolnicza a bezpieczna żywność: wybrane aspekty. wydano nakładem Instytutu Naukowo-Wydawniczego" Spatium", https://www.researchgate.net/profile/Cezary-Kwiatkowski-3/publication/342162902_Produkcja_rolnicza_a_bezpieczna_zywnosc_-_wybrane_aspekty/links/5ee62702299bf1faac55c8a8/Produkcja-rolnicza-a-bezpieczna-zywnosc-wybrane-aspekty.pdf 

Lai J.Y., Myers R., Hanson S. 2003. Optimal On-Farm Grain Storage by Risk-Averse Farmers, Journal of Agricultural and Resource Economics 28, https://www.jstor.org/stable/40987967 

Mielniczuk E., Skwaryło-Bednarz B. 2020. Fusarium head blight, mycotoxins and strategies for their reduction. Agronomy. 10, https://www.mdpi.com/681304 

Mitchell, N. J., Bowers, E., Hurburgh, C., Wu, F. 2016. Potential economic losses to the US corn industry from aflatoxin contamination. Food Additives & Contaminants: Part A, 33(3), 540-550, Potential economic losses to the USA corn industry from aflatoxin contamination - PMC (nih.gov) 

Neme, K., & Mohammed, A. (2017). Mycotoxin occurrence in grains and the role of postharvest management as a mitigation strategies. A review. Food Control, 78, 412-425, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0956713517301329

Olorunfemi B.J., Adejuyigbe S.B., Adekunle A.A. 2015. Development of Computer-aided Management for Grain Reception at grain storage silos in Nigeria, International Journal of Engineering and Applied Sciences. 2(7), https://www.neliti.com/publications/257871/development-of-computer-aided-management-for-grain-reception-at-grain-storage-si 

Pohorecki R., Wroński S. 1979. Kinetyka i termodynamika procesów inżynierii chemicznej. Warszawa: WNT.

Przybył J., Sęk T. 2010. Zbiór zbóż i roślin podobnych technologicznie. Wyd. UP, Poznań.

Ramesh A.1999. Priorities and Constraints of Post harvest Technology in India, In: Y. Nawa, Post harvest Technology in Asia. Japan International Research Centre for Agricultural Sciences, Tokyo. 

Rut J., Kulińska E. 2021. Zarządzanie łańcuchem logistycznym w systemach magazynowania zbóż. Gospodarka Materiałowa i Logistyka, (12), https://bibliotekanauki.pl/articles/2092469.pdf 

Saavary S., Willocquet L., Pethybridge S.J., Esker P., McRoberts N., Nelson A. 2019. The global burden of pathogens and pests on major food crops. Nature Ecology and Evolution. 3(3), https://www.nature.com/articles/s41559-018-0793-y 

Sobczyk W. 2000. Substancje obce w żywności. Żywność bezpieczna. Wydawnictwo Naukowe Akademii Pedagogicznej, Kraków, http://rep.up.krakow.pl/xmlui/handle/11716/1814 

Szymonik A. 2010. Logistyka i zarządzanie łańcuchem dostaw, Warszawa: Difin.

Szyszło J. 2002. Technologie i techniki w przechowalnictwie zbóż. Warszawa: Wydawnictwo IBMIER.

Tys J., Rusinek R., Gładkowski K., Korbas M., Jajor E., Olejarski P. 2011. Suszenie i przechowywanie rzepaku. Polskie Stowarzyszenie Producentów Olej, Warszawa.

Zain M. E. 2011. Impact of mycotoxins on humans and animals. Journal of Saudi chemical society, 15(2), https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1319610310000827 

Żuk J. 2008. Koncepcja logistyki nowoczesnej technologii magazynowania i przetwórstwa zbóż. Przegląd Zbożowo-Młynarski, (9), https://agro.icm.edu.pl/agro/element/bwmeta1.element.agro-article-9e80f646-2e2b-484c-a370-15ed69de9e03