Ejer Cici Oooooo

TECNOLOGÍA DE LOS PAI

Facultad de ciencias agropecuarias

INGENIERÍA AGROINDUSTRIAL

EJERCICIO DE CINÉTICA DE DESTRUCCIÓN TÉRMICA TECNOLOGÍA DE LOS PAI Quiroz Huamán Hellen Ing. Julios Rojas Naccha

2015

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

CINÉTICA DE DESTRUCCIÓN TÉRMICA OBJETIVOS •Definir la operación de esterilización como un método térmico de estabilización. • Profundizar en el conocimiento de la cinética de la muerte térmica de microorganismos. INTRODUCCIÓN La esterilización es un método de estabilización cuyo fundamento es provocar una elevación de la temperatura que provoca la destrucción de los agentes de deterioro, enzimas y especialmente, microorganismos como bacterias, hongos y levaduras. También destruye virus que son agentes infecciosos, aunque no deterioren el alimento. A diferencia de la pasteurización, la esterilización es un tratamiento térmico enérgico porque que tiene como objetivo la destrucción total de todos los microorganismos presentes en el alimento tratado. La esterilización se lleva a cabo a temperaturas elevada, de al menos100ºC, normalmente superiores, y su severidad es de varios órdenes superior a la pasteurización. Comparada con la pasteurización, la esterilización produce alimentos con tiempos de vida muy superiores, que llegan a muchos meses e incluso a años. Por otra parte, la calidad organoléptica de los productos esterilizados es peor. En muchas ocasiones el empleo de condiciones de esterilización produce graves deterioros y pérdidas de nutrientes, si no se es muy cuidadoso. En la práctica el diseño de la esterilización conlleva diseñar tanto para producir la muerte térmica deseada como para preservar los nutrientes más susceptibles.

TECNOLOGÍA de los PAI

2

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

En resumen, la esterilización es: •Tratamiento térmico enérgico •Por encima de 100ºC •Produce la destrucción total de microorganismos •Intenta preservar los nutrientes •Produce alimentos de muy larga vida (La preservación de nutrientes no se cuida en la pasteurización porque este procedimiento, por su naturaleza suave, no es destructivo para los nutrientes) (Nota: Lo de la “destrucción total de microorganismos” no es totalmente exacto, siempre queda cierta probabilidad de que quede alguno vivo, pero esto se ve con precisión más adelante)Sin embargo, hay que resaltar que el diseño de la esterilización presenta características diferenciadas de la pasteurización. No

es

simplemente

calentar

más

y

más

tiempo,

sino

además preservar los nutrientes y resolver los problemas de transmisión del calor derivados de loscalentamientos rápidos e intensos que requiere la operación. MARCO TEÓRICO Como se ha visto en el tema de pasteurización, la muerte térmica de microorganismos se ajusta muy a menudo a una cinética de primer orden.

Esta cinética hace que se produzca un descenso exponencial del número de microorganismos, mostrado en la figura a continuación, y líneas rectas cuando se representa en una grafica semi logarítmica. TECNOLOGÍA de los PAI

3

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

Sin embargo, esta definición de la muerte térmica es insuficiente, ya que pueden aparecer desviaciones de la cinética estudiada y porque N, el “número de microorganismos viables”, pierde su significado cuando la población se hace muy pequeña. Desviaciones de la cinética logarítmica Para ciertos microorganismos, el descenso de población viable por muerte térmica se desvía de la cinética logarítmica según los dos casos generales mostrados en la figura que aparece a continuación.

La muerte térmica de microorganismos se ajusta muy a menudo a una cinética de primer orden, La destrucción de microorganismos por acción del calor sigue una cinética de primer orden. TECNOLOGÍA de los PAI

4

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

La cual se Grafica de la siguiente forma:

Siendo, N el número de microorganismos vivos en cada momento en cualquiera de sus formas, en células ó células/mL), kd es la constante cinética de muerte térmica a temperatura T.

NOTA: kd depende muy intensamente de la temperatura TIntegrando la ecuación anterior para un proceso térmico que se realiza a temperatura constante (kd constante) se obtiene, como en cualquier cinética de 1er orden, la conocida solución: TECNOLOGÍA de los PAI

5

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

También es muy usada en base decimal. Se puede pasar a logaritmos decimales según:

Gráficos de supervivencia Representando log(N/No) frente al tiempo para un microorganismo determina do se obtiene una recta de pendientenegativa de valor kd/2,3. Esta representación recibe el nombre de gráfico de supervivencia. Para cada temperatura seobtendrá una pendiente diferente y por lo tanto un grafico de supervivencia diferente ya que kd varía con la temperatura.

TECNOLOGÍA de los PAI

6

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

TECNOLOGÍA de los PAI

7

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

RESULTADOS 1. Para un microorganismo: D110 =5 min, Hallar D115

, Si Z=12 min,

Hallar

D95, método analítico y método gráfico.

DT2=DT1*10^(T1-T2)/Z x 110 98 95

TECNOLOGÍA de los PAI

115

y 5 50 88.9139705 1.91559342 5

DT1 T1 T2 Z

5 110 115 12

8

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

2. Para un microorganismo F230=15min

Z=18°F

Hallar: F240 F250

x 250 240 230 212

TECNOLOGÍA de los PAI

y 1.16139 552 4.17383 91 15 150

9

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

3. Hallar el tiempo que se necesita para reducir el 10%, 30%, 50%, 70%, 90% y 99% de un microorganismo con D121= 8 min trabando a 121°C FT=Dtlog (No/N) N F 0.3660599

TECNOLOGÍA de los PAI

10%

2 1.2392156

30%

8 2.4082399

50%

7 4.1830299

70% 90% 99%

6 8 16

1 0

TECNOLOGÍA DE LOS PAI Facultad de ciencias agropecuarias I N G E N I E R Í A AG R O I N D U S T R I A L

CONCLUSIONES: 

Para un microorganismo D115 su valor D es de 1.91 y cuando Z = 12 min D95 es de 88.91



Para un microorganismo F230 a 15 minutos su Z= 18°F y para F240 su valor D es 4.17. a una temperatura de autoclave de 250 °F



Para reducir

reducir el 10%, 30%, 50%, 70%, 90% y 99% de un

microorganismo con D121= 8 min trabando a 121°C sus valores de F son 0.36, 1.23, 2.40, 4.18, 8 y 16.

TECNOLOGÍA de los PAI

1 1