BALANÇO DE MASSA SEM E COM REAÇÃO

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LISTA DE PRÍNCIPIOS DOS PROCESSOS QUÍMICOS 
Balanço de massa sem e com reação 
 
01 A produção de enzimas, via fermentação em estado sólido por fungos filamentosos, 
requer condições de umidade que não excedam a capacidade de absorção da matriz e que, 
ainda assim, sejam compatíveis com as necessidades do microrganismo em relação à 
atividade de água. Deseja-se preparar um meio para produção de lipases por Penicillium 
sp., sendo que esse meio será composto por 80% de farelo de soja (10% de umidade) e 
20% de casca de soja (5% de umidade). Considerando-se uma massa inicial de 400 kg da 
mistura de farelo e casca de soja, que massa de água deverá ser adicionada para que a 
umidade final do meio seja de 60%? 
 
02 Uma etapa de um processo consiste na mistura de duas correntes de solução de água 
contendo NaCl. O sistema é formado por 2 misturadores e a saída do primeiro é uma das 
correntes de entrada do segundo. A primeira corrente (corrente 1) é formada por uma 
solução 5% de sal em água e tem vazão mássica de 500 g/min. Essa corrente se mistura 
com uma corrente 2, formada apenas por água. A corrente 2 tem vazão mássica de 200 
g/min. A mistura das correntes 1 e 2 produz a corrente 3, que entra em um misturador 
junto com uma corrente 4, formada por solução aquosa contendo 10% de NaCl e vazão 
mássica de 1 000 g/min. Desse misturador, sai uma solução aquosa com concentração de 
NaCl igual a? 
 
03 O consumo de água de coco no Brasil cresceu entre 10% e 20% ao ano, de acordo com 
a União Nacional de Produtores de Coco (Sindcoco). Muitas vezes, o destino da casca de 
coco verde é a pilha de lixo em algumas praias brasileiras, o que causa vários impactos 
ambientais. Disponível em: <http: //www.bbc.co.ulo. Acesso em: 20 de julho de 2014 (adaptado). 
Com o objetivo de reduzir o impacto ambiental causado pelo descarte inadequado 
da casca de coco verde, vários estudos foram reutilizados para obter valor agregado aos 
subprodutos. Um processo industrial produz 500 toneladas / mês de água de coco, o que 
corresponde a 25% em peso de coco verde. O porcentual de líquido na casca é de 
aproximadamente, 80% em massa. Este líquido pode ser obtido por extração mecânica 
com 60% de eficiência. Um polifenol presente neste produto extraído da casca tem um 
teor de aproximadamente de 0,3% e pode ser precipitado e vendido em 40% em solução 
em massa. Com base no exposto acima, a quantidade aproximada, em toneladas, de 
solução de polifenol que pode ser produzida mensalmente a partir do processo descrito 
é? 
 
04 Em uma indústria produtora de extrato de tomate, o método usado para obter o produto 
é a evaporação a vácuo, que reduz o teor de água do suco extraído da matéria-prima. Os 
gases de combustão das caldeiras são a fonte de calor que alimenta o evaporador nos 
dutos do trocador de calor. Devido ao balanço de massa e energia, a corrente que sai do 
evaporador é mais concentrada do que a especificada para o produto final. Assim, para 
controlar a concentração final do produto, é utilizada uma corrente de derivação do 
evaporador. O fluxograma a seguir representa o processo descrito. 
 
Considerando que as composições das correntes são dadas em porcentagem mássica e 
que não há acúmulo no sistema, calcule o valor da vazão de produto final e o valor de by-
pass. 
 
05 No processo químico representado na figura abaixo, o efluente do reator R é dirigido 
ao separador S, do qual sai uma corrente com todo o A e todo o I presentes nesse efluente. 
Na alimentação do reator, a vazão de A é de 125 kmol/h. O processo químico apresentado 
recebe uma alimentação constituída de 100 kmol/h de um reagente A e uma certa 
quantidade de substância inerte I. Da corrente com todo o A e todo o I que sai de S, 50% 
são reciclados para a entrada do reator. Os outros 50% são purgados para evitar o acúmulo 
do inerte I no processo. A conversão por passe é 60%. Calcule a conversão global. 
 
 
06 Para efetuar a concentração de melaço de cana, para fins de fermentação alcoólica, 
efetua-se um processo de eliminação de água por evaporação, como ilustrado na figura. 
O processo é alimentado com 20.000 kg/h de uma solução com 15% de açúcares e, no 
primeiro estágio, utilizam-se 2.000 kg/h de vapor, sendo a razão entre os vapores 
recuperados de 2:2:1. Se a solução na saída contém 40% de açúcares, então o total de 
vapor recuperado e o volume de solução final, ambos em kg/h, será? 
 
 
07 Dada a reação 𝐶𝐻4 + 2𝑂2 → 𝐶𝑂2 +𝐻2𝑂, realizada em um processo contínuo, 
perfeitamente agitado, o qual atinge uma conversão de 90% do reagente limite conforme 
o seguinte diagrama. Determinar a composição de saída do processo em base molar 
 
08 Metano é queimado com oxigênio, formando dióxido de carbono e água. A 
alimentação do reator é formada por 20% de CH4 , 60% de O2 e 20% de CO2 em base 
molar. A queima é efetuada com uma conversão do reagente limite de 90%. Com base 
nas informações fornecidas, determine: 
 
a) Qual o reagente limite? 
b) Qual o percentual em excesso do outro reagente? 
c) Calcule a composição em base molar do produto formado 
 
09 A reação química para a hidrogenação do benzeno para produção de ciclohexano 
ocorre a 478 K e 27 atm com um excesso de 100 % de hidrogênio. Se a conversão de 
benzeno em ciclohexano é de 60% e deseja-se produzir 3,6 ton/h de ciclohexano, calcule: 
MM benzeno= 78g/mol MM ciclohexano=84g/mol Massa atômica hidrogênio=1g/mol. 
Obs: hidrogênio se comporta como gás ideal. 
 
𝐶6𝐻6 + 3𝐻2 → 𝐶6𝐻12 
 
a) A vazão volumétrica de hidrogênio na entrada do reator (478 K e 27 atm) 
b) Consumo de benzeno pela reação em ton/h 
c) A fração molar de hidrogênio, benzeno e ciclohexano na saída do reator.