Folleto de Balance de matera y energa

Contenido2Balance de rgimen estable Diluciones y Concentraciones

14Balance de 1 o 2 etapas de rgimen estacionario

21Mtodo grafico para resolver problemas de mezclas (regmenes de momentos estacionarios)

21Mezclas binarias. Mtodo cuadro de Pearson

24Mezclas de 3 componentes. Diagramas triangulares

26LIPIDOS

31Balance para jaleas y mermeladas

34Calor especifico

35La energa total de un sistema constante

36Calor sensible, latente, viaje trmico.

40CARTA PSICOMETRICA

42LIOFILIZACION

44INTERCAMBIADOR DE CALOR

Balance de rgimen estable Diluciones y ConcentracionesEjercicio #1

Cuntos Kg de una disolucin que tenga 8% de sal, se puede obtener por una disolucin de otra solucin que pesa 15 Kg y contienen 20% de sal?

=37, 5 Kg

Se obtiene 37,5 Kg de disolucin al 8% de salSe emple 22,5 Kg de H2O para preparar esta disolucin.

Ejercicio #2

Cuantos Kg de salmuera al 25% se podra obtener por dilucin de 120 g de solucin concentrada al 58%?

Concentracin de solutos*masa de solucin concentrada+ concentracin de solutos*masa de agua = concentracin de solutos * masa de la dilucin de salmuera

120g*0.58+0*X=0.25*Y

69.6=0.25Y

Y=69.6/0.25= 278.4 gX=Y-120g

X=278.4-120=158.4gPor factores de conversin los 278.4g dividimos para 1000 para obtener los Kg y sabremos que se obtiene 0,2784Kg de dilucin de salmuera al 25%

Y se emple 0,1584 Kg de agua para preparar dicha disolucin de salmuera

Ejercicio #3Cunto jugo concentrado en Kg de 65% y jugo fresco con 10% se debe mezclar para obtener 100L y 40% y con una densidad de 1.09g/cm3?

0.65*X+0.1*Y=0.4*1040

0.65X+ 0.1Y=416

Tomando como resultado 0.55X=312, por lo que se obtuvo X=567,27 Kg de jugo concentrado

Y=1040Kg -567,27Kg= 472,73 Kg de jugo fresco al 10%

Ejercicio #4Cuantos Kg de agua son requeridas para incrementar el contenido de humedad de un material de masa 100 Kg desde un 30% hasta un 75%

Por tanto obtenemos que la masa humedecida al 75% es de 280Kg

Pero X=280-100=180Kg se necesita de agua para humedecer el material para llevarlo desde un 30% al 75%

Ejercicio #5

Cuantos Kg de jarabe al 5% de sacarosa podremos obtener una dilucin de 15 galones al 30% con una densidad relativa de 1.1

*X

X=374,715KgObtendremos 374,15Kg de jarabe al 5% y necesitaremos 312,2625Kg de H2O

Ejercicio #7Se dispone 100kg de sopa deshidratada con 20% de humedad y a partir de la cual debo obtener una sopa con 15% de slidos totales, determinar los litros de agua que se debe agregar y los kg totales

y=533.33-100=433.33KgCon la ayuda de la densidad vamos a conocer la cantidad de L que necesitamos para obtener la sopa terminada 433.33Kg/1000= 0.43m3 *1000= 433.33L

Ejercicio #8

Deseamos preparar 1200 frascos de 200cm3 para salsa de tomate con 12Brix y una densidad de 1.2g/cm3. Cuntos Kg de pasta de tomate de 33Brix y cuntos Kg de H2O necesito mezclar?

Como tenemos que elaborar 1200 frascos de 200cm3, tenemos que primero multiplicar los 1200 frascos para los 200cm3 para as poder obtener el volumen de dicha salsa de tomate y con la ayuda de la densidad podremos obtener la masa entonces 1200*200*1.2=288000g pero pasamos por conversin a Kg sabindose que la masa es de 288Kg de salsa de tomate a fabricar

+ C. slidos de agua=slidos de salsa de tomate*masa de salsa de tomate0.33X+0*Y=288*0,12

0.33X=34, 56

X=104, 73

Y=288Kg-104,73Kg=183,27Kg

Por conceptos de densidad vamos a tener que utilizar para conocer la cantidad de Litros que se debe emplear 183,27/1200=0,1527m3*1000=152.725L.Ejercicio #9Una embotelladora desea producir una bebida 2% de sacarosa. Para ello ingresa la frmula secreta a la mezcladora a una velocidad de Q=200galones/minuto y aade a la mezcla jarabe de 20`Brix

Qu tipo de mezcladora se debe utilizar?

Con que velocidad en kg/s deber ingresar el jarabe a la mezcladora?

Cuntos envases de 3,5L, 2L Y 1L Y 250 ml se producirn para obtener en 1 h de trabajo?

