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 продукта).

В основе материального баланса лежат два уравнения.

Первое уравнение — это баланс сырья и вырабатываемых из него продуктов:

т_с = т_г + т_п + П,                (1)

где т_c, т_г, т_п — 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

Второе уравнение материального 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:

или 

где ч_с, ч_г, ч_п  - массовая доля составных частей молока соответстсвенно в сырье, в готовом и побочном продуктах, %;
       П_ч - потери составных частей молока, кг.

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

где п_ч - потери составных частей молока, %

После подстановки П_ч в уравнение (3) второе уравнение материального баланса примет вид

или

Потери составных частей молока п_ч и потери сырья п, выраженные в процентах, численно равны.

Баланс можно составить по любой части молока — жиру Ж, сухому остатку молока С, 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, %;
      п_т — потери жира при сепарировании, %.

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

где т_сг — масса сгущенного молока, кг;
      С_н._м, С_сг — массовая доля сухого молочного остатка соответственно в нормализованном и сгущенном молоке, %;
      п_св — 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:

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

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) .

  Рис. 34. Треугольник С.М. Баркана

Сущность предложенного С. М. Барканом способа расчета с помощью треугольника состоит в следующем. В вершинах треугольника записывают массовую долю одной из составных частей молока, содержащихся в сырье ч_с, в готовом ч_г ;и побочном ч_п продукта. На рис. 34 массовые доли составных частей молока обозначены ч_. 

На внутренних сторонах треугольника записывают значение массы сырья т_с, готового т_г и побочного т_п продуктов напро­тив соответствующей им массовой доли составной части молока.

На внешних сторонах треугольника располагают величину разности между массовыми долями составных частей молока (находящихся на 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.