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食品工廠工藝計算主要是應用守恒定律（物質不滅定律）來研究生產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行食品工廠工藝設計、經濟效益評價、節(jié)能分析以及工藝過程優(yōu)化的基礎。此外，還要對生產用水、用汽做出計算。今天講一講其中的物料衡算。
五、物料衡算計算題
物料衡算是工藝計算中最重要的內容之一，它是能量衡算的基礎。物料衡算的理論依據(jù)是質量守恒定律，即在一個孤立體系中，不論物質發(fā)生任何變化，它的質量始終不變（不包括核反應，因為核反應能量變化非常大，此定律不適用）。根據(jù)這一定律，輸入某一設備的原料量必定等于生產后所得產品的量加上生產過程中物料損失的量。
在物料計算時，計算對象可以是全廠、全車間、某一生產線、某一產品，在一年或一月或一日或一個班次，也可以是單位批次的物料數(shù)量。
經過物料衡算，可以得出加入設備和離開設備的物料（包括原料、中間產品、產品）各組分的成分重量和體積。由此可以進一步計算出產品的原料消耗定額、晝夜或年消耗量，以及有關的排出物料量。在設計中往往要進行全廠的物料衡算和工序的物料衡算兩種計算，根據(jù)計算結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
物料衡算包括該產品的原輔料和包裝材料的計算。
1、取得原料、輔助材料的消耗量及主、副產品的得率。
2、為熱量衡算、設備計算、設備選型和勞動定員提供依據(jù)。
3、是編制設計說明書的原始資料。
4、有利于制定最經濟合理的工藝條件，確定最佳工藝路線。
5、為成本核算提供計算依據(jù)。
二、物料衡算的依據(jù)
1、生產工藝流程示意圖。
2、所需的理化參數(shù)和選定的工藝參數(shù)，成品的質量指標等。
三、物料衡算的結果
1、加入設備和離開設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、物料衡算計算步驟
1、收集計算數(shù)據(jù)
列出已知條件和選定工藝參數(shù)包括生產規(guī)模、生產班次、班產量、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備，用線條和箭頭表示每個流股的途徑和流向，并標出每個流股的已知變量（如流量、組成）及單位。對一些未知的變量，可用符號表示。
3、選定計算基準
一般以t/d或kg/h為單位。
4、列出物料衡算式，然后用數(shù)學方法求解。
在食品生產過程中，一些只有物理變化、未發(fā)生化學反應的單元操作，如混合、蒸餾、干燥、吸收、結晶、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 表示無化學反應的連續(xù)過程物料流程
圖1表示無化學反應的連續(xù)過程物料流程圖中方框表示一個體系，虛線表示體系邊界。有三個流股，即進料F、出料P和出料W，有兩個組分，每個流股的流量及組成如圖所示。圖中x為質量分數(shù)。
無化學反應的連續(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、將計算結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。平衡圖的內容包括物料名稱、質量、物料流向、投料順序等。
繪制平衡圖（圖2）時，實線箭頭表示物料主流向，必要時用細實線表示物料支流向。
圖2 油脂浸出車間混合油蒸發(fā)工序物料平衡圖
6、校核計算結果。
五、物料衡算計算題
例題：年產2000t大豆發(fā)酵飲料的物料計算。
(一）大豆發(fā)酵飲料生產工藝：
大豆→篩選→熱燙→浸泡→磨漿→均質→暫存（需加糖）→熟化與殺菌→冷卻→發(fā)酵→調配→均質→罐裝→殺菌→冷卻→檢驗→成品。
(二）工藝技術經濟指標及基礎數(shù)據(jù)。
1、主要工藝技術經濟指標及基礎數(shù)據(jù)見表1。
表1 大豆發(fā)酵飲料主要工藝技術經濟指標及基礎數(shù)據(jù)
2、調配時添加配料配方見表2
表2 配料配方
注：百分比均為質量分數(shù)
(三）以1t大豆（原料量）為計算基準進行計算
①1t大豆出漿：（14-14×1%）×103=13860（kg）
�、跁捍鏁r需加糖：13860×9%=1247.40（kg）
此時豆液重：13860+1247.4=15107.4（kg）
�、郯l(fā)酵時需加入發(fā)酵菌液：15107.4×4%=604.296（kg）
發(fā)酵時豆液重：15107.4+604.296=15711.696（kg）
�、艹�0.6%的檢樣損失，調配時豆液重：15711.696-15711.696×0.6%=15617.426（kg）
�、菡{配時，各配料加入量計算結果見表3。
表3 各配料加入量
⑥調配后漿液重：15617.426+4389.277=20006.703（kg）
�、邷p去罐裝損失，1t大豆可生產飲料量：20006.703-2006.703×0.8%=19846.649（kg）
(四）年產2000t大豆發(fā)酵飲料所需原料、輔料量，計算結果見表4。
表4 年產2000t大豆發(fā)酵飲料所需原料、輔料量
