Массовый баланс в производстве продуктов питания: расчет и применение

Ключевые выводы из этого руководства

• Четкая граница системы и единый период времени являются первыми требованиями для действительного баланса.
• Помимо баланса общей массы, балансы по воде, сухому веществу, жиру или активным компонентам позволяют быстрее выявить первопричину.
• Используйте фактические операционные записи взвешивания и перемещения производственных партий, а не запланированное потребление по рецепту.
• Необъяснимая разница может возникнуть из-за измерения, записи, времени отключения или фактических потерь процесса.

Что такое массовый баланс?

Сохранение массы означает, что масса не создается из ничего и не исчезает внутри определенной системы. В процессе производства продуктов питания входные данные могут включать сырье, воду, вспомогательные материалы и переработку. Выходы включают готовую продукцию, полуфабрикаты, побочные продукты, отходы, пробы, разливы и испарения. Разница между начальным и конечным запасом также входит в уравнение.

В руководстве по измерениям в открытом доступе, опубликованном ФАО и WRAP, объясняется, что подход массового баланса, сравнивающий теоретическое производство за счет закупаемых ресурсов с фактическим производством, принимая во внимание изменения запасов, может измерить потери продовольствия на уровне предприятия. Этот подход имеет смысл только тогда, когда достаточно понятны коэффициенты конверсии и качество данных.

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

Граница системы и ограничение по времени

Одни и те же данные дают разные результаты в разных границах. Баланс может охватывать один миксер, один производственный заказ, всю линию, смену, день или месяц. Четко различайте промежуточные запасы внутри границы и потоки, выходящие из нее. Например, продукт, оставленный в заправочном баке, является итоговым запасом; продукт, смываемый в канализацию, является выходом. Запись обоих как «потеря» скрывает основную причину.

Все источники должны использовать одинаковую временную отсечку. Если материалы, израсходованные в ночную смену, становятся выпуском продукции на следующий день, баланс календарных дней создает ложную разницу. Предпочитайте операционные границы, такие как закрытие производственного заказа, время опорожнения резервуара или физический подсчет. Отмечайте просроченные записи и ретроспективные исправления в отчете.

От общей массы к балансу компонентов

Общий баланс показывает, что разница существует; баланс компонентов помогает сузить причину. Водный баланс можно отслеживать при сушке и жарке, жир и сухое вещество — при стандартизации жиров, растворимые сухие вещества — в концентратах и ​​критические микрокомпоненты — в обогащенных продуктах. Открыто лицензированный пример пищевой инженерии LibreTexts устанавливает отдельные балансы воды, твердых веществ и масла для жарки картофеля для расчета количества продукта, испарившейся воды и поглощенного масла.

Концентрации компонентов должны основываться на одной и той же основе. Проверьте преобразования влажного, сухого, процентного содержания, ppm и плотности. Если результат выборки не отражает среднее значение по партии, кажущийся точным расчет может привести к неправильному решению. Лабораторная неопределенность и допуски при взвешивании должны быть отражены в пределах приемки.

Простой пример производственного заказа

Рассмотрим производство соуса с использованием 720 кг основного сырья, 180 кг воды, 80 кг масла и 20 кг специй: общий объем затрат составляет 1000 кг. По окончании наполнения в оперативном учете зафиксировано 920 кг товарного продукта, 24 кг доделки, 8 кг проб и дренажа, 30 кг расчетного испарения. В конце периода в баке и линии остается еще 10 кг. Учтенная сумма составляет 992 кг, остается необъяснимая разница в 8 кг.

Необъяснимая разница составляет 0,8%. Одно это нельзя назвать хорошим или плохим; сравните его с возможностями процесса, системой измерения и риском. Изучите калибровку весов, преобразование единиц измерения, временные ограничения, незарегистрированные доработки, задержку линии и фактические утечки в указанном порядке. Автоматическая запись всей разницы как «потеря» скрывает проблемы с данными.

Unexplained difference rate = Unexplained difference / Total input × 100

Выход, технологические потери и отходы — это разные показатели.

Выход обычно представляет собой отношение выпуска принятой продукции к соответствующим затратам. Технологические потери могут относиться к ожидаемым, определенным потерям, тогда как отходы описывают материал, выходящий из пищевой цепи. Побочный продукт может иметь экономическую ценность; доработка возвращается к последующему производству. Объединение этих категорий в одном поле искажает отчетность как по затратам, так и по устойчивому развитию.

Платформа ФАО по измерению потерь продовольствия рассматривает количественное измерение потерь как более широкую методологию, чем установление целевого процентного показателя. Предприятие должно отдельно кодировать потери съедобной продукции и несъедобные части, запланированные технологические потери и потери, связанные с поломками, а также восстановленные побочные продукты и утилизированные отходы. Это направляет инвестиции в улучшение в точку фактического убытка.

Модель данных для надежного баланса массы

Идеальным источником данных является фактическое потребление производственной партии, связанное с производственным заказом. Прием, передача, дозирование, выпуск продукции, отбраковка по качеству, переработка, отбор проб, уничтожение и отгрузка должны использовать одни и те же определения количества и единиц. Если встроены весы или счетчики, сохраните идентичность устройства, время измерения и статус калибровки.

Стандартный рецепт полезен при ожидаемом потреблении, но не может заменить фактическое потребление. Когда оператор заменяет материал, оставляет часть мешка неиспользованной или передозирует ингредиент, фактическое перемещение должно регистрироваться отдельно. Разница между рецептом с контролем версий и реальными эксплуатационными записями является важным индикатором отклонения от процесса.

• Основные данные материала, производственной партии и единицы измерения
• Производственный заказ и версия рецепта
• Фактические операционные записи взвешивания или дозирования
• Продукция, побочный продукт, доработка и отходы
• Открытие и закрытие инвентаризации промежуточных запасов
• Параметры преобразования, такие как плотность, влажность и сухое вещество.
• Измерительное устройство, допуски и свидетельства калибровки

Анализ первопричин при появлении различий

Сначала отличите различия в данных от физических различий. Отрицательный запас, неправильные единицы измерения, повторяющиеся записи о потреблении, незакрытые производственные заказы или неправильные фильтры дат могут создать различия без физических потерь. После этих проверок исследуйте технологические потери: удержание оборудования, испарение, просеивание, потери при транспортировке, переходы при запуске и окончании цикла, очистку и отбор проб.

Анализируйте тенденции по продукту, линии, смене, оборудованию и версии рецепта. Приемлемая средняя разница может скрывать систематическое отклонение в одну смену. Установите контрольные пределы, используя неопределенность измерения и нормальные отклонения процесса, избегая ненужных сигналов тревоги при каждом небольшом отклонении.

Общий индикатор операций, затрат и устойчивости

Баланс масс выходит за рамки технологии производства. Необъяснимые различия влияют на стоимость запасов и себестоимость продукции; чрезмерные потери снижают мощность и энергоэффективность; неправильная классификация побочных продуктов искажает заявления об устойчивом развитии. Одна и та же модель данных может дать разные точки зрения командам по производству, финансам, качеству и охране окружающей среды.

Управленческие отчеты должны представлять исходные данные, принятую продукцию, доработки, побочные продукты, запланированные потери, необъяснимые различия и задержки данных вместе, а не в одном проценте. Закройте действия с указанием владельца, целевой даты и метода проверки. После улучшения убедитесь, что контроль качества продукции и безопасности пищевых продуктов сохраняется, а также убедитесь, что разница уменьшилась.

Источники компиляции

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

Связанные руководства