La destruccin trmica de microorganismos, enzimas, nutrientes y caractersticas sensoriales de los alimentos, describen una cintica de primer orden (dependen exclusivamente de la concentracin del componente en cuestin), que comnmente es denominada de tipo exponencial (o logartmica en forma linearizada) es decir, para un intervalo de tiempo, siempre se destruye un mismo porcentaje de cada componente poblacin microbiana.La constante de la velocidad de la reaccin que es funcin de la temperatura:

Si la temperatura es constante, k es constante:

Al someter una poblacin microbiana a la accin del calor, a una temperatura constante, el nmero de sobrevivientes es una funcin exponencial del tiempo de tratamiento, es decir, el nmero de sobrevivientes es constante para perodos de tratamiento iguales. La ecuacin de sobrevivencia microbiana se obtiene de la siguiente forma:Reordenando los trminos e integrando la ecuacin:Donde: N = concentracin de microorganismos viables k = constante de velocidad especfica de muerte (min-1) t = tiempo (min)

Donde:

No = nmero de microorganismos al inicio del tratamientoN = nmero de sobrevivientes despus del tiempo de tratamientot = tiempo de tratamiento en minutos a temperatura constantek = constante de velocidad especfica de muerteEcuacin de sobrevivencia oEcuacin de destruccin trmica (antiguamente)

Representacin grfica de la ecuacin de sobrevivencia:

Linearizacin de la ecuacin de sobrevivencia Ecuacin de sobrevivencia linearizada Y b m X

Representacin grfica de la ecuacin de sobrevivencia linearizada:m = - (log N0 - log N) ; Dm = - (log N0/ log N) = - 1/D D m = - k/2.303

Si: - k/2.303 = - 1/D

Entonces: D = Tiempo de reduccin decimal

El tiempo de termodestruccin (D) vara para cada temperatura (de ah el subndice t), es diferente para distintos microorganismos, distintos entornos y diferentes condiciones fisiolgicas.Se define el valor D como el tiempo necesario para reducir el 90% de la poblacin microbiana, o bien, el tiempo necesario para que la Curva de Sobrevivientes atraviese un ciclo logartmico a una temperatura dada.Conociendo el valor D de un moo., a una temperatura definida as como el nmero de reducciones decimales deseadas, se podr determinar cul ser la duracin del tratamiento a aplicar a esa temperatura constante.

EJEMPLO:Determinar el valor del tiempo de reduccin decimal a 116 C (D116) de un microorganismo a partir de los siguientes datos de supervivencia al tratamiento .Realizar una regresin lineal para encontrar el valor de la pendiente: m= -0.119894 m= -1/D ; D= -1/m D= -1/-0.119894 = 8.34 min

Duracin del tratamientoNmero de viables (N)Log N5340.02.53141065.01.81291519.01.2787204.50.6532251.30.1139

Determinar el valor del tiempo de reduccin decimal a 116 C (D116) de un microorganismo a partir de los siguientes datos de supervivencia al tratamiento Aplicando la frmula:

Duracin del tratamientoNmero de viables (N)5340.01065.01519.0204.5251.3

El valor de D sirve para comparar las velocidades de destruccin para un mismo microorganismo a diferentes temperaturas.Entre ms termorresistente sea un moo., ms elevado ser el valor D y por lo tanto, se requiere mayor tiempo para alcanzar una reduccin del 90% de la poblacin de moos.Los moos. mueren a todas las temperaturas superiores a la letal mnima, por lo tanto, lo harn ms rpidamente a temperaturas altas.

A pesar de que un tratamiento trmico sea severo siempre habr la oportunidad de sobrevivencia. Esta probabilidad de sobrevivencia puede ser extremadamente pequea pero como se aprecia en la tabla, tericamente es imposible lograr una esterilizacin absoluta. La probabilidad de sobrevivencia en cualquier proceso es directamente proporcional a la poblacin original.

