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食品加工中怎么掌握物料衡算?

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2024-09-09  來源:FDA食安云
核心提示:食品工廠工藝計(jì)算主要是應(yīng)用守恒定律(物質(zhì)不滅定律)來研究生產(chǎn)過程的物料衡算和熱量衡算問題。物料衡算和能量衡算是進(jìn)行食品工廠工藝設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)、節(jié)能分析以及工藝過程優(yōu)化的基礎(chǔ)。此外,還要對生產(chǎn)用水、用汽做出計(jì)算。今天講一講其中的物料衡算。
    食品工廠工藝計(jì)算主要是應(yīng)用守恒定律(物質(zhì)不滅定律)來研究生產(chǎn)過程的物料衡算和熱量衡算問題。物料衡算和能量衡算是進(jìn)行食品工廠工藝設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)效益評價(jià)、節(jié)能分析以及工藝過程優(yōu)化的基礎(chǔ)。此外,還要對生產(chǎn)用水、用汽做出計(jì)算。今天講一講其中的物料衡算。
 
  物料衡算是工藝計(jì)算中最重要的內(nèi)容之一,它是能量衡算的基礎(chǔ)。物料衡算的理論依據(jù)是質(zhì)量守恒定律,即在一個(gè)孤立體系中,不論物質(zhì)發(fā)生任何變化,它的質(zhì)量始終不變(不包括核反應(yīng),因?yàn)楹朔磻?yīng)能量變化非常大,此定律不適用)。根據(jù)這一定律,輸入某一設(shè)備的原料量必定等于生產(chǎn)后所得產(chǎn)品的量加上生產(chǎn)過程中物料損失的量。
 
  在物料計(jì)算時(shí),計(jì)算對象可以是全廠、全車間、某一生產(chǎn)線、某一產(chǎn)品,在一年或一月或一日或一個(gè)班次,也可以是單位批次的物料數(shù)量。
 
  經(jīng)過物料衡算,可以得出加入設(shè)備和離開設(shè)備的物料(包括原料、中間產(chǎn)品、產(chǎn)品)各組分的成分重量和體積。由此可以進(jìn)一步計(jì)算出產(chǎn)品的原料消耗定額、晝夜或年消耗量,以及有關(guān)的排出物料量。在設(shè)計(jì)中往往要進(jìn)行全廠的物料衡算和工序的物料衡算兩種計(jì)算,根據(jù)計(jì)算結(jié)果分別繪制出全廠的物料平衡圖和工序的物料平衡圖。
 
一、物料衡算的作用
 
  物料衡算包括該產(chǎn)品的原輔料和包裝材料的計(jì)算。
 
  1、取得原料、輔助材料的消耗量及主、副產(chǎn)品的得率。
 
  2、為熱量衡算、設(shè)備計(jì)算、設(shè)備選型和勞動(dòng)定員提供依據(jù)。
 
  3、是編制設(shè)計(jì)說明書的原始資料。
 
  4、有利于制定最經(jīng)濟(jì)合理的工藝條件,確定最佳工藝路線。
 
  5、為成本核算提供計(jì)算依據(jù)。
 
二、物料衡算的依據(jù)
 
  1、生產(chǎn)工藝流程示意圖。
 
  2、所需的理化參數(shù)和選定的工藝參數(shù),成品的質(zhì)量指標(biāo)等。
 
三、物料衡算的結(jié)果
 
  1、加入設(shè)備和離開設(shè)備的物料各組分名稱。
 
  2、各組分的重量。
 
  3、各組分的成分。
 
  4、各組分的100%物料重量(即干物料量)。
 
  5、各組分物料的相對密度。
 
  6、各組分物料的體積。
 
四、物料衡算計(jì)算步驟
 
  1、收集計(jì)算數(shù)據(jù)
 
  列出已知條件和選定工藝參數(shù)包括生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)班次、班產(chǎn)量、原輔料利用率、包裝材料損耗率、成品得率等。
 
