Fase 3_301103_3Diego

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Fase 3
Aplicación del principio de conservación de la materia en problemas de balance de materia
Estudiantes:
Diego Armado Jiménez Buelvas
Balance de materia y energía 
Grupo académico: 301103_3
Tutor:
Juan Carlos Montero 
Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería
ECBTI
Universidad Nacional Abierta y a Distancia
UNAD
19/10/2022
1. Problema de extracción 
Un grupo de investigadores está estudiando la forma de disminuir el contenido de taninos de una muestra de frijol, pues han encontrado que un porcentaje elevado de taninos en el alimento podría tener efectos antinutricionales. Los investigadores toman una muestra de 125gramos de frijol molido con una composición porcentual en peso de 42% de agua, 18% de taninos y 40% de sólidos solubles que no son taninos; la muestra ingresa a un equipo extractor en donde también ingresa una corriente de 280 gramos de agua caliente que retira el 85% en peso de los taninos del frijol; del equipo salen dos corrientes, una corresponde al agua caliente con los taninos que ha arrastrado y otra es la corriente de frijol molido que sale en forma de pasta ya que se humedece dentro del equipo absorbiendo 13% en peso del agua que ingresó. Con base en esta descripción realice los siguientes pasos: 
a. Elabore un diagrama de bloques para la situación indicando cada una de las entradas y salidas de materia en la etapa de extracción e incluyendo los datos conocidos. 
F1 Muestra de Frijol 125g
F2 280g de agua Caliente
F4 Agua Caliente
 con los taninos
F3 Frijol Molido en forma de pasta 
Equipo extractor
b. Establezca el balance de materia para calcular la composición de los componentes de la corriente de salida de agua y taninos. 
· Composición en gramos de agua, taninos y solidos solubles en la muestra es decir corriente 1(F1).
· Gramos de agua=
· Gramos de taninos= 
· Gramos de solidos solubles 
· Ahora calculamos la cantidad de taninos en la corriente 3 (F3) 
· 
· Calculas la cantidad de agua que sale por la corriente 4 (F4) teniendo presente el agua que entra por las corrientes 1(F1) y 2 (F2). 
· (F1) 52.5 g + (F2)280g= 332.5 g de agua ingresan al extractor 
· (F4)=
· Ahora hacemos el balance de materia de taninos y agua que salen por las corrientes 
· Balance general: A + B= C + D ==> (F1) + (F2) = (F3) + (F4) 
· Para el balance de taninos tenemos que 
22.5 g+ 0 g = 19.125 g + (F4) entonces (F4) = 22.5g – 19.125g (F4) = 3.375 g de taninos 22.5g + 0 g =19.125 + 3.375 g 
· Para el balance de agua 
52.5 g + 280g = (F3) + 43.225 g entonces (F3) = (52.5+280) g – 43.225 g 
(F3) =289.275 g de aguas 52.5 g + 280g = 289.275g + 43.225 g 
c. Calcule el peso total de la corriente de pasta de salida y la composición másica de todos sus componentes.
· Corriente total en (F4) 225g + 280 g = (289.275+19.125g) + (F4) 
 (F4) =505g – 308.4g = (F4)= 196.6 g 
· Ahora se calcula la composición porcentual 
 Taninos = de taninos 
· Agua= 21.986% de agua 
· Solidos solubles= 100% = %agua+ %taninos + %solidos solubles 
 %solidos solubles= 100%- (21.986%+1.716%)= 76.298 %
2. Problema de mezcla
Una empresa que produce gajos de mandarina en almíbar alimenta al proceso 170kg/h de fruta entera. Esta fruta se selecciona y hay una pérdida de 3.5% de fruta que se encuentra en mal estado. La fruta de calidad se envía al pelado y se elimina 18% en peso de cáscara respecto al peso de fruta seleccionada. Finalmente, la fruta se desgaja y se mezcla con el jarabe. La mezcla tiene una composición de 50% en peso de gajos y 50% en peso de jarabe. Con base en esta descripción realice los siguientes pasos: 
a. Elabore un diagrama de bloques para la situación indicando cada una de las etapas descritas, y las entradas y salidas de materia en cada una de ellas.
Mezcla
Pelado 
Pérdida del 3,5%
Mandarina de calidad 164,05Kg/h
18% peso en cascara
Mandarina 170Kg/h
Selección 
Jarabe
Peso porcentual
50% Jarabe
50% Gajos
Pulpa Mandarina 134.521Kg/h
Desgajado 
Mesclado 
b. Calcule la cantidad de jarabe requerida para procesar los 170 kg/h de fruta entera. 
· Xcantidad de Jarabe
· 
· 
· 
R/ Tenemos un total de 134.521Kg en gajo de mandarina y debido a que esto supone un 50% se deduce que el peso en jarabe es de igualmente de 134.521Kg 
c. Calcule la cantidad en kg de fruta en mal estado y cáscara separada.
R/Al sumar el peso de la fruta en mal estado que equivale a 5.95Kg mas el peso en cascara desechada en el pelado que es de 29.529Kg nos da como resultado 35.429Kg
3. Problema de recirculación
El siguiente diagrama representa un proceso que involucra una etapa de evaporación y una etapa de cristalización. Al evaporador ingresan 12500kg/h de una solución de agua y sacarosa, con un porcentaje en peso de sacarosa del 25%. Del evaporador sale una solución concentrada con un porcentaje en peso de 50% de sacarosa, esta solución ingresa al cristalizador donde se obtiene un producto final que consiste en cristales de sacarosa con algo de humedad, el porcentaje de sacarosa en este producto es del 95.4%. Sin embargo, fue necesario recircular una parte de la corriente del cristalizador y hacerla retornar a la entrada del evaporador, esta corriente recirculada tiene una concentración en base seca de 0.6kg de sacarosa / kg de agua.
Con base en esta descripción realice los siguientes pasos:
a. Nombre las corrientes del diagrama de bloques e incluya todos los datos de composición conocidos.
F1 12500kg/h
25% sacarosa
F3 50%
F2
F4 Cristales de sacarosa 95.4%
F5 0.6Kg de sacarosa/Kg por agua
b. A partir de un balance de materia calcule el flujo correspondiente a la corriente que se recircula.
4. Problema con reacción química 
Una industria de bebidas ha decidido innovar en una línea de sueros hidratantes que puedan prepararse en casa a partir de sobres que contienen compuestos rehidratantes y que puedan mezclarse con agua. Cada sobre tiene un peso de 27,9gramos y su composición porcentual es la siguiente:
	COMPONENTE
	% PESO
	Glucosa
	71.68
	Cloruro de sodio
	12.55
	Citrato trisódico
	10.39
	Cloruro de potasio
	5.38
La industria puede fabricar la glucosa con base en uno de los subproductos de otra línea de proceso, para ello los ingenieros llevan a cabo la siguiente reacción: 
Con base en esta descripción realice los siguientes pasos: 
a. Elabore un diagrama de bloques para la situación indicando cada una de las entradas y salidas de materia en el reactor donde ocurre la obtención de glucosa e indique todos los datos conocidos.
Reacción
Maltosa
Glucosa
Agua
Reacción balanceada
a. Establezca el balance de materia para calcular la cantidad de sobres que se pueden producir a partir de 250kg de maltosa si el rendimiento de la reacción es del 92.6%.
b. Calcule la cantidad requerida de cada componente para generar la mezcla total de sales rehidratantes.