Evaporación

Práctica 3

Laboratorio de Operaciones Unitarias-Ing. Alimentos

PRACTICA 3. EVAPORACIÓN.
I. TRABAJO PRE-LABORATORIO*

1) Explique detalladamente en qué consiste el proceso de concentración de alimentos líquidos por evaporación. También mencione cuáles son los propósitos principales de este proceso de evaporación. 2) Diga como se definen los °Brix y escriba su ecuación. Además, calcule los°Brix que tendrá un jugo de naranja (15 kg) después de haber pasado por un proceso de concentración donde se evaporaron 9.6 kg de agua. Considere que al inicio del proceso el jugo tiene 12.5 °Brix. 3) ¿Cuál es la entalpía específica de evaporación del agua, en kJ/kg, y la Teb cuando ésta se encuentra en un evaporador hemisférico que tiene un vacío de 15 pulgadas de mercurio, sabiendo además quela presión atmosférica es de 640 mm de Hg, correspondiente a la presión atmosférica en ITESO?. 4) Previo averiguar las ecuaciones de calor sensible y calor latente, calcule el calor total que se debe suministrar a 15 kg de jugo de naranja a 20 °C para calentarlos y evaporar 9.6 kg de agua. Considere que el jugo se está procesando en el mismo evaporador hemisférico del inciso anterior y con lasmismas condiciones de presión. 5) Averigüe la ecuación de transferencia de calor en función del área (A) y del coeficiente global de transferencia de calor (U), así como la ecuación para el cálculo de área de un tanque hemisférico, y calcule dicho coeficiente de transferencia de calor del evaporador que procesa jugo de naranja con las mismas condiciones de presión mencionadas, y que tiene un diámetrode 40 cm y una profundidad del jugo de 19 cm. Considere además que la temperatura del vapor es de 112 °C y que la velocidad de transferencia de calor es de 6 kW. 6) Diga que se entiende por economía de vapor (SE) y por factor de concentración (CF), Además, escriba sus respectivas ecuaciones y calcule sus valores suponiendo el mismo proceso de concentración de jugo de naranja descrito en losincisos anteriores (masa inicial de jugo = 15 kg; masa de agua evaporada = 9.6 kg). Considere además que se obtuvieron 13 litros de vapor de trabajo condensado a una temperatura de 20 °C. 7) Desarrolle un modelo matemático para calcular la masa de agua que se requiere evaporar para llegar a una determinada concentración en °Brix (masa de agua evaporada en función de los °Brix). Para esto considere ladefinición de °Brix y las entradas y salidas de un balance de masas. Además, utilice el modelo para calcular la masa de agua evaporada cuando se requiere llegar a 35 °Brix a partir de la solución inicial de 15 kg y 12.5 °Brix. 8) Traer copia de hoja para el registro de datos, adaptada para esta práctica (ver, al final, el anexo 1).
*Para contestar consulta las referencias indicadas en la secciónmaterial y equipo de esta práctica.

*Estos conceptos y datos deben ser incluidos en la Introducción del reporte.

DGA

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Práctica 3

Laboratorio de Operaciones Unitarias-Ing. Alimentos

ANTECEDENTES

Figura 1. Foto de un evaporador. Los principales conceptos y fundamentos sobre concentración de alimentos líquidos por evaporación los puede consultar en el capítulo 10 del libro de“ingeniería de Alimentos” de Sharma, Mulvaney y Rizvi, (2003), indicado en la sección de materiales y equipos de esta práctica. III. • OBJETIVOS: Concentrar jugo de naranja y aprender a utilizar el evaporador de la planta piloto mediante el monitoreo y control de las diversas variables que intervienen en el proceso, y a conocer las condiciones de paro del equipo en una concentración (°Brix) requerida,sin necesidad de muestrear experimentalmente los °Brix a lo largo del proceso de evaporación. Realizar un balance de materia y energía en el evaporador para analizar y evaluar su funcionamiento y rendimiento térmico mediante el cálculo del coeficiente global de transferencia de calor (U), el calor total suministrado, el calor aprovechado, el calor perdido y la economía del vapor. Desarrollar...