Folleto de Balance de matera y energa

ContenidoBalance de rgimen estable Diluciones y Concentraciones2Balance de 1 o 2 etapas de rgimen estacionario14Mtodo grafico para resolver problemas de mezclas (regmenes de momentos estacionarios)21Mezclas binarias. Mtodo cuadro de Pearson21Mezclas de 3 componentes. Diagramas triangulares24LIPIDOS26Balance para jaleas y mermeladas31Calor especifico34La energa total de un sistema constante35Calor sensible, latente, viaje trmico.36CARTA PSICOMETRICA40LIOFILIZACION42INTERCAMBIADOR DE CALOR44

Balance de rgimen estable Diluciones y ConcentracionesEjercicio #1Cuntos 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?X H2OMEZCLA15 Kg (20%)

8% NaCl Y

=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 #2Cuantos Kg de salmuera al 25% se podra obtener por dilucin de 120 g de solucin concentrada al 58%?H2O X

Y 25%120g 58%

MEZCLA

Concentracin de solutos*masa de solucin concentrada+ concentracin de solutos*masa de agua = concentracin de solutos * masa de la dilucin de salmuera120g*0.58+0*X=0.25*Y69.6=0.25YY=69.6/0.25= 278.4 gX=Y-120gX=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 salmueraEjercicio #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?

Y 10%

100L 40%X 65%MEZCLA

0.65*X+0.1*Y=0.4*10400.65X+ 0.1Y=416Tomando 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%X H2O

100Kg 30%

Y 75%MEZCLA

Por tanto obtenemos que la masa humedecida al 75% es de 280KgPero X=280-100=180Kg se necesita de agua para humedecer el material para llevarlo desde un 30% al 75%Ejercicio #5Cuantos Kg de jarabe al 5% de sacarosa podremos obtener una dilucin de 15 galones al 30% con una densidad relativa de 1.1Y H2O

62.4525Kg 30%

X 5%MEZCLA

*XX=374,715KgObtendremos 374,15Kg de jarabe al 5% y necesitaremos 312,2625Kg de H2OEjercicio #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 totalesY H2O

MEZCLAX 85%100Kg 20%

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= 433.33LEjercicio #8Deseamos 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?Y 33Brix

H2O X288Kg 12Brix

MEZCLA

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*0,120.33X=34, 56X=104, 73Y=288Kg-104,73Kg=183,27KgPor 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 #9

Una 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`BrixQu 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?Agua

498960Kg 202%

MEZCLADORA

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 resultante99792=0.02bebida resultanteBebida resultante=4989600 Kg Agua= bebida-498960KgAgua=4989600kg -498960KgAgua=4490640 kgPara 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

MEZCLA

0.3 salmuera=0.03pfSalmuera=0.03/0.3 PfSalmuera=0.1Pf

1 =PF-O.O1PFPF=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 1.1a.- 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?A

2%BJMEZCLA

pr=1.120BRIX200 gal/min

Clculos200 gal/min * 3.785 litro/ 1 gal * 1min/60s * m/1000 litro = 0.0126 m/s

a.- m = pQm= 1100kg/m * 0.006m/s m=13.88kg/sm=13.88kg/s * 3600s/h = 49968 kg/hpr = ps/pH2O1.1 * 1000 = ps pr=1100kg/m

Balance TotalJ + A = B49968 + A = B

Balance por componentesJJx+Aax = Bbx49968(0.2) + 0 = B(0.02)B= (49968*0.02)/0.2 = 4996.8 x 10hB=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 envases

Ejercicio 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.Zumo 100Kg10%

WEvaporador

D

65%C

MEZCLA

45%PF

BALANCE TOTAL (SISTEMA)Z=W+PFW=Z-PFW=100-22.2=77.78KgBALANCE COMPONENTES100(0.1)= 0 + 0.45PFPF=22.2 Kg

BALANCE TOTAL MEZCLAC+D=PFD= PF-CC=PF-DC(0.65)+D(0.1) =22.2(0.45)(PF-D)(0.65)+D(0.1)=22.2-0.55D= 10.01D=8.01KgEl zumo que entro fue de 100-8.01 = 91.99 KgEjercicio 3Cunta azcar debe aadirse a 1000Kg de Zumo de naranja para incrementar su concentracin de 8 hasta 12% de Solidos Solubles?A

CBMEZCLA

12%

8%1000Kg

BALANCE TOTALA+B=CA=C-B=C-1000 = 1045.45 -1000A=45.45Kg de Azcar se necesitaron.

BALANCE POR COMPONENTES (SOLIDOS SOLUBLES)Aax +Bbx=CcxAax + 1000(0.08)= C(0.12)C-1000+80=0.12CC-920=0.12C920=C-0.12C0.88C=920C=920/0.88 C=1045.45 Kg del producto finalEjercicio 4Calcular 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.A

Vp=0.93cc/g65%CBMEZCLA

150Litrosp= 104g/cc40%

10%

p=1.04g/cc =1040kg/m *1m/1000Lp= 1.04 Kg/Lp=m/v m=pv= (1.04Kg/L)*150Lm=150Kg

BALANCE TOTALA+B=CB= C-ABALANCE POR COMPONENTESB(0.1)+A(0.65) = C(0.4)(C-A)(0.1)+A(0.65)=C(0.4)0.55A=0.3CA=0.3C/0.55=85.09Kg*1000g= 85090gVp=V/m V=Vp*m=0.93cc/g*85090g =79133.7cc*1L/1000cc=79.13 LSe necesit 79.12 L de jugo concentrado en el proceso.Ejercicio 5Pulpa de Fruta con %H H2O es sometida a deshidratacin y se elimina al 60% de agua original. Determinar:a.- La composicin de pulpa secab.- Cantidad de agua eliminada por Kg de pulpa hmeda que entra al proceso

0.3P78% HCBMEZCLA

71%H29%Ss0.6*100*0.71A

BASE DE CALCULO: 100kga.- BALANCE TOTALB= A+C100=(0.6)(100*0.71)=CC=57.4Kg

BALANCE POR COMPONENTES100*0.29=0+57.4cxCx=0.505=50.5%b.- 100kg----42.61kg-------------xX=0.426Kg de agua eliminada

Balance de 1 o 2 etapas de rgimen estacionarioEjercicio #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 100KgAc. Ctrico 170Kg Agua 170KgAzcar 30KgLa suma del nctar es de 310 KgCantidad de pur cantidad de ac. Ctrico100kg 310 kg 10kg 310kgX=1709.677kg 5300kg x=170.968kg 5300kgCantidad de agua cantidad de azcar170kg 310kg 30 kg 310kgX=2906.45 5300kg x=512.90Kg 5300Kg

Se 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 54 el kilo. Cuantos kg de cada alimento se debe mezclar

B1 50/Kg

Balanceado total 54/kgMezcla

B2 65/Kg

Balance total Balanceado 1 + balanceado 2= balanceado totalBalanceado 1+ balanceado 2=1000Balanceado 1=1000-balanceado 2Balance de componentesCosto balanceado 1* masa del balanceado 1+costo balanceado2*masa del balanceado 2= costo balanceado 3* masa del balanceado 350*balanceado1+ 65 balanceado 2=54*100050*(1000-balanceado2)+ 65 balanceado 2=5400050000-50balanceado 2+65 balanceado 2=5400015 balanceado 2=54000-50000Balanceado 2=4000/15Balanceado2=266,67 kgBalanceado 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?A

Balance Total - SecadorA + B = CA(0.22) + 0 = 100(0.93)A= 422.72 Lb

Balance Total Pelado y G.A= DP+B

Balance General SistemaA = W + DP + CA=B+0.3A+C0.7A-100=WW=322.72 Lb

DP0.3P78% H0%100 Lb7%H 93%SW

78% HCBSecadorPelado y glaceado

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.180lt0.38V=1.3g/ccCBMEZCLA

0.040.6A

M=p*v=1.3g/cc*100cc/m * 1m/1000lt180lt=234kg

(2.34-A)(0.04)+A(0.6)=88.920.56A= 79.56A=142.07 Kg

Balance TotalA+B = CA+B= 234B= 234-AB= 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 finalb.- Costo de Materia Prima para 8 horas de trabajo conociendo que el costo de fruta son $0.45/kg.Balance Total - Evaporador0.85J=W+3500.85 (0.1)J=W(0)+350(0.9)J=1647.06 Kg