Balance total

c. de frmula secreta*masa de frmula secreta + c. de agua*masa de agua= c. bebida resultante*masas de bebida resultante0,2*498960+0(agua)=0.02*bebida resultante

99792=0.02bebida resultante

Bebida resultante=4989600 Kg

Agua= bebida-498960Kg

Agua=4989600kg -498960Kg

Agua=4490640 kg

Para el volumen de la bebida 498960Kg/1100Kg/m3=4536m3*1000= 4536000 LSe va a necesitar para 3.5 L

Se va a necesitar para 2L

Se va a necesitar para 1L

Se va a necesitar para 250ml

4536000L* envase/0.25L=18144000 envases

Ejercicio# 10

0.3 salmuera=0.03pf

Salmuera=0.03/0.3 Pf

Salmuera=0.1Pf

1 =PF-O.O1PF

PF=1.11

AYUDANTIASBalance de rgimen estable Diluciones y ConcentracionesEjercicio 1En una embotelladora se debe producir una bebida con 2% de sacarosa para ello ingresa a una procesadora a velocidad de 200 gal/min. El concentrado para hacer la bebida de frmula secreta que se deber mezclar con el jarabe para producir la bebida con 20 BRIX a densidad relativa de 1.1

a.- Con que velocidad kg/s deber ingresar al jarabe contiene 20% de sacarosa al fin de endulzar la bebida?

b.- Cuntos envases de 1 litro, 2 litros, 3 litros, 250 ml producir en 10 horas de trabajo?

Clculos

200 gal/min * 3.785 litro/ 1 gal * 1min/60s * m/1000 litro = 0.0126 m/s

a.- m = pQ

m= 1100kg/m * 0.006m/sm=13.88kg/s

m=13.88kg/s * 3600s/h = 49968 kg/h

pr = ps/pH2O

1.1 * 1000 = ps pr=1100kg/mBalance Total

J + A = B

49968 + A = B

Balance por componentes

JJx+Aax = Bbx

49968(0.2) + 0 = B(0.02)

B= (49968*0.02)/0.2 = 4996.8 x 10h

B=4996800 h

b.- V=m/p = 4996800Kg/1100(kg/m)= 4542.55 m Para un litro: 4542.55m * (1000L/m) =4542.55*10 envases Para dos litros: 4542.55*10/2= 2271275 envases Para 3.5 litros: 4542.55*10/3.5 = 1297871.4 envases Para 250 mililitros: 4542.55*10L*(1000mL/1L) = 4542550000mL/250mL = 18170200 envasesEjercicio 2

Se requiere producir un preparado de fruta que contenga 45% de solidos solubles partiendo de un sumo que contiene 10 BRIX la fbrica dispone de un evaporador capaz de concentrar el zumo hasta 65BRIX por lo que despus este concentrado se deber mezclar consumo inicial para conseguir la concentracin de solidos deseados. Calcular la masa de agua evaporada y el zumo que se debe derivar por cada 100 kg/zumo que entra al proceso.

BALANCE TOTAL (SISTEMA)

Z=W+PF

W=Z-PF

W=100-22.2=77.78Kg

BALANCE COMPONENTES

100(0.1)= 0 + 0.45PF

PF=22.2 Kg

BALANCE TOTAL MEZCLA

C+D=PF

D= PF-C

C=PF-D

C(0.65)+D(0.1) =22.2(0.45)

(PF-D)(0.65)+D(0.1)=22.2

-0.55D= 10.01

D=8.01Kg

El zumo que entro fue de 100-8.01 = 91.99 Kg

Ejercicio 3

Cunta azcar debe aadirse a 1000Kg de Zumo de naranja para incrementar su concentracin de 8 hasta 12% de Solidos Solubles?

BALANCE TOTAL

A+B=C

A=C-B=C-1000 = 1045.45 -1000

A=45.45Kg de Azcar se necesitaron.

BALANCE POR COMPONENTES (SOLIDOS SOLUBLES)Aax +Bbx=Ccx

Aax + 1000(0.08)= C(0.12)

C-1000+80=0.12C

C-920=0.12C

920=C-0.12C

0.88C=920

C=920/0.88

C=1045.45 Kg del producto final

Ejercicio 4

Calcular los litros de jugo concentrado de 65% de slidos y volumen especifico 0.03cm/g y la de jugo fresco de 10% de solidos que se deben mezclar para obtener 150 Litros de jugo p=104g/cc y 40% de concentracin.

p=1.04g/cc =1040kg/m *1m/1000L

p= 1.04 Kg/L

p=m/v

m=pv= (1.04Kg/L)*150L

m=150Kg

BALANCE TOTAL

A+B=C

B= C-A

BALANCE POR COMPONENTES

B(0.1)+A(0.65) = C(0.4)

(C-A)(0.1)+A(0.65)=C(0.4)

0.55A=0.3C

A=0.3C/0.55=85.09Kg*1000g= 85090gVp=V/m

V=Vp*m=0.93cc/g*85090g =79133.7cc*1L/1000cc=79.13 L

Se necesit 79.12 L de jugo concentrado en el proceso.

