UNIVERSIDAD NACIONAL INTERCULTURAL DE LA AMAZONIA

FACULTAD DE INGENIERIA Y CIENCIAS AMBIENTALES

Departamento de Ingeniería Agroindustrial

ASIGNATURA: INGENIERIA AGROINDUSTRIAL I

DOCENTE: ING. CALEB LEANDRO

ESTUDIANTE: MEZA LOPEZ DESA LAYDE

CICLO : VII

Yarinacocha – Perú2015

TRABAJO ENCARGADO:EJERCICIOS DE BALANCE DE MATERIA

1. Se lleva evaporar 6000 kg de jugo de fruta con 14% de sólidos totales y se obtiene 2800 kg de jugo concentrado. Determinar el °Brix del jugo concentrado.

1er paso: Gráfica

ST: 18% ST=? H = 82 H = ?

2do paso: Balance de materia E1 = V + Jc4000kg =V + 1200kgV = 4000kg – 1200kgV = 2800Kg

Por sus sólidos totales: E1= V + Jc4000 kg (0.18) = 1200 kg (ST) ST = 0.6 = 60% °Brix = 60

2. En el procesamiento de anchovetas, una vez que se extrae el aceite, la torta de pescado se seca en secadores de tambor rotatorio, se muele y se empaca. En un lote dado de torta de pescado que contiene 70% de humedad, se eliminan 80 kg de agua, y se determina entonces que la torta de pescado tiene un 35% de humedad. Calcule el peso de la torta de pescado que se introdujo originalmente en el secador.

1er paso: Gráfica V = 80kg

E1 = ? Pf =?

2do paso: Balance de Materia

E1= V+ PF PF= E1 - 80 ……………………… ¡

Balance en función a sus sólidos totales

E1 = 4000 kg

V=?

Jc = 1200 Kg

H = 70%ST=30%

H = 35% ST= 65%

E1 = V + PFE1 (0.3) = 80 (0) + PF (0.65) E1 (0.3) = PF (0.65) ………………...ii

Reemplazando la ec. i en iiE1 (0.3) = (E1 - 80) (0.65) E1 (0.3) = E1 (0.65) – 52- 0.35 E1 = - 52E1 = 148.57 kg.

3. Se tiene 5g de sal que se llevan a un balón aforado de 100g, de esta solución se toman 10g que se aforan a 50g y de esta última se toman 4 g que se llevan a 10g. ¿Cuál será la concentración en ppm de la solución de 10 g?

1er paso: Gráfica

Sal = 5g 10g 4g

2do Paso: Balance de materia

Balance en la primera etapa

1ppm = 50000 ppm

Balance en la segunda etapa

X = 0.5 g

100 gr 50gr 10gr

H20= 95kg H20=6kgH20= 40kg

100g (ppm) = 5g1000000

10 g (50000) = X1000000

Balance en la tercera etapa

X = 0.2 g

Ppm = 2000

4. Para obtener una pasta de proteína libre de aceite a partir de semilla de sacha inchi, usando hexano para extraer el aceite de las semillas limpias. Conociendo la composición de la alimentación con semilla de sacha inchi cruda que consiste (% en peso) en 14% de material celulósico, 32% de pasta, 49% de aceite y 5% de humedad. Calcular la composición del extracto que se obtendrá utilizando 3lb de hexano por cada lb de semilla cruda. Considerar que el aceite sale con 0% de humedad.

1er paso: Gráfica

E= 1 lb PF= lb Mc = 14% MC = ? P = 32% P = ? AC = 49% H = ? H=5% Hex + AC

2do paso: Balance de materia

E+H=PF+H+AcE =PF+ H –H + AcE = PF + Ac1lbm = PF+ 0.49 lb PF=0.51 lb

La composición del producto final es: (calcular con regla de 3 simple) MC = 27.45 % P = 62.75 % H = 9.80 %

5. Un secador de pulpa recibe 4000 lb/h de pulpa que contiene un 95% de humedad para entregar como producto una pulpa con 25 % de humedad.

4 g (50000) = X1000000

10 g (ppm) = 0.2 g1000000

Hex = 3 lb

a) Determine la cantidad de producto que sale del secador por semana considerando un horario de trabajo de lunes a viernes con 8 h diarias.

b) Calcule la cantidad de agua que se debe eliminar por día.

1er paso: Gráfica V =?

E1 = 4000 lb/h Pf=?

H = 95.3% H = 27% ST= 4.7% ST= 73%

2do Paso: Balance de materia

E1 = V + Pf 4000 lb = V + Pf

Con respecto a sus sólidos totales

4000 lb (0.047) = V (0) + Pf(0.73) 188 lb = Pf (0.73) Pf = 257.53 lb V = E1 - Pf V = 4000 lb - 257.53 lb V = 3742.47

a) Cantidad de producto que sale del secador por semana considerando un horario de trabajo de lunes a viernes con 8 h diarias.5 dias x 8 horas = 40 horas

257.53lb 1h. X 40h

X = 10301.24 lb

b) Cantidad de agua que se debe eliminar por día. 3742.47 x 8 = 29939.76 lb

6. Queremos concentrar 500 kg de 12% a 60% de sólidos totales de un alimento líquido. En la primera etapa se separa una corriente residual con 99% de humedad de otra corriente con 78% de humedad que entra a la segunda etapa, en donde se separa otra corriente residual que contiene 98% de humedad. La corriente principal que sale de la segunda

etapa ingresa a la tercera etapa con una concentración de 42% de sólidos totales. En la tercera etapa se separa una corriente de 4% de sólidos totales que es recirculada a la primera etapa. a) Hallar los residuos (Corriente residual de la primera etapa + Corriente residual de la segunda etapa).

b) Hallar la masa que es recirculada.

1er paso: Gráfica

CR = ?

E1= 500kg P1 ? P2 ? P3 ?

ST= 12% ST= 22% ST =42% ST= 60%

R1 R2

2do Paso: Balance de materia Balance en la tercera etapa P2 = CR + P3……………………………...1 0.42 P2 = 0.04 CR + 0.6 P3 ……………..2

Eliminamos CR de la ecuación: -0.04 P2 = -0.04 CR – 0.04 P3 0.42 P2 = 0.04 CR + 0.6 P3

0.38 P2 = 0 + 0.56 P3 P2 = 1.4737 P3

En la ecuación 1 1.4737 P3 = CR + P3 CR = 0.4737 P3

Balance en la segunda etapa P1 = R2 + P2 P1 = R2 + 1.4737 P3…….............……………………..3 0.22 P1 = 0.02 R2 + 0.42 (1.4737 P3) 0.22 P1 = 0.02 R2 + 0.6190 P3 ……………………….4

Eliminamos R2 de la ecuación:

I ETAPA III ETAPAII ETAPA

ST= 4%

ST= 2%ST=1%

- 0.02P1 = - 0.02R2 - 0.0295 P3 0.22 P1 = 0.02 R2 + 0.6190 P3

0.2 P1 = 0 + 0.5895 P3 P1 = 2.9475 P3

En la ecuación 3 P1 = R2 + 1.4737 P3 2.9475 P3 = R2 + 1.4737 P3 R2 = 1.4738 P3

Balance en la primera etapa E + CR = P1 + R1 500 kg + CR = P1 + R1

Remplazando los valores por P3 500 kg + 0.4737 P3 = 2.9475 P3+ R1 R1 = 500 kg - 2.4738 P3

Por sus sólidos totales: 500 kg (0.12) + (0.4737 P3) (0.04) = (2.9475 P3) (0.22)+ R1 (0.01)

Remplazando el valor de R1 500 kg (0.12) + (0.4737 P3) (0.04) = (2.9475 P3) (0.22)+ (500 kg - 2.4738 P3) (0.01) 60 kg + 0.0189 P3 = 0.6485 P3 + 5 kg – 0.0247 P3

55 kg = 0.6049 P3P3 = 90.92 kg

P2 = 133.99 kg CR = 43.07 kg P1 = 267.99 kg R2 = 134.00 kg 500 kg + CR = P1 + R1 R1 = 275.08 kg R1 + R2 = 409.08 kg

7. se desea preparar mermelada de carambola, Las carambolas contienen 15% de sólidos y 85% de agua. se mezclan las carambolas trituradas con azúcar en una relación en peso de 45:55, y la mezcla se calienta para evaporar el agua hasta que contiene una tercera parte en peso de agua. Determine cuántas libras de fresa se necesitan para producir una libra de mermelada.

