“Año del buen servicio
al ciudadano”
INGENIERIA DE ALIMENTOS I
Docente: ROBERT OCROSPOMA Tema:
BALANCE DE MATERIA
Integrantes: * CASHPA JARA, Tony *CAMACHO ZEGARRA, Carlos
PROBLEMAS DE BALANCE DE MASA, SIMPLES Y CON CIRCULACIÓN INGENIERÍA DE ALIMENTOS I 1. Un lote de 1350 kg de maíz con 13% de humedad se seca hasta reducir su contenido de humedad a 60 gr/kg de materia seca. - ¿Cuál es el peso del producto final?
MAÍZ
SECADO
S1
1350kg
Un lote de 1350 kg de maíz con 13% de humedad: Esto significa que solo el 87% está seco, es decir 1350 (87%) = 1174,5 kg de maíz seco Por lo tanto el 13% corresponde a: 1350 - 1174.5 = 175,5 kg de agua Se seca hasta reducir su contenido de humedad a 60 gr /kilo de materia seca. Materia seca = 1174,5 kg de maíz seco En 1 kg hay 60 gr de agua, por lo tanto en 1174,5 kg de maíz seco, habrá: 70470 gr de agua es decir 70,470 kg de agua. Cuál es el peso del producto final
1174,5 kg de maíz seco + 70,470 kg de agua = 1244,97 kg
2. Se tienen papas secas A con 10% de humedad y se mezclan con papas secas B que tienen 24 % de humedad, la mezcla P al final, tiene 16% de humedad. Determinar los porcentajes de A y B para que cumplan con la humedad final del producto
=10% =90% =24%
(A)
(P)
(B) Entrada
Salida
=16% =84%
=76% =0.1 =0.9 =0.24 =0.76 =0.16
DATOS:
= = = = A+B=P Procedimiento A+B=P
= =
0.1A + 0.24B = 0.16P -9 0.9A + 0.76B = 0.84P C= constante
1.4B = -0.6P 1.4B = 0.6P
= 3 7
B = 3C, P= 7C A+B=P A + 3C = 7C A= 4C
Porcentaje de (A) y (B) en (P)
%= 4 7 100=57.43% %= 3 7 100=42.85%
3. El agua de mar contiene aproximadamente 3.5% en peso de sólidos, un evaporador que produce 100 kg/h de agua pura para beber, descarga una corriente residual que contiene 15% en peso de sólidos. ¿Cuál debe de ser la velocidad de alimentación al evaporador?
= =0.035 =0.965
E
=100
EVAPORADOR
15% Peso Solidos
DATOS:
85% de agua
= = = Desarrollo Los pesos en solidos
=
0.0 35 = 0.1 5 = 30 7 = 30=7 =23 = => 23C = 100kg La velocidad de alimentación (E) E=30C E= 130.435kg/h
100kg/h H2O(pura)
→ =0.15 → =0.85
4. Tenemos un proceso que se lleva a cabo en las siguientes condiciones: Una alimentación de 1200 kg de harina de pescado /h con 8% de humedad en peso y un producto final con un 145 de humedad en peso, y se usará aire con 1kg de agua/m3 de aire caliente. Calcular la composición porcentual del aire de salida si se sabe que se utiliza un flujo de 300 m3/h.
0 =
=83.72
AIRE CALIENTE
=14%=0,14 =0.86
E 1200kg
=98%=96 =1104 = DATOS:
Salida del aire caliente
= = 300 =
− =300
Balanceando masas
= 1104=0.86 = 1283.72
=0.14 =0.14(1283.72) =179.72 Trabajando con la Humedad (H)
= = −
= 179,7 2− 96 = 83,72 Si se usa 1kg H /
83.72kg (H)
= 83,72 = − =300 − 83,72 =216.28 = 216.28 300 100=72.093% 5. Después del secado se determinó que un lote de pescado pesaba 900 lb conteniendo 7% de humedad. Durante el secado el pescado perdió el 59.1% de su peso inicial (cuando estaba húmedo). Calcular: a. El peso del pescado totalmente seco antes del secado. b. Cantidad de agua eliminada por libra de pescado totalmente seco.
