Balance ejercicios

52. Cien kg de camarones congelados con 78% de humedad a -15oC van a ser deshidratados hasta el 15% de humedad final en un secador de cabina, el cual utiliza aire precalentado con vapor que viene del caldero e ingresa al secador a 80oC con 20% de humedad relativa y abandona el secador a 60% de humedad relativa. Al final del proceso el aire y los camarones salen a la misma temperatura de 40 oC. Calcular:

• La cantidad de agua retirada
• La energía total requerida para el proceso
• El volumen de aire que deberá ingresar al secador. Cp aire =0.256 Kcal/kg oC.

Datos:

 Cp aire = 0.256 kcal / kg oC          d aire = 1.06 kg/m3

λ vapor del agua a 40 oC  =   574.8  kcal / kg

λ fusión del agua  =   80 kcal / kg

Cp camarón congelado = 0.434 kcal / kg oC

Cp camarón = 0.824 kcal / kg oC

1. Calcúlese en el diagrama psicométrico de la Figura 15.1 (entregada en clase)

• La humedad absoluta de un aire que posee una temperatura de bulbo seco de 60oC y una HR (humedad relativa) de 50%.
• La temperatura de bulbo húmedo de este aire.
• La HR de un aire con una temperatura de bulbo húmedo de 45oC y de bulbo seco de 75oC.
• El punto de rocío de un aire con una temperatura de bulbo seco de 55oC y una HR de 30%.
• La humedad relativa de un aire cuya temperatura de bulbo húmedo es de 39oC y un bulbo seco de 50oC cuando este se calienta hasta una temperatura de bulbo seco de 86oC.

3. Deseamos preparar 1000 cajas de 48 frascos de 250 ml de una mermelada mixta que debe tener 65 oBrix y un peso específico de 1,3 kg/l. La mermelada estará formada por 70% de guineo y 30% de maracuyá, se debe usar pectina de grado 80 y una relación de 45 de pulpa y 55 de azúcar. La maracuyá contiene 12 % de solidos totales y sus desperdicios representan el 70% de su peso. El guineo contiene 17% solidos totales y 12 % de desperdicios.

• a) Calcule los Kg de fruta entera, de azúcar y de pectina necesarios para la producción. Profesor (dos frutas)
• b) Suponiendo que usted está trabajando en una fabrica de procesameinto de frutas y aplica sus calculos obtenidos. Durante la ejecución del proceso uno de los operarios se le regó el aproximadamente el 20 % de la pulpa de banano ya pesada acorde a sus calculos.  Usted :

¿Qué decisión tomaría continuaría con el proceso usando la cantidad que le quedó? Explique.

¿En el etiquetado Usted mostraría El % real de pulpa de banano que utilizó o la de los cálculos? Explique por qué.

• Problema 6.7 de valiente usando la tabla A.5.2 de  Paul Singh.
• Ejemplo 9.5 de Singh Paul
• Si la temperatura del aire es 40oC y el % Humedad relativa de 85%. Determinar: temperatura de saturación o punto de rocío, temperatura del bulbo húmedo y humedad absoluta. Usar tabla A.5 de P. Singh

Zapallo con 30 % de desperdicios van a ser procesados para obtener rodajas de zapalla deshidratadas con 12% de humedad si utilizamos 100 kg de rodajas frescas con 88% de humedad. Determinar:

• Kg de producto final, kg de agua evaporada y kg de materia prima
• Si el procesado de secado se realiza utilizando aire precalentado a 80oC y 15% de humedad relativa y abandona el secador a 40oC y 85% de humedad relativa. Calcular la masa y el volumen de aire que ser requerirá introducir al proceso.

Datos: densidad del aire = 1.06kg/m3     Usar tabla de vapor para calcular el volumen.

En una autoclave se está esterilizando 1000 envases con menestra de frijoles, los mismos que se encuentran a una temperatura de 100 oC. y se enfrían a 40oC antes de ser sacados del autoclave. Calcular los galones de agua de enfriamiento que se requerirían para el proceso, si está a 20 oC y sale 30 oC, cada envase contiene 1 Kg de fréjol y el material del envase pesa 100g; el cp del frejol es de 15.6 x 10 -6 kcal/ g oC, las latas se enfrían por el baño con agua. El cp de la lata es de 1.92 x 10 -kcal/ g oC, supongamos que cuando las paredes del autoclave están por encima de 40 oC el poder calórico que tienen es de 60 Kcal y en este proceso n hay perdidas por irradiación del calor.