Desde el punto de vista de la salud alimentaria, se suele requerir un tratamiento 12D de los productos susceptibles de ser portadores de microorganismos patgenos. De lo que se trata es de fijar un factor de reduccin que equivalga a una probabilidad de supervivencia tan baja que no implique un riesgo para el consumidor y a esto es a lo que se le llama esterilidad comercial.Para alcanzar una seguridad suficiente respecto a la destruccin de los microorganismos, se utilizan las siguientes reducciones decimales:Tres reducciones decimales (3D) para productos con pH < 4.5, y tambin para destruir bacterias termfilas en productos con pH >4.5 (conservas tropicales).

Cinco reducciones decimales (5D) para productos con pH > 4.5, (destruccin de Clostridium sporogens).

Seis reducciones decimales (6D) para productos de frutas (destruccin de Byssochlamys fulva).

Doce reducciones decimales (12D) para destruir Clostridium botulinum.

z = Constante de resistencia trmicaSi ahora se representa en papel semilogartmico el logaritmo de los valores de D a diferentes temperaturas, se obtendr tambin una lnea recta de pendiente negativa, conocida como resistencia trmica y que se denota como valor "z", que corresponde al paso de la recta por un ciclo logartmico, o lo que es lo mismo, al valor del reciproco negativo de la pendiente de la recta.Del mismo modo que se obtuvo el parmetro D, se puede determinar otro parmetro muy importante en la cintica de muerte microbiana que define la termorresistencia caracterstica de cada especie de microorganismo en un medio de composicin definida.Esta curva es conocida como Curva de Tiempo de Destruccin Trmica (TDT) que relaciona los logaritmos del tiempo de destruccin decimal (Dt) con la temperatura y cuya ecuacin de la recta es la siguiente:.

El valor z es el nmero de grados centgrados o de grados Fahrenheit correspondientes al paso de un ciclo logartmico de la recta en la Curva de Destruccin Trmica, es decir, los grados requeridos para reducir 10 veces el tiempo de reduccin decimal.Valores z pequeos, indican variaciones o cambios significativos en los componentes con poco cambio de T = Gran Dependencia.

Valores z grandes, indican que se necesitan cambios grandes en la T para afectar algn componente = Alta resistenciaZ = 20C Un tratamiento de 5 min a 100C equivale a 0,5 min a 120C

La siguiente grfica muestra curvas de destruccin trmica para un microorganismo patgeno (Salmonella, z=7 C) y para una vitamina (cido ascrbico, z=32.2C). Puede verse que, a bajas temperaturas y tiempos prolongados, la vitamina se destruye antes que el patgeno, mientras que a temperaturas altas y tiempos bajos, es posible destruir el patgeno sin daar la vitamina. La dependencia trmica de clulas vegetativas, esporas y enzimas termolbiles es aprox. 6 veces mayor que la de las vitaminas y las cualidades sensoriales.

EJEMPLO:Los tiempos de reduccin decimal D para una suspensin de esporas se midieron a diferentes temperaturas, obtenindose los datos que se exponen en el cuadro. Determine la constante de resistencia trmica z para las esporas.Realizar una regresin lineal para encontrar el valor de la pendiente: m= -0.0918 m= -1/Z ; Z= -1/m Z= -1/-0.0918 = 10.89 C

Temperatura (C)Valor D (min)Log D10427.51.4410714.51.161107.50.881134.00.601162.20.62

Los tiempos de reduccin decimal D para una suspensin de esporas se midieron a diferentes temperaturas, obtenindose los datos que se exponen en el cuadro. Determine la constante de resistencia z trmica para las esporas.Aplicando la frmula:

Temperatura (C)Valor D (min)10427.510714.51107.51134.01162.2

1.- Un cultivo que contiene 800 esporas por mL se divide en varios recipientes que se exponen a una temperatura de 245 F por distintos tiempos. El nmero de supervivientes luego de los tratamientos se muestra a continuacin: Determine el valor D2452.- El procedimiento anterior se repiti para las temperaturas de 230 F y 260 F dando como resultado que D230= 40 min y D260= 5 min. Hallar el valor z .

