Slide - Aula 11 - Resolução de Exercícios - Processamento e Tecnologia de Alimentos - 2023-1

20/06/2023 1 ZEA 0567 - Processamento e Tecnologia de Alimentos Aula 11: Exercícios Prof. David W. Bertan david.bertan@usp.br 2023 Universidade de São Paulo Faculdade de Zootecnia e Engenharia de Alimentos Curso: Engenharia de Alimentos IMPORTANTE … CRONOGRAMA DA DISCIPLINA – EA Diurno (sex 08-12h) Semana Data Atividade 1 17/03 Aula teórica - Introdução à Disciplina 2 24/03 Aula teórica - Branqueamento, Enchimento a quente 3 31/03 Aula teórica - Pasteurização, Esterilização 07/04 Semana Santa 4 14/04 Aula prática 3 - desidratação: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 21/04 Tiradentes 5 28/04 Aula teórica - Concentração 6 05/05 Aula teórica - Desidratação 7 12/05 Aula prática 1 - tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 8 19/05 Prova 1 9 26/05 Aula teórica - Fritura; revisão da Prova 1 10 02/06 Aula teórica - Refrigeração, Congelamento 09/06 Recesso Corpus Christi 11 16/06 Aula prática 2 - produção de geleia e avaliação do tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 12 23/06 Aula teórica - Exercícios 13 30/06 Visita Técnica no Laticínio da FZEA/USP 14 07/07 Aula teórica - Extrusão, Irradiação, Conservadores 15 14/07 Prova 2 28/07 Prova de recuperação 20/06/2023 2 IMPORTANTE … CRONOGRAMA DA DISCIPLINA – EA Noturno (sáb 08-12h) Semana Data Atividade 1 18/03 Aula teórica - Introdução à Disciplina 2 25/03 Aula teórica - Branqueamento, Enchimento a quente 3 01/04 Aula teórica - Pasteurização, Esterilização 08/04 Semana Santa 4 15/04 Aula prática 3 - desidratação: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 22/04 Tiradentes 5 29/04 Aula teórica - Concentração 6 06/05 Aula teórica - Desidratação 7 13/05 Aula prática 1 - tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 8 20/05 Prova 1 9 27/05 Aula teórica - Fritura; revisão da Prova 1 10 03/06 Aula teórica - Refrigeração, Congelamento 10/06 Recesso Corpus Christi 11 17/06 Aula prática 2 - produção de geleia e avaliação do tratamento térmico: 08-10h (Turma A) e 10-12h (Turma B) 12 24/06 Aula teórica - Exercícios 13 30/06 Visita Técnica no Laticínio da FZEA/USP (sexta-feira) 14 08/07 Aula teórica - Extrusão, Irradiação, Conservadores 15 15/07 Prova 2 28/07 Prova de recuperação IMPORTANTE … • 08h00-08h30 (20 alunos) Ana Beatriz de Castro Souza Ana Clara Barbosa de Almeida Ana Clara de Azevedo Motta Ana Flavia Almeida Carvalho Ana Julia Chueiri Silva Ana Livia de Lima Dias Ana Paula Cavalcante Ferreira Antonio Carlos Ferrari Neto Beatriz Orlandi Pereira da Silva Bianca Vitória Dias Breno Bottiglieri Sbrana Breno Del Buono Dallari Camila do Nascimento Cicero Prudencio Pinto Neto Diogo Eidi Yoshida Felipe Prado Martins Gabriel Restani Bertim Gabriela Moutinho Hilsenrath Garcia Gabriela Pereira D'Almeida Gabriella do Nascimento Fibra • 08h30-09h00 (20 alunos) Gabrielle Volpato Teixeira Giovana Felicio Monteiro Giovanna de Callis Vieira da Costa Gustavo Antonio Meireles Nascimento Isabely Borba Alves Julia Fioco Passos Branquinho Maracaja Julia Lopes Ricci Julia Murari Franca Juliana Godoy Oliveira Julio Cesar Luz de Souza Keyla Megumi Sano de Oliveira Larissa Yumi Aoyagui Laryssa Piovesana de Castro Leonardo Carvalho Pereira Leticia Goncales de Lima Leticia Pennacchioni Frazzato Livia Mazuche Freire e Silva Luana Batistela Ferreira de Melo Luciana Antonelo Lopes Lumena Maria de Camargo Barreto 20/06/2023 3 IMPORTANTE … • 09h00-09h30 (20 alunos) Maria Clara Martins Rocha Maria Eduarda Souza Pessolato da Silva Maria Vitoria Santos de Assis Marina Costa Benfati Matheus Zanela Cachucho Rafael Hideki Arai Rosa Maria Camargo Saraiva de Medeiros Sabrina de Souza Franca Sabrina Ferreira Belom Sabrina Topalian Cerqueira Sofia Giovaninni Corsi Miguel Thales Munhoz Sotano Vanessa Tan Victoria Camara de Campos Vinicius Bueno Freire Vinicius Gabriel Gouvea Satores Witoria Nunes de Souza Adrielly Csala Steigenberger Andressa Francielli Vieira da Cruz Antonio Beatriz Kiwa Izumi • 09h30-10h00 (20 alunos) Beatriz Mettler Eduardo Henrique Pimentel Diniz Felipe Cambi Alves Gabriela de Oliveira Hespanholo Giovanna Doliveira Farias Luz Giulia Venturini Cunha Guilherme Matheus Alves Ferreira Gustavo Zagato Zanele Hugo Cesar Souza Fonseca de Jesus Jose Varela Brasileiro de Alcantara Juliene Cezar dos Santos Larissa Rodrigues Souza da Mata Leticia Carmelindo Nogueira Luiza Campos Maria Clara Fogacio Haikal Rebecca Ramos Rodrigues Ricardo Donizete Teixeira Samuel Kenji Kondo Tamyres Martins Timotheo Thalisson Ramon Oliveira Andrade 1. Chegar antecipado (se trocar etc.) 2. SEM celular, brincos, pulseiras, correntinhas, unhas grandes, unhas pintadas etc. 3. Calça comprida (sem rasgos) 4. Jaleco / avental branco e limpo 5. Botas brancas e limpas 6. Touca 7. Luvas 8. Máscara (barba, gripado etc.) 20/06/2023 o eee eee08 EXERCICIO 1 $333. @ecoee \ eoc3e i \ ec30e ‘ - ee Evaporagdo Suco concentrado € preparado a partir Vepor d'igne do suco in natura por meio de evaporacdo da dgua. Considere que a %proti = 0.8% composicdo do suco in natura seja de 00 n | 0,80% (em massa) de proteinas, 0,10% "= 4 30, de gorduras, 12% de carboidratos, 0,3% de cinzas. Considerando que o suco Suco in natura CNR! Evaporador concentrado deve ter teor de carboidratos de 56%, quanto deve ser evaporado de dgua por kg de suco in natura, € qual € a composicado final do | sucO concentrado? Considere que somente agua € evaporada. Xearb f= 56% oN teado ° eee EXERCICIO 2 $333. eccee ‘ - ecco \ eco Z \ ee ~ Vv Evaporacgdo hy 2 . _ , Ty = Tep Uma solug¢go aquosa a 5% em sdlido € Xoy = 0% concentrada até 25% de sdlidos em um i evaporador, empregando-se vapor Tep =? saturado a 1,5 bar (150 kPa). A solu¢do é Pep = 27 kPa alimentada a 40 °C e€ com vazdo de | — 6000 kg/h. A pressGo absoluta no espaco L a vap, saturado de evaporacdo é de 27 kPa. As perdas NM T, =? térmicas corresoondem a 5% do calor P z Py = 150 kPa total transferido. Os calores especificos a das solucées podem ser admitidos como ms Ng. saturado independentes da temperatura e iguais nip =? " Cron,” a 3,56 kJ/kg:K, e€ a EPE pode ser Tes Mb Po = Py i = 0 desconsiderada. Calcular a taxa de nip = 6000 kg/h evaporacdo € o consumo de vapor. cp = 3,56 kJ/kg. K Xop = 5% Tr = 40°C 4 4 eee EXERCICIO 2 3333 @eceoeoee : econ eeee / eee —= ee B.M. solidos: mp = Xp . nip _ Xop ; nip Propriedades da 4gua saturada Densidade de Pressio de Entaipia de Temp. saturac3o __ aie eeteaie TC Pa KPa Liquide Vapor Tig KIA 0,01 06113 9998 0,008 2501 _ 50, 872i 999,9 0,0068 2.490 B.M global: 10 1,2276 999.7. 0,0094 2.478 : s . 15 1,7051 999,1 0,0128 2.466 Mr =mp +m 20 2,339 998.0 0,0173 2.454 F P Vv 25 3,169 997,0 0,0231 2.442 30 4,246 996.0 0,0304 2.431 35 5,628 994.0 0,0397 2419 40 7,384 992,1 09,0512 2.407 45 9,593 9901 00,0655 2.395 50 12,35 988.1 0,0831 «2.383 . 55 15,76 985,2 0,2045 2.371 B.E.: 60 19,94 983.3 0,1304 2359 . _ os : 65 25.03 9804 0,1614 2.346 n . My . Avap HT Me. cp. (Tp ~~ Tr) + My. Avap V 70 31,19 977.5 0.1983 2.334 75 38,58 974.7 0,2421 2.321 Mr. CD. (Tp) . 80 47,39 9718 0,2935 2309 my = F-Cp Tr) + niyvap » 85 57,83 968.1 0,3536 «2.296 H 90 70,14 965,33 0,4235 2.283 n 95 84,55 9615 00,5045 2270 100 101,33 957.9 00,5978 + 2.257 110 143,27 950.6 * 00,8263 2.230 120 198,53 9434 1.121 2.203 130 270,1 934,6 1.496 2.174 140 361,3 921,7 1.965 2.145 ? eee XERCICIO 2 333: eoeceoen e0eo0e / eoeee £ eee ee B.E.: Pop = 27 kPa => Tp _ Top =? Propriedades da égua saturada Pop = 27kPa > Avap v=? Presstode POSING Entaipia de Temp. saturagio __ °° “@'"_waporizacao Py =150kPa > a =? “TC PawkPa__Liquide Vapor hy K/ag vap H ee ee 0,01 0,6113 999.8 0,0048 2.501 50, 8721 999,9 0,0068 2.490 10 1,2276 999.7. 0,0094 2.478 15 1,7051 999,1 0,0128 2.466 P eb Tep 20 2,339 998.0 0,0173 — 31,19 — 27,00 kPa > 70—T,°C 25 3,169 997.0 0,0231 2.442 P 30 4,246 996.0 0,0304 2.431 31,19 — 25,03 kPa > 70 _ 65 °C 35 5,628 994.0 0,0397 2.419 40 7,384 992,1 90,0512 2.407 3119 45 9,593 9901 0.0655 2.395 — 27,00 50 12,35 988.1 0,0831 = 2.383 70-— Tp = (70 _— 65). ( , , 55 15,76 985,2 0,1045 «2.371 31,19 — 25.03 60 994 9833 0,1304 2359 , 9804 0,1614 2.346 70 31,19] 977.5 0,2983° 2.334 _ 75 38.58 9747 0,2421 2.321 Tp =70— (70 _ 65) 31,19 27,00 80 47,39 971.8 0,2935 2309 . 31 19 — 25.03 25.03 85 57,83 9681 0,3536 2296 , , 90 70,14 965,33 0,4235 2.283 95 84,55 9615 0,5045 2270 T> = 100 101,33 957.9 00,5978» 2.257 P 110 143,27 950.6 * 0,8263 2.230 120 198,53 943.4 1.121 2.203 130 270,1 934,6 1.496 2.174 140 361,3 921,7 1.965 2.145 4 eee EXERCICIO 2 3333 @eceoeoee econ eeee eee ee B.E.: Propriedades da 4gua saturada Pop = 27kPa > Tp = Top =? Et Pep =27kPa > Avapv =? Pressio de Pee Entalpia de Temp. saturagio ___© © _ waporizacdo Py =150kPa > Ayap yn =? EC _Pauka “tiie Vapor 0,01 0,6113 999.8 0,0048 2.501 50, 872i 999,9 0,0068 2.490 10 1,2276 999.7. 0,0094 2.478 P 15 1,7051 999,1 0,0128 2.466 eb Avap 20 2,339 998,0 0,0173 2.454 25 3,169 997,0 0,0231 2.442 > 30 4,246 996.0 0,0304 2.431 35 5,628 994.0 0,0397 2419 > 40 7,384 992,1 09,0512 2.407 45 9,593 9901 00,0655 2.395 50 12,35 988.1 0,0831 «2.383 55 15,76 9852 0.1045 2.371 60 19,94 983.3 0,1304 2359 65 25.03 9804 0,1614 2.346 70 31,19 977,5 0,2983' 2.334 75 38,58 974.7 0,2421 2.321 80 47,39 9718 0,2935 2309 85 57,83 9681 0,3536 2.296 90 70,14 9653 0,4235 2.283 95 84,55 9615 00,5045 2270 100 101,33 957.9 0,5978 2.257 110 143,27 950.6 * 00,8263 2.230 120 198,53 9434 1.121 2.203 130 270,1 934,6 1.496 2.174 140 361,3 921,7 1.965 2.145 ? eee EXERCICIO 2 333: @eceooee e0eo0e eoeee eee ee B.E.: Propriedades da égua saturada Pop = 27kPa > Tp = Top =? SES Pop =27kPa => Avap Vv =? Pressio de ean Entaipia de Temp. saturagio 4 __" * _ waporizacao Py =150kPa > ayapy =? T° PaukFa tino _Vapor_ Ae IN 0,01 0,6113 999.8 0,0048 2.501 50, 8721 999,9 0,0068 2.490 10 1,2276 999.7. 0,0094 2.478 P 15 1,7051 999,1 0,0128 2.466 H Avap 20 2,339 998.0 0,0173 2.454 25 3,169 997,0 0,0231 2.442 > 30 4,246 996.0 0,0304 2.431 35 5,628 994.0 0,0397 2.419 > 40 7,384 992,1 90,0512 2.407 45 9,593 9901 00,0655 2.395 50 12,35 988.1 0,0831 2.383 55 15,76 985,2 0,2045 2.371 60 19,94 9833 0,1304 2.359 ~ 65 25.03 9804 0,1614 2.346 70 31,19 977.5 0,2983' | 2.334 75 38.58 9747 0,2421 2.321 80 47,39 971.8 0,2935 2309 85 57,83 9681 0,3536 2296 90 70,14 9653 0,4235 2.283 95 84,55 9615 00,5045 2270 100 101,33 957.9 00,5978» 2.257 110 143,27 950.6 * 0,8263 2.230 120 198,53 943.4 1.121 2.203 130 270,1 934,6 1.496 2.174 140 361,3 921,7 1.965 2.145 20/06/2023 ? eee EXERCICIO 2 sosce econ / eeee = oe: B.E.: . _ Mp.cp.