Матеріальний баланс харчового виробництва

Розрахунок матеріального балансу є найважливішим етапом проектування.

На підставі матеріального балансу розраховуються:

обладнання, необхідне виконання виробничого плану (кількість і продуктивність);
потреба підприємства у сировині, напівфабрикатах та допоміжних матеріалах;
визначається ефективність використання устаткування;
визначається вихід придатної продукції, виробничі та невиробничі втрати;
здійснюються економічні розрахунки, він також є основою розрахунку собівартості продукції;
дозволяє вибрати найбільш оптимальний варіант технології;
служить основою визначення впливу технологічного процесу на екологію і розрахунку потужності очисних установок і споруд.

Матеріальний баланс виконується, зазвичай, в одиницях маси чи обсягу.

Загальний балансскладають за всіма компонентами сировини, напівпродуктів, основним і допоміжним матеріалам, що застосовуються у технології.

Приватний балансскладають за основним компонентом сировини і, як правило, він є складовою загального балансу.

До розрахунків матеріального балансу слід віднести визначення виходу основного та побічних продуктів, витратних коефіцієнтів за сировиною, виробничих втрат. Тільки визначивши матеріальні потоки, можна зробити конструктивні розрахунки виробничого устаткування, оцінити економічну ефективність та доцільність виробничого процесу. Складання матеріального балансу необхідно як із проектуванні нового, і під час аналізу роботи діючого виробництва.

Розрізняють теоретичний та фактичний матеріальний баланс.

Теоретичний балансрозраховують під час проектування виробництванового продукту, коли відсутня повна інформація про технологічний процес і практично неможливо провести оцінку втрат, що виникають у процесі виробництва. Теоретичний матеріальний баланс заснований на стехіометричному співвідношенні реакцій протікають при отриманні продукту.

Фактичний матеріальнийбаланс становлять з урахуванням реальних даних із аналізу роботи лабораторних, досвідчених, напівпромислових і промислових установок. При збільшенні обсягу виробництва від лабораторних установок до промислових ступінь надійності та достовірності даних зростає. При складанні цього балансу враховуються виробничі втрати, які під час масовому виробництві товарів. Ці втрати є додатковою витратою сировини, напівпродуктів і готового продукту на розлив, витік через нещільність апаратів, трубопроводів, запірної апаратури, а також втрати на винесення з ємностей за рахунок випаровування та додаткові витрати на миття, чищення, знезараження обладнання.

Технологічний процесце сукупність технологічних операцій (або стадій) спрямованих на отримання будь-якого продукту або напівфабрикату. Технологічний процес, як правило, складається з декількох технологічних операцій (стадій ), які можуть здійснюватися послідовно, паралельно або за змішаним типом. Кожна операція здійснюється в одному окремому апараті або в декількох апаратах за тих самих умов.

Матеріальний баланс розраховується за операціями чи з усього процесу загалом.

Розрахунок фактичного матеріального балансу полягає в технологічному регламенті, як основному документі виробництва. Основою матеріального розрахунку є фундаментальний закон збереження маси речовини, на якому ґрунтуютьсявсі наші уявлення про технологічні процеси.

Для наочності розглянемо такий приклад. Візьмемо якийсь апарат, у якому здійснюється технологічний процес (рисунок 1).

Малюнок 1 – Схематичне зображення технологічного процесу

У цей апарат подається сировина в кількості (масі) МА та МВ та технологічні добавки у кількості МС, а з апарату виходить готовий продукт у кількості МД та утворюються відходи у кількості МО. Скориставшись законом збереження маси, отримаємо:

Тобто маса входять (подаються) на операцію речовин МВХ дорівнює масі вихідних (отриманих) після операції речовин МВИХ .

Це рівняння називаєтьсярівнянням матеріального балансу.

З рівняння видно, що в процесі виробництва продукту відбувається перенесення маси з одних компонентів, що входять в апарат до інших, що виходять із нього.

Наприклад, ми хочемо зварити макарони. Беремо певну кількість (масу) макаронів МА. Засипаємо їх у певну кількість окропу МВ і засипаємо певну кількість солі МС. Через певний час макарони готові. Зливаємо зайву воду МЕ і ми залишаємо готовий продукт у кількості МД. Для простоти ми не враховували втрати води на випаровування.

Вибір способу розрахунку матеріального балансу залежить від типу прийнятої технологічної схеми виробництва. Перш ніж приступити до складання матеріального балансу, слід мати чітке уявлення про сам процес, його стадії, умови протікання, склад сировини та її властивості, технологічні втрати.

Особлива увага приділяється організаційній структурі технологічного процесу, технологічним маршрутам матеріальних потоків, кількості стадій, наявності паралельних операцій, періодичності процесу.

Матеріальний баланс можна представляти як таблиці, рівняння чи діаграми.

У харчовій промисловості найчастіше матеріальний баланс подають у вигляді таблиці. Таблиця матеріального балансу і двох частин. Права частина називається прибутковою і позначається «Прихід » або «Подано ». Тут записуються сировинні матеріальні потоки що надходять до апарату з покомпонентною розшифровкою.

Ліва частина іменується видатковою і позначається словами «Витрата 9» або «Отримано 9». Сюди записуються всі матеріальні потоки, що залишають апарат. До них також відносяться потоки продуктів (цільової та побічних), неперетвореної сировини та технологічні втрати.

Терміни «Прихід» і «Витрата» історично прийшли з бухгалтерської документації, але втратили початковий фінансовий зміст і позначають масу (кількість) речовин, що надходять у апарат, машину або реактор і що виходять з нього .

Першим номером у витратній частині записують цільовий продукт, а потім поміщають втрати. Іноді для зручності і наочності втрати записують окремо в стовпчику (як це показано в прикладі).

Прибуткова частина повинна дорівнювати видатковій і це є основним принципом складання балансу.

У разі нерівності прибуткової та видаткової частини балансу слід встановити причину розбіжності. Цими причинами можуть бути: невраховані втрати, помилки технохімічного контролю та елементарні помилки у обчисленнях.

Розрахунок матеріального балансу здійснюють на одиницю продукції

Як правило, розрахунок матеріального балансу починають із кінця, тобто з останньої стадії технологічного процесу.

Можна проводити розрахунок і з початку технологічного процесу, але тоді наприкінці розрахунку, при виведенні збалансу доведеться за пропорцією перерахувати кількість сировини, необхідної для виробництва одиниці виробленої продукції.

. За одиницю продукції приймають, зазвичай, 1000 кг чи 1000 літрів.

У тих випадках коли в розрахунках виникає необхідність переходу від твердих продуктів у рідкі (або навпаки) виробляють перерахунок, використовуючи значення щільності продукції.

або

де V - обсяг продукту (м 3); m – маса продукту (кг); D – густина продукту (кг/м 3 ).

Значення щільності продукції беруть, як правило, із довідкової літератури. При цьому необхідно враховувати, що густина продуктів залежить від температури.

Найважливіше у розрахунку матеріального балансу це зрозуміти його алгоритм.