Tiempo (min)Esporas/mL 0 800 10 190 20 27 30 6 40 1 50 0.2

3.- En la siguiente tabla se muestra diversos valores para D, medidos para un microorganismo. Obtener el valor de z.

Temperatura (F)D (min) 230 19.6523510.47240 4.92245 2.56250 1.23

Este parmetro, se conoce como el Tiempo de Destruccin Trmica (TDT) y se puede expresar en minutos o como un mltiplo del valor D como sigue: F = n D, donde n es el nmero de reducciones decimales en la poblacin microbiana:

Para una reduccin en la poblacin microbiana de: El valor F ser igual a: 90 % D 99 % 2D 99.9 % 3D 99.99 % 4D Es decir, mientras que D es el tiempo necesario para reducir un 90% la poblacin microbiana a una temperatura constante, F representa el tiempo requerido para reducir la carga microbiana por un mltiplo de D tambin a temperatura constante. .El valor F es el tiempo necesario a una temperatura definida, para reducir la poblacin microbiana o las esporas presentes en un alimento hasta un valor establecido o deseado para conseguir un determinado grado de reduccin.

Debido a que el valor de F es especfico para una temperatura y un microorganismo dados, en ocasiones suele indicarse la temperatura a la cul se calcul y el valor z del microorganismo al cul est dirigido, de la forma siguiente;Donde:

El subndice T" indica la temperatura de tratamientoEl superndice z identifica el valor de zCuando F es igual a 4D, indica que en el tiempo de tratamiento F, la poblacin microbiana se reducir en un 99.99%. Por ejemplo; si para un microorganismo el valor de D fuera de 5 minutos y la poblacin microbiana un milln de clulas por mL, entonces se requieren 20 minutos para reducir la poblacin al orden de 100 clulas por mL.

En los procesos de pasteurizacin y esterilizacin, la determinacin del valor D y los clculos del valor F se hacen asumiendo que se reduce la poblacin del microorganismo contaminante ms resistente, por lo que para un tratamiento particular se reducir tambin en igual o mayor grado la poblacin de otros microorganismos menos resistentes.

Para designar el equivalente en minutos, a una temperatura dada, de la sumatoria de las letalidades de cada una de las combinaciones tiempo temperatura, en el punto frio de un producto cualquiera, se parte de la ecuacin de la recta obtenida de la curva de sobrevivencia: Donde t es el tiempo de duracin del tratamiento trmico, por lo cual se puede expresar como sigue:Donde:

F = Es el tiempo (min), requerido para lograr el grado de reduccin de la poblacin microbiana hasta el nivel deseado (letalidad).DT = Es el tiempo de reduccin decimal. N0 = Nmero inicial de microorganismosN = Nmero final al que se pretende llegar(log N0 log N) = Nmero de reducciones decimales n

EJERCICIOS:

Calcular el tiempo de tratamiento trmico necesario para reducir la poblacin microbiana presente en un alimento desde 1 000 000 hasta 100. El tiempo de reduccin decimal a 121C para este microorganismo es de 30 segundos.

Cuanto tiempo se deber calentar a 70 C un producto para reducir su carga microbiana a una bacteria por mL si partimos de una poblacin inicial de 10 000 000 bacterias por mL y su D70 es de 20 s.

Sabiendo que a 121 C el tiempo de reduccin decimal de Clostridium botulinum es 0.21 min. Calcular en nmero de microorganismos sobrevivientes si partimos de una concentracin inicial de 100 000 clulas y aplicamos el tratamiento durante 4.2 min.

Los procesos trmicos para alimentos se evalan y se comparan en trminos de valores F.

