Taller: Balance de Materia en Operaciones Unitarias Agroindustriales

Objetivos de Aprendizaje

- Aplicar los principios de conservación de masa en operaciones unitarias comunes

- Resolver problemas de balance de materia en procesos agroindustriales

- Desarrollar habilidades analíticas para optimización de procesos

Ejercicio 1: Mezclado de Jugos

Contexto: Una planta procesadora de jugos necesita preparar jugo de naranja a partir de concentrado.

Problema:

Se desea obtener 1000 kg de jugo de naranja con 12°Brix. Se dispone de:

- Concentrado de naranja de 65°Brix

- Agua purificada

Determine:

a) La cantidad de concentrado necesaria

b) La cantidad de agua requerida

c) Realice el diagrama de flujo del proceso

Ejercicio 2: Secado de Granos

Contexto:Una operación de secado de maíz para reducir su contenido de humedad.

Problema:

Entran 2000 kg/h de granos de maíz con 22% de humedad a un secador. El producto final debe tener 13% de humedad.

Determine:

a) La cantidad de agua eliminada

b) El flujo másico del producto final

c) El porcentaje de reducción de peso

d) Realice el balance de masa en base seca

Ejercicio 3: Extracción de Aceite

Contexto: Proceso de extracción de aceite de semillas de girasol.

Problema:

Se procesan 5000 kg/h de semillas de girasol con:

- 45% de aceite

- 8% de humedad

- 47% de material sólido

La extracción tiene una eficiencia del 95%. El aceite extraído sale con 99% de pureza.

Calcule:

a) El flujo másico de aceite extraído

b) La composición de la torta residual

c) El rendimiento global del proceso

d) Realice el balance de masa completo con todos los flujos

Ejercicio 4: Filtración de Cerveza

Contexto: Proceso de clarificación de cerveza mediante filtración con tierra de diatomeas.

Problema:

Una cervecería procesa 8000 L/h de cerveza verde (post-fermentación) con:

- 5% de sólidos suspendidos

- Densidad de la cerveza: 1.012 kg/L

- Se utiliza tierra de diatomeas como medio filtrante

- La dosificación de tierra de diatomeas es 100 g/hL de cerveza

- La humedad de la torta de filtración es 60%

Determine:

a) El flujo másico de cerveza filtrada

b) La cantidad de tierra de diatomeas necesaria por hora

c) La cantidad de torta húmeda generada por hora

d) El balance de masa completo incluyendo todos los flujos

Referencias Sugeridas

- McCabe, W.L., Smith, J.C., & Harriott, P. (2004). Unit Operations of Chemical Engineering

- Geankoplis, C.J. (2003). Transport Processes and Separation Process Principles

- Kunze, W. (2014). Technology Brewing and Malting