0.85J-350Kg=WW=1000

Balance Total Mezclado0.15J+350=PF0.15(1647.06)+350=PFComponentes(0.15)(0.1)J+(0.4)(350)PFxX=0.2828%J=0.25FF=6588.16Kg

a.- PF = 597.05 KGB.- F= D + JF- J =DFt=8fP=$23717.3MP

DExtraccin

10%JWEvaporadorRepartidor

0.85 J

350 Kg/h40 BRIX

Mezcla

PF

Ejercicio 3

0.8 mp1 Kg15%H

SecadoQ = 20%0.2MPPelado

W (lb)MP95% H

Balance Total (Secado)0.8MP = W+10.8 MP 1 = W0.8 (21.25) 1 = WW= 16 Kg * 2.2Lb/1Kg = 35.24 LbBalance Comp0.8Mp*0.05 = 1(0.85) Mp= 21.25Kg100 Kg KOH

Ejercicio 4Balance TotalKOH2

KOH1XMezcla

100+ KOH = KOH2

Balance Componente(0.04) * 100 + KOH = KOH2 * 0.064 + KOH = (0.06) (100+KOH)KOH = 6 + 0.06 KOHKOH=2/0.94 = 2.13

1000 Kh/h 20% Azucar, 10% Alcohol2000 Kg/h 25% Alcohol, 30% AzucarEjercicio 51000 Kg/h

2000 Kg/h25% Alcohol30% azucarMezcla

Balance Total2000 + 1000 = Pf = 3000 Kg

Zanahoria 2585% ST

Az= 0.4 40% AzucarAc = 0.4 20% AlcH2O = 0.4 40% H2O

Ejercicio 6Bc= 100 KgZ 85%

25 %Deshidratador

W

Balance TotalZ = Z + WW= 70.5%M = Mp Pf / Mp 100%M = 70.6%

%R= MP W / Mp%R = 29.5Ae (0.75) ZAe75%Aw=75-15/75 * 100Aw = 75- 4.41 / 75 * 100Aw = 94.118%

Mtodo grafico para resolver problemas de mezclas (regmenes de momentos estacionarios)Mezclas binarias. Mtodo cuadro de Pearson1. Identifique las fuentes y sus proporciones o concentraciones 2. Identifique la concentracin a la que desea llegar3. Realice la resta de la diagonal entre las proporciones o concentraciones de cada material y la deseada, el resultado de esta resta sern las partes4. Sumo las partes5. Calculo de la proporcin de cada fuente en la masa multiplico por 100 y divido pata el total de las partes

Ejercicio #1Mezclar 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#2Se 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 #3Partiendo 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 #5Obtener un jarabe de 80 Brix

Ejercicio #6Si 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 #7Disponemos 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?

AYUDANTIASMtodo 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/ccb.- Cantidad de jugo de maracuy utilizado45 X 10 TON1 Y = 10/(45-X)

45 100 10 TON25 M

M = 250/45-M

10 Ton45 - X70

MB = 10 + M70 - X25%X45%

Mezclas de 3 componentes. Diagramas triangulares

Ejercicio #1Una 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.25% alcohol50% azucar25% agua10% alcohol20% azucar 70% agua

1000Kg 2000kg

2000+ 1000=30002 partes + 1 parte- 3 partesPor 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

aguaAlcohol

Azcar

Ejercicio #2Tenemos 60% protenas5% lpidos35% agua

20% protenas15% lpidos65% agua

500g 1500g

Masa 1+ Masa 2= Masa total500g+1500g=2000g1+3=4Por tanto dividimos en cuatro partes y el que este ms cercano al mayor ser la respuesta en cuanto a concentracin.aguaProteina

Protena 50%, lpidos 7% y agua 43%

lipidos

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=300KgS1=100kgS2=200Kg2partes+1 parte= 3 partes