El valor F a una temperatura de referencia dada se conoce como F0, que es el tiempo en minutos equivalente a todo el calor destructivo o letal de un proceso con respecto a la destruccin de un microorganismo en el punto crtico (punto frio del producto) caracterizado por un cierto valor z.

Debido a que comnmente se asume un valor z de 10 C (18 F) para las esporas, los valores F calculados con este valor se han convertido en estndar y son designados como F0. La temperatura de referencia es habitualmente 121C (250 F), por lo tanto F0 = F18250 en escala Fahrenheit de temperatura o bien, F10 121 en la escala Celsius.

Como el F0, se refiere al efecto letal integrado total, expresado en forma de minutos a 250 F o 121 C, de un tratamiento trmico, la ecuacin F = n D de este parmetro se expresa como F0 = n Dref y se representa de la siguiente manera:o bien,

EJEMPLO:

Si se ha determinado que para esporas de Clostridium botulinum suspendidas en buffer fosfato el D121 = 0.21 min, Cunto tiempo llevara reducir una poblacin de 1012 esporas de C. botulinum en buffer fosfato a 1 espora a 121C?

Datos:N0 = 1 x 1012 esporasF0 = D (log N0 log N) N = 1 esporaD121 = 0.21 min F0 = 0.21(log 1 x 1012 log 1)F0 = ?F0 = 0.21 (12 0)

F0 = 2.52 min

La ecuacin que relaciona el valor F con la historia tiempo temperatura del proceso, que la poblacin de un determinado microorganismo o esporas, han experimentado entre los tiempos inicial y final de dicho proceso, se deriva de la ecuacin de la recta de resistencia trmica de la siguiente forma:

La ecuacin resultante tambin puede expresarse en trminos de F, de acuerdo a la siguiente ecuacinEn donde:

T2 = Temp. a la que se desea efectuar el tratamiento trmico

T1 = Temp. de referencia para el tratamiento trmico FT2 = Valor esterilizante buscado ( a T2)

FT1 = Valor esterilizante conocido ( a T1)

z = Valor z del microorganismo utilizado como base del proceso

Ecuacin de muerte trmica

Cuando se quieren comparar tiempos de exposicin equivalentes a 121 C o 250 F, entonces el valor = F0 = o , mientras que = Frequerido, de a cuerdo con las siguientes ecuaciones:O bienLa ecuacin anterior es til para comparar tiempos de exposicin equivalentes, pero realizados a temperaturas diferentes. Si se conoce el valor a una temperatura dada (T1) para el microorganismo con el valor z correspondiente, puede calcularse un nuevo valor Por ejemplo, si se quiere determinar el tiempo equivalente a 121C de un tratamiento trmico a 111C durante 15 minutos:Equivaldra a un tratamiento de 1.5 minutos a 121C.

Se pretende conseguir la destruccin trmica de las esporas de Clostridium botulinum en una conserva. Conocemos que para este microorganismo se consiguen 12 reducciones decimales cuando:

se aplica una temperatura de 105C durante 103 minutoso cuando se aplican 117C durante 6,5 minutos.

Calcular:

Los tiempos de tratamiento para obtener 12 reducciones decimales a las temperaturas de 100 C y de 120 C.

La duracin de la reduccin decimal a 121 C.

3.5.5ITP 3.505.10.07*3.5.5ITP 3.505.10.07*Comience la presentacin con un caso que despierte inters. Elija un caso que tenga alguna relacin con la audiencia. El caso que describa ser la prueba que respaldar el plan de accin y demostrar la posibilidad de que se produzca el beneficio. Empezar la presentacin con un caso sugerente le permitir preparar a la audiencia para las acciones que recomendar ms adelante.3.5.5ITP 3.505.10.07*3.5.5ITP 3.505.10.07*3.5.5ITP 3.505.10.07*3.5.5ITP 3.505.10.07**3.5.5ITP 3.505.10.07*