1er paso: Gráfica Az = 25 kg V =?

E1 =20 kg P1= 45kg PF=?

H = 85 % Hs1 =? H = 1/3 ST = 15% STs1=? ST= 2/3

2do Paso: Balance de materia

Balance en la primera etapa: E1 + AZ = 45 kg20 kg+ 25kg= 45 kg

Con respecto a sus sólidos totales 20 (0.15) + 25 (1.0) = 45 (st) 3 + 25 =45 st STs1 = 62.22% H s1 = 37.78%

Balance en la segunda etapa: S1 = V + PF 45 kg = V + PF

Con respecto a sus sólidos totales 45 kg (0.62) = V (0) + PF (2/3) 41.85 kg = PF

PF = 41.85kg

Determine cuántos kg de carambola se necesitan para producir un kg de mermelada. 20 kg………….. 41.85kg X ……………..1kg X= 0.487 kg

8. Un derrame que contiene 25% en peso de etanol se diluye con un segundo derrame que contiene 10% de etanol, y forman un producto que contiene 17% de etanol. ¿Qué derrames se requieren para producir 1250 kg/h de derrames? 1er paso: Gráfica C2 =? M=10%

C1=? PF=1250 kg/h M = 25% M = 17%

2do Paso: Balance de materia

C1 + C2 = PF C1 + C2 = 1250 kg C2 = 1250 kg - C1

Por su concentración de metanol C1 (0.25) + C2 (0.10) = PF (0.17) C1 (0.25) + (1250 kg - C1) (0.10) = 1250 kg (0.17) C1 (0.15) + 125 kg = 212.5 kg C1 (0.15) = 87.5 kg C1 = 583.33

C2 = 1250kg - 583.33kg

C2 =666.67

9. 180 kg de un alimento que contiene 60% de agua se seca hasta un punto que se ha eliminado el 80% del agua contenida inicialmente. Calcular: a) La masa del agua eliminada por kg de alimento húmedo. b) La composición del alimento seco en %

1er paso: Gráfica V = 0.8 (0.6 * 180 kg)

E1 = 180 kg PF =?

H = 60% H =? ST = 40% ST =?

2do paso: Balance de materia:

E1=V + PF 180 kg = 0.8 (0.6) (180 kg) + MF 180 kg - 86.4 kg = PF PF = 93.6 kg

a) Agua eliminado por kilogramo de alimento húmedo V = 0.8 (0.6 * 180 kg)

V = 86.4 kg E1 = 180 kg

Agua eliminado/kg de alimento húmedo 180 kg 86.4 kg

1kg X

X= 0.48

b) Composición de alimento seco en porcentaje

Sólidos totales del PF 180 kg (0.40) = 93.6 kg (ST) ST = 76.9% H = 23.1 %

10. Un evaporador se alimenta con una solución acuosa que contiene un aproximado de 20% de sólidos, para producir una solución concentrada con 30% de sólidos. Determine: a) La cantidad de producto obtenido por dos toneladas y media de alimentación.

b) Cuánta agua se evapora por tonelada de alimentación.

1er paso: Gráfica V=?

E1 = 2500kg PF =?

ST = 20% ST = 30 H = 80% H=70

2do Paso: Balance de materia

a) E1= V + PF

Por sus solidos totales

2500 kg (0.2) = V (0) + PF (0.3) PF = 1666.67kg V = E1- Pf

V = 2500 – 1666.67V= 833.33 kg

b) Cantidad de agua que se evapora por tonelada de alimentación. Si: 2.5 Ton 833.33 kg vapor

1 Ton X

X = 333.33 kg