Uma fábrica de processamento de suco de laranja possui três unidades principais: um extrator, um filtro e um evaporador. A alimentação inicial contém
de laranja, dos quais
são cascas e resíduos sólidos,
são suco e
são impurezas removidas no filtro. No extrator, a corrente de suco e impurezas é separada da corrente de sólidos. O suco passa pelo filtro, que remove as impurezas. Em seguida, o suco filtrado vai para um evaporador, onde
da água presente é removida. Sabendo que o suco tem
de água e
de sólidos solủveis antes da evaporação, determine:
a) A vazão mássica das correntes após o extrator e o filtro.
b) A composição do suco concentrado após a evaporação (fração mássica de sólidos solúveis e água).
a) A vazão mássica das correntes após o extrator e o filtro.
b) A composição do suco concentrado após a evaporação (fração mássica de sólidos solúveis e água).
Passo 1
Beleza, tamo com um probleminha de balanço de massa num processo de suco de laranja com três unidades: extrator, filtro e evaporador.
Conteúdo: balanço de massa e frações mássicas.
O que vamos precisar:
Conteúdo: balanço de massa e frações mássicas.
O que vamos precisar:
- Saber usar o conceito “entrada = saída” (fluxo mássico total e individual).
- Converter % em fração mássica.
- Calcular remoção de água no evaporador.
Passo 2
Extrator: chega uma alimentação de
com 50 % de cascas (sólidos), 45 % de suco e 5 % de impurezas. No extrator, separamos sólidos (cascas) de suco+impurezas.
1) Massa de sólidos (cascas):
1) Massa de sólidos (cascas):
- Massa de suco+impurezas:
Passo 3
Filtro: agora temos a corrente de
(suco+impurezas), onde 5 % da alimentação original (500 kg/h) são impurezas. Então:
1) Impurezas (removidas):
1) Impurezas (removidas):
- Suco filtrado:
Passo 4
Evaporador: o suco que entra tem 85 % de água e 15 % de sólidos solúveis.
- Água no suco de entrada:
2) Sólidos solúveis:
- Remoção de 80 % da água:
4) Água que fica no concentrado:
Passo 5
Corrente de suco concentrado (saída do evaporador) tem:
- Água:
- Sólidos solúveis:
Total:
Frações mássicas:
Resposta
a) Vazões mássicas:
- Após o extrator:
• Sólidos (cascas): 5 000 kg/h
• Suco + impurezas: 5 000 kg/h - Após o filtro:
• Impurezas: 500 kg/h
• Suco filtrado: 4 500 kg/h
b) No concentrado pós-evaporação (1 440 kg/h):
- Fração mássica de sólidos solúveis: 0,4688 (46,88 %)
- Fração mássica de água: 0,5312 (53,12 %)