(Tp — Tr) + my. Avap v My SD 1). Avap H my = ? eee EXERCICIO 3 sosce e0eo0e / eoeee = 33° Elevacgdo do Ponto de Ebulicdo (EPE) 16> 90% 124 10 = ‘ [te 80% 6 70% ; | ee I eae rth eee SS ee 60% . Pe 50% 0-+ T T T T T 1 40 50 60 70 80 90 100 T, CC] Figura 11.4 Elevacao da temperatura de ebulic¢ao (EPE) de solu¢des aquosas de sacarose. 7 20/06/2023 o sss. EXERCICIO 3 $383. @ecoee / eeee / \ eco l = A. ee Elevacdo do Ponto de Ebulicdo (EPE) EPE = aX exp(yX,)P° Xz = °Brixp = X2p(%) P = P,,(mbar) SOLUGAO AQUOSA a B y 6 Sacarose 0,030612 0,09417 0,05329 0,1356 Acucar redutor 0,022271 0,5878 0,03593 0,1186 Suco 0,013602 0,7489 0,03390 0,1054 f 333 EXERCICIO 3 $3is. eccee / \ @eeee f \ ec0e Z s \ ee ~ Vv Evaporagdo Concentram-se 10000 kg/h de uma solu¢do a 10% em acucar até 30% em um evaporador, empregando-se vapor saturado a 1,5 bar (150 kPa). A pressdo absoluta no espaco de evaporacdo &é de — 0,132 bar (13,2 kPa = 132 mbar). A a temperatura da alimentacdo é de 30 °C. Os calores especificos das solucdes P podem ser admitidos como independentes da _ temperatura e expressos por: cp (kJ/kg:K) = 4,186 - \. c 0,025.8, sendo B a concentrag¢do da | solu¢go em “Brix. Calcular o consumo de vapor e a carga térmica (considerar EPE). 8 7 eee EXERCICIO 3 335. @eceoeoee @ecoee eeee eee ee B.M. solidos: : . . Propriedades da 4gua saturada Pressiode «-PeMsidade de entaipin de Temp. saturacio __ aie vaporizacao 1,°C Puy KPa Liquide Vapor ge KE 0,01 0.6113 9998 0,0048 2.501 50, 8721 999,9 0,0068 2.490 10 1,2276 999.7 0,0094 2.478 B.M. global: 15 1,7051 9991 0,0128 2.466 , —m : 20 2,339 9980 0.0173 2.454 Mp = Mp +My 25 3,169 997,0 0,0231 2.442 30 4,246 996.0 00,0304 2.431 35 5,628 994,0 0,0397 2.419 40 7,384 9921 00,0512 2.407 45 9,593 9901 0.0655 2.395 50 12,35 9881 0,0831 2.383 85 15,76 9852 00,1048 2.371 B.E.: 60 19,94 983.3 0.1304 2.359 . : : 65 25,03 980.4 0,1614 2.346 1) .My -Avap H = Mp.cp.(Tp — Tr) + my. Avap V 70 31,19 977,5 0.1983" 2.334 75 38,58 974.7 0,2421 2.321 : . 80 47,39 971.8 0.2935 2.309 . Mp. cp. (Tp) Tr) + niyvap » 85 57,83 9681 0,3536 2.296 My = 90 70,14 9653 0,4235—2.283 n > 95 84,55 9615 0,5045 2.270 100 101,33 957.9 0,5978 2.257 110 143,27 950.6 * 00,8263 2.230 120 198,53 943.4 1.121 2.203 130 270,1 934.6 1.496 2.174 140 361,3 921,7 1.965 2.145 ? eee EXERCICIO 3 33s eoeceoen eccee @eeee eee ee B.E.: Propriedades da égua saturada cp = 4,186 — 0,025. x27(%) eee Pressiode —«-PUMsidade de entaipia de Temp. saturacio __ aro vaporizacao r,°C PauKPa Liquide Vapor ag KIA 0,01 0.6113 9998 0,0048 2.501 50, 8721 999,9 0,0068 + 2.490 10 1.2276 999.7 0,0094 2.478 Py A 15 1,7051 9991 0,0128 2.466 vap 20 2,339 998.0 0.0173 2.454 > 25 3,169 997,0 00,0231 2.442 30 4,246 996.0 00,0304 2.431 35 5,628 994,0 0,0397 2.419 > 40 7,384 9921 0.0512 2.407 45 9,593 9901 0.0655 2.395 50 12,35 9881 0.0831 2.383 55 15,76 9852 00,1045 2.371 60 19,94 9833 00,1304 2359 ~ 65 25,03 980.4 0,1614 2.346 70 31,19 977.5 01983 2.334 75 38,58 974.7 0,2421 2.321 80 47,39 971.8 0,2935 2.309 85 57,83 9681 0,3536 2.296 90 70,14 9653 0,4235 2.283 95 84,55 9615 0,5045 2.270 100 101,33 957.9 -0,5978 2.257 110 143,27 950.6 * 00,8263 2.230 120 198,53 943.4 1.221 2.203 130 270,1 934.6 1.496 2.174 140 361,3 921,7 1.965 2.145 4 eee EXERCICIO 3 $32. @eceoeoee econ eoo30e eco ee B.E.: Propriedades da 4gua saturada cp = 4,186 — 0,025. xo¢(%) ae Pressio de Densidade de