O processo físico-químico de transformação da cana-de-açúcar em seus diversos subprodutos envolve diferentes etapas, ilustradas abaixo.

Considerando este processo como uma caixa-preta, temos a cana-de-açúcar como fonte de alimentação que, após a extração do caldo, separa-se em três correntes de fluxo: açúcar, álcool e bagaço. Consideremos o fluxo que entra na caixa preta como X0, e os três fluxos de saída como X1, X2 e X3, respectivamente. Suponhamos que o sistema encontre-se em estado estacionário e que nenhum material está sendo destruído ou produzido.

O balanço material para esta caixa-preta é dado por