Un zumo de naranja de 12ºBrix se concentra hasta 60ºBrix en un evaporador de múltiple efecto. Para incrementar la calidad del producto final al zumo concentrado se le añade zumo fresco hasta que la concentración de sólidos solubles se reduce al 42%. Calcular el caudal de agua que debe ser evaporada, el caudal de zumo fresco que se debe añadir al concentrado y el caudal de producto final que se producirá cuando el evaporador se alimente con 10000 kg/h de zumo.
Respuestas a la pregunta
Explicación paso a paso:
Balance para Evaporador: masa Zumo1= masa vap+ masa Zumo2
Balance para Mezcla: masa Zumo4+ masa de zumo2= masa Zumo2
Zumo1 (Zumo inicial) = 12%sólidos; 88%liquido; 10000kg/h
Zumo2 (Zumo concentrado)= 60%sólidos; 40%agua
Zumo3 (Zumo final)= 42%sólidos; 58% agua
Zumo4 (Zumo ffresco)= 12%sólidos; 88% agua
Balance por componente:
Sistema 1: Evaporador
*Solidos: masa Zumo1= masa vap= masa Zumo2
Xsol(Zum1) + Xsol(vap) = Xsol(Zum2)
(0.12)(10000)+0=(0.60)Zum2
Zum2=2000kg/h
Sistema 2: Mezcla
*Solidos: masa Zumo4+ masa Zumo2= masa Zumo3
Xsol(Zum4) + Xsol(Zum2) = Xsol(Zum3)
(0.12)Zum4 + (0.60)(2000) = (0.42)Zum3
Sabiendo que Zum3=Zumo4+Zum2 para la mezcla
entonces
(0.12)Zum4 + (0.60)(2000) = (0.42)(Zum4+2000)
0.12Zum4+1200=0.42Zum4+840
Zum4=1200kg/h zumo fresco
En el diagrama de flujo hay una flecha que sale desde el punto de entrada de los 10000 kg/h hasta la sección de mezcla, ya que el problema menciona que se agrega zumo fresco al zumo concentrado, se asume que el zumo fresco tiene la misma cantidad de 12% de sólidos solubles que el zumo inicial.
masa Zumo1= masa vap+ masa Zumo2
masa vap=10000 - 2000
masa vap=8000kg/h
Respuestas:
Se requiere un caudal de agua de 8000kg/h
Caudal de zumo 1200 kg/h
Caudal de zumo concentrado 2000 kg/h
Caudal de producto final 3200kg/h