Cinetica de Destruccion Termica Bacteria

CINETICA DE DESTRUCCION TERMICA INTRODUCCION Para caracterizar los efectos del calor sobre microorganismos y sobre factores de calidad es necesario conocer previamente la cinética del proceso. La muerte de microorganismos y la degradación de algunos factores de calidad siguen una ley exponencial generalmente logarítmica; matemáticamente sigue una reacción unimolecular o bimolecular de primer orden. OBJETIVOS 1. Conocer la cinética de muerte microbiana o degradación de factores de calidad por efecto del calor 2. Estar en apacidad de resolver problemas sobre degradación por el calor. GENERALIDADES Sea C la concentración de un factor vulnerable al calor, que se degrada o se reduce por efecto de un tratamiento térmico (número de microorganismos, cantiad de color, algún nutriente, sabor o textura), su degradación sigue una ley de primer orden:

DC

dC = KC

= KC

ó

Dt

dt ………….... (1)

Transponiendo términos, integrando y pasando a logaritmos decimales se obtiene:

C0

2,303 · Log

=t

K

Cn ………….... (2)

Dónde: C 0 : Valor inicial de C en el tratamiento térmico de duración t C n : Valor final de C en el tratamiento térmico de duración t K : Constante que define este proceso específico Para que

C 0 = C n · 10

ó

C n = C 0 / 10 ………….... (3)

el tiempo del tratamiento térmico será igual a la constante

2,303 / K

A este valor se le denomina tiempo de reducción decimal; se designa por la letra D y se define como el tiempo de calentamiento a temperatura constante T, necesario para reducir o degradar en 10 veces la carga de microorganismos o el factor de calidad que se está analizando.

D = 2,303 / K ………….... (4)

Sustituyendo D en la ecuación (1) se tiene:

C0

D

·

=t

Log Cn

………….... (5) O también lo podemos expresar de la siguiente manera:

Log Cn = Log C0 - (1/D) · t Esta ecuación (6) tiene una similitud con la expresión de primer orden y dos incógnitas:

………….... (6)

Y

=

a

+

m

·

X

Gracias a esta similitud es que la ecuación (6) se puede graficar de manera lineal, simplificando notablemente los cálculos y las predicciones de degradación microbiana o de algún factor de calidad. Ver Figura 1. El tiempo necesario para que la curva de C0/Cn se reduzca hasta un valor determinado a consecuencia de un tratamiento térmico a temperatura constante T se designa como F para microorganismos, E para enzimas y C para algún factor de calidad. Su valor será:

C0 F =

D

· Log Cn

………….... (7)

A esta ecuación se le conoce como la ley de supervivencia o primera ley de destrucción térmica de microorganismos o ley de degradación de un factor termolábil.

El carácter exponencial de esta ley indica teóricamente que no se puede llegar a un valor nulo de microorganismos, por mucho que se prolongue el tiempo del tratamiento térmico. Por lo tanto, se elige como número final de microorganismos aquel que represente una probabilidad de supervivencia tan baja que no implique daños ni riesgos para el consumidor. Este mismo criterio se aplica a factores de calidad donde el valor final del parámetro en cuestión no debe afectar desfavorablemente la calidad del producto.

Ejercicio 1: En un determinado alimento se ha encontrado un microorganismo desconocido por lo que se hicieron las pruebas de termoresistencia de este microorganismo. El experimento se desarrollo a una temperatura constante T = 400 K; se registró el tiempo del tratamiento térmico y se evaluó la carga microbiana de cada tiempo utilizado. Ver los resultados. Temperatura 400 K Carga microbiana Tiempo (ufc/g) (minutos) 15000 0 1530 5 815 7 410 9 200 11 105 13 Calcular el valor del tiempo de reducción decimal Calculando valores de la ecuación (6): Paso 1

Cn = C 0

t=0

por lo tanto: Log Cn = Log C0

C0 = 15000

Log C0 =

4.17609

Paso 2

t=5

Cn = 1530

Log Cn =

3.18469

Paso 3

t=7

Cn = 815

Log Cn =

2.91116

Paso 4

t=9

Cn = 410

Log Cn =

2.61278

Paso 5

t = 11

Cn = 200

Log Cn =

2.30103

Paso 6

t = 13

Cn = 105

Log Cn =

2.02119

Luego, graficando la recta de coordenadas XY se tiene:

Log Cn

t

A

B

m

Y

X

Yn - Yn-1

Xn - Xn-1

A/B

4.176

0

-0.991

5.000

-0.19827997

3.185

5

-0.274

2.000

-0.13676691

2.911

7

-0.298

2.000

-0.14918688

2.613

9

-0.312

2.000

-0.15587693

2.301

11

-0.280

2.000

-0.13992035

2.021

13

Promedio aritmético

-0.1454378

Valor no utilizado

Log de la carga microbiana

CINETICA DE DESTRUCCION TERMICA 4.500 4.000 3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.000 0.500 0.000

CINETICA DE DESTRUCCION TERMICA

0

2

4

6

8

10

12

14

TIEMPO (minutos)

Finalmente:

m=

-0.1454

m=

- (1 / D)

- (1 / D) =

-0.1454

D=

6.88

minutos

Entonces, el tiempo necesario para reducir la carga microbiana de un estado inicial C0 a un estado C0/10 es de 6,9 minutos. Se debe considerar que este es un valor aproximado a lo que ocurrirá en la realidad. El valor de la constante K se deduce de la ecuación (4):

D = 2,303 / K Finalmente se tiene que K = 0,3347