Ejercicio 5

Pulpa de Fruta con %H H2O es sometida a deshidratacin y se elimina al 60% de agua original. Determinar:

a.- La composicin de pulpa seca

b.- Cantidad de agua eliminada por Kg de pulpa hmeda que entra al proceso

BASE DE CALCULO: 100kg

a.- BALANCE TOTAL

B= A+C

100=(0.6)(100*0.71)=C

C=57.4Kg

BALANCE POR COMPONENTES

100*0.29=0+57.4cx

Cx=0.505=50.5%

b.- 100kg----42.6

1kg-------------x

X=0.426Kg de agua eliminada

Balance de 1 o 2 etapas de rgimen estacionario

Ejercicio #1Un nctar de mango debe contener pur de mango 100kg, 30kg de azcar, 170Kg de agua y 10 kg de cido ctrico. Qu cantidad de materias primas se debe emplear para producir 5300kg de nctar de mango?

Para saber la cantidad de nctar primero se debe sumar todos los ingredientes

Pur 100Kg

Ac. Ctrico 170Kg

Agua 170Kg

Azcar 30Kg

La suma del nctar es de 310 Kg

Cantidad de pur cantidad de ac. Ctrico

100kg 310 kg 10kg 310kg

X=1709.677kg 5300kg x=170.968kg 5300kg

Cantidad de agua cantidad de azcar

170kg 310kg 30 kg 310kg

X=2906.45 5300kg x=512.90Kg 5300KgSe tienen 2 tipos de alimentos balanceados uno de 50 el kilo y el otro de 65 el kilo, si se desea 1000kg para vender a 54el kilo. Cuantos kg de cada alimento se debe mezclar

B2 65/KgBalance total

Balanceado 1 + balanceado 2= balanceado total

Balanceado 1+ balanceado 2=1000Balanceado 1=1000-balanceado 2

Balance de componentes

Costo balanceado 1* masa del balanceado 1+costo balanceado2*masa del balanceado 2= costo balanceado 3* masa del balanceado 3

50*balanceado1+ 65 balanceado 2=54*1000

50*(1000-balanceado2)+ 65 balanceado 2=54000

50000-50balanceado 2+65 balanceado 2=54000

15 balanceado 2=54000-50000

Balanceado 2=4000/15

Balanceado2=266,67 kg

Balanceado 1=1000-266.67=733,33Kg

Se necesit para obtener 1000 kg a 54 dlares el kilo, la cantidad de 733,33Kg de 50 El kilo y 266.67 de 65 dlares el kilo.

AYUDANTIASBalance de 1 o 2 etapas de rgimen estacionario

Ejercicio 1Para obtener papas deshidratadas estas deben ser primero peladas y glaseadas antes de pasar por un secador de cabinas. La humedad de las papas es aproximadamente 78%.

a.- Cuntos kg de materia prima se debe comprar para obtener 100 lb del producto con 7% de humedad si el % de desperdicio en la 1 etapa del proceso es de 30%?

b.- Cuntas lbs de agua se evaporan en el secador?

Si tengo 2 sustancias grasas de 4% y 60% de concentracin responda. Qu cantidad de cada una debo mezclar para obtener 180 lt de producto 38% de grasa y densidad 1.3 gr/cc.

Balance Total

A+B = C

A+B= 234

B= 234-A

B= 91.93 Kg

Ejercicio 2

Una fruta con 25% en peso en jugo es procesada para elaborar jugo concentrado. Una parte del jugo extrado pasa al evaporador donde se obtendr 350 Kg/h de concentrado de 40 BRIX el cual se mezclara con el 15% del jugo fresco proveniente del repartidor. Determinar:

a.- Kg de concentracin del producto final

b.- Costo de Materia Prima para 8 horas de trabajo conociendo que el costo de fruta son $0.45/kg.

Ejercicio 3

Balance Total (Secado)

0.8MP = W+1

0.8 MP 1 = W

0.8 (21.25) 1 = W

W= 16 Kg * 2.2Lb/1Kg = 35.24 Lb

Balance Comp

0.8Mp*0.05 = 1(0.85)

Mp= 21.25Kg

Ejercicio 4

Balance Total

100+ KOH = KOH2

Balance Componente

(0.04) * 100 + KOH = KOH2 * 0.06

4 + KOH = (0.06) (100+KOH)

