Масов баланс в производството на храни: изчисляване и приложение

Ключови изводи от това ръководство

• Ясна системна граница и общ период от време са първите изисквания за валиден баланс.
• Наред с общия баланс на масата, балансите за вода, сухо вещество, мазнини или активен компонент могат да идентифицират по-бързо първопричината.
• Използвайте действителни оперативни записи за претегляне и движения на производствени партиди, вместо планирано потребление по рецепта.
• Необяснима разлика може да възникне от измерване, запис, време на прекъсване или действителна загуба в процеса.

Какво е баланс на масата?

Запазването на масата означава, че масата нито се създава от нищото, нито изчезва в определена система. В хранителния процес суровините могат да включват суровини, вода, спомагателни материали и преработка. Резултатите включват готови продукти, полуготови продукти, странични продукти, отпадъци, проби, разливи и изпарение. Разликата между акциите при отваряне и затваряне също влиза в уравнението.

Ръководството за измерване с отворен достъп, публикувано от FAO и WRAP, обяснява, че подходът на баланса на масата, сравняващ теоретичното производство от закупени суровини с действителното производство, като същевременно отчита промените в запасите, може да измери загубата на храна на ниво съоръжение. Подходът има смисъл само когато коефициентите на преобразуване и качеството на данните са достатъчно разбрани.

Inputs + Opening stock = Outputs + Closing stock + Explainable losses + Unexplained difference

Граница на системата и прекъсване на времето

Едни и същи данни дават различни резултати при различни граници. Един баланс може да покрива един миксер, една производствена поръчка, цяла линия, смяна, ден или месец. Ясно разграничете междинния запас вътре в границата от потоците, които я напускат. Продуктът, оставен в резервоар за пълнене, например, е приключващ запас; продукт, измит в канализацията, е резултат. Записването на двете като „загуба“ скрива основната причина.

Всички източници трябва да използват едно и също времево прекъсване. Ако материалите, консумирани по време на нощна смяна, станат производствена продукция на следващия ден, балансът за календарен ден създава фалшива разлика. Предпочитайте оперативни граници като затваряне на производствена поръчка, време за изпразване на резервоара или физическо преброяване. Маркиране на късни записи и ретроспективни корекции в отчета.

От общата маса към баланса на компонентите

Общият баланс показва, че съществува разлика; балансът на компонентите помага да се стесни защо. Водният баланс може да се проследи при сушене и пържене, мазнина и сухо вещество при стандартизация на мазнини, разтворими твърди вещества в концентрати и критични микрокомпоненти в обогатени продукти. Открито лицензираният пример за хранително инженерство на LibreTexts задава отделни баланси на вода, твърди вещества и масло за пържене на картофи, за да се изчисли количеството на продукта, изпарената вода и абсорбираното масло.

Концентрациите на компонентите трябва да използват една и съща основа. Проверете конверсиите на мокра основа, суха основа, процент, ppm и плътност. Ако резултатът от проба не представлява средната стойност на партидата, едно привидно точно изчисление може да доведе до грешно решение. Лабораторната неопределеност и допустимите отклонения при претегляне трябва да бъдат отразени в допустимите граници.

Прост пример за производствена поръчка

Помислете за производството на сос, използвайки 720 kg основна суровина, 180 kg вода, 80 kg масло и 20 kg подправки: общо вложените средства са 1000 kg. В края на пълненето оперативните записи показват 920 kg годен за продажба продукт, 24 kg преработка с одобрено качество, 8 kg проби и дренаж и 30 kg изчислено изпарение. Още 10 кг остават в резервоара и линията в края на периода. Общо отчетеното е 992 кг, оставяйки необяснима разлика от 8 кг.

Необяснимата разлика е 0,8%. Това само по себе си не може да се оцени като добро или лошо; сравнете го с капацитета на процеса, измервателната система и риска. Проучете калибрирането на мащаба, преобразуването на единици, прекъсванията на времето, незаписаната преработка, задържането на линията и действителните разливи в този ред. Автоматичното записване на цялата разлика като „загуба“ прикрива проблемите с данните.

