UNIVERSIDAD DEL VALLE ESCUELA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS PROMAMA: Ingeniería de Alimentos ASIGNATURA: Balances de Masa y Energía Taller: Balances de materia PROFESOR: Ing. Libardo Castañeda Flórez FECHA: 5 octubre de 2021 1. Realice los cálculos necesarios para convertir las siguientes humedades: a) 10,3 % de humedad en base húmeda a base seca. b) 8,0 % de humedad en base seca a base húmeda. 2. Se desea secar 1200 kg de millo desde una humedad de 15,7 % en base húmeda hasta una humedad final de 1,3 % en base seca utilizando aire ambiente en contracorriente. a) Represente el diagrama de flujo del proceso. b) Cuánta agua se debe retirar del material. c) Cuanto aire ambiente se necesita si la humedad del aire es 0,006 kg agua/kg de aire seco y la humedad a la salida es de 0,010 kg agua / kg aire seco. d) Si solo se retira el 93 % del agua que se retiraría al millo desde una humedad inicial de 10,3 % en base húmeda hasta una humedad final de 3 % de humedad en base húmeda. e) En los casos b y c que % del agua inicial se retira del producto? 3. Se desea secar una harina de yuca desde 66% de humedad hasta una humedad final de 5% utilizando un secador rotatorio con aire entrando en el mismo sentido de la entrada de la harina, cuya humedad a la entrada es de 0.002 kg agua/kg aire seco y el aire a la salida presenta una humedad cuatro veces mayor que la humead del aire a la entrada. Se desean producir 5000 kg de harina seca, se desea saber: a. ¿Cantidad de harina húmeda? b. ¿Cantidad de aire fresco? 4. Para mejorar el secado de los trozos de yuca del ejercicio anterior se colocan dos secadores en serie. A la salid del primero el contenido de humedad de la harina es de 43% en base seca. Además, para aumentar la eficiencia del proceso, se recircula la tercera parte del aire que sale del segundo secador mezclándolo con el aire fresco. Para las mismas necesidades de producción de harina seca 5000 kg y los mismos datos de humedad del aire a la entrada y la salida, se reduce el consumo de aire en 20% calcular: a. El nuevo porcentaje de humedad en el aire a la salida del proceso? b. Cuál es el porcentaje de humedad del aire que sale del primer secador? c. Cuánta agua se remueve en cada uno de los secadores? d. Que cambios se producen sí el aire que se recircula en lugar de mezclarse con el aire fresco, se mezcla con el aire que sale del primer secador. e. Con este cambio se podría secar mayor cantidad de harina? 5. Se desea deshidratar 350 kg/día de chontaduro que tiene una humedad inicial de 50 % en base húmeda hasta una final de 12 % en base humedad. El proceso se realiza utilizando aire ambiente en contracorriente el cual presenta una humedad de 0,001 kg agua /kg de aire seco. Del aire de salida el cual presenta una humedad de 0,005 kg agua / kg aire seco. Con el fin de ahorrar gasto de aire de entrada, se deriva una parte del aire UNIVERSIDAD DEL VALLE ESCUELA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS PROMAMA: Ingeniería de Alimentos ASIGNATURA: Balances de Masa y Energía Taller: Balances de materia PROFESOR: Ing. Libardo Castañeda Flórez FECHA: 5 octubre de 2021 de salida (Aire recirculado) la cual se mezcla con la corriente del aire fresco de entrada. Calcular: a) ¿Cantidad de aire fresco necesario? b) ¿Cantidad de aire recirculado AR? c) Razón de recirculación: R = AF/AR 6. Para producir jugo de manzana se realiza el siguiente proceso: Se extrae jugo de la fruta fresca el cual contiene 12,8 % de sólidos. El jugo deseado debe tener 50 % de sólidos. Aunque la operación de evaporación del jugo es la recomendada, se presenta el inconveniente del escape de algunos componentes volátiles del jugo con el agua lo cual afecta el sabor del producto final. Para solucionar esta situación se decide someter a evaporación solo una parte del jugo fresco. El jugo concentrado que sale del evaporar sale con 60 % de sólidos. Calcular: a) Cantidad de jugo fresco que se debe mezclar con el jugo concentrado que sale del evaporador 7. Un volumen de jugo de sacarosa es sometido a eliminación de agua en un sistema de evaporadores en cuádruple efecto. El jugo inicial presenta 45 % de agua y se desea que a la salida final del proceso el jugo tenga 10 % de agua. Se sabe que cada evaporador remueve un 10 % menos de agua que el anterior. Sí se tratan 1200 litros de jugo, calcular: a) ¿Cuánta agua se remueve en cada evaporador? b) ¿Cuál es el contenido de humedad a la salida de cada evaporador? 