Descripción: Balance de materia y energía unidad 2 EA...
Description
INGENIERÍA EN BIOTECNOLOGÍA
Planteamiento de un balance de energía en un sistema reactivo Evidencia de aprendizaje
BALANCE DE MATERIA Y ENERGIA Alumno: Rosa María Guadalupe Gutiérrez Panales Matrícula: AL12535518 Docente: Claudia González Olguín
Con estos antecedentes realiza una propuesta de un proceso para obtener alcohol, empleando como sustrato la melaza de caña. Deberás hacer las siguientes consideraciones: La materia prima principal es la melaza de caña concentrada con densidad igual a 1.6 veces la del agua y concentración de sacarosa de 75°Brix (75% de peso de sacarosa en volumen) La fermentación se realizará con un mosto de 20°Brix El procedimiento de la preparación del mosto se presenta a continuación, la melaza concentrada de diluye en un tanque previo al fermentador, además para disminuir la carga microbiana antes de vaciar dicho mosto al fermentador será necesario pasteurizarlo (lo que se logra mediante un proceso que incluye calentar el mosto de la temperatura ambiente, puedes suponer 20°C, hasta 80°C y enfriándolo rápidamente de nuevo a 20°C). (Nota: considera que el Cp del mosto es 1.5 veces la del agua). El volumen del reactor es de 20 m3 y requiere ser llenado en un máximo de una hora y se espera que el proceso dure alrededor de 18 hrs. El tanque de almacenamiento de melaza concentrada está constantemente a 10 m sobre el nivel del tanque de preparación de mosto previo al pasteurizador lo que permite transvasarlo sin necesidad de bombeo. Para efecto de esta evidencia supón que las características químicas de la sacarosa son iguales a las de la glucosa.
Diagrama de bloques con operaciones unitarias identificadas
Melaza 75 °Brix Dencidad 1.6 g/cm3
Altura 10m
Tanque de preparación 20 ° Brix Mosto 1.5 kcal/kg °C
(75 kg) (Cp) (20°C – 0°C) = (20 kg) (1.5 kcal/kg °C) (20°C – 0°C) Tanque de preparación Mosto
2
(1500 kg °C)(Cp) = 600 kg kcal/kg
20 ° Brix de mosto Cp 1.5 kcal/kg °C (T 20 °C)
Cp = 0.4 kcal/kg °C
(Ec final – Ec inicial) + (Ep final – Ep incial) + (U final – U incial) = W + Q (Ec final – Ec inicial) + (Ep final – Ep incial) = W
fluido de calentamiento salida
fluido de enfriamiento entrada
20 ° Brix de mosto
entradas mosto Agua
Cp 1.5 kcal/kg °C
Pasteurizador T 20 °C a 80°C
Pasteurizador T 80°C a 20 °C
fluido de calentamiento entrada
fluido de enfriamiento salida
=
= 20 kg = mosto = 80 kg = agua
Podemos decir que la velocidad de entrada de masa en el sistema de flujo, es igual a la salida, ya que la masa no puede acumularse ni vaciarse dentro del sistema de flujo.
(Ec final – Ec inicial) + (Ep final – Ep incial) + (U final – U incial) = W + Q (U final – U incial) = Q
salidas
Ecuación de balance de energía en el fermentador
Fermentador V20 m3 Llenado 1 hr Proceso 18 hrs T 20 °C Cp 1.5 kcal/kg °C
I. II. III. IV. V.
Acumulación de energía Velocidad de generación de biomasa Generación de energía Diferencia de entalpia de entrada y salida Caudal del calor retirado por chaqueta
(I)
(II)
(III)
(IV)
(V)
Ecuación general de balance de energía para un sistema cerrado (Ec final – Ec inicial) + (Ep final – Ep incial) + (U final – U incial) = W + Q Simplificación de la ecuación general de balance de energía y los tipos de energía en el proceso. La energía potencial Ep = 0 debido a que el sistema no cambia de altura o posición. La energía cinética Ec = 0 debido a que no hay velocidad de inicio y final El trabajo W = 0 debido que no se modifican las fronteras del sistema
Entonces la ecuación simplificada queda: (U final – U incial) = Q
Bibliografía Machuca, D. & Hervàs, M.. (2014). Operaciones Unitarias y Procesos Quìmicos. ic. Muño, V. & Maroto, A.. (2013). Operaciones Unitarias y Reactores Químicos. Madrid: Universidad Nacional de Educación a Distancia. Orozco. (1996). Operaciones Unitarias. México: LIMUSA. http://facultad.bayamon.inter.edu/yserrano/microbiologia%20industrial/Proceso%20de%20fermentacion.pdf http://www.redalyc.org/pdf/1698/169818107003.pdf http://tesis.uson.mx/digital/tesis/docs/1608/Capitulo2.pdf
Thank you for interesting in our services. We are a non-profit group that run this website to share documents. We need your help to maintenance this website.