ProteinaFibra

LIPIDOS

Como 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 KgJugo que entra al evaporador=0.25*0.85*6588.24=1400.001 Kgagua= 1400.001-350=1050.001KgPor lo tanto el producto es la suma del jugo fresco y el jugo que sale del evaporador 247.059+350=597.059 KgLa concentracin es

Es decir se va a obtener un producto de 28 BrixPara 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 mermeladasSiempre se debe tener 65 Brix en el producto finalY en la mayora de los casos las pulpas estn a 10 BrixY la relacin fija es 45 fruta y 55 azcarLa 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+20FBalance de slidos0.10F+A=100*0.65+20*0.1FBalance de coccin0.8F+A+P=W+100Balance de coccin de solidos0.8F*0.1+A*1=100*0.650.8*1.02*A*0.1+A=100*0.650.0816+A=65A*1.0816=65A=60.101.02*A=F1.02*60.10=F61.3=FPECTINA=AZUCAR/80PECTINA=60.1/80PECTINA=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=55P45 A=55*0.4FA=0.49FBALANCE DE COCCION0.4F+P+A=W+16800.4F*0.1+A=1680*0.650.04F+0.49F=1092F=2060.38KgPulpa de entrada 824.15kgA=1009.59KgPectina=1009.59/100=10.10KgValores Fruta 2060.38kg*2dolares/kg=4120.76Azcar 1009.59Kg*0.8 dlares/kg=807.67Pectina=10.1*4=40.4Frascos 2400Valor total de la produccin 7368.83Valor del procesamiento 7368.83*0.3=2210.65Valor de produccin y procesamiento = 9579.48Valor para utilidad 9579.48*0.35=3352.83Valor 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/KgCCP=4186 (factor de agua)+1674.4 (factor de grasa)+837.2 (factor no grasa) J/KgK1kcal=4186Kcal1kcal=3.96BTU1BTU=1055J1BTU=0.252KcalEn base a l contenido de humedad

Productos que tienen alto contenido de humedad no grasosCp=0.008(%humedad)+0.2Cp=33.49P+837.36 J/KgCEjercicio #1Calcular 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 FCP=0.732Kcal/KgCCp=3058.15 J/KgCEjercicio #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 grasaCp=1(0.75)+0.4(0.05)+0.2*0.20Cp=0.81BTU/lbFCp=0.81Kcal/KgkCp=3380.66J/kgC

La energa total de un sistema constante

PARED

SISTEMA

Pared imaginaria lo suficientemente alejada

Calor de fusin=calor de congelacinSlido a lquido= lquido a slidoCalor de evaporacin=Calor de condensacinLquido a vapor=vapor a liquidoTemperatura es la medida de comportamiento de las molculas alteradasT= Es la fuerza que tiene un flujo de energa desde una parte mayor a una menorCp es una energa que se necesita elevar en una unidad de masaCsensible 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=mCe TQ=1000Kg*3390.66*75Q=254299500J1kwh=3.6x106J254299500J/3.6 x106J=70.64KwhPara saber cunto gasta es 70.64*0.08=5.65Es decir que gasta 5.65 dlares en este procedimiento

Calor sensible, latente, viaje trmico.AYUDANTIASCosto 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.QLQsQs100100255

200000L * 1m /1000L * 100 cc/ 1mQs= M * T Cp1Qs = (204*10) * (15) * 0.9Qs = 13.83 * 10 KcalQs2 = M * T * Cp2Qs2= 204*10 * 95 * 0.904=-17.519 * 10Cp1= 88/100 + 0.2 * 12/100Cp1 = 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 congeladob.- Calor total del proceso en Jc.- Costo proceso conociendo que KWh por valor $0.08

25-4000Qs2QLQs1

Qs1 = M1 Cp1 T= 24 * 0.8 * 25Qs1 = 500 Kcal

Cp1 = 75/100 + 0.2* 25/100Cp1 = 0.8 Kcal/ KgC

QL1 = M * L= 80 * 18..75QL1 = 1500 Kcal

Qs12= M2 Cp2 T= 25 * 40 * 0.425Qs1 = 425 Kcal

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

W (lb)

