2INGENIERA AGROINDUSTRIAL III

1ER TRABAJO ENCARGADO

1. Se pone a prueba una pelcula conformada por Nylon y Polietileno de 1mm de espesor respectivamente, para un empaque de mantequilla a 30 C. La preocupacin es evitar la oxidacin por lo que se necesita impedir la difusin del oxgeno para evitar las consecuencias negativas de su interaccin con las grasas. Si la presin parcial del oxgeno en el exterior es de 2 atmosferas y en el interior casi nula. Calclese el flujo de difusin de O2 en estado estable. Solubilidad de O2 en Nylon 0.07 m3O2/m3.atm, en Polietileno 0.13 m3O2/m3.bar.

2. Se utiliza papel celofn de espesor 0.1 mm para mantener la humedad de un alimento cuya temperatura es de 30 C. Calclese el caudal de vapor de agua que se pierde a travs de una envoltura de 0.1 m2 de superficie, sabiendo que la presin parcial de vapor de agua en el interior es de 12 mmHg y que en el aire exterior, que se encuentra a 30 C la presin parcial es de 4 mmHg. Considrese que el aire se comporta como gas ideal. La difusividad efectiva del vapor de agua en el celofn es 1.5 x 10-14 m/s

3. Durante los periodos de clima fro, el vapor de un almacn de alimentos se difunde a travs de la pared seca y se condensa en el aislamiento contiguo. Este proceso disminuye la resistencia trmica y degrada el aislamiento. Considere una condicin en la que la presin de vapor en el aire a 25C dentro del almacn es 3 KPa, y la presin del vapor en el aislamiento es despreciable. La pared seca de 10 m de ancho y 3 m de alto tiene 12 mm de espesor y una solubilidad del vapor de agua en el material de la pared de alrededor de 0.007 molKg/m3 bar y el coeficiente de difusin del vapor de agua en la pared es 0.2 x 10-9 m2/s. Determine la razn de difusin de masa de vapor de agua a travs de la pared. Almacn

4. Un recipiente cilndrico de 5 cm de dimetro y 10 cm de longitud, es llenado con 160 cm3 de una bebida gaseosa y cubierta con una tapa de un plstico de espesor de 0.05 cm; los envases son almacenados a una temperatura de 15 C y a una presin de 1 atmosfera con ventiladores para mantener aireado el ambiente. Al cabo de dos horas se observ que el nivel del lquido no vari significativamente pero si se tuvo una prdida de peso de 0.11gr. El componente voltil de la bebida tiene una difusividad de 2.63795 x 10-7 m2/s a 25 C; y un peso molecular de 30 Kg/molKg y una presin de vapor de 0.5 atmosferas a 15 C. A cunto deber aumentar el espesor de la pelcula para disminuir las perdidas en un 80%?

5. Dos depsitos, cuya presin total es de 101 KPa, contienen sendas mezclas de CO2 y N2, con presiones parciales de CO2 de 450 y 70 mmHg, respectivamente. Ambos depsitos se encuentran conectados mediante un tubo de 20 cm de longitud y 1 cm de dimetro, encontrndose todo el conjunto a una temperatura de 298K. Suponiendo rgimen estacionario y contradifusin equimolar, calcular el caudal molar de difusin del CO2 a travs del tubo. La difusividad molecular del CO2 en N2 tiene un valor de 1.67 x 10-5 m2/s. Constante de los gases R = 8,314.34 m3.Pa/molKg.K.

6. Una capa de gelatina en agua de 5 mm de espesor y que contiene 5.1% de gelatina en peso a 293K, separa dos soluciones de sacarosa. La concentracin de sacarosa en la solucin de una de las superficies de la gelatina es constante e igual a 2.0 g sacarosa/100 ml de solucin, y en la otra superficie es 0.2g/100 ml. Calcule el flujo especfico de sacarosa en kg sacarosa/ m2.s a travs del gel en estado estable.

7. Se desea calcular la velocidad de difusin del CO2 gaseoso en aire en estado estacionario a travs de un alimento poco compacto, a 276K y con presin total de 1.013 x 105 Pa. La profundidad del alimento es de 1.25 m y la fraccin de espacios vacos es 0.30. La presin parcial del CO2 en la parte superior del alimento es 2.026 x 103 Pa y es 0 Pa en el fondo. Use un valor de tortuosidad ( = 1.87). DAB = 3.995 x 10-11 m2/s8. El amoniaco gaseoso (A) se difunde en un gas inerte, mediante un conducto de 1.22 m de largo a 25 C y a presin total de 101.32 KPa absolutas. La presin parcial del amoniaco en el extremo izquierdo es de 25 .33 KPa y de 5.066 KPa en el otro extremo. El corte transversal del conducto tiene forma de un tringulo equiltero; la longitud de cada lado del tringulo es de 0.0610 m en el extremo izquierdo, y se va ahusando uniformemente hasta que alcanza 0.0305 m en el extremo derecho. Calcule el flujo especfico molar del amoniaco. La difusividad es DAB = 0.230 x 10-4 m2/s.Gas InerteAmoniaco25.33 KPaAmoniaco5.066 KPaXYZ

9. Un gas utilizado para envasar un alimento en una atmsfera modificada, se difunde a travs de un conducto de 1.05 m de largo a presin total de 1 atmsfera. La concentracin del gas en el extremo izquierdo es de 4.73 x 10-3 molKg/m3 y de 1.25 x 10-3 molKg/m3 en el otro extremo. El corte transversal del conducto tiene forma de un cuadrado; la longitud de cada lado del cuadrado es de 0.14 m en el extremo izquierdo, y se va ahusando uniformemente hasta que alcanza 0.07 m en el extremo derecho. Calcule el flujo especfico molar del amoniaco. La difusividad es DAe = 0.11 x 10-5 m2/s.

Gas4.73 x 10-3 molKg/m3Gas1.25 x 10-3 molKg/m3XYZ

10. En una solucin de Vinagre (A) y Agua (B) a 282,7K se observa que al diluir el vinagre en agua la velocidad de migracin determina una distancia de transferencia de masa de 2.5 cm, la concentracin del vinagre en la fase orgnica se mantiene constante y es tal que la concentracin de equilibrio en el punto (1) es del 4,2% en peso (la Densidad de la solucin acuosa en el punto (1) es 1 = 987.4 molKg/m3) y la concentracin del vinagre en el agua en el otro extremo es de 2,1% en peso (Densidad 2 = 954.3 molKg/m3). La difusividad del vinagre en agua es DAB = 0.769 x 10-9 m2/s. Hallar el flujo especifico de migracin del vinagre en el agua. Datos: Peso molecular del vinagre ( = 60 Kg/molKg) y peso molecular del agua ( = 18 Kg/molKg).

11. En un laboratorio de humidificacin se coloca una bandeja con agua frente a una corriente de aire. El sistema se encuentra en equilibrio trmicamente a 37 C. La presin de vapor en la superficie es 0.064 atmosferas y a una distancia de 3 cm. La bandeja tiene 25 cm de lado. Hallar la cantidad de gramos de agua que se evapora en 2 horas si la difusividad es de 0.22 x 10-4 m2/s. Dato: R = 82.057 x 10-3 atm.m3/molKg.K

12. Un trozo de queso con sus caras laterales selladas, contiene 44% de humedad, es colocada en salmuera al 23% en peso. Cunto tiempo ser necesario para que el contenido medio sea 2.5% (gr de sal/100 gr de queso)? Si la difusividad del NaCl en el queso es 0.16 cm2/da y el espesor del queso es 20 cm y la resistencia es interna nicamente.

13. Durante la elaboracin de frutas en almbar, una manzana pelada y escaldada de 6cm de dimetro con una concentracin de 6Brix, se introduce a un jarabe de 40 Brix. Si se sabe que la concentracin en el medio del producto al cabo de 5 das alcanza 20 Brix. Calcular la difusividad de jarabe de manzana y tambin calcular cunto de azcar se debe agregar a 6 litros de agua en la preparacin de jarabe.

14. Un queso paria de dimetro de 15 cm y un espesor de 10 cm es colocado en salmuera de 13%. Cunto tiempo ser necesario para que el contenido medio llegue a 9%. Si la difusividad de NaCl en el queso es de 1.7 cm2/da.

15. Un cilindro hmedo de gel de agar a 278K y con concentracin uniforme de urea de 0.21 kg mol/m3, tiene un dimetro de 27.94 mm y longitud de 35.6 mm, con extremos planos paralelos. La difusividad es 4.72 x 10-10 m2/s. Calcule la concentracin en el punto medio del cilindro despus de 96 h para los siguientes casos, si el cilindro se sumerge repentinamente en agua pura turbulenta.

a) nicamente para difusin radial.b) Para difusin radial y axial.

16. Se requiere preparar fruta confitada de papaya verde macerada que tiene 3Brix y sus dimensiones son: 1.0 cm x 0.75 cm x 1.0 cm. El jarabe que se utilizara tiene 80 Brix y la concentracin preferida por el pblico abanquino es de 60 Brix. Si la difusividad del azcar en la fruta es de 1.5 x 10-6 cm2/s. Calcular el tiempo que demorara el proceso para alcanzar la concentracin preferida.

17. Una placa plana de madera de pino Douglas de 50.8 mm de espesor que contiene 30% de humedad en peso se seca por ambos lados (desprecie los extremos y los bordes). El contenido de humedad en equilibrio en la superficie de la madera, debido al aire de secado que se hace pasar sobre ella, se mantiene al 5% de humedad en peso. Puede suponerse que el secado tiene una difusividad de 3.72 x 10-6 m2/h. Calcule el tiempo necesario para que el centro de la madera tenga un 10% de humedad.

18. Se ha demostrado que la eliminacin del aceite de soya que impregna una arcilla porosa por contacto con un disolvente del aceite, es ocasionada por difusin interna del aceite a travs del slido La placa de arcilla, 1/16 plg de espesor, 1.80 plg de longitud y 1.08 plg de grosor (1.588 mm x 45.7 mm x 27.4 mm), con los lados estrechos sellados, se impregn con aceite de soya hasta una concentracin uniforme de 0.229 kg de aceite/kg arcilla seca en 1 h. La resistencia a la difusin puede considerarse que reside completamente en la placa; el contenido final de aceite en la arcilla puede considerarse como cero cuando se pone en contacto con el solvente puro durante un tiempo infinito.

a) Calcule la difusividad efectivab) En las mismas condiciones de secado, cunto tiempo ms se hubiera necesitado para reducir el contenido promedio de agua hasta 6%?c) En cuanto tiempo se secar una esfera de 150 mm de radio desde 15 hasta 6%, en las mismas condiciones de secado?d) En cunto tiempo se secar un cilindro de 0.333 m de longitud y 150 mm de dimetro, que se seca en toda la superficie, hasta un contenido de humedad del 6%?

NOTA: ASUMA LOS DATOS FALTANTES A PARTIR DE LAS TABLAS PRESENTES EN LOS LIBROS AS COMO LAS TABLAS PROPORCIONADAS EN CLASE.e.a.p ingenieria agroindustrial unambaing. hctor bazn juro