=900 = 7%() =63 =837
E
= 59.1%() =0.591() DATOS:
= = =
Balanceando Humedad
= = 0.5 91( ) 63 = 0.5 91( 837) 63 =1363.489 = = 2200.489 = 0.591() = 1300.489
El peso totalmente seco es
= = 837
Cantidad de agua eliminada por cada libra de pescado seco
= 1300.489 =1.554 837
7. Se tiene un jugo con 8% de sólidos solubles, se tiene un concentrador que produce 800 kg/h de jugo concentrado con 15% de sólidos solubles. ¿Cuál debe de ser la velocidad de alimentación?
Entrada
Salida
= = 8% =92%
=15% =85%
DATOS: Base, h S = 800kg
= 15% 800 = 120 = 85% 800 = 6800
=
Balanceando solidos solubles
= 0.08() = 120 = 1500 Velocidad de Alimentación
1500⁄ ℎ
8. Una empresa dedicada a producir harina de pescado, trabaja con el siguiente flujo de proceso: a. Recepción de materia prima (pescado fresco) b. Lavado y fileteado, donde se obtiene 1 kg de desperdicio por cada 5 kg de pescado fileteado (humedad del pescado fileteado 56%) c. Picado y desmenuzado, donde se tiene una merma de 1.5% d. Secado de pulpa de pescado, hasta que la humedad sea de 7% e. Molido y empacado. Calcular: Los kg de pescado fresco para producir 3 toneladas de harina de pescado. Los kg de agua eliminada en el secador. 9. Un proceso de potabilización del agua a un flujo de 1500 l/s de agua, se le adiciona una solución clorada que contiene 0.5% de carbonato de calcio y 5% de cloro. Si se desea obtener agua potable con 20 ppm de cloro; calcular: a. La cantidad de la solución clorada que se debe añadir por minuto b. La composición porcentual de 1m3 de agua potable obtenida. 10. Un cilindro que mide 90 cm de diámetro y 1.6952 m de altura contiene 1100 kg de leche (1.02 g/cm3) con 2.75% de grasa, 87.5 % de agua, 3.5% de proteínas y 6.25 de otros componentes. La leche es conducida a una descremadora para obtener por una corriente leche descremada y por otra corriente leche normalizada con 3% de grasa. ¿Cuál será la composición porcentual de la leche normalizada (3% de grasa).
11. En el proceso de concentrar 1000 kg de jugo de naranja fresca que contiene 12.5% de sólidos es filtrado obteniéndose 800 kg de jugo filtrado, luego el jugo filtrado entra a un evaporador al vacío de donde se obtiene un concentrado de 58% de sólidos. Posteriormente la pulpa separada del filtro se mezcla con el jugo concentrado para mejorar el sabor. El jugo concentrado reconstituido final tiene 42% de sólidos. Calcular: a. La concentración de sólidos en el jugo filtrado b. Los kg de jugo concentrado reconstituido final c. La concentración de sólidos en la pulpa que se deriva del filtro
=200 =??? Agua eliminada
=100 =12.5% Jugo
Jugo final
=800 = ?? ?
=??? =42% Jugo concentrado
Planteamiento y solución:
Balance Total
= …………… (1) = …………….. (2) = …………… (3) = ……………. (4) Balance parcial (solidos)
( ) = ()……………. (5) = 10000.125 0.42 = 297.62
=??? =58%
( ) ( ) = () …………… (6) REEMPLAZANO EN (4)
= = =297.62−200=97.62 REEMPLAZANDO EN (6)
( ) ( ) = ( ) = ( ) − () = 297.62(0.42)200−97.62(0.58) = 0.342 Ó 34% → ó ó
= ( ) − () = (1000)(0.125)800−(200)(0.342) =0.07
12. Se tiene maíz con el 37% de humedad que luego se somete a un secado con aire caliente recirculado, se seca hasta reducir su humedad al 8%. El secador tiene las siguientes características: a. Corriente de alimentación: 0.01 kg de agua/ kg de aire seco b. Corriente de recirculación: 0.1 kg de agua/kg de aire seco c. El aire mezclado (alimentación + recirculación): 0.03 kg de agua/kg de aire seco Calcular para 1000 kg de maíz: 1) cantidad de agua perdida por el maíz, 2) cantidad de aire recirculado y 3) Cantidad de aire de recirculación.
