quimica, balanceia, idustrias alimentarias

1. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
P
BALANCE DE MATERIA
1. Se está usando un evaporador para concentrar soluciones de azúcar de caña. Se evaporan
10000kg/día de una solución que contiene 38% de en peso de azúcar, obteniéndose una
solución con 74% en peso. Calcule el peso de la solución obtenida y la cantidad de agua
extraída.
10000 = + …………….(1)
Haciendo el balance de azúcar:
0,38(10000) = 0,74( ) + (0) ⇒ = 5135.14 ó
Reemplazando el valor de B en (1) obtenemos = 4864,86
2. Algunos pescados se procesan como harina de pescado para usarse como proteínas
suplementarias en alimentos. En el proceso empleado primero se extrae el aceite para
obtener una pasta que contiene 80% en peso de agua y 20% en peso de harina seca. Esta
pasta se procesa en secadores de tambor rotatorio para obtener un producto “seco” que
contiene 40% en peso de agua. Finalmente, el producto se muele a grano fino y se empaca.
Calcule la alimentación de pasta en kg/h necesaria para producir 1000 kg/h de harina “seca”.
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POOOO¤£N &
GRWD? ¡? 3¦‒H
EVAPORADOR
B, agua
POOO¤£N⁄? ¡?⁄‒ ‹? ¡¦ GSOD£·H
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QOD« ¡‒ ? ¡¦
SECADOR

2. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
Q
= 1000 + ⇒ = − 1000 ……………(1)
Hacemos balance de agua: 0,8( ) = 0,4(1000) + …………….(2)
Reemplazando (1) en (2) se tiene 0,8( ) = 0,4(1000) + − 1000 ⇒ = 3000 /
3. Una pulpa de madera húmeda contiene 68% en peso de agua. Después de secarla se
determina que se ha eliminado el 55% de agua original de la pulpa. Calcule la composición
de la pulpa “seca” y su peso para una alimentación de 1000 kg/min de pulpa húmeda.
1000 = + ⇒ = 1000 − ……….(1)
0,68(1000) = 0,45( ) + …….(2)
Reemplazando en (1) en (2) 680 = 0,45( ) + 1000 − ⇒ 581,81 /
La composición de pulpa seca es 45% de agua y 55% de agua
4. En un proceso para fabricar jalea, la fruta macerada que tiene 14% en peso de sólidos
solubles se mezcla con azúcar (1,22 kg azúcar/l kg de fruta) y pectina (0,0025 kg pectina/1
kg de fruta). La mezcla resultante se evapora en una olla para producir una jalea con 67% en
peso de sólidos solubles. Calcule, para una alimentación de 1000 kilogramos de fruta
macerada, los kilogramos de mezcla obtenida, los kilogramos de agua evaporada y los
kilogramos de jalea producida.
C, agua
B, pulpa seca 45%agua
1000kg/min pulpa húmeda
68% agua
SECADOR
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Mezcla
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MEZCLADOR
EVAPORADOR

3. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
R
Cantidad de azúcar añadida:
(1000 )
1,22 ú
1
= 1220 ú
Cantidad de pectina en la fruta:
1000
0,0025
1
= 2,5
Cantidad de sólidos solubles en la fruta:
1000
14 ó
100
= 140 ó
Mezcla resultante:
1000 + 1220 ú + 2,5 = 2222,5
Cantidad de sólidos solubles en la mezcla: 140 + 1220 + 2,5 = 1362,5
Kilogramos de jalea producida:
2222,5 = + ……………(1)
1362,5 = (0,67) + (0) ⇒ = 2033,58 ……(2)
Reemplazando (2) en (1) se obtiene cantidad de agua evaporada = 188,92
5. Una alimentación de 10000 kg de frijol de soya se procesa en una secuencia de tres etapas
(El). La alimentación contiene 35% en peso de proteína, 27.1% en peso de carbohidratos,
9.4% en peso de fibras y cenizas, l0.5% en peso de humedad y 18.0% de aceite. En la
primera etapa, los frijoles se maceran y se prensan para extraer el aceite, obteniéndose
corrientes de aceite y de pasta prensada que todavía contiene 6% de aceite. (Suponga que no
hay pérdidas de otros constituyentes en la corriente de aceite.) En la segunda etapa, la pasta
prensada se trata con hexano para obtener una corriente de pasta de soya extraída que
contiene 0.5% en peso de aceite y una corriente de aceite-hexano. Suponga que no sale
hexano en el extracto de soya. Finalmente, en la última etapa se seca el extracto para obtener
un producto con 8% en peso de humedad. Calcule:
a. Kilogramos de pasta de soya que salen de la primera etapa.
b. Kilogramos de pasta extraída obtenidos en la segunda etapa.
c. Kilogramos de pasta seca final y porcentaje en peso de proteína en el producto seco

4. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
S
a. Kilogramos de pasta de soya que salen de la primera etapa.
10000 = + = 10000 − …………(1)
Balance con respecto al aceite: 0,18(10000) = + 0,06 ………..(2)
Reemplazando (1) en (2) : 1800 = 10000 − + 0,06 = 8723,40
b. Kilogramos de pasta extraída obtenidos en la segunda etapa.
= + 8723,4 = + = 8723,40 − ………..(3)
Balance con respecto al aceite: 0,06(8723,40) = + 0,005( ) ……….(4)
Reemplazando (3) en (4)
523,404 = 8723,40 − + 0,005( ) = 8241,20
c) Kilogramos de pasta seca final y porcentaje en peso de proteína en el producto seco.
= + 8241,20 = + = 8241,20 −
Balance con respecto al agua:
0,105(10000) = 0,08( ) + 8241,20 − = 7816,53
Porcentaje de proteína en el producto seco:
Balance con respecto a la proteína:
0,35(10000) = (7816,53) = 0,4477 = 44,77%
D, Pasta prensada
(0,5% aceite)
B, Pasta prensada
(6%aceite)
C, Aceite-hexano
E, Pasta seca final
(8%humedad)
A, aceite
10000kg
frijol de soya EXTRACTOR
SEPARACIÓN
CON HEXANO SECADOR
F, agua

5. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
T
6. Se alimenta continuamente un evaporador con 25ton/h de una solución que contiene 10% de
NaCl, 10% de NaOH y 80% de H2O en peso. Durante el proceso de evaporación, el agua
se elimina por ebullición de la solución, cristalizando el NaCl, el cual se separa del líquido
restante por filtración. El licor concentrado que abandona el evaporador contiene 50% de
NaOH, 2% de NaCl y 48% de H2O. calcular:
a. Las libras de agua evaporada por hora
b. Las libras de sal precipitadas por hora.
c. Las libras de licor concentrado que abandonan el evaporador cada hora.
a. Libras de agua evaporada por hora:
25
1000
1
2,206
1
= 55125
Balance con respecto al NaOH
(55125)(0,10) = (0,5)( ) = 11025
Balance con respecto al agua:
(0,80)(55125) = + (0,48)(11025) ⇒ = 38808
b. Libras de sal precipitadas por hora:
Balance total
55125 = 38808 + 11025 + = 5292
c. Libras de licor concentrado que abandonan el evaporador por hora
= 11025
C, Cristales de NaCl
B, Licor concentrado
2% NaCl
50% NaOH
48% H2O
A, AGUA
25ton/h
10% NaCl
10% NaOH
80% H2O
EVAPORADOR FILTRO

6. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
U
7. Las tuberías por las cuales se transporta materiales en las plantas industriales poseen con
frecuencia varios pies de diámetro, volviendo inútiles a los dispositivos para medir flujos
tales como rotámetros y medidores de orificio. Una técnica empleada para la medición de
flujos en tales tuberías es el método de la dilución del indicador, en el cual se inyecta una
corriente continua de una sustancia fácilmente medible (el trazador) en la corriente de
proceso, como un flujo conocido, midiéndose la concentración del trazador corriente abajo
respecto del punto de inyección. Cuanto mayor sea el flujo de la corriente de proceso, menor
será la concentración del trazador en el punto de medición.
Una corriente de gas natural que contiene 1mol% de CO2 y el resto de CH4, fluye a través
de una tubería. Se inyectan 50kg de CO2 por minuto a la línea, y una muestra obtenida
corriente debajo de este punto contiene 1,7mol% de CO2. Calcular el flujo molar de gas
natural.
Base un minuto de operación.
(50 )
1 −
44
= 1,136
−
Balance total:
+ 1,136 = ……………..(1) (0,01)( ) + 1,136 = (0,017)( ) ………..(2)
Reemplazando (1) en (2) se obtiene = 160 − /
8. Debe diseñarse una columna a fin de separar una mezcla que contiene 50% de hexano
(C6H6) y 50% de pentano (C5H12) en peso. La corriente superior de producto debe contener
95% de pentano, mientras que los fondos deben contener 96% de hexano. La corriente que
abandona el domo de la columna se condensa; una porción de la corriente condensada se
retorna a la columna como reflujo, eliminándose el resto como producto. La relación de
reflujo masa de reflujo/ masa de producto destilado vale 0,6.
a. Calcular los kilogramos de destilado y de fondos producidos por kilogramo de
alimentación.
b. Calcular la relación kg alimentados al condensador/kg alimentados a la torre.
B, 50kg CO2/min
Mezcla final
1,7mol% CO2
A, gas natural
1mol% CO2
99mol% CH4

7. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
V
c. Calcular el flujo másico de cada corriente de producto si el flujo molar de la corriente
de alimentación es de 100kg-mol/h.
Base 1kg de alimentación:
a. Kilogramos de destilado y de fondos
= + 1 = + = 1 − ……………………..(1)
Balance con respecto al C5H12
1(0,5) = 0,95( ) + 0,04( ) ………………..(2)
Reemplazando (1) en (2) :
0,5 = 0,95( ) + 0,04(1 − )
= 0,5055 , = 0,4945
b. relación kg alimentados al condensador/kg alimentados a la torre.
= 0,6 = 0,6 = 0,6(0,5055) = 0,3033
= + = 0,3033 + 0,5055 = 0,8088
=
0,8088
1
= 0,8088
c. Reflujo másico de cada corriente.
1
=
0,5
86 / −
+
0,5
72 / −
E, Fondos, 96% de hexano
B, Corriente superior
95% C5H12
C, reflujo D, Destilado
95% C5H12
5% C5H12
A, Alimentación
50% C6H14
50% C5H12
DESTILADOR
CONDENSADOR

8. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
W
= 78,38 / −
Si el fuljo molar de la corriente de alimentación es de 100kg-mol/h, entonces el flujo másico
es:
= 100
−
78,38
−
= 7838 /
9. En un proceso para concentrar 1000 kg de jugo de naranja recién obtenido, que contiene
12.5% en peso de sólidos, la maceración produce 800 kg de jugo filtrado y 200 kg de pulpa.
El jugo filtrado se concentra en un evaporador al vacío para obtener una concentración del
58% de sólidos. Los 200 kg de pulpa se derivan extrayéndolos antes de entrar al evaporador
y se mezclan con el jugo evaporado en un mezclador, para mejorar el sabor. Este jugo
concentrado final contiene 42% en peso de sólidos. Calcule la concentración de sólidos en el
jugo filtrado, los kg de jugo concentrado final y la concentración de sólidos en la pulpa que
se deriva.
X: porcentaje de sólidos en el jugo filtrado
Y: porcentaje de sólidos en la pulpa
Balance con respecto a los sólidos en el macerador:
0,125(1000) = (800) + (200) ……….(1)
Balance en el evaporador:
800 = + …………….(2)
(800) = 0,58( ) + (0) (800) = 0,58( ) …………….(3)
B, agua
C, Jugo concentrado
(42% sólidos)
1000kg de jugo
(12,5% sólidos)
800kg jugo filtrado
200kg de pulpa
A, jugo
evaporado
(58% sólidos)
MACERADOR
EVAPORADOR
MEZCLADOR

9. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
X
Balance en el mezclador.
+ 200 = ……………….(4)
0,58( ) + (200) = (0,4) …………………(5)
Reemplazando (4) en (5):
0,58( ) + (200) = ( + 200)(0,42) ……………..(6)
Combinando (1) y (3) obtenemos 125 − 0,58( ) = (200), reemplazando en (6) se
obtiene el valor de = 97,62
Reemplazando el valor de A en (3) se tiene la concentración de sólidos en el jugo filtrado
= 7,08%
Reemplazando el valor de A en (4) obtenemos:
= 297,62
Reemplazando el valor de X en (1) se obtiene = 34,2%
10. Para concentrar el jugo de naranja se parte de un extracto que contiene 12,5% de sólidos.
El jugo fresco se pasa a los evaporadores al vacio y parte de lo evaporado se deriva para
luego diluir el jugo concentrado que sale del evaporador con 58% de sólidos hasta una
concentración final de 42% se sólidos. Si se tratan 2000kg/h de jugo diluido. ¿Cuáles son las
composiciones corrientes de ingreso y salida al evaporador y de la dilución?
Balance en el evaporador y en la dilución:
= + ……….(1), 0,125( ) = 0,58( ) ………(2) , = + ……(3)
A, extracto
(12,5%solidos)
D, agua perdida
E, agua para dilución
B, agua
C, jugo concentrado
58% de sólidos
2000kg/h jugo diluido
(42% de sólidos)
EVAPORADOR
DILUCION

10. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PO
2000 = + ………….(4), 0,42(2000) = 0,58(C) …………..(5)
De (5) se obtiene = 1448,28 / , reemplazando C en (4) se
obtiene = 551,72 , C en (2) se obtiene = 2559,98 /
de extracto de jugo.
Reemplazando los valores en las demás ecuaciones, se obtienen los valores de =
1111,17 , = 551,72 ó , = 559,98
11. El diagrama de flujo de una industria procesadora de toronjas es el siguiente.
A la planta entran 2000kg/h de toronja con un 15% de sólidos y se obtiene un jugo con 12%
de sólidos y cáscaras con 17,55% de sólidos. El líquido de cáscara contiene 12% de sólidos
que por evaporación da unas mezclas cítricas de 72ºbrix. La pulpa con 25% de sólidos se
deshidrata para dar una pulpa cítrica final, la que contiene un 10% de humedad.
Con los datos anteriores complete el balance de materia por cada 2000kg/h entrantes.
A: cáscara, semillas y pulpa
B: jugo para envasar
C: liquido de cáscara
D: melazas
E: agua
F: pulpa
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11. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PP
G: pulpa seca
H: agua de deshidratación
Balances:
2000 = A + B B = 2000 − A…………..(1)
0,15(2000) = 0,1755 + 0,12 ……….(2)
Reemplazando (1) en (2)
300 = 0,1755 + 0,12(2000 − ) = 1081,08 á
= 918,91
1081,08 = + = 1081,08 − ……..(3),
0,1755(1081,08) = 0,25 + 0,12 ……(4)
189,73 = 0,25(1081,08 − ) + 0,12 = 619,54 í á
= 461,54
619,54 = + ………(5),
0,12(619,54) = 0,72 + 0 = 103,26
= 516,28
461,54 = + …….(6), 0,25(461,54) = 0,9 = 125,21
= 333,33 ó
12. Un secador va a ser operado en forma tal que seque 45kg/h de material húmedo que
contiene 30% de agua hasta 15% de agua. Las condiciones que operan son las siguientes:
800kg/h de aire exterior ingresan a 0ºC y tiene humedad nula. El 50% del aire húmedo que
sale del secador es recirculado al ciclo. El aire que sale del humidificador está a 49ºC y tiene
una humedad de 0,033kg de agua/kg de aire seco. El aire húmedo que sale del secador tiene
humedad igual a 0,038kg de agua/kg se aire seco. Calcular:
a. La cantidad de material seco
b. La cantidad de aire seco que pasa a través del secador ene una hora.
c. La humedad del aire que entra en el calentador(kg de agua/kg de aire seco)
d. La cantidad de agua absorbida por el aire en el humidificador

12. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PQ
Material húmedo: 45 / (13,5 ,31,5 )
Material seco: 31,5 ,15% )
a. Cantidad de material seco.
(31,5 )
100
85
= 37,06
b. Cantidad de aire seco que pasa a través del secador ene una hora
1kg de aire seco absorbe 0,005kg de agua, entonces necesitamos conocer la cantidad de aire
seco para 7,94kg de agua
(7,94 )
1
0,005
= 1588
c. Humedad del aire que entra en el calentador(kg de agua/kg de aire seco)
La humedad del aire que entra al calentador es la mitad de la que sale del secador que es
igual a 0,019 / .
d. Cantidad de agua absorbida por el aire en el humidificador
Al calentador ingresan 800 / + 794 / = 1594 / , y
la vez que salen ingresan y salen los 0,019 /
El humidificador absorbe 0,014 / , entonces la cantidad de
agua que absorben los 1594 / es:
1594
0,014
1
= 22,316
Agua
Aire
CALENTADOR HUMIDIFICADOR SECADOR
Vapor
Condensado Agua
Material húmedo
Material seco

13. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PR
13. En un tanque hay 1500L de una solución salina con una concentración de 10 g de sal/L.
este tanque es alimentado con una solución de 7,5g de sal/L, con un caudal de 10l/min, y
además por 20L de una solución de 15g de sal/L. debajo del tanque , este descarga 30L/min.
¿Cuál es la concentración en el tanque después de 60 minutos?.
Balance para la masa (M) total en el tanque:
− + − =
No existe generación ni consumo: − =
10 + 20 − 30 = = 0
Balance para la masa de sal (Msal) en el tanque:
= −
= (10 ) 7,5 + 20 15 − 30 ( )
= 375 − 30 ( )
( )
= 375 − 30 + = 375 − 30 = 0
= 375 − 30 1500 = 375 − 30
1
(375 − 30 )
=
10L/min
7,5g de sal/L
20L/min
15g de sal/L
30L/min
1500L
10g de sal/L

14. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PS
Integrando:
1
(375 − 30 )
= = 5,62
14. En un quemador se introduce butano con 25% más del aire teórico necesario. Si se queman
85m3/h de gas butano medidos a 20ºC y 760mmHg. ¿qué cantidad de aire se requerirá a las
mismas condiciones? ¿cuál será la composición y el volumen delos gases salientes si estos
están a 800ºC y a 1atm?
2C4H10 + 13O2 4CO2 + 5 H2O
Hallamos las moles de C4H10 que se introducen en el quemador:
= = ⇒
(760 )(
101325
760 )(85 )
(8,314
∗
∗
)(293 )
= 3535,56 C H
3535,56
13
2
= 22981,14
La cantidad de aire necesario a las mismas condiciones será:
22981,14
100
21
(1,25) = 136792,5
Composiciones y volumen de los gases de salida.
Oxigeno que ingresa:
136792,5
21
100
= 28726,43
Oxigeno que sale:
Gases de combustión
85m3
/h C4H10
A mol/h de aire
QUEMADOR

15. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PT
28726,43 − 22981,14 = 5745,29
Volumen de oxígeno de salida:
= = =
5745,29 8,314
∗
∗
(1073 )
101325
= 505,83
Nitrógeno que entra es igual al que sale:
136792,5
79
100
= 108066,075
Volumen de nitrógeno:
= =
108066,075 8,314
∗
∗
(1073 )
101325
= 9514,42
Anhídrido carbónico que sale:
3535,56
4
2
= 7071,12
Volumen de Anhídrido carbónico:
= =
7071,12 8,314
∗
∗
(1073 )
101325
= 621,39
15. Se instala un horno para quemar coque a la velocidad de 90,9kg/h. el coque tiene la
siguiente composición:
Carbono ----------- 89,1%
Cenizas ------------10,9%
La eficiencia de la parrilla del horno es tal que se quema el 90% del carbono presente en la
carga de coque. Se suministra aire en exceso del 30% del necesario para la combustión
completa de todo el carbono de la carga. Si se supone que el 65% del carbono se oxida a
dióxido, formando monóxido el restante. Calcular la composición en peso de CO y CO2 que
salen formando parte del gas de chimenea.
Gases de combustión
90,9kg/h de coque
A kg/h de aire
QUEMADOR

16. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PU
Hallamos los kg de carbono en 90,9kg/h de coque:
90,9
89
100
= 80,99
Hallamos los kg de carbono que se consume en las reacciones:
(0,9) 80,99 = 72,89
Kilogramos de de carbono no consumido:
(0,1) 80,99 = 8,099
Kilogramos de carbono para producir CO2
(0,95) 72,89 = 69,25
Kilogramos de carbono para producir CO
(0,05) 79,89 = 3,6445
La primera reacción química es:
C + O2 CO2
Kilogramos por hora de CO2 producido
69,25
1
0,012
1
1
0,044
1
= 253,91
Kilogramos por hora de O2 consumido:
69,25
1
0,012
1
1
0,032
1
= 184,67
La segunda reacción es:
2C + O2 2CO
Kilogramos por hora de CO producido
3,6445
1
0,012
2
2
0,028
1
= 4,252
Kilogramos por hora de O2 consumido:

17. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PV
3,6445
1
0,012
1
2
0,032
1
= 4,859
Kilogramos totales de O2 consumido: 184,67 + 4,859 = 189,529 /
Kilogramos de aire necesario para las reacciones:
189,52
100
21
= 902,519
Kilogramos de aire por hora con exceso:
902,519 (1,3) = 1173,275
Kilogramos de O2 que ingresan:
1173,275
21
100
= 246,38
Kilogramos de N2 que ingresan:
1173,275
79
100
= 926,89
Cantidad de los gases de salida:
O2: 246,38 − 189,529 = 57,13 /
C: 8,099 /
CO2: 253,91 /
CO: 4,252 /
N2: 926,89 /
Composición en peso de CO2:
253,91
57,13 + 8,099 + 253,91 + 4,252 + 926,89
(100) = 20,30%
Composición de CO:
4,252
57,13 + 8,099 + 253,91 + 4,252 + 926,89
(100) = 0,34%

18. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PW
16. La bacteria Acetobacter aceti convierte el etanol en ácido acético en condiciones aerobias.
Se supone un proceso de fermentación en continuo para la producción de vinagre utilizando
células no viables de Acetobacter aceti inmovilizada sobre la superficie de portadores de
gelatina. La producción de ácido acético es 2kg/h aunque la concentración máxima de
ácido acético tolerada por la celular es del 12%. Se bombea aire al fermentador a una
velocidad de 200moles/h. teniendo en cuenta que no existen fugas, el aire de entrada es
seco, el porcentaje de volumen de gas es igual al porcentaje en moles, no se produce
evaporación del etanol, agua o ácido acético, la conversión del etanol es completa, el etanol
se utiliza solamente para la producción de ácido acético por parte de las células, la
concentración de ácido acético en la corriente producto es del 12%. Determinar:
a. Qué cantidad de mínima de etanol se necesita.
b. Qué mínima cantidad de agua debe utilizarse para diluir el etanol con el fin de evitar la
inhibición del ácido
c. Cuál es la composición del gas de salida del fermentador.
C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O
a. Cantidad mínima de C2H5OH.
Producción de ácido acético: 0,12(2 / ) = 0,24 / , el agua en la solución es
1,76 /
0,24
1
0,06
1
1
0,046
1
= 0,184 /
b. Cantidad necesaria de H2O
0,24
1
0,06
1
1
0,018
1
= 0,072 /
La cantidad mínima de agua es: 1,76 / − 0,072 / = 1,688 /
C2H5OH
Aire (200mol/h)
Gas de fermentación
FERMENTADOR

19. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
PX
c. Composición del gas de salida.
Cantidad de oxígeno consumido
0,24
1
0,06
1
1
0,016
1
= 0,064 /
Cantidad de oxígeno que ingresa:
200
21
100
= 42
⇒ 42
0,032
1
= 1,344
Cantidad de oxígeno que sale: 1,344 / − 0,064 / = 1,28 /
Cantidad de nitrógeno que entra es igual al que sale:
200
79
100
= 158
⇒ 158
25
1
= 3950
17. Para fabricar 6000 pies3
de acetileno (CHCH) gaseoso a 70 ºF y 750 mm de Hg, se usa
carburo de calcio (CaC2), que contiene 97% en peso de CaC2 y 3% en peso de sólidos
inertes y agua. La reacción es:
CaC2 + 2H2O CHCH + Ca(OH)2
La lechada final de cal contiene agua, sólidos inertes y Ca(OH)2. En este producto, el
porcentaje total en peso de sólidos constituidos por inertes y Ca es 20%. ¿Cuántas libras de
agua deben añadirse y cuántas libras de lechada final se obtienen?
Hallamos los moles de CaC :
= = =
(750 )(6000 )
998,9
∗
∗
(294,11 )
= 15,32 CHCH

20. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
QO
CaC2 + 2H2O CHCH + Ca(OH)2
⇒ (15,32 CHCH)
1 CaC
1 CHCH
64 CaC
1 CaC
= 980,48 CaC
Cantidad de CaC impuro:
(980,48 CaC )
100 CaC
97 CaC
= 1010,80 CaC
Cantidad de sólidos inertes:
(1010,80 CaC )
3
100 CaC
= 30,32
Cantidad de Ca(OH)
(15,32 CHCH)
1 Ca(OH)
1 CHCH
74 Ca(OH)
1 Ca(OH)
= 1133,68 Ca(OH)
Cantidad de lechada de cal total
1164 20%
100% = 5820
Cantidad de agua en la lechada: 5820 − 1164 = 4656
Cantidad de agua que consume la reacción:
(15,32 CHCH)
2 H O
1 CHCH
18 H O
1 H O
= 551,52 H O
Agua que se añade: 4656 + 551,52 = 5207,52
18. El benceno reacciona con el cloro para formar el clorobenceno y ácido clorhídrico en un
reactor intermitente: 120 kg de benceno y 20% de exceso de cloro se encuentran presentes
inicialmente, quedando 30kg de benceno una vez terminada la reacción.
a. ¿Cuántos kilogramos de cloro se encuentran presentes inicialmente.
b. ¿Cuál es la conversión fraccionaria de benceno?
c. ¿Cuál es la composición molar del producto?
Reacción química: C6H6 + Cl2 C6H5Cl + HCl

21. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
QP
a. Kilogramos de cloro presentes inicialmente.
(120 )
1 −
78
= 1,54 −
(1,54 − )
1 −
1 −
71
1 −
= 109,34
Cl2 inicial: (109,34)(1,20) = 131,21
b. Conversión fraccionaria de benceno:
= =
120 − 30
78
30
78
= 0,75
c. Composición molar del producto:
(30 )
1 −
78
= 0,385 −
(90 )
1 −
78
1 −
1 −
= 1,154 −
(131,21 )
1 −
71
= 1,848 −
Kg-moles de Cl2 no consumido: 1,184 − 1,154 = 0,694 −
(1,154 − )
1 −
1 −
= 1,154 −
(1,154 − )
1 −
1 −
= 1,154 −
Los flujos de salida son:
: 0,385 −
: 0,694 −
: 1,154 −
: 1,254 −
En total: 3,387 −
19. Se produce metanol (CH3OH) haciendo reaccionar monóxido de carbono (CO2) con
hidrógeno (H2). Una porción del metanol que abandona el reactor se condensa,
recirculándose al reactor monóxido de carbono e hidrógeno sin consumir así como el
metanol sin condensar. La corriente de salida del reactor fluye con un flujo de 275moles/
min, y contiene 10,6% en peso de H2, 64% en peso CO2 y 25,4% en peso de CH3OH. La
fracción de metanol en la corriente de recirculación es de 0,004. Calcular los flujos molares

22. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
QQ
de monóxido de carbono y de hidrógeno en la alimentación fresca, y la velocidad de
producción de metanol.
Reacción química: CO + 2H2 CH3OH
Balance en el condensador: = + = 275 − ………………(1)
Balance con respecto al CH3OH: 0,095(275) = 0,004( ) + ……………………..(2)
Reemplazando (1) en (2) :
26,125 = 0,004( ) + 275 − = 249,87 / ,
= 25,13 /
O también:
= 25,13
32
1
= 804,16 /
= = 804,16 /
componente Yi Mi Wi=Xi(100) ni=Wi/Mi
CO 0,33 29 9,24 0,873
H2 0,67 2 1,34 0,127
TOTAL 1 10,58 1
componente
Xi Wi=Xi(100) Mi ni=Wi/Mi Yi=nt
H2 0,106 10,6 2 5,3 0,632
CO 0,640 64 28 2,286 0,273
CH3OH 0,254 25,4 32 0,794 0,095
TOTAL 1 100 62 8,380 1
C, Efluente ácido
275moles/min
10,6% H2, 64%CO, 25,4% CH3OH
D, Producto
CH3OH
A, Alimentación
fresca
CO, H2
B, Recirculación, Y CH3OH=0,004
REACTOR CONDENSADOR

23. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
QR
Flujos molares:
(0,873) 804,16
1
28
= 25,07 /
(0,127) 804,16
1
2
= 51,06 /
20. Se convierte benceno (C6H6) a ciclohexano (C6H12) por acción directa del H2. La planta
produce 100 lbmol /h de ciclohexano.
Noventa y nueve por ciento de benceno alimentado al proceso reacciona para producir
ciclohexano. La composición de la corriente de entrada al reactor es de 80mol% de H2 y
20% de C6H6, y la corriente de producto contiene 3mol% de H2. Calcular.
a. La composición de la corriente del producto.
b. Los flujos de alimentación de C6H6 y de H2.
c. La relación de recirculación de H2.
Reacción química: C6H6 + 3 H2 C6H12
a. Composición de la corriente del producto:
H2 consumido:
(100 )
3
1
= 300
C6H6 consumido:
100
1
1
= 100
F, mezcla
A, Puro
C6H6
B, 80%H2
20% C6H6
E, Fresco H2
D, H2 recirculado
C, Producto
3% de H2
REACTOR CONDENSADOR

24. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
QS
Cálculo de la corriente de alimentación pura:
0,99( ) = 100 = 101,01
Cálculo de la composición de la corriente mezclada:
Balance con respecto al C6H6 :
101,01 = 0,2( ) = 505,5
Composición de la corriente mezclada:
: 0,8(505,05) = 404,04
: 0,2(505,5) = 101,01
Composición de la corriente a la salida del reactor:
:100
: 404,04 − 300 = 104,04
: 101,01 − 100 = 1,01 /
Moles totales: 205,05 /
Composición de la corriente de producto
: 0,03
:
: 0,97 −
Balance en el condensador:
Balance con respecto al C6H6: 1,01 = (0,97 − ) …………….(1
Balance con respecto al C6H12: 100 = = 100/ …………………(2)
Reemplazando (2) en (1):
1,01 = 0,97 −
100
= 104,134
La composición del producto es:
: 100 /
: 0,03(104,134) = 3,124 /
: 1,01 /
a. Flujo de alimentación de C6H6: 101,01 /

25. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
QT
Flujo de alimentación de H2:
= + 505,05 = 101,01 + = 404,04 /
Cálculo de la corriente de recirculación:
= − = 104,04 − 3,124 = 100,09 /
H2 alimentado fresco:
= − = 404,04 − 100,9 = 303,14 /
b. Relación de recirculación: = 100,9 /
21. Se clora etano en un reactor continuo:
C2H6 + Cl2 C2H5Cl + HCl
Aun cuando se proporciona exceso de etano, parte del cloroetano producido se vuelve a
clora:
C2H5Cl + Cl2 C2H4Cl2 + HCl
Se consume todo el cloro, la conversión del etano es de 13% mientras que la selectividad del
monocloroetano deseado es de 93:7. Calcular el número de moles de todas las especies
presentes en las corrientes de salida por cada 100moles de monocloroetano producidas.
Base 100moles de C2H5Cl
Etano consumido:
(100 )
1
1
= 100
Etano alimentado:
(100 )
100
13
= 769,2
= =
93
7
100
=
93
7
=
100(7)
93
= 7,53
Cloroetano consumido:

26. Ingeniería de Alimentos I Campos Vásquez, Fermín
QU
(7,53 )
1
1
= 7,53
Cloroetano antes de clorar: 100 + 7,53 = 107,53
HCl producido:
(107,53 )
1
1
= 107,53
(7,53 )
1
1
= 7,53
Moles totales: 107,53 + 7,53 = 115,06
Salida de HCl:
115,06
100
= 1,15
Salida de C2H4Cl2:
7,53
100
= 0,0753