KOH = 6 + 0.06 KOH

KOH=2/0.94 = 2.13

1000 Kh/h 20% Azucar, 10% Alcohol

2000 Kg/h 25% Alcohol, 30% Azucar

Ejercicio 5

Balance Total

2000 + 1000 = Pf = 3000 Kg

Zanahoria 2585% ST

Az= 0.4 40% Azucar

Ac = 0.4 20% Alc

H2O = 0.4 40% H2O

Ejercicio 6

Bc= 100 Kg

Balance Total

Z = Z + W

W= 70.5

%M = Mp Pf / Mp 100

%M = 70.6%

%R= MP W / Mp

%R = 29.5

Ae (0.75) Z

Ae75%

Aw=75-15/75 * 100

Aw = 75- 4.41 / 75 * 100

Aw = 94.118%

Mtodo grafico para resolver problemas de mezclas (regmenes de momentos estacionarios)

Mezclas binarias. Mtodo cuadro de Pearson

1. Identifique las fuentes y sus proporciones o concentraciones

2. Identifique la concentracin a la que desea llegar

3. Realice la resta de la diagonal entre las proporciones o concentraciones de cada material y la deseada, el resultado de esta resta sern las partes

4. Sumo las partes

5. Calculo de la proporcin de cada fuente en la masa multiplico por 100 y divido pata el total de las partes

Ejercicio #1

Mezclar 15Kg de solucin al 20% con agua para obtener un producto final al 10% de concentracin Cuntos Kg de agua debemos mezclar y cunto de producto se obtiene?

Ejercicio#2

Se dispone de fuentes para obtener una mezcla al 18% de protena. La primera fuente es el maz cuya composicin es el 7.5%.La segunda fuente es la soya tostada con 36.8% protena. Si queremos obtener 2000Kg de mezcla final. Qu cantidad de maz y soya se debe mezclar?

Ejercicio #3

Partiendo de un jarabe al 90Brix, deseamos obtener un producto de 100Kg de 82brix

8*1.11= 8.88Kg

Ejercicio #4Deseamos trabajar con una solucin slido soluble, para ella contamos con 5 tanques de jarabe al 60 Brix en promedio y queremos llevarlo hasta 88 Brix. Cada tanque pesa 220 Brix Cuntos kg de azcar se debe agregar al jarabe de 60Brix hasta lograr nuestro propsito?

Ejercicio #5

Obtener un jarabe de 80 Brix

Ejercicio #6

Si mezclamos 100kg de jugo fresco con 10% de slidos solubles y 50Kg de jarabe de 75Brix Cul es el contenido de la mezcla resultante, si su suma es de 65 partes?

Ejercicio #7

Disponemos 5 tanques de 220kg c/u cuyo contenido de un jarabe es de 60brix y de azcar 300Kg a 100Brix Cul ser la concentracin del jarabe resultante?

AYUDANTIAS

Mtodo grafico para resolver problemas de mezclas (regmenes de momentos estacionarios)

Mezclas binarias. Mtodo cuadro de Pearson

10 Toneladas de pulpa de banana de 70 BRIX son procesados para un mix de banana con maracuya.

a.- Litros de jugios banacuya con residuos de 1.1 g/cc

b.- Cantidad de jugo de maracuy utilizado

Mezclas de 3 componentes. Diagramas triangulares

Ejercicio #1

Una corriente de 100kg/h que contiene 105 de alcohol, 20% azcar el resto de agua y con una mezcla 2 con 200kg de una corriente con 25% de alcohol, 50% de azcar y 25% de agua.

1000Kg 2000kg

2000+ 1000=3000

2 partes + 1 parte- 3 partes

Por tanto el segmento que uno el punto A con el B se debe dividir en tres partes iguales y el lado que este ms cerca al mayor ser la concentracin final en este caso es 42% de agua , 41% azcar y 18% alcohol

Ejercicio #2

Tenemos

500g 1500g

Masa 1+ Masa 2= Masa total

500g+1500g=2000g

1+3=4

Por tanto dividimos en cuatro partes y el que este ms cercano al mayor ser la respuesta en cuanto a concentracin.

Protena 50%, lpidos 7% y agua 43%

Para cumplir ciertas especificaciones del pedido de un fabricante mezcla dos sacos de pallets cpn 40% de protena, 45% fibra y 15% lpidos con un saco de pallets con 35% de protena, 18% de grasa y 47% de fibra. Cul es la composicin final?

2s2+ s1=300Kg

S1=100kg

S2=200Kg

2partes+1 parte= 3 partes

LIPIDOSComo resultado es protena 38%, 16% lpidos y 46% de fibra.

Fruta maracuy con un 25% de peso en jugo son procesados para elaborar jugo concentrado una parte del jugo extrado pasa al evaporador que se obtendr 350kg/h de concentrado 40Brix que se mezcla con jugo fresco de 15Brix del jugo proveniente del repartidor

Materia prima necesaria para el proceso

Kg y concentracin final

Como sabemos que el jugo fresco es 0.25*0.15mp solo reemplazamos y sabremos la masa que se necesita de jugo fresco para mejorar las propiedades organolepticas.