1. Para producir 1500 cajas de 48 frascos de ½ lb. de jalea mixta, usamos 60% de pulpa de papaya y 40% de jugo de naranja, con relación de 45 a 60 pulpa de fruta y azúcar. La papaya tiene 8% de desperdicios y contiene 14% de sólidos, la naranja 70% de desperdicios y 10% ST. Si el kilo de papaya cuesta $1.20 y el de naranja $0.85 y un kilo de azúcar $0.50, un kilo de pectina de grado 100 $2.5. Calcular:

• Kg de pulpa de fruta, azúcar y pectina requeridos
• Kg de papaya y de naranja entera requerida.
• El costo de materiales.
• Si los costos de producción, distribución y venta representan el 80% del costo de materiales, calcular el costo total de la producción.
• Si la empresa desea obtener un 25% de utilidad, calcular el precio de venta al público de cada frasco de jalea.

1. Un depósito de agua de 50 m3 se usa para abastecer de agua a una planta. Durante un día de operación se extrae agua de él por 3 tomas diferentes. El agua extraída fue de 2000 l, de 10000 l y 15000l, y al mismo tiempo el tanque recibió 30 m3. Si al comienzo de las operaciones el tanque estaba a un tercio de su capacidad, ¿Cuánta agua habrá en el tanque al final del día?. Si se usa un tanque cilíndrico en el que la altura sea el doble del diámetro, ¿Hasta qué altura llegará el líquido?

Balance de energía

1. Calcular el vapor saturado de 3 bar necesarios para calentar 100 kg de tomate triturado desde 25 a 98 o (Cp tomate trit. : 3,94 KJ/kg.K)

1. Para congelar 10 Kg de fresas, que se encontraban a 20 oC, se han consumido 41200 kJ de energía. ¿ A qué temperatura se encontrarán al concluir el proceso?

               (t cong.= -0,8ºC; cp fresas = 3,85 kJ/kg.K; cp fresas cong = 1,97 kJ/kg.K; λcong = 300 kJ/kg)

1. Durante el proceso de obtención de café liofilizado se debe tostar, moler y hacer la extracción de solidos solubles para proceder a la liofilización. En la primera etapa se pierde el 10% de materia prima. En la etapa de molienda la merma es de 2% y en el proceso de extracción se recupera el 80%, y luego se hace el proceso de sublimación para obtener el café liofilizado. Si el proceso se inicia con una tonelada de café. Determinar: a) Kg de esencia que pasan al proceso de liofilización. b) Si durante el proceso de liofilización la merma representa el 60% de la esencia, calcule los kg de producto obtenido. c) La energía total requerida si el proceso se inicia a 80 oC (en la extracción), sale a 20oC. y el producto liofilizado tiene 6% de humedad.

Datos: Cp café extraido = 0.50 kcal / kg oC

λ congelación agua  =   80 kcal / kg

λ sublimación del agua  =   678 kcal / kg

λ fusión del agua  =   80 kcal / kg

Cp café liofilizado = 0.248 kcal / kg oC

• Cien kg de camarones congelados con 78% de humedad a -15oC van a ser deshidratados hasta el 15% de humedad final en un secador de cabina, el cual utiliza aire precalentado con vapor que viene del caldero e ingresa al secador a 80oC con 20% de humedad relativa y abandona el secador a 60oC. Al final del proceso el aire y los camarones salen a la misma temperatura de 40 oC. Calcular:
• a)La cantidad de agua retirada
• b) La energía total requerida para el proceso
• c) El volumen de aire que deberá ingresar al secador. Cp aire =0.256 Kcal/kg oC.

Datos:

 Cp aire = 0.256 kcal / kg oC          d aire = 1.06 kg/kcal

λ  v apor del agua a 40 oC  =   574.8  kcal / kg

λ fusión del agua  =   80 kcal / kg

Cp camarón congelado = 0.434 kcal / kg oC

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