Balance de energía y materia

UNIVERSIDAD NACIONAL JOSÉ MARÍA ARGUEDAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

BALANCE DE MATERIA Y ENERGÍA

SEPARATA 01: BALANCE DE MASA EN ESTADO ESTACIONARIO

1. Se desea concentrar una solución salina que contiene 8% en peso de sal, para ello se alimenta a un evaporador al vacío con capacidad de 2000 l; la corriente de salida del evaporador tiene 80% de sólidos en peso. Si se ingresa 1000 kg/h de la solución ¿Qué cantidad de solución concentrada se obtiene y cuál es la cantidad de agua que se evapora?

1. En un proceso de concentración de jugo de naranja, el zumo recién extraído y tamizado que contiene 7.08% en peso de sólidos, alimenta a un evaporador al vacío. En el evaporador se extrae agua y el contenido de sólidos aumenta a 58% en peso. Para una entrada de 1000 kg/h.

Calcular las cantidades de sólidos de las corrientes de jugo concentrado y agua evaporada.

1. Una bodega de vinos produce Jerez por mezcla para obtener los contenidos deseados de alcohol y azúcar. La composición del producto deseado y de los vinos disponibles es:

¿Qué porcentaje de cada vino se debe utilizar para obtener el producto deseado?

1. En un proceso para producir soda cáustica (NaOH), se usan 4000 kg/h de una solución que contiene 10% de NaOH en peso para concentrarla en el primer evaporador, obteniéndose una solución de 18% de NaOH en peso. Esta se alimenta a un segundo evaporador, del cual sale un producto que contiene 50% de NaOH en peso. Calcular:

        a) El agua extraída en cada evaporador en lb/h.

        b) La alimentación al segundo evaporador en l/h (densidad de NaOH es 758 m3/kg).

        c) La cantidad de producto en l/h (densidad del NaOH es 980 m3/kg).

1. Se necesita producir 25 arrobas de un enriquecido lácteo con bajo contenido en materia grasa (11% de grasa) a partir de leche en polvo que contiene un 23% de grasa y de una mezcla de harinas que contiene 8.5% de grasa. ¿Cuánto leche en polvo y mezcla de harinas será necesario?

1. Se desea obtener 1000 kg de un producto que contenga sólo el 20% de grasa. Para ello se realiza una mezcla de carne de cuy que contiene 17% de proteína, 18.2% de grasa y el resto agua, con carne de cerdo que contiene 6% de proteína, 25% de agua y el resto grasa. Determinar: Las cantidades de carne de cuy y carne de cerdo y la composición del producto final.

1. En la costa del Perú se procesan algunos pescados para obtener harina, el cual se usa como proteínas suplementarias en los alimentos. En el proceso empleado primero se extrae el aceite para obtener una pasta que contiene 78% en peso de agua y 22% en peso de harina seca. Esta pasta se seca en secadores de tambor rotatorio para obtener un producto “seco” que contiene 38% en peso de agua. Finalmente, el producto se muele a grano fino y se empaca.

a) Representar mediante un diagrama constructivo e incluir todos los datos.

b) Calcule la alimentación de pasta en lb/día necesario para producir 1 TM/h de harina “seca”.

1. En una manufactura de mermelada se mezcla el azúcar con fruta (46% de fruta y 54% de azúcar). Se le añade la pectina necesaria, aproximadamente 230 g/100 kg de azúcar. La mezcla se evapora hasta que los sólidos solubles llegan al 67%. ¿Qué cantidad de mermelada se obtendrá a partir de una fruta con 13% de sólidos solubles? Y ¿Cuántos kg de mermelada se obtienen por kg de fruta en el proceso? La pectina se considerará como sólido soluble.

1. La leche desnatada tiene una composición de: 90% de agua, 3.5% de proteínas, 5.1% de carbohidratos, 0.1% de grasa y 0.8% de cenizas. La leche original tiene 4.5% en grasa. Calcular la composición original de la leche entera.

1. Una disolución que se utiliza en la obtención de una bebida energizante tiene una densidad relativa de 0.88 fluye por una tubería de 1.0 pulgadas de diámetro a razón de 56 galones/minuto. Calcular: La velocidad de la disolución en pie/s; el flujo másico en kg/s; la energía cinética en lbf*pie/s y a qué potencia en HP corresponde.

1. En una planta industrial se requiere conocer el volumen molar (en ft3 / lbmol) y la densidad (en kg / m3) del gas propano y del alcohol etílico, los cuales están a una temperatura de 66 °F y una presión de 3.4 atm. Compare y comente los resultados obtenidos.

1. Se requiere efectuar una separación de una mezcla de dos fluidos, para ello se utilizan dos columnas de fraccionamiento, las unidades operan en estado estacionario y los datos están tomados para el intervalo de una hora. Represente mediante un diagrama constructivo y coloque los datos según corresponda.

Calcúlese los valores de las incógnitas de la tabla:

1. A partir de 10 toneladas de soya se desea obtener aceite de consumo humano y harina para alimentos balanceados, la composición de la soya es de 18% de aceite, 20% de proteínas, 25% de carbohidratos, 10% de humedad y el resto es fibra (compuesto por fibras y cenizas). La obtención de los productos deseados sigue las siguientes etapas: Primero, se trituran y prensan, lo que reduce el contenido de aceite al 5%. Luego se extraen con hexano para producir una harina que contiene 0.5% de aceite y finalmente se secan hasta que contengan sólo un 6% de humedad.

Representar mediante un diagrama constructivo y suponiendo que no hay pérdidas de proteínas, carbohidratos, fibras y agua con el aceite, hágase un balance de materia de los componentes de la soya.

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