logo search
Технология молока и молочных продуктов

Раздел 11. Производственные расчеты в молочной промышленности Глава 1. Материальный баланс в производстве молочных продуктов основные уравнения материального баланса

Материальный баланс служит для контроля производства, регулирования состава продукции, установления производственных потерь. С помощью материального баланса можно определить экономические показатели технологических процессов и способов производства (производственные потери, степень использования составных частей молока, расход сырья, выход готового продукта)

В основе материального баланса лежит закон сохранения вещества, записанный математически в виде двух уравнений.

Первое уравнение– это баланс сырья и вырабатываемых из него продуктов

(1)

где mс, mг, mп– масса соответственно сырья, готового и побочного продуктов, кг,П– производственные потери, кг.

После переработки масса получаемых продуктов меньше массы переработанного сырья. Разницу между ними составляют производственные потери. Производственные потери выражают также в процентах от количества переработанного сырья:

откуда

Тогда уравнение (1) примет вид

(2)

Второе уравнениематериального баланса составляют по массе сухих веществ молока или отдельных составных частей

Если составные части молока не претерпевают химических изменений в ходе технологических процессов, то количество их в сырье должно быть равно количеству в готовом и побочном продуктах. Баланс составных частей молока при его переработке можно составить так:

(3)

или

где чс, чг, чп– массовая доля составных частей молока соответственно в сырье, в готовом и побочном продуктах, %;Пч, – потери составных частей молока, кг.

Потери выражают в процентах от составных частей молока, cодержащихся в сырье:

где nч– потери составных частей молока, %.

После подстановки Пчв уравнение (3) второе уравнение материального баланса примет вид

или

(4)

Потери составных частей молока nчи потери сырьяn, выраженные в процентах, численно равны.

Баланс можно составить по любой части молока – жиру Ж, сухому остатку молокаС, сухому обезжиренному молочному остатку (СОМО)О. Так, баланс по жиру при сепарировании молока

где Жм, Жсл, Жоб, – массовая доля жира соответственно в молоке, сливках и обезжиренном молоке, %;nж– потери жира при сепарировании, %

Для производства сухого и сгущенного молока баланс можно составить по сухому молочному остатку:

(5)

где mсг– масса сгущенного молока, кг,Сн.м, Ссг– массовая доля сухого молочного остатка соответственно в нормализованном и сгущенном молоке, %;nc.в– потери сухих веществ при производстве сгущенного молока, %.

В уравнении (5) отсутствует одно слагаемое, так как при сгущении и сушке побочный продукт (вода) не содержит сухих веществ молока.

Решая совместно первое (2) и второе (4) уравнения материального баланса, можно определить массу сырья по готовому продукту при известном составе сырья, готового и побочных продуктов или установить массу готового продукта по массе сырья:

(6)

(7)

(8)

Материальные расчеты обычно проводят с учетом производственных потерь. При ориентировочных расчетах ими пренебрегают. Массу сырья готового и побочных продуктов без учета потерь определяют по формулам

(9)

(10)

(11)

Необходимо определить массу сливок для производства 500 кг масла, если массовая доля жира в масле составляет 78 %, в сливках – 38, в пахте – 0,7%. Нормативные потери при производстве масла составляют 0,6 %.

Для решения задачи воспользуемся формулой (7):

Массу готового продукта по сырью или массу сырья по готовому продукту можно определить как алгебраическим методом (по формулам), так и графическим (по расчетному треугольнику).

Сущность способа расчета с помощью треугольника состоит в следующем. В вершинах треугольника записывают массовую долю одной из составных частей молока, содержащихся в сырье чс, в готовомчги побочномчппродукта.

чг На внутренних сторонах треугольника

записывают значение массы сырья тс,

чг – чс чг – чп готового тг и побочного mп продуктов

mп mc напротив соответствующей им массовой

им массовой доли составной части моло-

чс mг чп ка. На внешних сторонах треугольника

чс – чп располагают величину разности между массовыми долями составных частей молока (расположенными в вершинах треугольника), полученную вычитанием из большей величины меньшей.

В соответствии с правилом расчетного треугольника составляют пропорцию: отношение внутренних сторон к внешним – величина постоянная для данного треугольника:

Из этого соотношения определяют необходимые величины.