  2、按工藝流程順序用方塊圖和箭頭畫出物料衡算示意圖。
 
  圖中用簡單的方框表示過程中的設(shè)備,用線條和箭頭表示每個(gè)流股的途徑和流向,并標(biāo)出每個(gè)流股的已知變量(如流量、組成)及單位。對一些未知的變量,可用符號表示。
 
  3、選定計(jì)算基準(zhǔn)
 
  一般以t/d或kg/h為單位。
 
  4、列出物料衡算式,然后用數(shù)學(xué)方法求解。
 
  在食品生產(chǎn)過程中,一些只有物理變化、未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的單元操作,如混合、蒸餾、干燥、吸收、結(jié)晶、萃取等,這些過程可以根據(jù)物料衡算式,列出總物料和各組分的衡算式,再用代數(shù)法求解。
 
圖1 表示無化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)過程物料流程
 
 
  圖1表示無化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)過程物料流程圖中方框表示一個(gè)體系,虛線表示體系邊界。有三個(gè)流股,即進(jìn)料F、出料P和出料W,有兩個(gè)組分,每個(gè)流股的流量及組成如圖所示。圖中x為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
 
  無化學(xué)反應(yīng)的連續(xù)過程物料流程可列出物料衡算式。
 
  總物料衡算式:F=P+W
 
  每種組分衡算式:
 
  F·X f1 = P·X p1 + W·Xw1
 
  F·X f2= P·X p2+ W·Xw2
 
  5、將計(jì)算結(jié)果用物料平衡圖或物料平衡表(輸入-輸出物料平衡表)表示。
 
  物料平衡圖是根據(jù)任何一種物料的重量與經(jīng)過加工處理后得到的成品及少量損耗之和在數(shù)值上,是相等的原理繪制的。平衡圖的內(nèi)容包括物料名稱、質(zhì)量、物料流向、投料順序等。
 
  繪制平衡圖(圖2)時(shí),實(shí)線箭頭表示物料主流向,必要時(shí)用細(xì)實(shí)線表示物料支流向。
 
圖2 油脂浸出車間混合油蒸發(fā)工序物料平衡圖
 
 
  6、校核計(jì)算結(jié)果。

五、物料衡算計(jì)算題
 
  例題:年產(chǎn)2000t大豆發(fā)酵飲料的物料計(jì)算。
 
  (一)大豆發(fā)酵飲料生產(chǎn)工藝:
 
  大豆→篩選→熱燙→浸泡→磨漿→均質(zhì)→暫存(需加糖)→熟化與殺菌→冷卻→發(fā)酵→調(diào)配→均質(zhì)→罐裝→殺菌→冷卻→檢驗(yàn)→成品。
 
  (二)工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
 
  1、主要工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)見表1。
 
表1 大豆發(fā)酵飲料主要工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
 
  2、調(diào)配時(shí)添加配料配方見表2
 
表2 配料配方
 
  注:百分比均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)
 
  (三)以1t大豆(原料量)為計(jì)算基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算
 
 、1t大豆出漿:(14-14×1%)×103=13860(kg)
 
  ②暫存時(shí)需加糖:13860×9%=1247.40(kg)
 
  此時(shí)豆液重:13860+1247.4=15107.4(kg)
 
 、郯l(fā)酵時(shí)需加入發(fā)酵菌液:15107.4×4%=604.296(kg)
 
  發(fā)酵時(shí)豆液重:15107.4+604.296=15711.696(kg)
 
 、艹0.6%的檢樣損失,調(diào)配時(shí)豆液重:15711.696-15711.696×0.6%=15617.426(kg)
 
 、菡{(diào)配時(shí),各配料加入量計(jì)算結(jié)果見表3。
 
表3 各配料加入量
 
 、拚{(diào)配后漿液重:15617.426+4389.277=20006.703(kg)
 
 、邷p去罐裝損失,1t大豆可生產(chǎn)飲料量:20006.703-2006.703×0.8%=19846.649(kg)
 
  (四)年產(chǎn)2000t大豆發(fā)酵飲料所需原料、輔料量,計(jì)算結(jié)果見表4。
 
表4 年產(chǎn)2000t大豆發(fā)酵飲料所需原料、輔料量
編輯:foodqm

 
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