Balances de materia

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Universidad de Cartagena

Ingeniería Química

Carlos Enrique González González

María Alejandra Coronell Gonzalezrubio

III Semestre

Estequiometria

Ing. Miguel Ángel Mueses

Cartagena D.T.C., Mayo 2 de 2011

1. En el Ingenino “Mieles Dulces” se desea realizar un minucioso balance de materia alrededor del sistema de molienda. La caña de azúcar presenta la siguiente composición:Sacarosa (S) 12.5%, fibra seca (F) 14.1%, agua (A) 70% y otros sólidos disueltos (SD) 3.4%.

Se dispone de cinco molinos, cada uno de ellos provisto de una especie de colador que impide la presencia de material solido insoluble en los respectivos jugos. Para mejorar la extracción se practica el proceso de imbibición, en donde se introduce o agrega agua al molino 5, además de la recirculacióndel jugo obtenido en cada molino al inmediatamente anterior.

El contacto en los molinos no es totalmente eficiente y por tanto la solución presente no es homogénea y por ende difieren la que sale extraída con la que se acompaña la fibra saliente de cada molino.

El jugo resultante -13- de los dos primeros molinos que es el que se envía a la sección siguiente del ingenio, presenta unaconcentración de 15° Brix, este se calcula como:

[pic]

Puesto que el propósito es extraer la mayor cantidad de sacarosa posible, la relación F/S que resulta ser un parámetro muy importante, va variando hasta obtener un bagazo final resultante -10- con un valor de [pic] y una humedad del 45%.

La eficiencia de la extracción del molino 1 es de 56% saliendo un bagazo con una fibra del30.13%. No se han podido realizar muchos mas análisis y lo único adicional que se conoce es referente al molino 3 en donde el baja que entra flujo -4- presenta una relación [pic] sobre la extracción en ese molino, lo único en datos que se dispone, es que la relación A/S a la entrada -4- es 8.03 y la salida -7- es 15.2. Hallar:

a) Recuperación de sacarosa.

b) Composición completa de bagazo -10-.c) Agua agregada -12-.

d) Composición completa del jugo -13-.

e) Porcentaje de sacarosa en los jugos que salen del primer y segundo molino.

Solución: Para llevar a cabo la solución de este balance de materia, en primer lugar se estableció una base de cálculo y se dedujeron las ecuaciones representativas que relacionan los flujos.

Base de Cálculo: 100 Kg en el flujo 1

BalanceGlobal: F1 + F12= F10 + F13

Balance en M1: F1 = F2 + F3

Balance en M2: F2+ F7= F4 + F5

Balance en M3: F2+ F7= F4 + F5

Balance en M4: F6+ F11= F8 + F9

Balance en M5: F8+ F12= F10 + F11

Balance en [M1; M2;PM]: F1+ F7= F4 + F13

[pic]

Tomando las relaciones y datos iniciales, y utilizando las ecuaciones dadas anteriormente, se determinaron los valores pedidos en el problema.|F1 |F2 |F3 |F4 |F5 |F6 |F7 |F8 |F9 |F10 |F11 |F12 |F13 | |S |12.5 |5.5 |7 |3.2 |4.8 | |2.5 | | |0.7 | |0 |11.8 | |F |14.1 |14.1 |0 |14.1 |0 |14.1 |0 |14.1 |0 |14.1 |0 |0 |0 | |A |70 | | |25.7 | | |38 | | |12.7 | |25 |82.3 | |SD |3.4 | | | | | | | | |0.7 | |0 |2.7 | |Ʃ |100 |46.8 |53.2 | |43.6 | | | | |28.2 | |25 |96.8 | |Los valores en negrita corresponden a los valores iniciales.Procedimiento:

B.M. en F2
XF · m2 = mf
0.3013 · m2= 14.1
m2 = 46.8

B.M. en F4
x Kg S · (4.41 Kg F/1 Kg S)( 4.41x Kg F (mF)
x Kg S · (8.03 Kg A/1 Kg S) (8.03x Kg A (mA)

mF = 4.41x
14.1 = 4.41x ( x = 3.2
mA = 8.03x(mA = 25.7
mS = x(mS = 3.2

B.M. en F10
y Kg S · (20.14 Kg F/1 Kg S) (20.14y Kg F (mF)
20.14y m10= 14.1 ( ym10 = 0.7
ym10 = mA(mA = 0.7
B.M en M1
m3 = 100 – 46.8
m3 = 53.2Rend M1 = 56%
12.5 Kg S · 0.56 = 7 Kg S (F3)

B.M. de S en M1
mS2 = 12.5 – 7
mS2 = 5.5

B.G. de S
12.5 = 0.7 + mS13
mS13 = 11.8

B.M. de S en PM
mS5 = 11.8 – 7
mS5 = 4.8
B.M. de S en M2
mS7 = 3.2 + 4.8 – 5.5
mS7 = 2.5

B.M. de A en F7
2.5 Kg S · (15.2 Kg A/1 Kg S) = 38 Kg S

B.M. de A en [M1;M2;PM]
mA13 = mA4+ mA13 – mA1
mA13 = 70 + 38 – 25.7
mA13 = 82.3

B.M. EN F13...
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