食品工廠工藝計(jì)算主要是應(yīng)用守恒定律來研究生產(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)、過程經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、節(jié)能分析以及過程優(yōu)化的基礎(chǔ)。以下對(duì)食品工廠設(shè)計(jì)中的物料衡算作分析。
物料衡算是食品工廠設(shè)計(jì)工藝計(jì)算中最基本也是最重要的內(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。物料衡算適用于整個(gè)生產(chǎn)過程，也適用于生產(chǎn)過程的每階段。 計(jì)算時(shí)，既可做總的物料衡算，也可以對(duì)混合物中某組分做物料衡算。
食品工廠設(shè)計(jì)時(shí)經(jīng)過物料衡算，可以得出加人設(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)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)食品工廠設(shè)計(jì)物料衡算的作用
(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)算和設(shè)備選型提供依據(jù)。
(3)是編制設(shè)計(jì)說明書的原始資料。
(4)幫助制定最經(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)食品工廠設(shè)計(jì)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)，產(chǎn)成品的質(zhì)量指標(biāo)。
(三)食品工廠設(shè)計(jì)物料衡算的結(jié)果
(1)加人設(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(duì)密度。
(6)各組分物料的體積。
(四)食品工廠設(shè)計(jì)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)。
(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(jiǎn)單的方框表示過程中的設(shè)備，用線條和箭頭表示每個(gè)流股的途途徑和流向，并標(biāo)出每個(gè)流股的已知交量(如流量、組成)及單位。對(duì)些未知的交量， 可用符號(hào)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。
在食品工廠設(shè)計(jì)時(shí)還要考慮食品生產(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。
(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。食品工廠設(shè)計(jì)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。繪制食品工廠設(shè)計(jì)平衡圖(見上圖)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。
(6)校核計(jì)算結(jié)果。
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