UdeA Facultad de Ciencias Farmacuticas y Alimentarias - Balances de Masa y Energa Taller: Balances de energa: Intercambiadores de calor por contacto indirecto

-Calentamiento y Evaporacin-

1. Segn la composicin de los siguientes alimentos estime su Calor Especfico con los modelos dados (a y b) y compare: a.

p = 1,424 WCH + 1,549 WP + 1, 675 WG + 0,837 WC + 4, 187 WH20; b. p = 1, 675 + 2,5 WH20

2. Para la elaboracin de 1250 kg de una mezcla de helados se utiliza: Leche en polvo, Crema de leche, Azcar y Agua. La

formulacin de la mezcla dice que por cada 250 g leche en polvo deben agregarse: 35 g de crema de leche, 45 g de azcar y

155 g de agua. Las composiciones de cada ingrediente se muestran en la tabla inferior. Se hace necesario calentar la mezcla,

por lo tanto, se lleva desde 4C hasta 60C con la ayuda de vapor de agua a 600 kPa. Se sabe, adems, que la eficiencia en el

calentamiento es del 78%. Estimar: a. La cantidad (kg) de vapor saturado si el intercambiador es 100% eficiente. b. La

cantidad (kg) de vapor si tiene una calidad de 0,85 y el intercambiador es 100% eficiente. c. La cantidad (kg) de vapor

saturado si la eficiencia del intercambiador es del 75%. d. La cantidad (kg) de vapor si tiene una calidad de 0,80 y el

intercambiador tiene una eficiencia del 90%.

3. Se requiere concentrar 100 kg de un alimento desde una HBS de 2,5 hasta un 25% de agua en un evaporador que opera a

40 kPa con una eficiencia del 85%. Para tal fin se dispone de una caldera que provee un vapor (fuente de energa) a 650 kPa

con una calidad de 0,75. Estimar: a. la masa de producto obtenido (kg); y, b. la masa de vapor requerido (kg) si el alimento

entra al sistema a 6 C.

4. Un evaporador produce 100 kg de un alimento con un 90% de slidos, se sabe que durante el proceso se disminuye el agua

del alimento en un 65% con respecto a la cantidad inicial. El proceso se lleva a cabo en un evaporador que opera a 15 kPa

con una eficiencia del 80% y que trabaja con un vapor que tiene una presin de 550 kPa y una calidad del 0,75. Estimar: la

masa requerida de materia prima a 4 C (kg) y la masa de vapor requerido (kg).

5. Un alimento que tiene la siguiente composicin, 13 % de carbohidratos, 4% de grasa, 4 % de protena, 1,2 % de cenizas y

el resto de agua, se desea evaporar hasta disminuir su humedad en un 80 % con respecto al agua inicial. Para tal propsito se

dispone de un evaporador que opera a 100 kPa y que utiliza como fuente de energa un vapor saturado que proviene de una

caldera a 750 kPa. Se sabe que la eficiencia es del 75 % y que el condensado se retira 5 C por encima de la temperatura del

producto concentrado. Estimar: La masa (kg) de vapor saturado de caldera que se requieren para procesar 120 kg de materia

prima que entra a 4C y el calor no aprovechado (kJ).

6. Una premezcla de 130 kg para producir panelitas es sometida a un calentamiento (por contacto indirecto) desde 10C hasta

35C para facilitar el mezclado. Se sabe que el calentador opera con una eficiencia del 85 % y que el vapor utilizado est

saturado a 375 kPa. Posteriormente, la premezcla que sale del calentador se lleva inmediatamente a un evaporador que opera

a 40 kPa con una eficiencia del 75%. El objetivo de la evaporacin es eliminar el 78% del agua de la premezcla, por lo tanto,

se utiliza un vapor a 750 kPa con una calidad del 80%. Estimar: a. (20%) La masa de vapor requerido en el calentador (kg);

b. (10%) El calor no aprovechado en el calentador (kJ); c. (15%) El rendimiento de la panelita en el evaporador (%); d. (20%)

La composicin del producto a la salida del evaporador (fracciones msicas); e. (5%) El calor especfico del producto

concentrado (kJ/kg.C); f. (25%) La masa de vapor requerido en el evaporador (kg); g. (5%) El calor no aprovechado en el

evaporador (kJ).

Ingrediente %H2O %PROT %CHOS %GRASA %CEN

Leche en Polvo 7 30 32 30 1

Crema de Leche 61 2 1 35 1

Azcar 3 0 97 0 0

Agua 100 0 0 0 0

% Agua % Proteina % Grasa % Carbohidratos % Cenizas

63 2 8 26 1

COMPOSICIN PREMEZCLA PARA PANELITA

Hls Hvs

1,0 6,97 29,303 2513,7

1,5 13,02 54,688 2524,7

2,0 17,50 73,433 2532,9

2,5 21,08 88,424 2539,4

3,0 24,08 100,980 2544,8

4,0 28,96 121,390 2553,7

5,0 32,87 137,750 2560,7

7,5 40,29 168,750 2574,0

10,0 45,81 191,810 2583,9

15,0 53,97 225,940 2598,3

20,0 60,06 251,420 2608,9

25,0 64,96 271,960 2617,5

30,0 69,09 289,270 2624,6

40,0 75,86 317,620 2636,1

50,0 81,32 340,540 2645,2

75,0 91,76 384,440 2662,4

100,0 99,61 417,510 2675,0

101,325 99,97 419,060 2675,6

125,0 105,97 444,360 2684,9

150,0 111,35 467,130 2693,1

175,0 116,04 487,010 2700,2

200,0 120,21 504,710 2706,3

225,0 123,97 520,710 2711,7

250,0 127,41 535,350 2716,5

275,0 130,58 548,860 2720,9

300,0 133,52 561,430 2724,9

325,0 136,27 573,190 2728,6

350,0 138,86 584,260 2732,0

375,0 141,30 594,730 2735,1

400,0 143,61 604,660 2738,1

450,0 147,90 623,140 2743,4

500,0 151,83 640,090 2748,1

550,0 155,46 655,770 2752,4

600,0 158,83 670,380 2756,2

650,0 161,98 684,080 2759,6

700,0 164,95 697,000 2762,8

750,0 167,75 709,240 2765,7

H(kJ/kg)P(kPa) T( C)

TABLA DE AGUA SATURADA^

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