8. Para fabricar mermelada se mezclan 50 partes de fruta triturada con 50 partes de azúcar. A esta mezcla se le añaden 200 g de pectina por cada 100 kg de azúcar. De la mezcla anterior se elimina agua por evaporación hasta que se alcanzan 65 º Brix. ¿Cuántos kilos de mermelada se pueden obtener de cada kilo fruta que contenga un 15% de sólidos solubles (Brix)? 9. Un alimento con una humedad del 32% se debe deshidratar hasta el 7%. Para ello se utiliza aire con una humedad absoluta de 0,01 kg de agua/kg de aire seco y la humedad del aire a la salida del secador es de 0,1 kg de agua/kg aire seco. a. Cantidad de alimento húmedo para producir 5000 kg/h de alimento deshidratado. b. Cantidad de agua retirada c. El caudal másico de aire fresco que se deberá emplear d. Caudal másico de aire a la salida del secador e. Que cantidad de alimento deshidratado se podría producir si se aumentará la cantidad de aire fresco en un 25% UNIVERSIDAD DEL VALLE ESCUELA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS PROMAMA: Ingeniería de Alimentos ASIGNATURA: Balances de Masa y Energía Taller: Balances de materia PROFESOR: Ing. Libardo Castañeda Flórez FECHA: 5 octubre de 2021 10. En la figura se muestra un proceso continuo que consta de dos unidades de separación: Cada corriente contiene dos componentes A y B en diferentes proporciones. Las corrientes desconocidas son G, M y P. Calcular: a. Los flujos másicos de cada corriente b. Las composiciones de G, M y P. 11. El tanque de almacenamiento de agua de una planta de procesamiento de alimentos tiene una capacidad de 70 m 3. Al comenzar un día de operación, el operario observa que hay 30 m 3 de agua en el tanque y se da apertura a la válvula de ingreso del líquido y éste ingresa a una velocidad volumétrica de 25 litros / min durante todo el tiempo de operación. Durante este día se trabajó dos turnos (turno de 8 horas) y en este tiempo se sacó agua de dicho tanque a una velocidad de 50 litros/min. ¿Cuál será el volumen del agua en el tanque al final del día? 12. Se tiene un concentrador que tiene una capacidad de producción de 850 kg/h de jugo concentrado con 15% de sólidos solubles. Calcular el flujo másico de alimentación, para concentrar un jugo con 8% de sólidos solubles iniciales? 13. Se tienen 1000 kg de jugo de naranja y pulpa recién extraído. El jugo contiene 12,5% en peso de sólidos, la separación del jugo y la pulpa genera 800 kg de jugo y 200 kg de pulpa. El jugo separado se concentra en un evaporador al vacío hasta obtener un jugo con 58% de sólidos. Los 200 kg de pulpa se mezclan con el jugo concentrado que sale del evaporador en un mezclador, para mejorar el sabor. ¿Cuánto jugo total se produce y cuál es la concentración de los sólidos? 14. Un lote de pescado será procesado en harina de pescado, para usarla como proteína suplementaria en alimentos. El proceso consta de etapas: Primero – extracción del aceite, hasta obtener una pasta de 80% de agua en peso y 20 % de harina seca en peso. Segundo – secado de la pasta en secadores de tambor rotatorios para obtener un producto seco que contiene 40% de agua en peso. Finalmente, el producto se muele a grano fino y se empaca. Calcular la alimentación de pescado en kg /h necesaria para producir 1000 kg/h de harina seca. 15. En una empresa de deshidratación de hortalizas, se coloca 450 kg/h de zanahoria en cubos a deshidratar con aire caliente en un túnel de flujo paralelo, desde 85 a 20% de humedad; el aire tiene un contenido de humedad 0,013 kg de agua/ kg a.s y el flujo es a de 180 kg de aire/kg de sólido seco de producto. Calcular el contenido final de humedad en el aire que sale del túnel. UNIVERSIDAD DEL VALLE ESCUELA DE INGENIERIA DE ALIMENTOS PROMAMA: Ingeniería de Alimentos ASIGNATURA: Balances de Masa y Energía Taller: Balances de materia PROFESOR: Ing. Libardo Castañeda Flórez FECHA: 5 octubre de 2021 16. Se quiere producir leche concentrada a partir de una leche que contiene un 3,8% de materia grasa (nata) y un 8,1% de sólidos. El proceso separa parte de la grasa en una centrífuga y luego concentra la leche en un evaporador. Si la nata (Grasa) producida en la centrífuga contiene un 55% de agua, 40% de grasa y 5% de sólidos. a. Calcular cuánta leche será necesaria para producir 1000 kg/h de leche concentrada, con un 7% de grasa y un 18,1% de sólidos. b. Determinar también la cantidad de nata y agua que se obtendrán como residuo.
