Efeito da temperatura sobre a morte trmica ln

Efeito da temperatura sobre a morte térmica ln. N A partir do gráfico de N = f (t) ou da expressão ln(No/N) = k. t, obtém-se o valor de D para uma determinada temperatura, sendo que quanto maior a temperatura menor o valor deste, e menor é a resistência do microrganismo. T 1 T 3 T 2 t

Para B. stearothermophilus e para E. coli a ordem de grandeza das temperaturas de morte térmica são distintas: ln. N B. stearothermophilus 100 121 110 105 t

ln. N E. coli 54 60 58 56 t

Para relacionar o efeito da temperatura de morte térmica com a cinética de uma reação química, utiliza-se a equação de Arrhenius (ou de Bigelow). k = K. exp(- /R. T) Onde: K é uma constante empírica é a energia de ativação R é a constante dos gases T é a temperatura absoluta

Linearizando, tem-se: log k = A – (B/T) Onde: A = log K B = /2, 303. R k B. stearothermophilus (min-1) 254 266 105/T (K-1)

Assim, pode-se obter o valor de k para qualquer temperatura de um intervalo: k B. stearothermophilus (min-1) 254 266 105/T (K-1)

Porém, a temperatura varia em função do tempo, uma vez que a troca de calor não ocorre instantaneamente. Portanto, é preciso obter uma equação que correlaciona k com o tempo, considerando a evolução da temperatura. Integrando-se esta equação tem-se o valor de k para os intervalos de tempo relativos ao aquecimento e ao resfriamento.

Cálculo de tempo de esterilização Pela equação: t = 1. ln No k N é possível calcular o tempo necessário para reduzir o número de microrganismos de No para N. Na prática, porém, sua aplicação apresenta restrições. 1. Meios de fermentação têm vários m. o. , e o valor de k varia para m. o. diferentes; Como alternativa pode-se escolher um m. o. mais resistente como referência (ex. B. stearothermophilus) e considerar que todos apresentam resistência igual a ele 2. O valor de k depende também do meio e da temperatura, sendo, muitas vezes, necessário determinar experimentalmente o seu valor

3. Nos meios de fermentação industriais, as células podem formar aglomerados ou estar protegidas por partículas sólidas, o que implica maior resistência térmica. 4. Pelo conceito de esterilização: destruição de todos os m. o. vivos, ou seja, N = 0, é impossível aplicar a equação. Como alternativa pode-se admitir um número final aceitável e diferente de zero, ou seja, considerar uma Probabilidade de falha. Sendo Et o número de operações de esterilização realizadas nas mesmas condições e Ef o número de operações de esterilização que falharam, define-se Probabilidade de falha como P = E f / Et

Multiplicando-se Ef/Et por 100 tem-se a probabilidade de falha expressa em porcentagem. Exemplo: Admitir que, de 100 esterilizações (tanques), em 3 delas sobrará um m. o. viável. Portanto, No(total) = 100. No(individual) e N = 3 Aplicando a equação, tem-se: t= 1 . 100 No t= 1 . No k 0, 03 k 3 Assim, pode-se calcular o tempo substituindo-se o número final de m. o. viáveis pela probabilidade de falha: t= 1 k . ln No P

Exercício O valor de k para B. stearothermophilus, a 121 o. C, é igual a 1, 535 min-1. Considerando as exigências a seguir, calcule o tempo necessário para a esterilização dos meios A e B. Meio A: é necessário que, a cada 1. 000 operações, no máximo 3 apresente uma célula viável. Meio B: é necessário que, a cada 1. 000 operações, no máximo 1 apresente uma célula viável. Dados: No = 2 x 109 cel/L; V = 2 L

Refazer o cálculo, considerando agora uma contaminação inicial de 4, 3. 102 cel. /L e uma probabilidade de falha igual a 1%.