Unexplained difference rate = Unexplained difference / Total input × 100

Добивът, загубата от процеса и отпадъците са различни показатели

Добивът обикновено е съотношението на приетия продукт към съответния вход. Загубата от процеса може да се отнася до очаквани, дефинирани загуби, докато отпадъците описват материал, напускащ хранителната верига. Страничен продукт може да има икономическа стойност; преработката се връща към следващо производство. Комбинирането на тези категории в едно поле изкривява както разходите, така и отчитането за устойчивост.

Платформата на FAO за измерване на загубата на храна разглежда количественото измерване на загубата като методология, която е по-широка от определянето на процентна цел. Бизнесът трябва отделно да кодира загубата на годни за консумация продукти и негодни за консумация части, планирани загуби от процеса и загуби, свързани с повреда, както и възстановени странични продукти и изхвърлени отпадъци. Това насочва инвестициите за подобряване към действителната точка на загуба.

Модел на данни за надежден масов баланс

Идеалният източник на данни е действителното потребление на производствена партида, свързано с производствената поръчка. Приемане, трансфери, дозиране, производствена продукция, отхвърляне на качеството, преработка, вземане на проби, унищожаване и изпращане трябва да използват едни и същи дефиниции на количество и единица. Когато са интегрирани везни или измервателни уреди, запазвайте идентичността на устройството, времето за измерване и състоянието на калибриране.

Стандартната рецепта е полезна за очакваната консумация, но не може да замени действителната консумация. Когато оператор замени материал, остави част от торба неизползвана или предозира съставка, действителното движение трябва да се запише отделно. Разликата между рецепта с контролирана версия и действителни оперативни записи е важен индикатор за отклонение от процеса.

• Основни данни за материал, производствена партида и единица
• Производствена поръчка и вариант на рецепта
• Оперативни записи за действително претегляне или дозиране
• Продукти, странични продукти, преработка и отпадъци
• Отваряне и затваряне на междинни запаси
• Параметри на преобразуване като плътност, влага и сухо вещество
• Измервателно устройство, толеранс и доказателства за калибриране

Анализ на първопричината, когато се появи разлика

Първо разграничете разликите в данните от физическите разлики. Отрицателни наличности, грешни единици, дублирани записи за потребление, незатворени производствени поръчки или неправилни филтри за дата могат да създадат разлики без физическа загуба. След тези проверки проучете загубите в процеса: задържане на оборудването, изпаряване, пресяване, загуби при транспортиране, преходи при стартиране и край на цикъла, почистване и вземане на проби.

Анализирайте тенденциите по продукт, линия, смяна, оборудване и версия на рецепта. Приемлива средна разлика може да крие систематично отклонение на една смяна. Задайте контролни граници, като използвате несигурността на измерването и нормалната вариация на процеса, като избягвате ненужни аларми за всяко малко отклонение.

Споделен индикатор за операции, разходи и устойчивост

Масовият баланс се простира отвъд производствения инженеринг. Необяснимите разлики влияят върху стойността на запасите и цената на продукта; прекомерните загуби намаляват капацитета и енергийната ефективност; неправилната класификация на страничните продукти изкривява твърденията за устойчивост. Един и същ модел на данни може да даде различни гледни точки на екипите за производство, финанси, качество и околна среда.

Докладите за управление трябва да представят входящи данни, приет продукт, преработка, странични продукти, планирани загуби, необясними разлики и закъснения на данните заедно, а не един процент. Близки действия със собственик, целева дата и метод за проверка. След подобрение проверете дали контролът върху качеството на продукта и безопасността на храните се поддържа, както и дали разликата е намаляла.

Източници на компилация

1. FAO / UNEP / WRAP — Guidance on food waste measurement — Measurement through mass balance
2. Food and Agriculture Organization of the United Nations — Food loss measurement — Technical Platform on Food Loss and Waste
3. Engineering LibreTexts — Introduction to Biosystems Engineering — Material (Mass) Balance
4. Food Loss and Waste Protocol — Food Loss and Waste Accounting and Reporting Standard
5. Food and Agriculture Organization of the United Nations — Global Standard to Measure Food Loss and Waste
6. European Commission Joint Research Centre — Preventing food waste — material flow analysis and measurement

Свързани ръководства