Jugo fresco = 0.15*0.25*6588.24=247.059 Kg

Jugo que entra al evaporador=0.25*0.85*6588.24=1400.001 Kg

agua= 1400.001-350=1050.001Kg

Por lo tanto el producto es la suma del jugo fresco y el jugo que sale del evaporador 247.059+350=597.059 Kg

La concentracin es

Es decir se va a obtener un producto de 28 Brix

Para saber el % de rendimiento haremos la siguiente ecuacion.

Rendimiento total

Disponemos de cierta cantidad de naranjas los desperdicios es del 75% de peso y 10% de slidos totales, el 90% de jugo pasara a un evaporador donde se obtendr 1600Kg concentrado de 65Brix el cul pasara a mezclarse con el jugo fresco que proviene del repartidor para obtener un jugo de buenas propiedades organolpticas.

Diagrama

Agua que se evapora

Cantidad de jugo fresco que entra al mezclador

Rendimiento del proceso

Cuntos pias enteras y cuntos kg de azcar se requiere para producir 8 kg de dulce de pia 70Brix. Si el porcentaje del pelado es del 30% y se utiliza una proporcin 1.3 en relacin con la pia que contiene 12 slidos totales y un peso promedio de 2 kg?

Se desea obtener un cierto producto cristalizado con 3% de agua residual partiendo de 100 toneladas/h que tiene una disolucin del 25% de sal para ello se dispone un evaporador y cristalizado y las aguas madres) se recirculan retornando al inicio del proceso al evaporador?

Masa en kg de cristales producidos

Cantidad de agua que se evapora

Kg de aguas madres que se recirculan si tiene 0.7Kg de sales por Kg agua y el porcentaje de sales que salen del evaporador es del 60%

Balance para jaleas y mermeladas

Siempre se debe tener 65 Brix en el producto final

Y en la mayora de los casos las pulpas estn a 10 Brix

Y la relacin fija es 45 fruta y 55 azcar

La pectina ayuda a gelificar pero no a porta con slidos solubles

Cuantos kg de fruta con 10% solidos totales se requieren para producir 100 frascos de mermeladas de 1lb, si usamos una relacin de 45 frutas y 55 de azcar. Calcular adems el grado de pectina 80 que se debe agregar y de la fruta entera si los desperdicios son del 20%.

Balance total

F+A+P=100+W+20F

Balance de slidos

0.10F+A=100*0.65+20*0.1FBalance de coccin

0.8F+A+P=W+100

Balance de coccin de solidos

0.8F*0.1+A*1=100*0.65

0.8*1.02*A*0.1+A=100*0.65

0.0816+A=65

A*1.0816=65

A=60.10

1.02*A=F

1.02*60.10=F

61.3=F

PECTINA=AZUCAR/80

PECTINA=60.1/80

PECTINA=0.75

Deseamos preparar 100 cajas de 48 frascos con 250 mermeladas de mango, que contenga un 10% de solidos solubles, la mermelada debe tener 65 % de slidos solubles y con una densidad de 1.4 g/cm3 se usa la pectina de grado 100. Calcular la cantidad de mangos, azcar y pectina, si los desperdicios representan el 60%.Ademas calcular el precio al pblico si conocemos que el valor del procesamientos es el 30% de los materiales y la utilidad esperado es del 35% si el Kg del mango es de dos dlares y el azcar es de 0.8 EL kg y la pectina es de 4 el kilo a ms de 0.50 los frascos.

45 A=55P

45 A=55*0.4F

A=0.49F

BALANCE DE COCCION

0.4F+P+A=W+1680

0.4F*0.1+A=1680*0.65

0.04F+0.49F=1092

F=2060.38Kg

Pulpa de entrada 824.15kg

A=1009.59Kg

Pectina=1009.59/100=10.10Kg

Valores

Fruta 2060.38kg*2dolares/kg=4120.76

Azcar 1009.59Kg*0.8 dlares/kg=807.67

Pectina=10.1*4=40.4

Frascos 2400

Valor total de la produccin 7368.83

Valor del procesamiento 7368.83*0.3=2210.65

Valor de produccin y procesamiento = 9579.48

Valor para utilidad 9579.48*0.35=3352.83

Valor total =12932.3P.V.P= 12932.3/4800=2.70

Calor especificoEs la energa necesaria que se necesita para elevar u gradiente de temperatura a una unidad de materia.

Mtodo de clculo del calor especfico para productos no congelados envase a su composicin qumica.

