Una industria procesa 2000 Kg/día de naranja que contiene el 15% de sólidos. La naranja se introduce a un proceso de extracción a 20°C en donde se obtiene, de una parte, jugo que tiene el 12% de sólidos que sale a 25°C y, de otra cáscara con el 17,5% de sólidos a 25°C. La cáscara se lleva a una segunda etapa de extracción en donde se obtiene un líquido que contiene el 12% de sólidos a 15°C y pulpa con el 25% de sólidos a 25°C; la pulpa obtenida se somete a una deshidratación hasta obtener 30,8 Kg de pulpa a 70°C con el 10% de humedad; la deshidratación se realiza en un evaporador a 250 kPa y se utiliza vapor a 1000 kPa que sale a la misma temperatura de la pulpa deshidratada. El líquido se lleva a una evaporación a 143,3 kPa y se tienen pérdidas del 3% donde se obtiene una melaza con el 72%. Calcular la cantidad de jugo, melazas y pulpa deshidratada que se obtiene. Calcular la masa de vapor utilizada para la deshidratación y el calor total requerido en la evaporación. Calor especifico de la pulpa 3.8 kJ / kg °C Calor específico del vapor 1.88 kJ / kg °C Calor específico del líquido 2.8 kJ / kg °C
Respuestas a la pregunta
no recuerdo como hacer el ultimo de evaporacion se que se requieren los calores especificos pero quede bloqueado en hallar las entalpias.
SOLUCION :
Flujo de naranja F = 2000 Kg
sólidos de naranja xf = 0.15
F = J + C = 2000
Sólidos del jugo xj = 0.12
sólidos de cascara xc= 17.5
F *xf = J*Xj + C *Xc = 300
C = ( 300 -0.12J)/0.175 = 2000-J
reemplazando lo valores de C
2000 - J = 300/0.175 - 0.12J/0.175
2000 - J = 1714.28 - 0.685J
2000 - 1714.28 = J - 0.685J
J= 285.71/0.31 = 909.90
909.90 Kg = J =cantidad de jugo
F = J + C
2000 = 909.90 + C
C = 1090.909 = cantidad de cascara.
Segunda etapa de extracción , los valores serían los siguientes :
cascara F = 1090.909
concentración de cascara xf = 0.175
concentración de líquido xl = 0.12
concentración de pulpa xp = 0.25
F = L + P = 1090.909
F * Xf = L * Xl + P * Xp = 190.90
P= 190.90 - 0.12L/ 0.25
P = 1090.90 - L
deshidratación de la pulpa
pulpa = F = 461.53
concentración pulpa xf= 0.25
pulpa deshidratada P= 30.8 Kg
Concentración de pulpa deshidratada xp = ( 100 - 10)% = 0.9
ADJUNTO 1
250 Kpa
F = P +V V = F-P = 461.53 -30.8 = 430.73 Kg
condensado Tf = 25º C Tp= 70ºC
S=? ( 1000 Kpa ) vapor
Ts =
Sc=
Tsc= 70ºC
Cp= 1.88 Kj/KgºC
Temperatura de saturación Presión de saturación
T1 = 127.41 ºC 250 Kpa
Ts = 179.886 ºC 1000 Kpa
Calculo de entalpías para balance de masas .
Hs entalpía del vapor saturado que ingresa al equipo a Ts .
Hv entalpía del vapor saturado que sale del equipo a T1 .
Hsc entalpía del vapor que sale condensado a Ts .
Hs = 2778.09 kJ/kg
Hv = 2716.82 kJ/kg
Hsc = 762.71 kJ/kg
calculo de hf y hp :
hf = Cpf * Tf
hp = Cpp * Tp
Calculo de la capacidad calorica :
C = m * ce Cp = capacidad calorífica de la pulpa
Cpf = 461.53 kg * 3.8 KJ/kgºC = 1753.84 kJ/ºC
Cpp= 30.8 kg * 3.8 KJ/kgºC = 117.04 kJ/ºC
Cpv = V * 1.88 KJ/kgºC = 1.88V KJ/kgºC
hf= 1753.84 KJ/ºC * 25ºC = 43846.15 KJ/kg
hp= 117.04 KJ/ºC * 70 ºC = 8192 .8 KJ/kg
S = ( P* hp + V *hv - F * hf )/( hs - hsc )
S = ( 0.8 Kg/dia*8192.8KJ/Kg)+ ( 430.73 Kg /día*2716.82 KJ/Kg ) - ( 461.53 kg/día *43846.15 KJ/Kg) /( 2778.09 KJ/kg - 762.71 KJ/Kg )
S = 9335. 09 Kg/día vapor requerido para el deshidratado .
Evaporación de líquido a melaza
ADJUNTO 2
F = 629.37 Kg
xf= 0.12 Tf= 15ºC P = 143.3 Kpa xp= 0.72
F= P + V
F *xf = P*xp + V *xv
V = F - P = 629.37 -104.895 = 524.47 Kg ( vapor sustraído )
La concentración de sólidos en el vapor es 0 la fórmula queda :
F *xf = P*xp
despejando P se obtiene:
P = F *xf/xp = 629.37 Kg * 0.12 /0.72 = 104.895 Kg ( melaza )
