Diapositiva 1

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RESISTENCIA TÉRMICA DE LOS MICROORGANISMOS
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Factores que afectan la resistencia térmica
Temperatura Ambiente iónico Lípidos
Condiciones ambientales activas durante crec. Y
desarrollo
Condiciones ambientales durante T de
calentamiento
Resitencia inherente
Especie Esporas Células vegetativas Proteínas de
alta estabilidad
pH Componentes buffer Ambiente iónico aw Comp.
medio
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RESISTENCIA TÉRMICA DE LOS MICROORGANISMOSLa
destrucción térmica de microorganismos, enzimas,
nutrientes y características sensoriales,
describen una cinética de primer orden ( dependen
exclusivamente del componente en cuestión), que
comúnmente es denominada de tipo logarítmica (es
decir, para un intervalo de tiempo, siempre se
destruye un mismo porcentaje de cada componente ó
población microbiana)
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RESISTENCIA TÉRMICA DE LOS MICROORGANISMOS
m.o.s enzimas nutrimentos Características
Sensoriales
DESTRUCCIÓN TÉRMICA (T, t) DE SISTEMAS BIOLÓGICOS
Cinética 1er. Orden
alimento
La cinética de 1er. Orden puede expresarse -dC
KTC dt
Concentración del componente en cuestión
(1)
Velocidad de destrucción
Cte. Veloc. de reacción
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Resolviendo la integral
- ln C ln C0 KT (t t0)
(3)
O bien,
log C log Co - KT t
2.303 cuya representación gráfica se muestra a
continuación
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Cinética de primer orden para la destrucción de
microorganismos(Curva de Sobrevivientes) a T
cte.
m -log C0 log C -log C0/ log C
D D - 1/D m - KT/ 2.303 - KT/
2.303 - 1/D D 2.303 KT
D Tiempo de reducción decimal
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De la Curva de Sobrevivientes, se obtiene que
DT tiempo de reducción decimal (min)
a una temperatura dada (T) tiempo
necesario para reducir en un90 la población
microbiana tiempo necesario para que la Curva
de Sobrevivientes atraviese un ciclo
logarítmico
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HAY QUE ENCONTRAR UN ÓPTIMO ENTRE CONSERVACIÓN
NUTRICIÓN CARACTS. SENSORIALES
T1 gt T2 gt T3 D1 lt D2 lt D3 A gt T se destruye gt
cantidad de m.o. en ts más cortos
Entre más termorresistente sea un m.o. , más
elevado será el valor D y ? se requiere gt t para
alcanzar una reducción del 90 de la población de
m.o.s
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Desviaciones a la curva
Núm. Sobrevivientes
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Oportunidad de sobrevivencia
T CTE. Y LETAL
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A PESAR DE QUE UN TRATAMIENTO TÉRMICO SEA SEVERO
SIEMPRE HABRÁ LA OPORTUNIDAD DE SOBREVIVENCIA.
ESTA PROBABILIDAD DE SOBREVIVENCIA PUEDE SER
EXTREMADAMENTE PEQUEÑA PERO COMO SE APRECIA EN
LA TABLA, TEÓRICAMENTE ES IMPOSIBLE LOGRAR UNA
ESTERILIZACIÓN ABSOLUTA.
LA PROBABILIDAD DE SOBREVIVENCIA EN CUALQUIER
PROCESO ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA
POBLACIÓN ORIGINAL.
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CONSIDERANDO QUE D ES ESPECÍFICO PARA CADA
TEMPERATURA, AL GRAFICAR EN ESCALA LOGARÍTMICA
LOS VALORES DE D CONTRA T, SE OBTIENE
La Curva de Tiempo de Muerte Térmica (TMT)
El inverso de la pendiente de la curva TMT está
representado por el valor z , que equivale al
intervalo de temperatura necesario para que la
curva atraviese un ciclo logarítmico.
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Tiempo de Muerte térmica (min)
Log DT
1
z
0.1
220 240 260 280
T (ºF)
T2
T1
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Z corresponde a la elevación de la Temperatura,
necesaria para reducir en 1/10 el tiempo de
tratamiento térmico estándar para obtener la
misma tasa de destrucción.
Z representa un cambio de x número de º
Centígrados o ºFarenheit y NO una temperatura
Z caracteriza la dependencia de un factor
biológico con la Temperatura. El efecto causado
debido a un cambio en la temp. sobre la
resistencia de algún componente del alimento.
Valores z pequeños, 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 algún componente Alta
resistencia
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En el caso de la destrucción microbiana, el TMT
se representa por el valor F, que es un múltiplo
de DT.F valor esterilizante (min)Es
decir, mientras que D es el tiempo necesario para
reducir un 90 la población microbiana, F
representa el tiempo requerido para reducir la
carga microbiana por un múltiplo de D.El valor
de F es específico para una temperatura y un
microorganismo dados, por lo que debe indicarse
la temperatura a la cuál se calculó y el valor z
del microorganismo al cuál está dirigido FzTref
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LA SIGUIENTE ECUACIÓN RELACIONA LOS VALORES D Y F
CON LAS TASAS DE MICROORGANISMOS, ANTES (a) Y
DESPUÉS (b) DEL TRATAMIENTO (b riesgo
admitido, o sea, la probabilidad de encontrar
esporas en un alimento) FTref D (log a log
b) D x factor
z
Reducciones Decimales
z
Para alcanzar una seguridad suficiente en
destrucción de m.o.s, se utilizan las siguientes
reducciones decimales