Cp=1(factor de agua)+0.4 (factor de grasa)+0.2 (factor no grasa) BTU/lbFCp=1(factor de agua)+0.4 (factor de grasa)+0.2 (factor no grasa) Kcal/KgC

CP=4186 (factor de agua)+1674.4 (factor de grasa)+837.2 (factor no grasa) J/KgK1kcal=4186Kcal

1kcal=3.96BTU

1BTU=1055J

1BTU=0.252Kcal

En base a l contenido de humedad

Productos que tienen alto contenido de humedad no grasos

Cp=0.008(%humedad)+0.2

Cp=33.49P+837.36 J/KgC

Ejercicio #1

Calcular el cp de unas salchichas que contienen 17% de protena, 22% de grasa y el resto de aguaCp=1(factor de agua)+0.4 (factor de grasa)+0.2 (factor no graso)

Cp=1(0.61)+0.4 (0.22)+0.2 (0.17)

Cp=0.732 BTU/lb F

CP=0.732Kcal/KgC

Cp=3058.15 J/KgC

Ejercicio #2Una tonelada de carne de res desde 25C a 100C conociendo que la composicin de la misma es 75% de humedad, 20% de protenas y el resto es grasa

Cp=1(0.75)+0.4(0.05)+0.2*0.20Cp=0.81BTU/lbF

Cp=0.81Kcal/Kgk

Cp=3380.66J/kgC

La energa total de un sistema constante

Calor de fusin=calor de congelacinSlido a lquido= lquido a slido

Calor de evaporacin=Calor de condensacinLquido a vapor=vapor a liquido

Temperatura es la medida de comportamiento de las molculas alteradas

T= Es la fuerza que tiene un flujo de energa desde una parte mayor a una menor

Cp es una energa que se necesita elevar en una unidad de masa

Csensible es la cantidad de energa necesaria para que exista un gradiente de temperatura pero no su estado a fase.

Clatente cantidad de energa para provocar un cambio de estados pero sin variar la temperatura.

Q=mCeT

Q=mCeT

Q=1000Kg*3390.66*75

Q=254299500J

1kwh=3.6x106J

254299500J/3.6x106J=70.64Kwh

Para saber cunto gasta es 70.64*0.08=5.65

Es decir que gasta 5.65 dlares en este procedimiento

Calor sensible, latente, viaje trmico.AYUDANTIAS

Costo E.E en pasteurizar 200000 L de leche de 1.02 g/cc y 12% SS utilizando un proceso de calentamiento rpido desde 25C hasta 100C seguido de un enfriamiento hasta 5C.

200000L * 1m/1000L * 100 cc/ 1mQs= M * T Cp1

Qs = (204*10) * (15) * 0.9

Qs = 13.83 * 10 Kcal

Qs2 = M * T * Cp2

Qs2= 204*10 * 95 * 0.904

=-17.519 * 10

Cp1= 88/100 + 0.2 * 12/100

Cp1 = 0.904 Kcal/ KgCQT = 31.35 Kcal = 2.911

25 Kg de Carne de vacuno a 75%H, 18% Proteina y 7% grasa desde 25C hasta -40C. Calcular:

a.- Cp carne sun cingelar y congelado

b.- Calor total del proceso en J

c.- Costo proceso conociendo que KWh por valor $0.08

Qs1 = M1 Cp1 T

= 24 * 0.8 * 25

Qs1 = 500 Kcal

Cp1 = 75/100 + 0.2* 25/100

Cp1 = 0.8 Kcal/ KgC

QL1 = M * L

= 80 * 18..75

QL1 = 1500 Kcal

Qs12= M2 Cp2 T

= 25 * 40 * 0.425

Qs1 = 425 Kcal

QT = Qs1 + QL1 + Qs2 = 2425 * 10 Kcal * 4.186 J / 1 Kcal = 10.15 * 10 J

QT = 2.8157 Kwh

$0.08 Kwh * 2.8157 Kwh

$0.22

Para concentrar 100000 lb/h de jugo de caa que se encuentra a 180F desde 16 BRIX hasta 25 BRIX , se cuenta con un evaporador que trabaja a 242F y 25 psia (8 horas). Calcular:

a.- Lb de producto concentradob.- Lb H2O evap

c.- Entalpia a 242F

d.- Consumo de energa en BTU

100000= W + X

100000= 0 + X*0.25

X= 64000 Lb

W= 36000Lb

Cp= 0.008*84 + 0.2

Cp= 00.872 btu/lbF

QL = 34.23 * 10

Qs = 100000*62*0.872

Qs= 5.4*10

QT = (Qs + QL) * 8h

Secar condiciones Atm 80%H hasta 10%. To=20C.

a.- Calor necesario Kcal/ KgMp

b.- Calor necesario Kcal/Kg Agua evap

P = W+ PF

W= 77.78

P*0.2 = 0.9 PF

PF= 22.2 Kg

Qs= M Cp T

Qs= 6720 Kcal

QL= 77.7 * 540

QL = 41958 Kcal

Cp1= 80/100 +0.2 * 20/100

Cp1 0.84 Kcal/Kg

CARTA PSICOMETRICA

AYUDANTIAS

El evaporador de pelicula ascendente de nuestro laboratorio espera a una presion de 0.55 Bar de vacio determiner el calor latent de evaporacion que corresponderia a esa P e indique cada temperatura.

