Esempio
Si deve produrre una marmellata a partire da frutti che hanno un contenuto di solidi solubili pari al 10% in peso. La frutta viene caricata in un miscelatore aggiungendo dello zucchero in quantità tale che il rapporto frutta/zuccheri sia uguale a 45:55. Gli zuccheri aggiunti sono completamente solubili. Per addensare la marmellata oltre allo zucchero vengono aggiunte delle pectine in proporzione di 1:100 rispetto allo zucchero. Completata la miscelazione il tutto viene trasferito in un evaporatore dove l’acqua è in parte rimossa fino ad ottenere una marmellata con un contenuto finale di solidi solubili pari al 65 % in peso. Si vuole calcolare l’ammontare di frutta, zucchero e pectine che si devono adoperare per preparare 100 kg di marmellata.
Bilancio di massa globale intorno al mixer → M1, M2, M3, M4
Bilancio di massa globale intorno all’evaporatore → M4, M5
Bilancio di massa globale intorno al sistema mixer + evaporatore → M1, M2, M3
Bilancio solidi solubili intorno al mixer → X4,ss
Bilancio solidi solubili intorno all’evaporatore → X4,ss
Bilancio solidi solubili intorno al sistema mixer + evaporatore
M1 : M3 = 45 : 55
M2 : M3 = 1 : 100
M1 (0,10) + M3 (1,0) = 100 (0,65)
M1 = 49,16
M2 = 60,08
M3 = 0,60
Un impianto di evaporazione a film discendente ha una capacità evaporativa di 1000 kg/h. L’impianto è costituito da uno scambiatore di calore attraverso cui fluisce un succo di arance che successivamente viene inviato ad un evaporatore flash che opera sotto vuoto. Il concentrato in uscita dall’evaporatore viene ripartito in due aliquote di cui una viene mandata ad un serbatoio di stoccaggio e l’altra è inviata ad una pompa di ricircolo in cui si miscela con il succo fresco e la corrente risultante è inviata allo scambiatore di calore. La pompa di ricircolo realizza una mandata pari a 2000 kg/h. Sapendo che il succo da concentrare ha un contenuto di solidi del 5.5 % e che si vuole ottenere un concentrato con un contenuto di solidi del 25 % calcolare: a) la portata di alimentazione del succo non concentrato; b) la produzione oraria di concentrato; c) l’ammontare della corrente di riciclo; d) la composizione della corrente che viene inviata allo scambiatore.
Incognite da determinare:
Volume di controllo = intero impianto
Bilancio globale di massa:
m1 = m4 + m5 = m4 + 1000
Bilancio relativo ai solidi:
m1 (x1,SS) = m4 (x4,SS)
m1 (0.055) = m4 (0.25)
m1 = 4.545 m4
Sostituendo nella prima relazione:
m4 = 282 kg/h ; m1 = 1282 kg/h.
Bilancio globale di massa intorno al volume di controllo che circoscrive la pompa P:
m1 + m3 = m6 = 2000
m3 = 2000 – 1282 = 718 kg/h.
Bilancio sui solidi relativo al volume di controllo che circoscrive l’evaporatore, Ev:
2000 (x6,SS) = (2000 – 1000) 0.25
x6,SS = 0.125 = 12.5 %
1. Introduzione
2. Principii di conservazione e bilanci
3. Bilanci che coinvolgono più operazioni unitarie
4. Bilanci di massa in regime non stazionario
5. Bilanci di massa in presenza di generazione o scomparsa di una specie
7. Processi di estrazione a stadi multipli
8. Scorrimento di un liquido in un condotto cilindrico
10. Filtrazione - parte seconda
11. Energia Termica. Principio di conservazione
12. Concentrazione per evaporazione. Evaporatori flash
14. Trasferimento di calore per irraggiamento
15. Trasferimento di calore per convenzione
17. Trasferimento di energia in regime transitorio
18. Trasferimento di energia in regime transitorio (parte seconda)
19. Stabilizzazione termica sostanze alimentari
20. Stabilizzazione termica sostanze alimentari (parte seconda)
1. Introduzione
2. Principii di conservazione e bilanci
3. Bilanci che coinvolgono più operazioni unitarie
4. Bilanci di massa in regime non stazionario
5. Bilanci di massa in presenza di generazione o scomparsa di una specie
7. Processi di estrazione a stadi multipli
8. Scorrimento di un liquido in un condotto cilindrico
10. Filtrazione - parte seconda
11. Energia Termica. Principio di conservazione
12. Concentrazione per evaporazione. Evaporatori flash
14. Trasferimento di calore per irraggiamento
17. Trasferimento di energia in regime transitorio
18. Trasferimento di energia in regime transitorio (parte seconda)
19. Stabilizzazione termica sostanze alimentari
20. Stabilizzazione termica sostanze alimentari (parte seconda)
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