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CINETICA DE LA
DESTRUCCION DE LOS
MICROORGANISMOS
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Destruccin de los MO por el calor
A. Teora de la evaluacin del PROCESADO
TERMICO con respecto a la muerte o inactivacin
de los MO pH. Bigelow (1921) y Ball (1923).
B. Determinacin de la destruccin trmica de los MO
explicado de acuerdo con un PROCESO
ESTADISTICO. Gillespy (1946), Jakobsen (1954)
y Stumbo (1973).
1. EFECTO DEL TIEMPO DE PROCESO
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A. Cuando las bacterias o las esporas se exponen al calor,
mueren
a una velocidad exponencial que es posible determinar a
partir
de una grfica semilogartmica
Datos de supervivencia de esporas
bacterianas a distintos intervalos de
tiempo
Tiempo (min) Esporas/mL
0 8000
10 1900
20 270
30 60
40 10
50 2
0 10 20 30 40 50 60 70
Un cultivo que contiene 8000
esporas/ml se divide en varios
recipientes y se somete a una
temperatura de 245F
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A. Cuando las bacterias o las esporas se exponen al calor,
mueren
a una velocidad exponencial que es posible determinar a
partir
de una grfica semilogartmica
0 10 20 30 40 50 60 70
Los datos se localizan en una grafica
semilogartmica de cuatro ciclo y se ajusta
como una lnea recta.
A la linea ajustada le toma 14 min cruzar
cada ciclo logartmico, lo que indica que el
numero de esporas disminuye 10 veces cada
14 min.
Se requiere 14 min para pasar de 100 a 10
supervivientes, otros 14 min para ir de 10 a 1
D = 14 min y la pendiente de la lnea es
Pendiente = 1/ 14 = 0.0714
La ecuacin de la lnea es
Log (S) = log (8000) 0.0714t
O, en la forma exponente de 10:
S= 8000(10) 0.0714t
1 c
iclo
lo
g
D = 14
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B. TEORIA - PROCESO ESTADISTICO
los MO y sus esporas mueren a cualquier
temperatura (T).
cuanto > sea T, > ser la probabilidad (P) de
que tenga lugar la muerte.
la P de cada espora de escapar a la
destruccin no cambia con el tiempo (t).
define la resistencia trmica de un
determinado MO a una T concreta.
continua..
-
S : Numero de supervivientes despus de un tratamiento trmico
que se prolonga durante un tiempo.
S = N . P t Donde:
P : Probabilidad de escapar a la muerte por unidad de
tiempo.
N : Numero inicial de esporas de idntica resistencia trmica.
Tomando logaritmos decimales:
log S = log N +t log P
Ecuaciones que expresan la destruccin de los MO
continua..
-
Curva de supervivencia terica para un determinado MO a una
temperatura concreta
El tiempo de exposicin 5
4.8
4.6
4.4
4.2
4
3.8
3.6
3.4
3.2
3
2.8
2.6
2.4
log
S (
nu
me
ro d
e s
up
erv
ivie
nte
s)
tiempo de proceso (min)
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4
log S = log N - 0.3704 t
continua..
-
Pendiente de la curva:
d (log S) = log ( P)
d t
ordenadas
absicas
Como la probabilidad (P), de sobrevivir al tratamiento toma
valores comprendido entre 0 y 1, su log ser negativo (-).
la pendiente de la curva de supervivencia (recta) tendr la
pendiente negativa
log S = log N - 0.3704 t
Si se hace:
log P = - 1
D continua..
-
log S = log N - 1 t D
continua..
En la forma exponencial:
S = N .10 t/D
Qu es D?
se denomina D al tiempo necesario para que la recta recorra
un
ciclo log (una unidad de ordenadas).
se conoce como el tiempo de reduccin decimal y se expresa
usualmente en minutos.
es un parmetro y se puede expresar en funcin de (D) la
duracin
del tratamiento trmico (t)
t = n . D
-
Si log P = - 1
D
se hace: P = 10 1/D PD = 10-1
Si n = 1 para una reduccin decimal:
t = (1) . D entonces: t = D
S = N . P t S = N .10 t/D
S = N .10 D/D
S = N .10 1
P t = P D = 10 1 = 0.1
Despus de este tratamiento se puede esperar que sobrevivan
un
10% de los MO iniciales
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Caso terico de destruccin trmica
Numero de
reducciones
n
% de
supervivientes
% de
destruccin
tiempo
mnimo de
proceso
t = n . D
1
2
3
4
5
6
1D
2 D
3 D
4 D
5 D
6 D
10
1
0.1
0.01
0.001
0.0001
90
99
99.9
99.99
99.999
99.9999
-
La curva representada en coordenadas decimales es asinttica
con
el eje del tiempo, por lo que ser necesario que transcurra un
tiempo
infinito para que el numero de supervivientes sea cero
So
bre
viv
ien
tes
100%
Lo
gari
tmo
de l
os
so
bre
viv
ien
tes
Tiempo (horas)
-
Como existe una relacin logartmica entre los supervivientes y el
tiempo de
tratamiento nunca podremos garantizar la destruccin total de los
MO
presentes en un alimento.
-
Si se pretende producir alimentos sin comprometer la salud
publica,
ser necesario que la probabilidad de supervivencia aceptada
para
los MO patgenos sea muy baja.
Para alimentos de baja acidez se recomienda que esta
probabilidad
sea de 10-12 o mayor, lo que corresponde a un tiempo mnimo
de
proceso t = 12 D con lo que se consigue un 99.999999999% de
destruccion de los MO iniciales.
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Origenes del Concepto del Proceso 12-D
Proceso 12D = Proceso trmico (tiempo/temperatura) que
reducir la poblacin de esporas del Clostridim botulinum
en 12 ciclos logartmicos
Requerido para alimentos de baja acidez (pH > 4.6)
alimentos enlatados
esporas del C. botulinum 100 esporas/lata
proceso 12 D
esporas del C. botulinum 10 -10 esporas/lata
posibilidad (1 en 1010)
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Complete destruction of 60 billion spores of B.
Botulinus (Esty and Meyer, 1922)
Esty and Meyer
Initial and Final
Survivors
Logarithm Cycle Number Number of zeros
60 Billion------ 11 100 Billion 11
10 10 Billion 10
9 Billion 9
8 100 Million 8
7 10 Million 7
6 Million 6
5 100 Thousand 5
4 10 Thousand 4
3 Thousand 3
2 Hundred 2
1 Ten 1
0 One 0
No Growth------ -1 One in Ten (1/10) -1
-2 One in Hundred (1/100) -2
a billion is 109 = 1 000 000 000 in the American system
-
Clostridim botulinum:
Familia: Grupo II de Bacillaceae Bacillus botulinus (Emile
Pierre van Ermengem 1895)
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2. EFECTO DE LA TEMPERATURA DE
PROCESO
Un cultivo que contiene 8000
esporas/ml se divide en varios
recipientes y se somete a temperaturas
de T1 (230), T2 ( 245) y T3 (260)F
Los datos resultantes se ajustan a las curvas de la figura y a
partir de
esta se obtiene los siguientes
valores D
Figura: Curva de supervivencia para
determinar los valores D
D230 = 40 min, D245 = 14 min, D260 = 5 min
Tiempo de reduccion decimal (D) es el tiempo
necesario para reducir la densidad de una
poblacin al 10% del original a una T
determinada
260
230
245 Los valores D estn en funcin de la Temp
Cuando aumenta la Temp, la velocidad de destruccin de
esporas
aumenta y D disminuye
El valor D es una funcin exponencial de la Temp continua..
-
100
10
1
220 240 260
Lo
g D
Temperatura F
Figura: Curva de resistencia trmica
para determinar el valor Z
Z = 32 F
Cuando los valores D se ploetean en una grafica semilogartmica,
la curva
resultante, se conoce como curva de
resistencia trmica.
Los puntos ajustados corresponde a una lnea recta.
La lnea atraviesa un ciclo log cada 32F, lo que es lo mismo
una
disminucin de D cada 32F este es
el valor de Z del MO en particular.
Z es el parmetro cuyo valor es la inversa de la pendiente de la
recta
Pendiente = 1/ 32 = 0.03125
La ecuacin de la lnea es
Log (D) = log (104.32) 0.03125T
Si selecciona una Temp de referencia (Tref) y se
mide D a esta temp (Dref), entonces la la ecuacin
tiene la forma:
Log (D) = log (Dref) (T- Tref)
Z
continua..
1000
-
Por lo general la Temp de referencia que se selecciona es 250F
(121.1C) para la espora del C. botulinum, el cual tiene un valor Z
de 18F (10C) y un D 250 = 0.21 min
Thermal Resistance of Spore Formers
used as a Basis for Thermal Processing
Microorganism D250-value, min. Z-value, C
B. stearothermophilus 4.0 7.0
B. subtilis 0.48-0.76 7.4-13.0
B. cereus 0.0065 9.7
B. megaterium 0.04 8.8
C. sporogenes 0.15 13.0
C. sorogenes (PA 3679) 0.48-1.4 10.6
C. botulinum 0.21 9.9
C. thermosaccharolyticum 3.0-4.0 8.9-12.2
o
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3. CURVA DE MUERTE TERMICA
t = n . D Figura: Curvas de resistencia termica
(D) y curva de muerte trmica
TDT
100
10
1
220 240 260
Lo
g D
Temperatura F
Z = 32 F
t = 1 . D
t = 4 . D
t = 8 . D
t = 1 2. D
F = n . D
F = (LogN log S) . D
Tratamiento trmico de productos envasados.
Reducir el numero de esporas en varios factores de 10.
Reducir el numero de esporas desde una cuenta inicial de 103 a
una
cuenta final de 10-9, o una espora por
109 latas.
PNSU, probabilidad de una unidad no estril
-
3. CURVA DE MUERTE TERMICA
Figura: Curvas de resistencia trmica
(D), curva de muerte trmica
TDT
100
10
1
220 240 260
Lo
g D
Temperatura F
Z = 32 F
t = 1 . D
t = 4 . D
t = 8 . D
t = 1 2. D
F = ((LogN log S) . D)
Log (D) = log (Dref) (T- Tref)
Z
(t = n . D)
Log (FT) = log (Fref) (T- Tref)
Z
F
La lnea F resultante es la curva de muerte trmica.
La lnea F tiene la misma pendiente y temperatura de referencia ,
pero esta
desplazada hacia arriba.
La letalidad de todos los puntos que componen cada recta es la
misma
Cada tratamiento se dispone de infinitas parejas de tiempo -
Temperatura
-
3. CURVA DE MUERTE TERMICA
Figura: Curvas de resistencia trmica
(D), curva de muerte termica
TDT
100
10
1
220 240 260
Lo
g D
Temperatura F
Z = 32 F
t = 1 . D
t = 4 . D
t = 8 . D
t = 1 2. D
Log (FT) = log (Fref) (T- Tref)
Z
F
Por lo tanto, la letalidad de un tratamiento vendr definido por
las
coordenadas del punto (t T) y la pendiente Z que indica el MO
que se
emplea como patrn,
Log (Fref) = log(FT) + (T- Tref)
Z
En la forma exponencial:
Fref = FT.10 (T- Tref)
Z
Figura:
