Cinética de Muerte Térmica

 

  INÉTI A DE MUERTE TÉRMI A DE MI ROORGANISMOS CAPITULO II

 

LA MUERTE TÉRMI A DE M.O. Depende de Tipo de m.o Tiempo de tratamiento térmico ºT de inactivación Velocidad de calentamiento o enfriamiento    

 

  urvas de sobrevivencia microbiana

•

La población de células vegetativas como E. coli, Sarmonella o Listeria monocytegene decrece en este patrón

•

El decrecimiento de m.o. es exponencial en el tiempo.

•

En teoría población de que nolahaya m.o. microbiana no se reducirá a 0. Por lo tanto, no habrá garantía

 

Los cálculos de tratamiento térmico se basan en: 

El conocimiento de la termorresistencia de los m.o. más dañinos o importantes en el alimento ◦

◦



Formas vegetativas: ( Termorresistencia); efecto letal a partir de 60ºC Esporas ( termorresistencia); efecto letal ºT>100ºC

La historia térmica durante el procesamiento procesamiento de dicho producto

 

FORMULA INA TIVA IÓN TÉRMI A   dN  



kN 

n

K: constante de vel. de reacción (min-1)

dt 

n: el orden del modelo (n=1)

 N 

T: Tiempo



e

 k  t 

 No Este modelo describe la reducción en la población microbiana (N) en función del tiempo. tiempo. El modelo de p primer rimer orden es usado para describir los sobrevivientes cuando los m.o. están expuestos a altas T Temperaturas emperaturas

 

  urva de sobrevivencia de m.o. a ºT constante  constante  

Diminución de 1 ciclo Log    N   g   o    L

K: es la pendiente de la línea y está relacionado con el tiempo de reducción decimal (D)

D Tiempo

 

TIEMPO DE REDU 





ION DE IMAL

El tiempo tiempo de re reducción ducción decimal (D) es definido como el tiempo necesario (min) para una reducción en la población microbiana de un 90% (supervivencia (supervivenc ia 10%) D es el valor de tiempo requerido para reducir una escala logarítmica A diferentes temperaturas se encuentra diferentes valores D, dentro del nivel requerido para cada m.o.

 

4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓN  DESTRUCCIÓN 

 

 

Tiempo de Reducción decimal  Basados en la definición de  D log No  log N   log  N 

 No



t   D

t 

 N  t  D / D  10

 No Comparando con la  primera ecuación k   2,303  D

 

Diferencia entre D y K

k(tiempo)-1

                    N                              n                     L

-K

D(tiempo)

   N   g   o    L

-1/D

 

  URVA DE VELO IDAD DE MUERTE TÉRMI A DE M.O.





A mayor temperatura, menor será el valor de reducción decimal. Por lo tanto es necesario menos tiempo para conseguir la inactivación del 90% de m.o. A medida que  ºT, K , existe una mayor resistencia y la inactivación va ha ser más lenta

inactivación va ha ser más lenta  

Valores para esporas

 

Valores de células vegetativas

 



Otros valores

 

Probabilidad de Deterioro 

El número final de m.o. nos da la probabilidad de deterioro con una seguridad estadística 10-7  que de cada 10 millones de latas 1 puede estar contaminada   contaminada

 

Valor de esterilización 

Es la relación entre la población inicial y la población final Vs= log No/Ni



Vs = t/D

Para procesos en los cuales el clostridium botulinum puede estar presente se requiere de un VS = 12 denominado proceso 12D 1000 envases con 1000 esporas cada uno Proceso 6D: 103    10-3 esporas por lata Proceso 12D: 103    10-9 esporas por lata 1000 envases con 10000 esporas cada uno Proceso 6D: 104    10-2 esporas por lata Proceso 12D: 104    10-8 esporas por lata

 

Modelos más complejos de destrucción térmica

 

  ON LUSIONES DE VALOR D 

Al ser una reducción logarítmica ◦

◦





A mayor número de m.o. presentes en la MP, mayor va ha ser el tiempo para reducir el número a un nivel específico. Teóricamente es posible destruir los m.o. en un tiempo infinito

El nivel de m.o. sobrevivientes se determina por el tipo de m.o. que se espera que contaminen la materia prima. Mientras más pequeño es el valor de D, más rápido es la velocidad de destrucción.

 

EFE TO DE LA TEMPERATURA EN EL VALOR D



 

Cuando la temperatura aumenta, la velocidad de destrucción de esporas aumenta y D disminuye.  El cambio de el valor D es una función exponencial de ºT (curva TDT) Cualquier aumento de temperatura permite reducir considerablemente el tiempo necesario para lograr la destrucción microbiana necesaria

 

Tiempo de destrucción térmica: TDT 







Es el tiempo mínimo (min) a una temperatura dada para conseguir la destrucción deseada Es el tiempo necesario para obtener 12 veces la reducción ciclo logarítmico Curva TDT esde la un representación gráfic gráficaa del logaritmo del tiempo de destrucción térmica (TDT) frente a la temperatura de tratamiento. PendienteZ –1/z. El valor F T es el valor TDT a una temperatura determinada T para un m.o. con una resistencia Z.

 

  URVA TDT De la curva tenemos: log(DT1/ DT2) = (T2-T1)/Z

Ejemplo: Clostridium Esporas : Z= 10ºC Vegetativa: Z= 5ºC

Mientras más alto es el valor de z, mayor es la termo resistencia

 

VALOR Z 





Es el incremento de la temperatura (ºC) necesario para reducir 10 veces el tiempo destrucción térmica, es decir para que la curva de destrucción térmicadel atraviese ciclo logarítmico (reducción 90%) un Cuando se eleva la temperatura de tratamiento en a grados, el tiempo requerido para conseguir la misma reducción térmica es 10 veces menor  Se define como la termoresistencia característica característi ca de cada especie de m.o.

 

Valores Z Tipo de Producto necesitando Organismo

ZC

protección contra el deterioro

Clostr Clos trid idiu ium m Bo Botu tuli lino no Clostridium Sporógenes

8 – 10

por ese microorganismo Alim Alimen ento toss poco pocoss ácid ácidos os

9 – 11

Carnes

Bacillus Stearothermophillus Clostridium Thermosacchorolytic

9 – 10

Vegetales y Leche

7 -.10.7

Vegetales

6.6

Productos lácteos

um Bacillus Subtitlis

–

 

Enzimas y valor Z 





Para las enzimas el valor Z puede estimarse en una forma similar. Z es la elevación de temperatura que permite a la décima pcierta arte el tiempo necesarioreducir para provocar unaparte destrucción o inactivación enzimático. Los valor de Z en enzimas varían entre 5 – 50 ◦

◦

Fosfatasa (leche) : Z=5ºC Peroxidasa : Z=47ºC (+ termorresistente) termorresistente)

 

Letalidad vs valor Z •

El valor Z es el mismo para todas las letalidades (VS)

•

La letalidad en todos lo puntos que corresponden una línea recta es la misma.

•

Se dispone de infinitas parejas de tiempo y temperaturas con la misma efectividad frente al m.o observado.

•

Estas curvas permiten definir tratamientos equivalentes, pero en condiciones de tiempo y ºT diferentes, relacionando tiempo,ºT y Z

 

Valor Q 10 



La resistencia térmica en función de ºT se expresa también por el valor Q 10 10 El coeficiente de temperatura (Q 10 10) es el factor por el que se multiplica la velocidad de reacción o termodestrucción microbiana al aumentar 10ºC Z = 18/log Q 1100 (ºF) Z = 10/log Q 10 10 (ºC)



Es el incremento de la velocidad de reacción o muerte térmica provocado por el aumento de ciertos número de grados de temperatura ◦

◦

B. subtilis: Q 1100(ºC)= 32 B. stearothermophilius Q 1100(ºC)= 11,5 (+termorresistente)

 

Tiempo de Muerte Térmica ( FEs) el total de tiempo requerido para 



alcanzar una determinada reducción de las células vegetativas o esporas Este tiempo puede ser expresado como múltiplos de D Ej: 99.99% de la reducción de la población microbiana puede ser equivalente a la reducción de 4 ciclos c iclos logarítmicos logarítmicos (F=4D)

◦

◦



Estabilidad de conservas es F=12D (C. Botulinum) 18 10 250 121

F

 y F

 es la referencia denominada Fo

 

Valor Z y Fo 





El valor Z puede ser usado para determinar también el valor F En un semilog se grafica el tiempo de calentamiento para la inactivación (F) vs ºT, se denomina TDT Fo Es el tiempo de muerte térmica conocido para una ºT de referencia ºTo (250ºF o 121.1 ºC)

 

4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓN  DESTRUCCIÓN 

Matemáticamente, llegamos a la siguiente relación:

F  = Fo= t * 10  Tz

((Tª-Tr)/z)

Los microorganismos microorganismos se destruyen de forma exponencial, por lo que su destrucción no es sólo resultado de una determinada temperatura, sino que depende tanto de ésta como de su tiempo de actuación

 

DESTRUCCIÓN   4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓN  T ª (ºC) 100 101 102 103 104 105 106

F0 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,02 0,03

 T ª (ºC) 111 112 113 114 115 116 117

F0 0,10 0,12 0,15 0,19 0,25 0,31 0,39

107 108 109 110

0,04 0,05 0,06 0,08

118 119 120 121

0,49 0,62 0,78 0,98

 

DESTRUCCIÓN   4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓN VALORES RECOMENDADOS DE F0 :

PRODUCTO

F0

VEGETALES

3-6

LEGUMBRES

12-14

CHAMPIÑÓN

12-14

CÁRNICOS Y PESCADO

5-6

 

Efectos Químicos en el Fo requerido 









Ácidos: A medida que nosotros acidificamos el producto, la Ácidos: A habilidad del m.o. para resistir el calor (  Fo) Sal: Bajas Sal:  Bajas concentraciones de sal incrementan la resistencia del m.o. al calor. Altas concentraciones decrece la resistencia. Azúcar: Ofrece protección a muchos m.o. pero no a todos. La Azúcar: Ofrece preservación del producto por el decrecimiento de Aw con el incremento e los niveles de azúcar Materias coloidales (prot.coloidales (prot.- grasas) producen protección al calor por la encapsulación (Fo) Nitritos: Los Nitritos:  Los nitritos son usados con el curado incrementa el potencial de óxido reducción por lo tanto favorecen el crecimiento de aerobios e inhibe el crecimiento de anaerobios.

 

Relaciones o iclos Tiempo- Temperatura

 

Proceso de alentamiento 

Se definen 3 fases ◦

◦

◦



Calentamiento Mantenimiento Enfriamiento

El tratamiento térmico no es homegeneo en el producto especial en productos que se calientan porenconducción

 

Esterilización

omercial

 

DESTRUCCIÓN  4.- TERMORRESISTENCIA Y CINETICA DESTRUCCIÓN  Curva de penetración de calor 10

1 40

9 1 20 8

  a   r   u    t   a   r   e   p   m   e    T

7

1 00

6 5

80

4

60

3 40

2

Temperature (ºC)

1

F o V a lu e s

0

    e    d   s   e   r   o    l   a    V

20

-1

0 0

20

40

60

80

100

T i e m p o (m ( m in u t o s )

 Valor esterilizador: Fztªref  = ¦(antilog[(Tª-Tªref)/z])dt

   

 DETERMINACIÓN DEL PUNTO FINAL

 

Proceso de esterilización Para la esterilización de alimentos envasados de baja acidez (7.0>pH>4.6): 1. Contaminación que puede producir daño a la salud del consumidor 2. Contaminación con mesófilos formadores de esporas 

3. Contaminación

de esporas

con termófilos formadores

 

PUNTO FINAL DE ESTERILIZA ION  

 Amenaza a la salud

No

Clostridium

botulinum 

D121.1 (min)

PNSU

Fo

103

0,2

10-9

3

104

0,5

10-6

5.0

(min)

 a 12D

pública   Prevención de Contaminaci ón microbiana  

Esporas de Mesófilos

0,7  

Distribució

Esporas de Termófilo s

n a ºT < 30ºC Distribució n a ºT > 30ºC

7.0

102

1.5

10-2

6

102

1.5

103

12

2.5

No: Número máximo de m.o inicial PNSU: Probabilidad de una lata no contaminada (punto final)

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