Clase: 09 Tiempo: 80 min
Objetivos: Después de terminar estudiar el material los estudiantes podrán:
Tiempo de Muerte por Tratamiento Termal
2) Utilizar la ecuación de razón de letalidad para estimar equivalencias de Tiempo de Muerte por
Tratamiento Termal para procesos de pasteurización o esterilización a diferentes temperaturas.
Teoría:
El tratamiento termal de medios líquidos es una aplicación muy común en procesos industriales y a nivel de laboratorio. Es mediante el tratamiento termal que se reduce o prácticamente se elimina la población microbiana de un medio, es fundamental para mantener un control de que microorganismo se propagará en este.
Como hemos visto anteriormente, la pasteurización es un tratamiento termal que reduce la población microbiana, eliminando prácticamente las células vegetativas de microorganismos que crecen usualmente a temperatura ambiente. A diferencia de la esterilización, la pasteurización no destruye las esporas de los microorganismos ni tampoco elimina todas las células de microorganismos termofílicos. Sin embargo, estas condiciones son operacionalmente aceptables para muchos procesos de fermentación. Sería muy costoso esterilizar medios industriales de cientos de miles de litros y en muchas ocasiones, el calor requerido podría ocasionar daños no deseados a la materia prima. La esterilización casi siempre es adecuada en medios de tamaños reducidos (a nivel de laboratorio). Como veremos cuando se discuta el proceso de propagación de microorganismos, los medios que se utilizan a nivel de laboratorio deben esterilizarse cuando sea posible, de forma que se reduzca la posibilidad de contaminación en las primeras etapas de propagación.
El tratamiento termal de medios para la reducción de población microbiana depende grandemente de dos factores: la temperatura y el tiempo del tratamiento. Se puede establecer equivalencias en tiempo entre dos tratamientos que se hagan a diferentes temperaturas para que ambos procesos tengan el mismo impacto en la reducción de la población microbiana. Los conceptos que se explican a continuiación son fundamentales para establecer estas equivalencias.
Cinética de la Mortandad de los Microoganismos:
La gran mayoría de las células vegetativas de los microorganismos tiene una tendencia a reducir su población de forma logarítmica cuando son expuestas al tratamiento termal. La siguiente gráfica ejemplifica como se reduce la población de microorganismos a una temperatura dada
El Tiempo de Reducción Decimal, mejor conocido como "valor D", se define como el tiempo que se requiere para reducir en un 90% la población microbiana de un microorganismo determinado a una temperatura específica. Si graficamos los datos de reducción en la población microbiana en papel semilogarítmico, tendremos una linea recta como se ilustra en la figura a continuación.
Si graficamos en papel semilogarítmico la reducción en la población microbiana de un microogranismo a diferentes temperaturas, obtendremos lineas rectas de pendientes diferentes, tal como se ilustra en la figura a continuación. Observe que a mayor temperatura, la pendiente de la linea es más inclinada (se acerca más a ser una linea vertical), indicando que el proceso es más rápido. Por lo tanto, a mayor temperatura, menores serán los tiempos de reducción termal (valores D).
La constante de resistencia termal, mejor conocida como valor z, se define como la diferencia en temperaturas necesaria para causar una reducción de un 90% en el valor D. Observe que el valor z es un valor característico de cada microorganismo. El valor z describe además la resistencia termal de las esporas de las bacterias. Para calcular el valor Z, grafican los valores D a diferentes temperaturas para un cultivo específico de un microorganismo. Como se ilustra en la figura a continuación, el valor z es la diferencia de las temperaturas que definen un cambio en el ciclo logarítmico.
El tiempo de muerte por tratamiento termal, mejor conocido como valor F, es el tiempo que se requiere para causar una reducción específica de una población de un microorganismo a una temperatura dada. Este tiempo se puede expresar en minutos o como un múltiplo del valor D. Por ejemplo, para una reducción del 90% de la población termal, el valor F será igual al valor D. Para una reducción del 99% de la población microbiana, el valor F será igual a 2D. Así pues:
Para una reducción
en la población microbiana de El valor F será igual a
90 % D
99 % 2D
99.9 % 3D
99.99 % 4D
99.999% 5D
y así sucesivamente...
En ocasiones, el valor F se escribe con un subscrito y un superscrito que representan la temperatura y el valor z del microorganismo correspondiente, tal como se ilustra a continuación:
En los procesos de pasteurización y esterilización se suele asumir que el medio estará contaminado con el microorganismo de mayor resistencia térmica que típicamente puede crecer con los nutrientes presentes a la temperatura que estará el medio. La determinación del valor D y los cómputos del valor F se hacen utilizando esta suposición, pues si se reduce la población del microorganismo más resistente con un tratamiento particular se reducirá también en igual o mayor grado la población de otros microorganismos menos resistentes.
Razón de Letalidad:
La razón de letalidad se define como el cociente entre dos tiempos de muerte por tratamiento térmico a diferentes temperaturas. El valor numérico de dicho cociente está dado por la siguiente expresión:
El concepto de tiempo de muerte por tratamiento termal (valor F) está basado en la premisa que el tratamiento termal se efectuará a una temperatura fija. El proceso que se asume en esta premisa está ilustrado en la gráfica que sigue a continuación:
