Licenciatura en Ciencia y Tecnología de los Alimentos

Grado en Ciencia y Tecnología de los Alimentos
Fundamentos de Ingeniería de los Alimentos
RELACIÓN DE PROBLEMAS Nº 6
BALANCES DE MATERIA Y ENERGÍA EN ESTADO NO
ESTACIONARIO
1. En un tanque de mezcla que inicialmente contiene 450 kg de salmuera se
empieza a añadir un caudal de 9 kg/min de una corriente de salmuera más
concentrada. Simultáneamente se empieza a extraer de su parte inferior 4,5
kg/min de la mezcla. Se desea calcular la variación de la cantidad de salmuera
en el tanque y cuánta hay al cabo de 30 minutos. Si al tanque tiene una
capacidad máxima de 1000 litros (densidad del producto 1kg/l), calcular el
tiempo para el llenado completo
2. Se esteriliza un alimento líquido contaminado con esporas mediante inyección
de vapor de agua hasta alcanzar 120 ºC de temperatura prácticamente de forma
instantánea. Si se mantiene la temperatura constante, la cinética de muerte de las
esporas es de primer orden y la constante de velocidad es de 0.46 minuto -1,
determinar la concentración de esporas pasados 5 minutos si la concentración
inicial era de 1000 esporas/litro. ¿Qué tiempo será necesario para que haya 1
espora por litro?¿Qué tiempo será necesario para que las esporas se reduzcan un
millón de veces?
3. Se fermentan 10000 kg de zumo de uva con un contenido en sacarosa del 25%
en peso para hacer vino en una cuba. Suponemos que el consumo de sacarosa
por parte de las levaduras sigue una cinética de primer orden respecto de la
concentración de sacarosa, con una constante cinética de k = 0,035 h-1. Se sabe
que la fermentación desprende calor a razón 70 KJ/kg de sacarosa fermentados.
Para mantener constante la temperatura de fermentación en la cuba, ésta se
refrigera con agua (temperatura de entrada 15 ºC y de salida 25 ºC). Determinar:
a) Ecuación que relaciona la masa de sacarosa en la cuba y el tiempo de
fermentación transcurrido (no tener en cuenta las pérdidas de masa
totales debidas el desprendimiento de gas carbónico)
b) Ecuación del flujo de calor en KJ/Kg generados en la fermentación como
función del tiempo.
c) Ecuación de la masa de agua de refrigeración consumida como función
del tiempo transcurrido.
d) Ecuación del caudal másico de agua de refrigeración que se consume en
cada instante.
e) Hacer una tabla con los valores de masa de sacarosa (kg), flujo de calor
(J) y caudal de agua (kg/h) a 10, 20, 50, 100 y 150 horas de fermentación
Nota: En hoja de Excel que se descarga de la web se muestran los resultados de este
problema.