Pvacio = Po Pabs

Pabs = P vacio Po

= 0.5*100 101.4

Pabs = 51.325

HR40%

Procio 37.8C

El aire de un espacio interior temperatura de bulbo seco 75F con 50% HR cuando se mezcla con aire del exterior a 90F de bulbo a 60%HR. Sus 4 partes de aire se mezclan con 1 parte de aire exterior. Composicion final de la mezcla.

Aire 20C, 25C, 20%H, 15C 60% HR, Mezcla 760 mmHg

760mmHg = 1 Atm = 101.3 Kpa

Zapallo 30% desperdicio va a ser tratado para obtener rodajas con 12%Humedad si utilizamos 100 KG de rodajas frescas con 88%Humedad. Determinar:

a.- Kg Producto Final de agua evaporada

b.- Kg de MP

c.- Si el proceso se realiza utilizando aire precalentado a 80!C con 15% HR y abandona el secador a 40C y 85% HR

Calcular la masa y volumen aire requerido para introducir en el proceso

BT

100= W+ Y

W = 100 Y

W= 6.39 Kg

BC

100*0.94 = W+ Y

Y= 93.61 Kg

X= 100+ 0.3 X

X= 142.86 Kg

INICIA 80C , 15%HR, 47 g / kg aire

SALE 40C, 85%HR, 40 g/ Kg aire

V= mV = 911.43 * 1.075 = 979.77 m3

LIOFILIZACIONAYUDANTIAS

Liofilizacin camarones en condiciones ambientales se requiere calcular el costo de la operacin para obtener 1000 Kg de camarones liofilizados con 7%Humedad a una temp 10C y 25C.

BT

X= 10000 + W

W= 32272.72 Kg

BC

X*0.22 = W + 10000*0.93

X= 42272 Kg

QS1= m * cp * T

= 42772*0.824 * 25

Qs1 = 8701818 Kcal

Cp= 75/100 + 0.2 * 22/100 = 0.824

QL1 = mL

QL1 = 32973*80 = 2581760 Kcal

QL2 = ML2

= 32272 * 678

QL2 = 21880904.16 Kcal

QL3 = ML3

QL 700*80

QL3 = 56000

QS2= MCPT

QS2 = 10000*0.256*10

QS2= 25600

QT = 25471139.92 Kcal*4186 kJ/1Kcal

25471139.92 Kcal * 4186 KJ/1 Kcal * 1Kwh/3.6*10 * $0.08/1kwh = 2369.38

El aire debe de estar caliente y seco y sale frio y hmedo finalmente aire arrastra humedad. Deshidratar 10 Kg de papas en trocito desde 72% Humedad hasta 12% humedad utilizando un secador de aire precalentado, 15% H a 80C

BT

10 = W + P ; W= 6.8 Kg

2.8 = 0 + P*0.88

P= 3.2 Kg

Ae = 0.08

As= 0.09

A?= 0.01 Kg Agua/ Kg Aire

6.8Kg Agua * 1 Kg As/0.01 Kg Agua

680 Kg aire

INTERCAMBIADOR DE CALOR

Calcule la eficiencia del proceso en relacin al V del aure y Kg de vapor saturado y Kg de vapor saturado utilizado si noo es factible llevar a cabo el proceso, calcule:

a.- Cuantos m de aire se requerir para secar el producto.

b.- Cuantos Kg de vapor deber usarse para calentar ese nuevo volumen de aire, si la T ambiente es 30C

Pm= 10lb/in = 10psi + 14.7 psia = 24.7 psia

BT

200= W+ PF

200= 55.55 = W

W=144.4 Kg

BC

200*0.25 = 0 + PF*0.9

PF= 55.5Kg

QS1 = MCPT

QS1 = 1275 Kcal

QL1 = ML

QL1= 150 * 80 = 12000 Kcal

Cp2 = 0.75 + 0.05 = 0.8 Kcal/ Kg

QS2 = MCPT

QS2= 200*0.8*65 = 10400 Kcal

QL2= ML = 144.4*2345.4 = 338675.76 = 80926.1 Kcal

Qentreg Aire = McpT

Qentreg Aire = 13780 * 1Kj/KgC ** 15 = 207733.5 KJ = 49637.6 Kcal

Paire = m/v = 1.06*13000 = 3780 Kg

Por lo tanto no va existir eficiencia ya que Qreq es mayor Qentreg.

