Материальный баланс

По закону сохранения веса веществ количество (масса) исходных материалов, взятых для производства галенового препарата или гото­вого лекарства, должно быть равно количеству (массе) полученных материалов (готовый продукт+побочные продукты+отбросы). Это по­ложение может быть выражено следующим равенством:

Si = £2 + ёз + £₄.

где gi — исходные материалы; ^ — готовый продукт; ^з —побочные продукты; g4 — отбросы (всё в килограммах).

Однако на практике количество полученных материалов всегда мень­ше взятых количеств исходных материалов. Объясняется это тем, что при всяком производстве имеются материальные потери. Поэтому при­веденное выше уравнение должно принять такой вид:

где g$ — материальные потери в килограммах.

Последнее уравнение называется уравнением материального баланса; под материальным балансом понимают соотношение между количест­вом исходных материалов, готового продукта, побочных продуктов, от­бросов и материальных потерь.

Материальные потери имеют разное происхождение. Бывают потери механические, наблюдаемые чаще всего при отсутствии или недостаточ­ной механизации перемещения перерабатываемых материалов (пролив, распыл, утруска, бой и т. п.). Могут быть физико-химические потери, например при извлечении (неполнота экстрагирования действующих веществ), фильтрации (потеря легколетучих растворителей при ваку­ум-фильтровании), выпаривании (потери эфирного масла и валериано­вой кислоты при сгущении под вакуумом вытяжки при производстве густого экстракта валерианового корня) и т. д. Возможны также поте­ри химического порядка, чаще всего в результате неполноты реакции. Например, если реакция между мышьяковистым ангидридом и поташом не протекает полностью (вследствие несоблюдения теплового режима), получаемый при этом фаулеров раствор мышьяка будет содержать пониженное количество арсенита калия.

Материальный баланс имеет большое практическое значение, ибо в нем, как в зеркале, отражается степень совершенства технологического процесса. Чем он полнее составлен, тем, следовательно, детальнее изу­чена технология данного препарата; чем меньше в балансе разного рода потерь, тем правильнее проводится процесс производства. Наобо­рот, чем больше в балансе материальных потерь, тем меньше освоена технология данного препарата и тем больше в ней разного рода непо­ладок.

Материальный баланс может быть представлен в виде не только ал­гебраического уравнения, но также таблиц прихода и расхода материа­лов. В приходной части баланса приводятся количества материалов, введенных в производство, а в расходной части — количества получае­мых материалов и потерь. Итоги приходной и расходной частей баланса должны составлять одну и ту же сумму.

Материальный баланс может быть изображен также в виде диа­граммы.

Материальный баланс может быть составлен: 1) на одну стадию, опе­рацию или загрузку; 2) на единицу времени (час, смена, сутки); 3) на единицу готового продукта (на 1000 или 100 кг). Первая форма состав­ления баланса имеет место при периодическом технологическом про­цессе, причем из данных баланса можно исходить при составлении

производственного регламента. Вторая форма материальных расчетов применяется при непрерывном процессе с целью установления коли­чества сырья, расходуемого в течение часа (смены, суток), и количества получаемых при этом продуктов и потерь. Материальный баланс, со­ставленный на 1000 или 100 кг готового продукта, удобен тем, что сразу дает расходные нормы на сырье.

В зависимости от особенностей сырья баланс на некоторые стадии производства ведут не только по массе материалов, но и по качеству их составных частей. Например, для растительного сырья — по экстрактив­ным веществам (включающим действующие вещества), влаге и нерас­творимым сухим веществам, для спирта — по абсолютному спирту и воде. Необходимо указать также, что материальный баланс можно со­ставлять по отношению не только ко всем материалам (суммарный ба­ланс), участвующим в процессе, но и к какому-либо одному из них.

Пользуясь уравнением материального баланса, можно определить такие важные характеристики технологического процесса, как величи­ны выхода, технологической траты, расходных коэффициентов, расход­ных норм.

Выход (т))—процентное отношение количества готовой продукции (g2) к количеству исходных материалов (gi):

100%. В нашем примере ti =

99 100

•100 = 99%.

Технологическая трата (е) — отношение материальных потерь к весу исходных материалов, выраженное в процентах:

е = —*- 100% В

• 100 = 1%.

■ 100%. В нашем примере е =

Расходный коэффициент. (Драсх) — отношение суммарной массы ис­ходных сырьевых материалов к массе полученного готового продукта:

gl

= 1,01.

хРасх

. В нашем примере: К_раСх — '

Пользуясь расходным коэффициентом, нетрудно подсчитать необхо­димое количество исходных материалов — расходные нормы (N_piCx), умножая цифры фармакопейной (или МРТУ) прописи на расходный коэффициент. Если технологический процесс сопровождается образова­нием отходов, которые перерабатываются на побочные продукты и от­бросы, все перечисленные расчеты несколько усложняются. В этом слу­чае выход и технологическая трата определяются не от массы сырье­вых материалов, а в процентах от теоретического выхода:

1ПП0/

■^{шо/о: 8}~

•100%.

Расходный коэффициент также рассчитывается как отношение тео­ретического выхода к массе готового продукта: