Balance de Materia

 

Balance de Materia

1. Para obtención de pasta de tomate estéril, se realiza un lavado y desinfección de 100 kg de tomates para obtener mediante despulpado jugo de tomate el cual es concentrado en un evaporador hasta obtener la pasta de tomate que se esteriliza y empaca asépticamente. Los tomates que se rechazan en la selección se mezclan con los residuos de tomate que salen del despulpado, esta mezcla es secada parcialmente mediante prensado y luego es deshidratada en un secador giratorio hasta obtener una pulpa seca. Realizar el diagrama de flujo identificando las operaciones unitarias. 

2. Se mezclan 1.000 kg/h de una solución de azúcar en agua al 20% en peso con 500 kg/h de una solución de azúcar en agua al 40% en peso. Calcular la cantidad de producto obtenido y su concentración

3. Aceite de soja con 8% en peso de sólidos suspendidos (torta) se somete a una operación de filtración. El aceite sale del filtro con 0,1% en peso de material suspendido y la torta que queda en el medio filtrante tiene 75% en peso de sólidos. Si al filtro entran 10.000 L/h de aceite con una densidad de 0,78 kg/L. Realizar el balance de materia. 

4. Para secar el arroz se usa aire en contracorriente con una fracción de aire recirculado. El aire fresco del medio ambiente tiene una humedad base seca de 0,002 kg de agua/kg de aire seco. La humedad del aire que sale del secador tiene una humedad base seca de 0,007 kg de agua/kg de aire seco. Parte del aire que sale del secador se recircula y se mezcla con aire fresco del medio ambiente para entrar al secador con una humedad base seca de 0,005 kg de agua/kg de aire seco. El arroz entra al secador con una humedad base húmeda de 21% en peso y debe secarse hasta una humedad base húmeda de 12% en peso. El arroz antes de entrar al secador debe limpiarse de impurezas como piedrillas y tierra. Las impurezas son el 2% en peso y deben retirarse mediante una operación de tamizado en la que se pierde el 1% en peso del arroz que entra a proceso y que se va con las impurezas. Si al tamizado entran 1.200 kg/h de arroz proveniente del cultivo, realizar el balance de materia

5. A una operación de secado entra arcilla con una humedad del 22% en peso, base húmeda. Se debe secar hasta una humedad del 11% en peso, base húmeda. Calcular la humedad base seca a la entrada y la humedad base seca a la salida.  

6. Para producir agua dulce a partir de agua de mar se utiliza un evaporador de doble efecto. El agua de mar contiene aproximadamente 4% de sales disueltas. Se alimentan: 100 000 kg/h de agua de mar al primer evaporador, en la corriente de salmuera de salida las sales representan el 6,6% y en la descarga del segundo evaporador la sal contiene 18% de humedad. a) Indique ¿cuánta agua dulce se obtiene? b) Realice el balance de material de este proceso.  

7. Para conservar la papa se requiere disminuir la humedad desde 80% hasta 40% en peso base húmeda. El equipo de secado tiene una presión manométrica de 14,4 kPa y se encuentra ubicado en una ciudad donde la presión atmosférica es de 128,9 kPa. Si al secador entran 5.000 kg/h de papa y su calor específico es 0,842 kcal/kg °C, calcular:

a. Cantidad de agua evaporada.

b. Temperatura a la que se evapora el agua.

c. Calor requerido para calentar la papa hasta la temperatura de evaporación.

d. Calor requerido para evaporar el agua.

e. Calor total requerido.

8. ¿Qué cantidad de solución de salmuera se necesita para enfriar 1500 L/h de anilina en un intercambiador de calor, si ésta entra a 150 °F y sale a 77 °F. La salmuera entra a 38 °F y sale a 77 °F. Exprese sus resultados en kg/min y en L/min. Datos: Cp salmuera 0,82 cal/g °C, Densidad de la salmuera 1,15 g/mL, Cp anilina 0,48 cal/g °C, Densidad de la anilina 1,20 g/mL

9.En un reactor químico se desprenden 2 500 kJ, determine qué cantidad de agua se debe suministrar al enchaquetado del reactor para que cambie su temperatura de 25 °C a 120 °C. Considere que el calor latente de vaporización del agua es 540 cal/g y su capacidad calorífica es de 1 cal/g °C.