INGENIERIA DE ALIMENTOS IEXAMEN DE MEDIO CICLO

Integrantes:1. Bonifacio Luera, Eder2. Chávez Pilco, Nelson3. Panduro Contreras, Anthony Gabriel4. Sandoval Estela, Dick Nilton

Problemas

1. La obtención de café en polvo procede de acuerdo a las siguientes etapas: Molienda de los granos Tostado a 150°C Lixiviación del café en polvo a 90°C Concentración de la solución en evaporador de simple efecto Eliminación del agua por secado flash, mediante el impacto de

aire caliente con la solución concentrada de café finamente pulverizada, en un ciclón

Envasado

Se procesan 300 kg de café en grano, en la molienda se pierde el 2% del material, en el tostado se pierde un10%(humedad + gases), en la lixiviación se emplean 1000 litros de agua a 90°C obteniéndose 1050 litros de una solución al 10% en peso de sólidos solubles (densidad 1kg/L). Esa solución se concentra por evaporación hasta 50% de sólidos en peso, luego se seca en evaporador flash, obteniendo como producto el café en polvo que se envasa para su despacho

a) Haga el diagrama de flujo del proceso, indicando en el las entradas y salidas, con todos los datos(T°, composición, masa etc)

b) Haga un balance de masas del proceso, indicando la cantidad de café, desecho y agua que entra y sale en cada etapa

c) Calcule el rendimiento del procesoSugiera otra forma de eliminar el agua en el proceso de secado, que no implique un shock térmico

Solución

1

a)

b) Balance de masas del proceso, indicando la cantidad de café, desecho y agua que entra y sale en cada etapa

En la molienda:

A=B+CB=2%A=6Kg

C=98%A=294 KgA=294+6=300Kg

TostadoD=10%C=29.4Kg

C=D+EE=C−D

E=294−29.4=264.6Kg

Molienda

Tostado

Lixiviación

Evaporación

Evaporación Flash

Envasado

A=300Kg

2% (B=6Kg)

98% (C=294 kg .)

E=264.6kg

10% (Humedad+gases )D=29.4kg

F=1000 LH 2O G=214.6Kg

H=1050 LSolución10% Solidos(105 kg)

I=840Kg

50% Solidosen peso (105Kg)J=210Kg

L=105Kg

K=105Kgde agua

2

Lixiviación

Si : ρ=mv→m=ρ∗v=1050 L∗1 Kg

L=1050Kg

E+F=G+H264.6Kg+1000Kg=G+1050Kg

G=214.6Kg

EnH=1050KgEl10% Solidoses 105Kg

Evaporación Los105KgenH debenser el50% Solidosen I

Entonces :J=210Kg

Y se eliminara :H=I+JI=H−J

I=1050Kg−210Kg=840Kg

Evaporación FlashComo solo se obtienecafé en polvo seelimina enagua

K=105Kgde aguaL=105Kgcafé en polvo

c) Calcule el rendimiento del proceso

Rendimiento=105300

∗100

Rendimiento=35%

Utilizaría el liofilizado.

2. Una pared de ladrillo de 0.1 metro de espesor y k=0.7 W/m°k, está expuesta a un viento frio de 270°k, con un coeficiente de película de 40 W/m°k. E el lado opuesto de la pared está en contacto con el aire en calma

3

a 330°k, y el coeficiente de película de 10 W/m°k. Calcular el calor transmitido por unidad de área y unidad de tiempo.

Solución

Datos: x2−x1=0.1m

k=0.7 Wm° K

T 2=270 ° K

h1=10W

m2° K T 1=330° K

h2=40W

m2 ° K

Valor de dichas resistencias será:

Rc1= 1h1 A

= 1

10W

m2° KA

=0.100A

m2 ° KW

R1=x2−x1kA

= 0.1m

0.7W

m° KA

=0.143A

m2° KW

Rc2= 1h2 A

= 1

40W

m2° KA

=0.025A

m2° KW

El valor de la resistencia total vendrá dado por:

Rtotal=Rc1+R1+Rc2

Rtotal=0.100A

m2 ° KW

+ 0.143A

m2° KW

+ 0.025A

m2° KW

Rtotal=0.268A

m2 ° KW

El valor del calor por unidad de área y de tiempo vendrá dado por:

Rc1 R1 Rc2T2 =270°K T1 = 330°K

4

Q=T 1−T 2R total

=¿Q=(330−270 )° K0.268A

m2° KW

=¿ QAt

=223.89 Wm2

El calor transmitido por unidad de área y unidad de tiempo es.QAt

=223.89W /m2

3. Considere una barra de sección transversal cuadrada como se muestra en el esquema, determine la temperatura en x=0.8m y y=0.5m. T (0.8 ;0.5)

Solución

Datos:

W H x y T1 T21 1.2 0.8 0.5 -4 80

Utilizando la formula:T−T 1T2−T 1

=2π∑n=1

∞

¿¿¿

H=120 cm

T=80 ° C

T 0=−4 °C

T 0=−4 °C

T T 0=−4 °C

W=100cm

X

Y

5

n ¿¿sin( nπx

W) sinh ( nπy

W) sinh ( nπH

W)

sinh ( nπyW

)

sinh (nπHW

) Resultado de la sumatoria

1 2 0.587785252 2.301298902 21.676579 0.10616523 0.124804712 0 -0.951056516 11.54873936 940.747626 0.01227613 03 0.66666667 0.951056516 55.6543976 40806.0801 0.00136388 0.000864754 0 -0.587785252 267.744894 1770013.19 0.00015127 05 0.4 -4.90059E-16 1287.985054 76776467.7 1.6776E-05 -3.2885E-21

6 0 0.587785252 6195.823864333027235

3 1.8605E-06 07 0.28571429 -0.951056516 29804.87074 1.4445E+11 2.0633E-07 -5.6065E-088 0 0.951056516 143375.6566 6.2659E+12 2.2882E-08 09 0.22222222 -0.587785252 689705.3529 2.7179E+14 2.5376E-09 -3.3146E-10

10 0 -9.80119E-16 3317812 1.1789E+16 2.8143E-10 011 0.18181818 0.587785252 15960259.58 5.1137E+17 3.1211E-11 3.3355E-1212 0 -0.951056516 76776467.7 2.2181E+19 3.4613E-12 013 0.15384615 0.951056516 369331461.3 9.6215E+20 3.8386E-13 5.6165E-1414 0 -0.587785252 1776660640 4.1734E+22 4.2571E-14 015 0.13333333 -1.47018E-15 8546585824 1.8103E+24 4.7212E-15 -9.2546E-3116 0 0.587785252 41113157793 7.8523E+25 5.2358E-16 017 0.11764706 -0.951056516 1.97774E+11 3.406E+27 5.8066E-17 -6.4969E-1818 0 0.951056516 9.51387E+11 1.4774E+29 6.4396E-18 019 0.10526316 -0.587785252 4.57663E+12 6.4084E+30 7.1416E-19 -4.4186E-2020 0 -1.96024E-15 2.20158E+13 2.7797E+32 7.9201E-20 021 0.0952381 0.587785252 1.05906E+14 1.2057E+34 8.7835E-21 4.917E-2222 0 -0.951056516 5.0946E+14 5.23E+35 9.741E-22 023 0.08695652 0.951056516 2.45074E+15 2.2686E+37 1.0803E-22 8.9341E-2424 0 -0.587785252 1.17893E+16 9.8403E+38 1.1981E-23 025 0.08 4.65513E-15 5.67119E+16 4.2684E+40 1.3287E-24 4.9481E-4026 0 0.587785252 2.72811E+17 1.8515E+42 1.4735E-25 027 0.07407407 -0.951056516 1.31235E+18 8.0309E+43 1.6341E-26 -1.1512E-2728 0 0.951056516 6.31305E+18 3.4835E+45 1.8123E-27 029 0.06896552 -0.587785252 3.03688E+19 1.511E+47 2.0098E-28 -8.1472E-3030 0 -2.94036E-15 1.46088E+20 6.5542E+48 2.2289E-29 0

0.1256694

6

Reemplazando:T−T 1T2−T 1

=2π∗0.1256694

T−T 1=0.08

T=2.72 °C

La temperatura en T (0.8 ;0.5) es:T=2.72 ° K

7