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Miroslav Alberto Cárdenas Javier
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BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA Base de cálculo=5L de leche ℓLECHE
=1.027 a 1.04 g/ml
ℓPROMEDIO
=1.0335 g/ml
Kg de leche alimentada=1.035(g/ml)*(5L) Kg de leche alimentada=5.1675Kg
a) Sistema de mezclado mezclado 1 Sistema: Sistema cerrado discontinuo 1.25 kg Azúcar T0 = 18 ºC 5.1675 kg leche T0 = 18 ºC
6.4217 kg mezcla TF = 55 ºC
Mezclado 1
W≈0 toperación = 10min Condensado
Vapor saturado
Cálculo de la carga térmica hacia el sistema Partiendo de la primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados:
E Q W U E p E c Q W
…(2)
Consideraciones:
No existe variaciones de energía cinética y potencial en el tanque de mezclado.
El trabajo realizado por el agitador es despreciable.
No existe pérdidas de calor apreciables ya que el tanque tiene aislamiento.
Sistema de densidad constante.
La ecuación (2) queda reducida a:
1
Q U Q mmezclaC mezclaT
Q 6.4217 kg 3,85
kJ
55 18º C
kg.º C
Q 914.77 kJ En unidades de flujo:
Q
0
Q1
914.77 kJ
0
Q1
t operación
600s
1.5246
kJ s
Cálculo del vapor de calefacción consumido: El balance de energía en la chaqueta del tanque calefactor es:(utilizando vapor saturado a 10,1 psia) 0
Q 1
0
m 1
0 0
m1
Q1
1.5246 kJ / s 2283 kJ / kg
6.678 *10 4 kg / s
b) Sistema de Pasteurización Sistema Sistema cerrado discontinuo 6.4217 kg mezcla T0 = 55 ºC
6.4217 kg mezcla TF = 72 ºC
Pasteurización
W≈0 toperación = 10min Condensado
Vapor saturado
Cálculo de la carga térmica hacia el sistema Partiendo de la primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados:
E Q W U E p E c Q W
…(2)
Consideraciones:
No existe variaciones de energía cinética y potencial en el tanque de mezclado. 2
El trabajo realizado por el agitador es despreciable.
No existe pérdidas de calor apreciables ya que el tanque tiene aislamiento.
Sistema de densidad constante.
La ecuación (2) queda reducida a: Q U Q mmezclaC mezclaT
Q 6.4217 kg 3,85
kJ
72 55º C
kg.º C
Q 420.30 kJ
En unidades de flujo:
Q
0
Q2
420.30kJ
0
Q2
t operación
600s
0.7005
kJ s
Cálculo del vapor de calefacción consumido: El balance de energía en la chaqueta del tanque calefactor es:(utilizando vapor saturado a 10,1 psia) 0
Q 2
0
m 2
0 0
m2
Q2
0.7005 kJ / s 2283 kJ / kg
3.068 x10 4 kg / s
c) Sistema de Enfriamiento - Incubación Sistema Sistema cerrado discontinuo 6.4217 kg mezcla T0 = 72 ºC
Enfriamiento 1
6.4217 kg mezcla TF = 43 ºC W=0 toperación = 4 h
Agua TF = 23 ºC
Agua T0 = 18 ºC
Cálculo de la carga térmica retirada del sistema
3
Partiendo de la primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados:
E Q W U E p E c Q W
…(2)
Consideraciones:
No existe variaciones de energía cinética y potencial en el tanque de mezclado.
El trabajo realizado por el agitador es nulo.
No existe pérdidas de calor apreciables ya que el tanque tiene aislamiento.
Sistema de densidad constante.
La ecuación (2) queda reducida a: Q U Q mmezclaC mezclaT
Q 6.4217 kg 3,85
kJ
43 72º C
kg.º C
Q 716.982 kJ
En unidades de flujo: 0
Qe
t operación 716.982 kJ
0
Qe
Q
4 x3600s
0.049
kJ s
Cálculo del agua de enfriamiento consumido: El balance de energía en la chaqueta del tanque calefactor es:(utilizando agua a temperatura ambiental) 0
0
Q e m e .Cp agua T 0 0
me
Qe CpaguaT
0.049 kJ / s
4,18
kJ kg.º C
23 18º C
2,344 x103
kg s
d) Sistema de Cocción Sistema: Sistema cerrado discontinuo
4
0,14 kg Azúcar T0 = 18 ºC
0.5 kg fruta T0 = 18 ºC
0.29 kg Vapor TF = 85 ºC 0.35 kg saborizante TF = 85 ºC
Cocción
W≈0 toperación = 1 h Condensado
Vapor saturado
Cálculo de la carga térmica hacia el sistema Partiendo de la primera ley de la termodinámica para sistemas cerrados:
E Q W U E p E c Q W
…(2)
Consideraciones:
No existe variaciones de energía cinética y potencial en el tanque de mezclado.
El trabajo realizado por el agitador es despreciable.
No existe pérdidas de calor apreciables ya que el tanque tiene aislamiento.
Sistema de densidad constante.
La ecuación (2) queda reducida a en unidades de flujo: : 0
Q3 0
Q3
mmezclaC mezclaT mvapor t operación 0.35kg3,88 kJ / kg.º C 85 18º C 0.29kg2283kJ / kg 3600s
0.209
kJ s
e) Sistema de mezclado 2
YOGURT=6.7717 kg
0.35 kgjarabe Mezclado 2
6.4217 kg Mezcla 1
5
6
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