Suco de laranja concentrado é produzido através da evaporação de água. Partindo de 100 litros de um suco integral deseja-se obter um suco com 50% de sólidos, em massa. A concentração é feita em um evaporador de 1000 litros com pressão controlada, que conta com um agitador de pás, que funciona com potência de 2 kW durante 2 horas. Calcule o calor necessário para a evaporação, considerando:
o processo ocorre à pressão atmosférica.
Dados:
O suco de laranja integral tem a seguinte composição, em massa: 89% de água,
de proteína,
de gordura,
de carboidratos,
de fibras e
de cinzas.
Os calores específicos dos sólidos podem ser calculados pelas seguintes equações:
Proteínas:
Gordura:
Carboidratos:
Fibras:
Cinzas:
Onde:
calor específico (
)
o processo ocorre à pressão atmosférica.
Dados:
O suco de laranja integral tem a seguinte composição, em massa: 89% de água,
Proteínas:
Gordura:
Carboidratos:
Fibras:
Cinzas:
Onde:
Passo 1
Vamos concentrar 100 L de suco integral (densidade aproximada 1 kg/L) para obter 50 % de sólidos, em massa. O suco inicial tem 89 % de água e 11 % de sólidos (proteína, gordura, carboidrato, fibra e cinzas). Precisamos:
- Calcular as massas iniciais de água e de sólidos.
- Determinar quanta água deve evaporar para chegar a 50 % de sólidos.
- Estimar o calor sensível para aquecer todo o suco de
C (assumido) a C, usando kJ/(k ) e as fórmulas dadas para dos sólidos. - Calcular o calor latente de vaporização da água evaporada (
kJ/kg). - Somar a energia mecânica do agitador (
kW por 2 h).
Passo 2
Massa total inicial
kg.
Água inicial
Água inicial
sólidos iniciais
Passo 3
Queremos
de sólidos:
Logo, água evaporada
Passo 4
Calor sensível da água
Calor sensível dos sólidos: cada componente com massa
tem
Calculando para cada fração (em kg) obtemos:
Proteína kg →
kJ
Gordura kg →
kJ
Carboidrato kg →
kJ
Fibra kg →
kJ
Cinzas kg →
kJ
Somando
Proteína
Gordura
Carboidrato
Fibra
Cinzas
Somando
Então calor sensível total
Passo 5
Calor latente de vaporização
Passo 6
Energia do agitador (toda vira calor)
Passo 7
Somando tudo
Resposta
O calor total necessário é aproximadamente
MJ.