Para la Pasteurizacin 10000 L/h de leche con 12% SS y una To = 5C se utiliza un intercambiador de calor de placas que opera a 130C. Calcular los Kg de vapor necesarios para el proceso si la Temperatura de la leche es 75C. L= 2173.7 KJ/Kg

Evapor = E ganada

QL = QS

ML = MCP T

M= 10320 Kg/h * 3.78 KJ/KgC * 70C/ 1256.23 Kg/h

M = 1256.23 Kg/h

Cp= p/100 + 0.2(100.p)/100 = 0.904 Kcal/KgC

0.904 Kcal * 4.186 KJ/1Kcal = 3.78 KJ/KgC2014

Jeanneth Hernndez Estefana Ulloa

Folleto de Balance de matera y energa

X H2O

MEZCLA

15 Kg (20%)

8% NaCl Y

H2O X

Y 25%

120g 58%

MEZCLA

Y 10%

100L 40%

X 65%

MEZCLA

X H2O

100Kg 30%

Y 75%

MEZCLA

62.4525Kg 30%

Y H2O

X 5%

MEZCLA

Y H2O

MEZCLA

X 85%

100Kg 20%

Y 33Brix

H2O X

288Kg 12Brix

MEZCLA

Agua

498960Kg 20

2%

MEZCLADORA

MEZCLA

A

2%

B

J

MEZCLA

pr=1.1

20BRIX

200 gal/min

Zumo 100Kg

10%

W

Evaporador

D

65%

C

MEZCLA

45%

PF

A

C

B

MEZCLA

12%

8%

1000Kg

A

Vp=0.93cc/g

65%

C

B

MEZCLA

150Litros

p= 104g/cc

40%

10%

0.3P

78% H

C

B

MEZCLA

71%H

29%Ss

0.6*100*0.71

A

B1 50/Kg

Balanceado total 54/kg

Mezcla

A

Balance Total - Secador

A + B = C

A(0.22) + 0 = 100(0.93)

A= 422.72 Lb

Balance Total Pelado y G.

A= DP+B

Balance General Sistema

A = W + DP + C

A=B+0.3A+C

0.7A-100=W

W=322.72 Lb

DP

0.3P

78% H

0%

100 Lb

7%H 93%S

W

78% H

C

B

Secador

Pelado y glaceado

180lt

0.38

V=1.3g/cc

C

B

MEZCLA

0.04

0.6

A

M=p*v=1.3g/cc*100cc/m * 1m/1000lt

180lt=234kg

(2.34-A)(0.04)+A(0.6)=88.92

0.56A= 79.56

A=142.07 Kg

Balance Total - Evaporador

0.85J=W+350

0.85 (0.1)J=W(0)+350(0.9)

J=1647.06 Kg

0.85J-350Kg=W

W=1000

Balance Total Mezclado

0.15J+350=PF

0.15(1647.06)+350=PF

Componentes

(0.15)(0.1)J+(0.4)(350)PFx

X=0.28

28%

J=0.25F

F=6588.16Kg

a.- PF = 597.05 KG

B.- F= D + J

F- J =D

Ft=8f

P=$23717.3

MP

D

Extraccin

10%

J

W

Evaporador

Repartidor

0.85 J

350 Kg/h

40 BRIX

Mezcla

PF

0.8 mp

1 Kg

15%H

Secado

Q = 20%

0.2MP

Pelado

W (lb)

MP

95% H

100 Kg KOH

KOH2

KOH1X

Mezcla

1000 Kg/h

2000 Kg/h

25% Alcohol

30% azucar

Mezcla

Z 85%

25 %

Deshidratador

W

45 X 10 TON

1 Y = 10/(45-X)

45 100 10 TON

25 M

M = 250/45-M

10 Ton

45 - X

70

M

B = 10 + M

70 - X

25%

X

45%

25% alcohol50% azucar

25% agua

10% alcohol

20% azucar

70% agua

agua

Alcohol

Azcar

60% protenas

5% lpidos

35% agua

20% protenas

15% lpidos

65% agua

agua

Proteina

lipidos

Proteina

Fibra

PARED

SISTEMA

Pared imaginaria lo suficientemente alejada

QL

Qs

Qs

100

100

25

5

25

-40

0

0

Qs2

QL

Qs1

Evaporacion

W (lb)

X

25 BRIX

100000 lb

16BRIX

180

242

242

Qs

QL

Secado

W (lb)

X

10% H

P

20% ST

20

100

100

Qs

QL

Y Kg 69%H

94% st

w

100 Kg

30%

88%HR

X Kg

Cortado

Secador

1000 Kg

7%H

ST 93%

Evaporacion

W (lb)

78%H

22%ST

QL2

QL1

Qs2

Qs1

0

-40

10

0

0

Deshidratador

W (lb)

12% H

10 Kg

72% 80C

Aire hmedo 65C

Secador

Se

secador

PF 10%

65C

W (lb)

Deshidratador

W (lb)

200 Kg

75%, - 15C

W (lb)

W (lb)

W (lb)

200 Kg

75%, - 15C