X25 BRIX

b.- Lb H2O evapc.- Entalpia a 242F100000 lb 16BRIX

d.- Consumo de energa en BTU

180242242QsQL

100000= W + X100000= 0 + X*0.25X= 64000 LbW= 36000Lb

Cp= 0.008*84 + 0.2Cp= 00.872 btu/lbF

QL = 34.23 * 10Qs = 100000*62*0.872Qs= 5.4*10QT = (Qs + QL) * 8h

Secar condiciones Atm 80%H hasta 10%. To=20C.a.- Calor necesario Kcal/ KgMpb.- Calor necesario Kcal/Kg Agua evap

Secado

W (lb)

X10% H

P20% ST20100100QsQL

P = W+ PFW= 77.78P*0.2 = 0.9 PFPF= 22.2 Kg

Qs= M Cp TQs= 6720 KcalQL= 77.7 * 540QL = 41958 Kcal

Cp1= 80/100 +0.2 * 20/100Cp1 0.84 Kcal/Kg

CARTA PSICOMETRICAAYUDANTIASEl 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 PabsPabs = P vacio Po= 0.5*100 101.4Pabs = 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 mmHg760mmHg = 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 evaporadab.- Kg de MPc.- Si el proceso se realiza utilizando aire precalentado a 80!C con 15% HR y abandona el secador a 40C y 85% HRCalcular la masa y volumen aire requerido para introducir en el proceso

Y Kg 69%H94% stw100 Kg30%88%HRX KgCortadoSecador

BT100= W+ YW = 100 YW= 6.39 Kg

BC100*0.94 = W+ YY= 93.61 Kg

X= 100+ 0.3 XX= 142.86 Kg

INICIA 80C , 15%HR, 47 g / kg aireSALE 40C, 85%HR, 40 g/ Kg aire

V= mV = 911.43 * 1.075 = 979.77 m3

LIOFILIZACIONAYUDANTIASLiofilizacin 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.

1000 Kg7%HST 93%

Evaporacion

W (lb)

78%H22%ST

QL2QL1Qs2Qs10-40

1000

BTX= 10000 + WW= 32272.72 Kg

BCX*0.22 = W + 10000*0.93X= 42272 Kg

QS1= m * cp * T= 42772*0.824 * 25Qs1 = 8701818 Kcal

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

QL1 = mLQL1 = 32973*80 = 2581760 KcalQL2 = ML2= 32272 * 678QL2 = 21880904.16 KcalQL3 = ML3QL 700*80QL3 = 56000QS2= MCPTQS2 = 10000*0.256*10QS2= 25600QT = 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 80CDeshidratador

W (lb)

12% H

10 Kg72% 80C

BT10 = W + P ; W= 6.8 Kg2.8 = 0 + P*0.88P= 3.2 KgAe = 0.08As= 0.09A?= 0.01 Kg Agua/ Kg Aire

6.8Kg Agua * 1 Kg As/0.01 Kg Agua680 Kg aire

INTERCAMBIADOR DE CALORCalcule 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 30CAire hmedo 65C

SecadorSesecador

PF 10%65CW (lb)Deshidratador

W (lb)

200 Kg75%, - 15C

Pm= 10lb/in = 10psi + 14.7 psia = 24.7 psiaBT200= W+ PF200= 55.55 = WW=144.4 KgBC200*0.25 = 0 + PF*0.9PF= 55.5Kg

QS1 = MCPTQS1 = 1275 Kcal

QL1 = MLQL1= 150 * 80 = 12000 Kcal

Cp2 = 0.75 + 0.05 = 0.8 Kcal/ KgQS2 = MCPTQS2= 200*0.8*65 = 10400 Kcal

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

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

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

W (lb)W (lb)W (lb)200 Kg75%, - 15C

Evapor = E ganadaQL = QSML = MCP TM= 10320 Kg/h * 3.78 KJ/KgC * 70C/ 1256.23 Kg/hM = 1256.23 Kg/h

Cp= p/100 + 0.2(100.p)/100 = 0.904 Kcal/KgC0.904 Kcal * 4.186 KJ/1Kcal = 3.78 KJ/KgC