E
= 8% =92%
MAÍZ
=37.5% =62.5%
=?
DATOS:
= Corriente de alimentación = 0.01kg agua/kg de aire Corriente de recirculación = 0.10kg agua/kg de aire Aire mezclado (alimentación +recirculación) = 0.03kg agua/kg de aire RESOLUCIÓN para maíz 1000kg
=0.375(1000) = 375 =0.625(1000) = 625 = 625 kg= 0,92(S) S= 679,25 kg
= − =375−54.35 = 320.65
= 0,08(S)= 54,35 kg
Cantidad de agua perdida (
= 320.65
Corriente de alimentación= 0,01 kg de agua/ kg de aire de Alimentación 0,01 kg de agua ------------------ kg de aire 320,651 kg de agua ------------------ = 32065 kg de aire de alimentación
)
Corriente de recirculación= 0,10 kg de agua/ kg de aire de Recirculación 0,10 kg de agua -------------------- kg de aire 320,65 kg de agua -------------------- = 3206,5 kg de aire recirculado
13) Si 100kg de azúcar cruda, conteniendo 95% de sacarosa, 3% de agua y2% de salidos solubles inertes no cristalizables, son disueltos en 30kg de agua caliente y enfriados a 20ºC, calcular: La cantidad de sacarosa (en kg) que queda en la solución,la cantidad de sac arosa cristalina, la pureza de la sacarosa (en %) obtenida después dela centrifugación y deshidratación a 0% de humedad. La se solida contiene 20% de agua después de la separación fe la fase liquida en la centrifuga. Una solución saturada de 20°C contiene 95% de sacarosa (P/P)
30kg
0
0
33k Cantidad de sacarosa (kg) que queda en la solución:
26.4 0 2 ó. 28.4→33% −→100% = 86.06
Cantidad de sacarosa cristalina:
→ 6.6 0 8.94kg de sacarosa
La pureza de la sacarosa en (%):
86.06 100=97.73% 88.06
14. Un jugo de tomate que fluye a través de un tubo a una proporción de100kg/min, es salada agregándole sal saturada (26% sal) a la tubería a una proporción constante. ¿A qué porcentaje la solución saturada de sal deberá ser agregada para obtener 2% de sal en el producto? V= 100kg/min Sal saturada: Sal = 26% M=74%
a = 26S 3.85a = S
100 = 2 %= 100
100a = 200 + 7.7ª a = 2.167kg 3.85a = S
S = 3.85 (2.167) = 8.34kg REEMPLAZANDO
%= . .+ =7.7%
15. Si un jugo de manzana fresco contiene 10% de sólidos, ¿cuál debe de ser el contenido de sólidos del concentrado que produzca jugo puro después de diluir una parte del concentrado con tres partes de agua? Asumir que las densidades son constantes y son equivalentes a la densidad del agua.
S2
=100%=
H2
3 = 90 3 3 = 90 4 =0.6 = 0.6 = =0.4 =40% =60%
16. En un proceso de deshidratación, el producto, el cual estuvo a 80% de humedad inicialmente, ha perdido la mitad de su peso durante el proceso. ¿Cuál es la humedad final contenida?
E
50%(E) DATOS BASE: 100kg
= 80kg = 20kg =
Perdió 50% de (E) = = 50kg
= 50kg
La humedad final:
= 100=60%
17. Calcular la cantidad de aire seco que debe ser introducida en un secador de aire que seca a 100 kg/h de alimento, desde 80% a 5% de humedad. El aire entra con un volumen de humedad de 0.02 kg de agua/kg de aire seco y sale con un volumen de humedad de 0.2 kg de agua/kg de aire seco. 18. ¿Cuánta agua es requerida para alcanzar el volumen de humedad de100kg de un material desde 30% a 75%? BASE: 100kg
0:30 75 75→25% →100% =300 REQUERIDO:
300−75=225 0