entaipia de Temp. saturac3o __ aie vaporizacao Tt Puy KPa Liquide — Vapor ag Kia 0,01 0,6113 9998 0,0048 2.501 50, 872i 999,9 0,0068 + 2.490 10 1,2276 999.7 0,0094 2.478 Pep Ava 15 1,7051 999,1 0,0128 += 2.466 Pp 20 2,339 998.0 0.0173 2.454 > 25 3,169 997.0 00,0231 2.442 30 4,246 9960 0,0304 2.431 35 5,628 994.0 00,0397 2.419 > 40 7,384 9921 90,0512 2.407 45 9,593 9901 00,0655 2.395 50 12,35 9881 0,0831 2.383 55 15,75 985.2 0,1045 2.371 60 19,94 9833 0.1304 2.359 65 25,03 9804 0,1614 2.346 70 31,19 977.5 00,1983 2.334 75 38,58 9747 0,2421 2.321 80 47,39 9718 0,2935 2309 85 57,83 9681 0,3536 2.296 90 70,14 9653 0,4235 2.283 95 84,55 961,5 00,5045 2.270 100 101,33 957.9 = -0,5978 2.257 110 143,27 950.6 * 0.8263 2.230 120 198,53 943.4 1.121 2.203 130 270,1 934.6 1.496 2.174 140 3613 921,7 1.965 2.145 ? eee EXERCICIO 3 soos eoeceoen @eccee eeee eee ee B.E.: Propriedades da dgua saturada cp = 4,186 — 0,025. x2-(%) lxgatuaegs Mefepebeniy Pressiode «PUMsldade de cataipia de Temp. saturac3o __ aro ‘vaporizacao Tt Pow KPa Liquide Vapor Page KA 0,013 0,6113 999.8 0,0048 = 2.501 50, a72i 999,9 0,0068 + 2.490 10 1,2276 999.7 0,0094 2.478 Pep Teb 15 1,7051 9991 0,0128 2.466 20 2,339 998.0 00,0173 2.454 > 25 3,169 997.0 0,0231 2.442 30 4,246 996.0 0,0304 2.431 > 35 5,628 994.0 00,0397 2419 40 7,384 9921 90,0512 2.407 45 9,593 9901 00,0655 2.395 50 12,35 9881 0,0831 2.383 55 15,76 985.2 01045 2.371 60 19.94 9833 0,1304 2.359 ~ 65 25.03 9804 0,1614 2.346 70 31,19 977.5 0.1983 2.334 75 38,58 9747 0,2421 2.321 80 47,39 9718 0,2935 2.309 85 57,83 9681 00,3536 2.296 90 70,14 9653 0,4235 2.283 95 84,55 9615 00,5045 2270 100 101,33 957.9 00,5978 2.257 110 143,27 950.6 * 0.8263 2.230 120 198,53 943.4 1.121 2.203 130 2701 9346 1.496 2.174 140 3613 921,7 1.965 2.145 20/06/2023 e eco EXERCICIO 3 Seece eoo0e ‘ eoc5e i \ ecco / \ eo B.E.: cp = 4,186 — 0,025. x2p(%) Tp = Toy + EPE = 51,25 °C + EPE EPE(°C) = a. [x2p(%)]®. eY*2?)), [P., (mbar)]* Tabela 11.2 Parametros da Equacao EPE = aX? exp(yX,)P° SOLUGAO AQUOSA a B y 6 Sacarose 0,030612 0,09417 0,05329 0,1356 Aguicar redutor 0,022271 0,5878 0,03593 0,1186 Suco 0,013602 0,7489 0,03390 0,1054 e eco EXERCICIO 3 ssece eco0e ‘ eoc0e E \ eo50e / \ eo B.E.: cp = 4,186 — 0,025. x2p(%) Tp = Tey + EPE = 51,25 °C + EPE EPE = Tp = Tey + EPE = 11 ? eee eee08 EXERCICIO 3 Sess. @ecoee / eeee eee —— ee B.E.: . mfp. cp.(Tp — Tr) + my. Avapv ny = n Avyap H my = q = mp. cp. (Tp — Tr) + My-Ayapvy = - My -Avap x qd = 32 e eoeceoen EXERCICIO 3 e0eo0e 7 ecce / eee = eo Evaporacdo Tep = 100,73 °C Tep = 81,59 °C Top = 59,9 °C EPE = 0,53 °C EPE = 0,93 °C EPE = 3,91°C Pep = 101,3 kPa Pep = 51,08 kPa Pop = 19,94 kPa Vapor Myr = 2500 kg/h Vapor My2 = 2500 kg/h Vapor My3 = 2500 kg/h my = 3735,4kg/h Ty = 120°C Vapor d’agua Produto {_F {> {> mp3 = 2500 kg/h my = 10000 kg/h X2p3 = 60% Xop = 15% Condensado . Condensado Condensado Alimentagao Mp1 = 7500 kg/h Mp2 = 5000 kg/h X2p1 = 20% X2p2 = 30% 20/06/2023 13 Evaporação EXERCÍCIO 3 Tratamento Térmico EXERCÍCIO 4 Uma mistura para sorvete deve ser submetida ao processo de esterilização contínua seguido de enchimento asséptico. O fluido apresenta comportamento reológico que segue a Lei de Potência cujo índice de fluxo na temperatura do processo é 0,80. O tubo de retenção, de diâmetro interno de 2,54 cm, deve ter um comprimento suficiente para garantir um valor de esterilização de 5 para o microrganismo Bacillus stearothermophilus (D160 ºC = 0,32 s e D0 = 16,19 min). Está prevista uma vazão volumétrica de 1,15 m³/h com escoamento laminar no tubo e a temperatura de saída no tubo de 141 ºC. Calcular o comprimento do tubo de retenção. 