Resolução de exercícios_ 5 a 10_5

Prévia do material em texto

Nome: Gilberto Antonio Brzozovski Filho 
Professor: Monica Beatriz Alvarado Soares 
Resolução de exercícios: 5 a 10/5. Prorrogado até dia 28/08. 
Disciplina: Engenharia de Alimentos DEQ 1059 
Resolver os seguintes exercícios, relembrar os conceitos de balanço de massa e energia. 
Encaminhar pdf 
Se tiver duvidas entrar em contato. 
1.Um alimento contém 70% de água e é secado até eliminar 80% da água contida inicialmente. 
Determinar a massa de água eliminada por kg de alimento úmido e a composição do alimento 
seco. 
Considerando base de calculo = 1 kg --- 0,7kg de agua 
 0,8kg --- x 
 
X = 0,56 kg/kg de alimento humidade 
E para descobrir a quantidade de água no alimento que foi secado foi feito um balanço material 
de água: 
 
Água que permaneceu após a secagem = massa inicial de água - massa de água eliminada 
 
W = Mi - Mf 
W= 0,7- 0,56 
W=0,14 kg 
 
Balanço de massa 
 
Quantidade de massa na saída = 0,3*(1) 
Quantidade de massa na saída = 0,3 kg 
 
2. Um sistema de separação por membranas é utilizado para concentrar um alimento líquido de 
10 até 30% de sólidos totais (TS). O processo é realizado em duas etapas. Na primeira etapa 
se produz um fluxo residual de baixo conteúdo em sólidos, Na segunda etapa o fluxo final do 
produto é separado de outro fluxo com um baixo teor de sólidos, que é reciclado para o 
primeiro estágio. Determine a quantidade de fluxo reciclado se contiver 2% TS; o fluxo residual 
contém 0,5% TS e o fluxo principal entre os dois estágio contém 25% TS. No processo devem 
ser produzidos 100 kg/min de produto com 30% TS. 
 
C​Feed​ = 0,1 C​Reciclado ​= 0,02 ( Fp) Vazão na saída: 100 kg/min 
C​Saida​ = 0,3 C​Residual ​= 0,05 
 
Balanço de massa global: 
 
F = P+ W 
 
Com as frações de sólidos teremos: 
 
F*(0,1) = 100*(0,3) + W*(0,005) 
 
F*(0,1) = 30 + W*(0,005) (1) 
 
Balanço da 1ª etapa: 
F + R = W + B 
 
F*cf + R*cr = W*cw + B*cb 
 
F*(0,1) + R*(0,02) = W*(0,005) + B*(0,25) (2) 
(1) Em (2) 
0,095*W = 20 
 
W = 210,5 kg/min 
F = 310,5 kg/min 
 
310,5*(0,1) + 0,025 = 210,5*(0,005) + 0,258 
31,05 + 0,025 = 1,0527 + 25 + 0,23R 
4,9975 = 0,23R 
 
R = 21,73 kg/min 
 
3. Deseja-se produzir um alimento mediante um processo em 5 etapas (Figura). As 
composições estão expressas em termos de sólidos totais (TS), considerando-se só dois 
componentes, sólido e água. O fluxo C é dividido em duas correntes iguais, E e G, o produto 
desejado é o fluxo P, o fluxo K é um subproduto que se obtém a 450 kg/h e a alimentação F é 
de 1000 kg/h. Determinar: 
a) Fluxo mássico do produto P. 
b) Fluxo mássico do reciclado A. 
c) Fluxo mássico do reciclado R. 
 
Balanço de massa global dos solídos 
 
0,15*F = 0,2*K+0,8*P 
0,15*1000 = 0,2*450 + 0,8*P 
P=75 
 
 
Balanço global para a etapa III 
E = A + K; 
E = A+450 
 
Balanço de sólidos 
0,1*E = 0,05*A + 0,2*450 
0,1*E = 0,05*A + 90 
0,1*(A + 450) = 0,05*A + 90 
0,1A+45=0,05A+90 
(0,1-0,05)*A=45 
A = 900 kg 
E = 1350 kg 
E=G pois C se dividiu em duas correntes, logo G=1350 kg 
 
Balanço global 
F=K+P+D+W 
 
100 = 450+75+150+W 
W=325 kg 
 
Balanço para as etapas IV e V. 
G = R + W+ P 
1350 = R + 325+ 75 
R= 950 kg 
 
FP= 75 kg/h 
FA=900 kg/h 
FR=950 kg/h 
 
 
 
 
 
 
4. Utiliza-se um depósito tubular para realizar o branqueamento de feijão-de-lima (Figura) com 
um fluxo mássico de 860 kg/h. o consumo de energia para o processo de branqueamento é de 
1,19 GJ/h e as perdas devidas ao deficiente isolamento estimam-se em 0,24 GJ/h. Se o 
consumo total de energia no processo é de 2,71 GJ/h. 
a) Calcule a energia necessária para reaquecimento da água. 
b) Determinar a porcentagem que supõe a energia associada com cada corrente. 
 
Energia que entra no escaldador = Perdas de energia a superfície +Energia que é perdida 
através da água + Energia perdida com o feijão 
 
 
2,71 = 1,19+0,24+E 
E = 1,28 GJ/h 
 
2,71 - 1,28 = 1,43 GJ/h são necessários para aquecer a água. 
 
b) Energia que sai com a agua = (100*)*(1,28)/2,71 = 47,23% 
Perdas de energia pelo pouco isolamento = (100)*(0,24)/2,71 = 8,85% 
Energia que sai com o produto = (1,19)*(100)/2,71 = 43,91% 
 
 
5. Num processo semi-contínuo são peladas batatas mediante vapor de água. O vapor é 
subministrado a razão de 4 kg por cada 100 g de batatas sem pelar. Estas entram no sistema a 
17°C e as batatas peladas saem a 35°C; além o sistema sai com uma corrente residual a 60°C 
(Figura). Os calores específicos das batatas sem pelar, da corrente residual e as batatas 
peladas são 3,7; 4,2 e 3,5 kJ/kg.K. se i calor específico de vapor (considerando 0°C como 
temperatura de referência) é 2.750 kJ/kg, determinar as quantidade de corrente residual e de 
batatas peladas que saem do processo. 
Balanço de massa 
 
F + S = W + P 
 
B.E 
 
F*Cpf*(dT)+S*Cps = W*Cpw*(dT)+P*Cpp*(dT) 
100*(3,7)*(17)+4*(2.750) = W*(4,2)*(60) + P*(3,5)*(35) 
6,290+11,000 = 252*W+122,5*P 
 
17,290=52*(104-P) + 122,5*P 
252*P-122,5*P = 26,208-17,290 = 8,918 
P =68,87 
W = 35,14 
 
6. Qual a quantidade de calor necessária para aquecer um litro de leite integral da temperatura 
ambiente (25°C) à temperatura de 130°C em pressão constante? Considere que a capacidade 
calorífica em pressão constante do leite integral seja dada pela expressão de Bertsch et al. 
(1982): Cp(T) = 2,976 T + 3692 Cp em J/kg.°C (ou J/kg.K) e a temperatura em °C. A densidade 
do leite a 25°C é de 1,03 g/cm3 . Incompleta 
 
7. Qual a quantidade de calor necessária para aquecer 1,0 kg de carne bovina de −25°C até 
25°C? A carne pode ser considerada como uma mistura de proteína (fração mássica de 24 %), 
gordura (7 %) e água. Use a correlação de Choi e Okos (1986), equações 1 a 6, e considere 
que a entalpia de fusão da água é igual a 333,5 J/g. Incompleta