PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIA PROCESOS INDUSTRIALES Ejercicios de secado
1. Algunos pescados se procesan como harina de pescado para usarse como proteínas suplementarias en alimentos. En el proceso empleado primero se extrae el aceite para obtener una pasta que contienen 80% en peso de agua y 20% en peso de harina seca. Esta pasta se procesa en secadores de tambor, utilizados 400 litros de aire seco/kg de pasta (60°C y 2 atm), obteniéndose un producto producto “seco” que contienen 40% en peso de agua. Finalmente, el producto se muele a granos fino fi no y se empaca. Calcúlese la alimentación de pasta y el porcentaje porcent aje de humedad del aire de salida para producir 10000 kg/h de harina “seca”. “seca” . 2. Una corriente conteniendo 75% de agua y 25 % de sólidos es alimentado a un granulador a una relación de de 4000 kg/h: La alimentación es mezclada en el granulador con producto reciclado desde el secador: El objetivo de esto es reducir la cantidad de agua en la alimentación que ingresa al granulador al o 50%. Al secador ingresa una corriente de aire (P=1atm y T= 60 C) para reducir la cantidad de humedad de los sólidos. El aire que ingresa al secador contiene 3% molar de agua y abandona el mismo con contenido del 6% molar de agua. El producto que que abandona abandona el secador contiene 16,7% de agua. Calcule: a). La cantidad de producto que es recirculada (Kg/h) b) La cantidad de aire que ingresa al secador (m3/h) (m3/h) c) La cantidad de agua evaporada evaporada (moles/h) A continuación se presenta el diagrama del proceso 4000 Kg/h
50% sólido 50% de agua
Granulador
Aire
Secador
1
3. Un sedimento de aguas residuales húmedo contiene 50% en peso e agua. Una etapa de centrifugación remueve agua a una velocidad de 100 lb/hr. Más adelante, el sedimento se seca con aire. Utilizando los datos de la figura determine la cantidad de aire húmedo (metros cúbicos) que se requieren para el proceso mostrado.
Agua
Sedimento húmedo 400 lb/hr 50% en peso de agua
Centrifuga
100lb/hr
Calentador
Secador
Aire o 21 C, 1atm 0,0078 kg de agua/ kg de A.S.
Aire o 38 C, 1atm 0,0096kg de agua/kg de A.S.
Sedimento seco 10% en peso de agua
4. La fabricación de ciertos productos (farmacéuticos., colorantes entre otros) require la separación de los sólidos suspendidos de su licor madre por centrifugación, filtrando y finalmente el secado de la torta húmeda. El proceso que continuación se muestra es una planta piloto para recuperar el líquido y el sólido con 1,5% de humedad. En la figura determine el valor del reciclo R, la cantidad de agua retirada en la centrifuga y el volumen de aire(P=1atm y 50ºC) para reducir la humedad requerida.
98 kg/h Disolución 20% sólidos
Agua
centrifuga
R 0,4kg sólidos/kg agua
60% Sólidos
filtro Sólidos 4% agua
Aire 4% humedad
secado
Aire 6%
Sólidos 1,5% agua 5. Con objeto de ahorrar energía, el gas de chimenea de un horno se usa para secar arroz. El diagrama de flujo y los datos conocidos se muestran en la figura. ¿Cuánto asciende el gas de reciclaje (R) por 100 lb de producto (P) si la concentración de agua en el flujo de gas que ingresa en el secador es 5,2%?
2
6. Gas de chimenea S (lb-mol) 75% arroz 2% agua 25% agua
Gas húmedo W (lb-mo 9,31% agua
Reciclaje R
Secador Alimentación de F (lb) 75% arroz 25% agua
Producto de P (lb) 95% arroz 5% agua
7. El secado por aspersión es un proceso en el cual un líquido que contiene sólidos disueltos o en suspensión se inyecta a una cámara a través de una boquilla de aspersión o atomizador de disco centrífugo. La atomización resultante se pone en contacto con aire caliente, el cual evapora la mayor parte o todo el líquido, y los sólidos secos caen sobre una banda transportadora que se encuentra en el fondo de la cámara. Se produce leche en polvo en un secador por aspersión de 6 m de diámetro por 6m de alto. El aire seco (2% molar de agua) se alimenta al secador a una temperatura de 167 ºC. La leche que se alimenta al atomizador contiene 70% agua (porcentaje en peso) y la leche en polvo obtenida contiene 3% de agua (porcentaje en peso). El aire que abandona el secador, contiene 12%molar de agua, a una temperatura de 83 ºC y 1 atm de presión, a razón de 311 m 3/min. Determine el flujo (kg/min) de todo el proceso. Leche Aire húmedo
Aire seco
Leche seca
8. El proceso de obtención de la harina de pescado (75%H 2O, 20% sólidos y 5% de aceite), si inicia con el cocido del pescado, luego pasa a un proceso de prensado donde se separa el sólido del liquido (licor), obteniendo una torta húmeda (48% H2O y 52 % sólidos) y el liquido (licor) con 8% de sólidos. El licor obtenido es alimentado a una centrifuga donde se recupera el aceite, el licor remanente es alimentado a un sistema de evaporación de triple efecto hasta obtener una concentración final de 37% sólidos. Sabiendo que en los evaporadores se eliminan cantidades iguales de agua. Determinar para una alimentación de 1000kg/h de pescado lo siguiente:
3
a. b. c. d. e.
La cantidad de harina obtenida (kg/h) El flujo de aceite recuperado en la centrifugadora(kg/h) El flujo de agua eliminada en el secador. El flujo de agua utilizada en el secador como fuente de calefacción. La concentración del licor a la salida del segundo efecto (% peso).
1000kg/h 75% H2O 20% Sólidos(S) 5% Aceite(A)
100% A
Prensa
Torta 48% H2O 52% S
¿? H2O 8% S ¿? A
Centrifuga ¿? H2O ¿? S ¿? A
Evapo rador
Evapo rado
Agua(v)
Agua(l)
Agua(l)
Evapo rador
Agua(l)
Agua(v)
¿?% H2O 37% S ¿?% A
Agua(l) Secador Rotatorio
Harina
Agua(V)
Molino
8% H2O 90% S 2%A
San Miguel, Septiembre del 2015
4