20/06/2023 P ecco EXERCICIO 4 33s. ecoe eoce \ ecco f \ ee Eq. de Bigelow: D Tref —T log (a r = ref Tref Z P eco EXERCICIO 4 33s. @ecce ; eoce \ eco eo Conceito de letalidade: log(~)=sv-"2 = F,=sv.D og No = = Dr T =O. O comprimento do tubo de retencao com base na velocidade maxima é calculado por: L Fiatec = yO L = Fyaiec «Vmax max 3.n+1\ _ Vmax (escoamento laminar) = “n+1- -v _ Q@ om v=— = — Asp p. Asr 14 20/06/2023 2 eco EXERCICIO 4 33s. ecoe eoce \ ecco f \ ee Velocidade média: po 2-2 48% Asp m.1r? 1.d? d= Velocidade maxima (considerando o escoamento laminar): 3.n+1\ _ vmx =\ ad)? Vmax = 2 eo0 EXERCICIO 4 33s. eocee ; eoce \ eee eo O comprimento do tubo de retencao é: L = Fy4i°¢ - Vmax L= 15 20/06/2023 o eee EXERCICIO 5 $333. @ecoee ‘ ecco i \ ec30e Z \ ee Tratamento Térmico Leite achocolatado deve ser submetido 4 esterilizacdo continua a 145 °C. Nessa temperatura, o indice de fluxo do fluido é n = 0,85. Dados de degradag¢ao de tiamina (vitamina B1) em leite mostram um Diocoec = 500 min e z = 28,4 °C. Se o tubo de reten¢do tem um didmetro interno de 3,81 cm e a vazdo volumétrica é€ de 40 L/min, calcular o comprimento do tubo de reten¢cdo necessdrio para fornecer uma redu¢do 7D de um microrganismo cujo Do = 0,50 min ez= 10°C earetencado de tiamina apoés o processo. < = | ect es “T quente “v fria HTN ee on ‘tS -_ Segao de Segao de Wan YS agucsimento G7 sesiamesno bane | "y Pen emis ——_ | . positivo Y ¥ contrapressao ° eee EXERCICIO 5 $3is. eccee ‘ ecco \ eco Z \ ee Eq. de Bigelow: D Tres —T log (e r = aref Tref Z Eq. de Bigelow (para o microrganismo): Diasec = Eq.de Bigelow (para a vitamina): Diasec = 16 20/06/2023 2 eco EXERCICIO 5 3323. ecoe eoce \ ecco f \ ee Conceito de letalidade (para 0 microrganismo): log(-)=sv-=22 = F,=sv.D 0g No) ~ Dr T TOV. r Fyasec = Conceito de letalidade (para a vitamina): og(£)=svaf = £10 —_ —j|]= =—_— —_—_—= T "FAC, Dr, —F 145°C == 10 Diss c= 2 eo0 EXERCICIO 5 3323. eocee ; eoce \ eee eo Velocidade média: p22 2% 42% Asp 1.17? 1.d? d= Velocidade maxima (considerando o escoamento laminar): 3.n+1\ _ Ymae Vad)? Vmax = 17 20/06/2023 ° ooo EXERCICIO 5 333s, eoee . ecco \ ec0e Z \ ee O comprimento do tubo de retencao é: L=Fyq -¢- Vmax L= ° | Je} | . eo0e EXERCICIO6 . «pace s33s. a i eoee . ecco \ ece . > Vayx 1 » ee Refrigeragdo Mecanica oa fee .. Ps ~ Capacidade de refrigerag¢Go do sistema é a ff / carga de troca térmica no evaporador (BC): , >) . . [kg kJ / | devap|kW] = Mref _ Ay — Hy) kg / g Carga de troca térmica no condensador (AD): : . [kg kJ : / ' 7 GconalkW] = Mref A (Hy — Hy) 2 | / Coeficiente de performance (COP) é a eficiéncia do sistema, capacidade de refrigeragdo sobre o ganho em entalpia na compressdo: ! I 1 (Ayy ~~ Hy) cop = ———_— Rnkg (Ay — Ay) 18 20/06/2023 o eee eee08 Ge EXERCICIO 6 s32._ @ecoee eeoee eee ee Refrigeragdo e Congelamento Um ciclo de refrigerante ideal utilizando o refrigerante 134a opera com temperaturas entre -30 e 50 °C. Calcular o coeficiente de performance e a capacidade de refrigerag¢gdo para uma vazdo massica de 2 kg/min. , _ [kg kJ : devapl|kW] = Mref 2) — H,) A - y _— fkg i] =, FconalkW] = Mref 2) coy) fA ” SL “5 = 1,752 kg “K (H,y — Ay) COP = ———_— (Ay — ALy) H H,, i, H{kikg } ? eee EXERCICIO 6 cecce eccee @eeee eee oo" 180 200 250 wo 350 400 450 S00 550 600 650 ee j - , / Le /\ As aya’ \.% Xe? XK} AX Press’0 Fiuosoquimicos = SV Ss Wak ne v8 20 | "0 [| HCF-134a H Lt} “ NSS oe aR Bate i «|| simasagerer | ale & 9 2b KNEE RR RRR Doe {C= FSBO JTLT BH peerece SN NY ys S888 eo sie ale Lert bt TAA i AVA eve BERET EE] EAA EEA VA LG ce =o ib: i ‘ : ATHY ¥y . Ly ace 4 oA} | nant tit 7 At f AV-+ FV} ar [PE |, EA erence Fa DAYAL ey ss & | Ai i fa tei /]$ - | | r 7 lAo2 a2 oI LAUT ei Lin LRA geese 2 R82), | fi ~t vin ie a i 1x Ja! 2/5 Yj Vine tend 2sees ¥17T “et law 08 Pe SiS St SLs 1S 18h S ifeocoek tae AAA ALATA 1) 008 | tite ai ae say Waray 1 ie ol Ae A ere 0,04 | iViviiiin ia HAE th f AVE At {! FLY | ss: ss Ve seer resi en AAA WAS 47 U5 one | SESRSRSSSSLRRARLLAASLEK GS #8 Se SAE PIS LP LPL 30 Poa TA Oot 150 200 250 300 ct] 400 40 $00 550 600 650 Entalpia (kJ kg 19 20/06/2023 o sss. EXERCICIO 6 $333. @ecoee ecco \ eee Z \ ee Capacidade de refrigeracao: evap = Mref (Ay — Hy) evap = Coeficiente de performance: (Ay ~ Ay) CoP = ———~ (Hy ~ Ay) COP = i 332 EXERCICIO 7 $3is. eccee ‘ - ecco \ eee Z \ ee Refrigeragdo e Congelamento Um ciclo de refrigerante ideal empregando o refrigerante 134a opera entre as pressoes de 0,3 e 1,5 MPa. Determine as temperaturas do evaporador e do condensador e calcule o coeficiente de performance. . . kg kJ devapl|kW] = Mref BE -CAiy — Hy) FA . . kg kJ GconalkW] = Mref BE (Hy — Ay) 2 (Aly ~ Hy) COP = ———_—* (Hy — Hy) 20 20/06/2023 ? eee eee08 Ge EXERCICIO 7 $33, @ecoee e0eee eee eo ao" 180 200 250 wo 350 400 40 S00 550 600 650 voroquimicos / a / Ls Vs aay AX elfen ALA RRR aan — 6 || Stunaao PT lale @ a a8 MPP R ERR Ree 4 ‘Eke tH 4 Dee + RN ae eter 2 RTT A DEE AS OAV HEEL EL Deerrtr ae RRA Thee PLE et] Ler I A My AH Nae Sool HEEL EL] ERA ee A A aoe € . i} , LA ef fi VWYt Y Lee oe, BP) || Ape i WA el 02 i ‘ formror r 8 ty t\ cs WU q [7 d| Loe o- 0. lt PE gat Th Me wie emo eT ar UU UP pee IV raed Han aii HAL la Lise mn A EE ELL 1s 02 | SERRRRRSSSLARARLLRASLRNG HRS 3S eS Te - SLY4 20 i patty «© poppet eet Yi | Ty +A te’ P| || wo ETT TTT TL 100 150 200 250 300 = 400 40 500 550 60 650 Entalpia (kJ kg ' ’ eco eee0e Ge EXERCICIO 7 $335. e0eo0e eeee eee eo Temperaturas do evaporador e do condensador: Tevap ~ Teona ~ Coeficiente de performance: Hy —H, COP = ( LV L) (Ay — Ayy) COP = 21 20/06/2023 ° eco EXERCICIO 8 Sesce econ / eoc5o = ces Temperatura inicial de congelamento (Tic) A _ *. ‘, B re *% \. S mee, - * Ng “ES, D YO netseenetese ig Agua pura 5 an _ Soluciio Alimento . f [min] Figura 14.10 Curvas tipicas de congelamento (ponto S: sub-resfriamento; ponto A: inicio da curva de resfriamento; ponto B: ponto de congelamento da agua pura; ponto C: ponto onde toda agua disponivel é transformada em gelo; ponto D: ponto eutético). ° eco EXERCICIO 8 sesce ecce Ze ecco Ew 25° Temperatura inicial de congelamento (Tic) Modelos tedricos (geralmente, hipdtese de solucées ideais, aw ~ 1): * Heldman (1982) 1 mol _ Afusao [] 1 1 N| Xagua mol aE) 7 . To[K] Tl K] mol. K Ubu mol _ MMaggua “ual mol| ~ Ubu, 1—Ubu MMiggua MMséidos Ubu J win{ ——18 - (a) Ubu + i Ubu 3314 273,15 K Tic[K] soélidos mol. K 22 20/06/2023 o eee EXERCICIO 8 $383. @ecoee / \ eeee / \ eee ‘ 3 eo Temperatura inicial de congelamento (Tic) Modelos tedricos (geralmente, hipdtese de solucées ideais, aw ~ 1): * Chen (1986) kg.K _ 1000 . 1,86 mol ™sélidos soliveis [kg] to~Me=—Tkg | magualkgl MMsotidos [| “gue * Chen (1988) kg.K 1,86 woe xsstidos To — Tic = a 7 o | (1 — Xsélidos — X4gua ligada) -MMsgotidos [4 ° eo0e e0eee8 EXERCICIO 8 $3is. eccee / \ @eeee 7 \ eco = ee Temperatura inicial de congelamento (Tic) Modelos tedricos (solug¢des concentradas): * Fennema e Berny (1974) 1 “w * T+ 0,0097.