Balance de energía

Emmanuel Acevedo Henao         1742706-3753                Jennifer Gutiérrez        1741221-3753

Dairo Bolaños                        1741213-3753                 Santiago Rojas                1738685-3753

ASIGNACIÓN BALANCES ENERGÍA – JCGD

1. En la elaboración de mermelada, la fruta chancada se mezcla con suficiente cantidad de azúcar para dar una mezcla, 45 partes de fruta, y 55 partes de azúcar, agregándose además una cantidad adecuada de pectina (150 g por cada 100 kg de azúcar). Luego la mezcla, a 25°C, entra a un sistema de calentamiento que utiliza como medio agua que pasa desde 135 °C y sale del mismo a 85°C, hasta que los sólidos solubles alcancen 63% al salir del sistema a 65°C. Determinar la cantidad de medio de calentamiento necesaria.[pic 1][pic 2]

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• Asumiendo que el agua que entra para calentar en F7 es vapor saturado
• Que la cantidad de SS (sólidos solubles) de F4 y F6 es igual a cantidad de ST (sólidos totales)
• Que la presión de todo el sistema es igual a 1atm.
• La fruta empleada en la fabricación de la mermelada es la mora castilla que contiene alrededor de 85,2% agua, 1,1% proteínas, 1,1% grasas, 9,7% carbohidratos, 2,5% fibra y 0,4% de minerales. Por lo tanto, F1 contiene 85,2% agua y resto sólidos.
• La mezcla a 25°C (F4) contiene 59,3% carbohidratos, 38,3% de agua, 0,5% grasa, 0,5% proteína, 1,2 % fibra y 0,2% minerales.
• La mezcla a 65°C (F6) contiene 60,6% carbohidratos, 37,0% de agua, 0,5% grasa, 0,5% proteína, 1,2 % fibra y 0,2% minerales.

Grados de libertad:

Datos:

hfg100 °C=2256,4 kJ/kg

hf85 °C=356,02 kJ/kg

hg135 °C=2726,9 kJ/kg

TReferenciaAgua=0 °C

B.C. = 1 h = 1000 kg F1                

Es un sistema abierto/Estado estacionario, no hay reacción química:

Relación adicional:

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BALANCE DE MASA

Balance global en el mezclador:

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Balance de sólidos en el mezclador:

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Balance global en el calentador:

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F7=F8                                                   [pic 30][pic 29]

        (1)[pic 31]

Balance de sólidos en el calentador:

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Reemplazando F4 y F6 en (1):

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BALANCE DE ENERGÍA

Siendo el Cp de la mezcla con unidades de (kJ/kg):

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Se calculan ambos ΔH empleando T1=0°C:

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Balance de energía en el calentador:

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        = 0,    = 0                        [pic 43][pic 44][pic 45]

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F7=F8                     [pic 50][pic 49]

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Por lo tanto, la cantidad del medio de calentamiento necesaria, que permite que los sólidos solubles alcancen el 63% de composición de la mezcla a 65°C empleando como fruta la mora castilla, es de 13,99 kg/h.

2. Latas de jugo llenas y selladas son enfriadas desde 95°C a 33°C antes de rotularse. El peso de la lata (No. 3 cilindros 404*700) tienen un peso promedio de 185 g. Con una velocidad de producción de 300 latas/min, cada hora pueden producirse 18.000 latas. Se tiene que el acero tiene un Cp = 0.46 kJ/kg °C. Se quiere conocer la cantidad de energía en una hora a retirar de las latas, cuando se enfríen desde 95°C hasta 33°C si el jugo y las latas se enfrían hasta la misma temperatura. Cpjugo = 3.7 kJ/kg °C. Tomar como masa total de las latas 3050 g, y tomar la masa de las mismas equivalente al 11.6% de la masa de latas con jugo.

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