FICHA DE EXERCÍCIOS 1 -Balanços de Massa (8)

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Faculdade de Engenharia 
 
 
FICHA DE EXERCÍCIOS – BALANÇOS DE MASSA 
 
 
 
1-Uma solução aquosa de celulose contém 5.2% de celulose. a) Qual a massa de água necessária, 
em Kg, para que sejam preparadas 100,0 kg de solução aquosa de celulose a 4.2% em massa? b) Calcule 
a quantidade de solução de celulose inicial que é necessária para se obter a mesma quantidade de 
produto final com a mesma concentração de celulose. 
 
2 - Um evaporador é alimentado com 1000 kg/h de um sumo de frutas contendo 12.0% de sólidos 
solúveis e 88.0% de água. Este evaporador produz sumo concentrado, contendo 40.0% de sólidos 
solúveis e 60.0% de água. De acordo com estas condições calcule: 
a) A quantidade em kg de sumo concentrado produzido neste processo? 
b) Qual a massa de água evaporada? 
Obs: Assuma que a evaporação se processa sem o arrastamento de sólidos. 
 
3 -Para preparar uma solução aquosa de 50% de ácido sulfúrico foi utlizada uma solução aquosa de 
ácido diluído 28% (w/w), reforçado com uma solução aquosa de ácido sulfúrico comercial contendo 
96% de H2SO4. De acordo com esta informação, calcule a massa de ácido a 96% que deve ser 
utilizada para preparar 100 kg de ácido diluído? 
 
4 – O estudo da taxa de crescimento de certos microorganismos requer um ambiente de ar húmido 
enriquecido em oxigénio. Três correntes são alimentadas a um evaporador para produzir a corrente 
com a composição desejada. As três correntes de entrada são: 
i) Água líquida, alimentada a um caudal de 20 cm3/min; 
ii) Ar (21% de O2 e 79% de N2 , em base molar); 
iii) Oxigénio puro, com caudal molar igual a (1/5) do caudal de ar. 
A corrente de saída, no estado gasoso, apresenta 1,5% de H2O, em base molar. Calcule os caudais de 
ar, de oxigénio puro e de produto, bem como a composição do produto. 
 
5 - Os morangos após uma análise detalhada contêm 15% (w/w) de sólidos e 85% (w/w) de água. O 
fabrico de geleia de morango cumpre o seguinte processo: 
I) Misturar morangos amassados e açúcar na proporção 45%:55%, ou seja, 45 partes de 
morangos para 55 partes de açúcar; 
II) Aquecer a mistura obtida em (I) para evaporar água, até que o resíduo atinja uma 
concentração de sólidos de 66.6% (w/w). Considerando-se que o açúcar é constituído 
por 100% de sólidos. 
a) Desenhe um fluxograma do processo; 
b) Calcule quantos quilogramas de morango são necessários para fabricar 1 quilograma de 
geleia. 
c) Calcule a quantidade de água que evapora durante este processo? (Assuma que a 
evaporação se processa sem o arrastamento de sólidos). 
 
6 - A biomassa resultante de uma determinada fermentação contendo células de Streptomyces 
kanamyceticus é filtrada usando um sistema contínuo rotativo e em vácuo. O filtro é alimentado 
com lamas com um fluxo de 120 kg/h e cada 1 kg contém 60 g de células. Para melhorar a taxa de 
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filtração, partículas de terra de diatomáceas são adicionadas ao sistema a uma taxa de 10 kg/h de 
forma a auxiliar o processo de filtração. A concentração de canamicina nas lamas é de 0.05% (w/w). 
O líquido filtrado é recolhido à taxa de 112 kg/h, e a concentração da canamicina na solução é 
de0.045% (w/w). O bolo de filtração contém células e o adjuvante de filtração é continuamente 
removido do filtro. Em função desta informação: 
 
a) Represente o sistema através de um fluxograma. 
b) A percentagem de líquido no bolo do filtrado. 
c) Qual é a concentração de canamicina absorvida por kg de adjuvante de filtração? 
 
7 - O xarope de milho contém na sua constituição 2.5% (w/w) de açúcares invertidos e 50% (w/w) de 
água enquanto que o restante pode ser considerado como sólidos. O melaço de beterraba contém 
50% (w/w) de sacarose, 1% (w/w) de açúcares invertidos, 18% (w/w) de água e o restante pode-se 
considerar como sólidos, são misturados num tanque devidamente agitado. Para produzir uma 
mistura de açúcares diluída constituída por 2% (w/w) de açúcares invertidos é adicionada água, 125 
kg de xarope de milho e 45 kg de melaço de beterraba. De acordo com estes dados, calcule: 
a) A quantidade de água necessária para se obter o produto desejado. 
b) A concentração de sacarose no produto final.