balance de material

Ejemplos de balances de masa con reacción química en procesos con
recirculación y purgado
Proceso con recirculación
La azúcar refinada (sacarosa) se puede convertir en glucosa y fructosa medianteel
proceso de inversión según la reacción siguiente:

C12 H 22O11 + H 2O ! C6 H12O6 + C6 H12O6
1 24
4 3
1 24 1 24
4 3 4 3
sacarosa

d "glu cos a

d " fructosa

A la combinación deglucosa y fructosa se denomina azúcar invertida.
Si en un proceso para la inversión de azúcar refinada ocurre una conversión del 90%
de la sacarosa en una pasada por el reactor.
¿Cuál será el flujo dereciclaje por cada 100lb de alimentación nueva de la disolución
de sacarosa que entra al proceso como se muestra en la figura?.
¿Cuál será la concentración de la azúcar invertida (I) en el flujo dereciclaje y en el
flujo de producto?.
Las concentraciones de los componentes en el flujo de reciclaje y en el flujo de
productos son las mismas.

Solución:
Para ayudar en la formulación de lasecuaciones de los balances se definen como
I=Azúcar invertida; W=agua y S=Sacarosa.
Ahora volveremos a dibujar el diagrama del proceso, rotulado con los datos del
problema y nomenclatura que usaremosen los balances.

Balance total de masa en el proceso global:
Entradas=salidas
F=P
100lb=P
Balance en el punto de mezclado:
Entradas=salidas
Total:

Para S:

Para I:

F + R = F' ! 100 +R = F'.........Ec. (a)
F
R
F'
R
F
x S F + x S R = x S F'! 0.3(100) + x S R = x S ' F'
R
F'
" 30 + x S R = x S F'.......Ec.(b)

x IF F + x IR R = x IF' F'! 0 + x IR R = 0.05F'
x IR R =0.05F'........Ec.(c)

Balance en el reactor + separador
Para el caso de la azúcar el balance sería: Entradas-salidas-consumo=0
Por lo que los balances para:

F'
P
R
F
x S F'!x S P ! x S R ! xS ' F'(0.9) = 0
P
R
Como P = 100lb y x S = x S

S:

Entonces :
F'
R
F'
x S F'!(100 ! R)x S ! x S F'(0.9) = 0.......Ec.(d)

De la ecuación química podemos determinar el agua necesaria de...