(T> —Tic) + 5.107. (Tp — Tic)? Modelos semiempiricos: * Heldman (1992) kJ _ Xsolidos FR. TS Aatimento na Tic 2 = (Tic — To). (037 + 0,3. Xs6tidos + MMgraos TiTo A ALIMENTO. Alkg-kmol"} B[ADIMENSIONAL] MM. bli = —_— Came 5,354 = solidos 1+ B. Xs6tidos P eixe 4049 -1 Suco 200 0,25 23 20/06/2023 o eee EXERCICIO 8 secce @ecoee ‘ ecco i f eco Z \ ee Temperatura inicial de congelamento (Tic) Modelos empiricos (baseado em dados experimentais): * carnes e peixes Tic = 1,9 + 1,47. X4gua * frutas e vegetais Tic = —14,46 + 49,19. X5gua — 37,7. Xsguar ¢ SUCOS Tic = 152,63 — 327,35. Xgua — 176,49. Xsguaz * carnes, peixes, frutas, derivados de leite etc. Tie[°C] = —4,66.—00 — 46,40, ~2inzas X4gua X4gua ° eee EXERCICIO 8 Seece eccee ‘ ecco \ eee Z \ ee Refrigeragdo e Congelamento Considere um produto alimentar que contém 15 g/100 g de acucares e serd submetido ao processo de congelamento. Estimar a temperatura inicial de congelamento, considerando que o produto € uma solucdo dilvida de sacarose (MMgoiidos = 342,24 <2), Ubu I 73 _ 6003 1 1 "\ Ubu | 1—Ubu | ~ 8314°\273,18 7;[K] 18 MMsotidos 24 20/06/2023 o eee EXERCICIO 9 $333. @ecoee ecco \ eee Z \ ee Refrigeragdo e Congelamento Suco de laranja natural apresenta a seguinte composi¢do média: 90 g/100 g de dgua e 9,3 g/100 g de acucares. Estimar a temperatura inicial de congelamento. Tie[°C] = —4,66.~22 — 46,40, ~oinzas Xagua Xagua MM _ 200 sdlidos — 1+ 0,25 Xsélidos Ubu I 3 _ 6003 1 1 "\ Ubu | 1= Ubu} ~ 8314°\273,15 Tcl K] 18 MMsotiaos ? eee EXERCICIO 9 $333. eccee ‘ - eoce \ eco Z \ ee Temperatura inicial de congelamento: x Xe Tie[°C] = —4,66. 2 — 46,40, 2245 Xagua X4gua 25 20/06/2023 o eee EXERCICIO 9 3333. @ecoee \ eoc3e i \ ec30e Z \ ee Temperatura inicial de congelamento: Ubu Ts 6003 1 1 Inf ————+-2 —___- } = ———_ [ —— _ - __ _ Ubu, 1—Ubu 8,314°\273,15 T;-[K] 18 MMsotiaos ° eee EXERCICIO 10 $3is. eccee \ eece \ eee Z \ ee Desidratagdo Um secador de esteira é usado para secar ervilhas (densidade de 630 kg/m? e calor latente de evaporacdo de 2300 kJ/kg) de uma umidade de 73 a 20% (base Umida), em um leito com 8 cm de profundidade. Ar a 85 °C (densidade de 1,044 kg/m* e calor especifico de 1,007 kJ/kg.K), com uma umidade relativa de 10%, € soprado perpendicularmente através do leito a 0,9 m/s, € sai a 42 °C. A correia do secador mede 85 cm de largura e 5 m de comprimento. Assumindo que a secagem ocorre a partir de toda a Grea superficial das ervilhas e que nado hd encolhimento, calcule a velocidade da esteira para que a secagem seja realizada e a taxa de producdo. s a | BES | cccaassess 1 | | | | fatto! tt ihe Bg > > 26 20/06/2023 o sss. EXERCICIO 10 333s, @ecoee / eeee / \ eee ‘ = eo B.E.: q = Mar -CPar -ATar= My20 evaporada -Avap i 332 EXERCICIO 11 s33s. eccee / @eeee f \ ec0e Z s \ ee Desidratacdo Cenouras em cubos (densidade de 810 kg/m’), de tamanho de 1,7 cm e uma umidade de 83% (base Umida), sao secas em um secador de leito fluidizado até a umidade critico de 35% (base Umida). Durante o periodo de fluxo constante, a Ggua ¢€ removida a 8.107* kg/m?.s. Calcule o tempo levado para completar o periodo de taxa constante. f Sia de “ee — | | e Sgstected . “sions eiaate a | Mrawecio—S— tt tt 27 20/06/2023 Ge EXERCICIO 11 $35. B.E.: ; _ ™MyH20 evaporada My20 evaporada — —_. eee MUITO OBRIGADO PELA ecee. ATENCAO! esee eeee Ce 2 madi) | 2°° 28