Kütle ve Enerji Denklikleri Dersi – Çalışma Soruları I ( Prof. Dr. Ayhan TOPUZ )
HAZIRLIK SORULARI 1
1. Portakal suyu üretimi amacıyla 1000 kg %12 kuru maddeli portakal suyu kaba liflerden arındırmak amacıyla süzülmekte ve 800 kg süzüntü evaporatörde % 58 kuru maddeye kadar konsantre edilmektedir. Süzme işleminde ayrılan 200 kg pulplu meyve suyu ise evaporatörü bypass ederek konsantre portakal suyu ile karıştırılmaktadır. Elde edilen bu ürünün kuru maddesi % 42dir. Bu bilgiler doğrultusunda bypass edilen meyve suyunun kuru madde konsantrasyonunu hesaplayınız. ( Önce tüm proses için toplam kütle balansı ve kuru madde balansı yapınız. Daha sonra evaporatörde ve karıştırıcıda toplam kütle ve kuru madde balansı yapınız.) Cevap: Pulplu meyve suyunun kuru maddesi % 34.2 2. Sodyum fosfat (Na PO .12H O). kristali üretmek amacıyla iz miktarda safsızlık içeren % 3 4 2 5,6’lık sodyum fosfat çözeltisi kullanılmaktadır. Bu solüsyon evaporatörde % 35 sodyum fosfat içeriğine kadar konsantre edildikten sonra 293 K sıcaklığa soğutulmakta ve kristalizatöre gönderilmektedir. Burada kristal ve kristalize olamayan solüsyon birbirinden ayrılmaktadır. Ayrılan bu solüsyonun 1/10’unu safsızlıkların uzaklaştırılması amacıyla atılmakta geri kalan kısmı ise evaporatöre geri gönderilmektedir. Sodyum fosfatın 293 K’de suda çözünebilirliği % 9,91dir. Bu bilgiler doğrultusunda 1000 kg/h sodyum fosfat kristali üretmek için gerekli besleme solüsyonu miktarını ve evaporatörde uzaklaştırılan suyun hızını hesaplayınız. Cevap: Besleme solüsyonunun miktarı 7771 kg/h, evaporatörde uzaklaştırılan su miktarı 6739 kg/h. 3. Gıdaların balık proteini ile zenginleştirilmesi amacıyla balık tozu üretilmektedir. Bu amaçla balık yağı ekstrakte edilerek % 80 su içerikli balık püresi elde edilmektedir. Bu ıslak püre döner tamburlu kurutucu (rotary drum dryer)’da %40 su içeriğine kadar kurutulduktan sonra öğütülerek paketlenmektedir. Bu ürünün %18 yağ içerikli balıktan üretildiği varsayıldığında saatte 1000 kg ürün üretmek için gerekli ıslak püre miktarını ve balık miktarını hesaplayınız. Cevap: Islak püre miktarı 3000 kg/h, balık miktarı 3658,5 kg/h 4. Reçel üretiminde %14 çözünür kurumadde içeriğindeki meyve, şeker (1.22 kg şeker/ 1 kg meyve) ve pektin (0.0025 kg pektin / 1 kg meyve) karıştırıldıktan sonra karışımın çözünür kurumaddesi %67 olana kadar açık kazanda pişirilmektedir. 1000 kg meyve için formülasyona giren toplam karışım, şeker ve pektin miktarını bulunuz. Üretilen reçel ve uçurulan su miktarını hesaplayınız. Cevap: 2222.5 kg karışım miktarı 189 kg su uçurulmaktadır 2033.5 kg reçel üretilmektedir. 5. %15 nem içeren katı bir madde %7 nem içeriğine kadar kurutulmak isteniyor. Kurutmada kullanılan hava, taze hava (0.01 kg su/kg kuru hava) ile kurutmadan dönen havanın (0.1 kg su/kg kuru hava) karışımından oluşmaktadır. Bu havanın nem içeriği 0.03 kg su/kg kuru hava olduğu bilindiğine göre 100 kg/h hammade girdisi olan kurutma sisteminin saatte kuruttuğu ürün miktarını, sisteme giren taze hava ve geri dönen havanın debisini bulunuz. Cevap:95.6 kg/h kuru hava (Taze hava)
27.3 kg/h geri dönen hava debisi 91.4 kg/h ürün debisi 6. Soya unu üretimi için 10 000 kg soya fasulyesi (%35 protein, %27.1 karbonhidrat, %9.4 ham lif ve kül, %10.5 nem ve %18 yağ) preslenerek yağ içeriği %6’ya düşürülmektedir. Daha sonra geri kalan yağın %5.5 i’de hegzan ile uzaklaştırılmaktadır. Kalan kısmın nemi %8’ e düşürüldükten sonra öğütülmektedir. Preslemen sonra kalan posa miktarını, hegzan ekstraksiyonundan sonra kalan posa miktarını ve son ürünün % protein miktarını bulunuz. Cevap: 8723 kg, 8241 kg ve %44.8 7. Bir meyve suyu işletmesinde işlenen elmalardan kurumadde içeriği %9.5 olan taze elma suyu elde edilmektedir. Buna %68 KM içeren elma suyu konsantresi ilave edilerek KM içeriği %11’e ayarlanmak istenmektedir. %9.5 KM içeren 7500 L elma suyuna ilave edilmesi gereken konsantrenin miktarını, kütle ve hacim olarak hesaplayınız. (ρ=1.03804 kg/L) Cevap:204.88 kg / 153.5 L elma suyu konsantresi, 8. Bir borudan hava akmaktadır. Bu boru içine 10 mol/h lık sabit debi ile karbondioksit katılmaktadır. Tam karışımın oluştuğu noktada karışım içinde hacimsel olarak %8 CO 2 bulunduğu saptandığına göre, a. Boru içinde akan havanın debisini, (Cevap: 115.5 mol/h) b. Boru içinden akan oksijenin debisini hesaplayınız. (Cevap: 0.773 kg/h) 9. Bir şeker fabrikasında %20’lik şeker çözeltisi %60’lık oluncaya kadar buharlaştırılmaktadır. Bu fabrika 24 saatte 100 ton şeker üretmekte olduğuna göre, bir günde buharlaştırılan su kütlesini hesaplayınız. (Cevap: 333 ton su/gün)
…