• Tres reducciones decimales (3D) para productos
  con pH lt 4.5, y también para
• destruir bacterias termófilas en productos con
  pH gt4.5 (conservas tropicales).
• Cinco reducciones decimales (5D) para productos
  con pH gt 4.5, (destrucción
• de Clostridium sporogens).
• Seis reducciones decimales (6D) para productos
  de frutas (destrucción de
• Byssochlamys fulva)
• Doce reducciones decimales (12D) para destruir
  Clostridium botulinum.

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Optimización del Proceso Térmico
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LA DEPENDENCIA TÉRMICA DE CÉLULAS VEGETATIVAS,
ESPORAS Y ENZIMAS TERMOLÁBILES ES
APROXIMADAMENTE 6 VECES MAYOR QUE LA DE LAS
VITAMINAS Y LAS CUALIDADES SENSORIALES.
ESTO CONSTITUYE EL CRITERIO PARA OPTIMIZAR UN
PROCESO TÉRMICO
ENTONCES, SE NECESITA DETERMINAR EL TIEMPO DE
CALENTAMIENTO NECESARIO PARA OBTENER LA
ESTERILIDAD COMERCIAL, POR LO TANTO SE TIENE LO
SIGUIENTE
De la Curva de Sobrevivientes se sabe que
--------------- (1)

Donde n número de esporas por unidad de volumen
De la curva de TMT, se tiene que
------------ (2)

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Como D está en función de la T , DT cambiará
conforme avance el proceso. Por lo que
integrando la ecuación (2), se define esa
dependencia de la siguiente manera
-------- (3)

Sustituyendo (3) en (1) , se tiene
log DT log DTref

log

Resolviendo la integral del lado izquierdo
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Ecuación que define el valor para un Proceso
Térmico, esto es, el cálculo del tiempo.
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TIEMPO EN MINUTOS A LA Tref QUE
LOGRARÁ UN NIVEL ESTABLECIDO DE DESTRUCCIÓN DE
MICROORGANISMOS EN EL PUNTO CRÍTICO (PUNTO FRÍO)
DE UN PRODUCTO, GARANTIZANDO SU ESTERILIDAD
COMERCIAL.
CUANDO
250 ºF (121 ºC) y
18 ºF (10 ºC)
El valor de F se representa
ó
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De la curva de TMT, se tiene que
(a)
O bien,
(b)
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Cuando la temperatura de calentamiento empleada
en un proceso dado, es diferente a la Tref ,
entonces debe calcularse la F requerida (Freq)
Tiempo en
minutos a una temperatura dada (T) que logrará
la misma destrucción de microorganismos en el
punto crítico que la lograda por
F requerido, es el que da esterilidad al producto
F proceso, es el que se calcula
Problemas de m.o.s patógenos
Si
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EN MUCHOS CASOS, COMO EN EL TRATAMIENTO TÉRMICO
DE PRODUCTOS ÁCIDOS UNA A UNA
TEMPERATURA DE REFERENCIA DE 250 ºF NO ES MUY
ADECUADA, E INCLUSO, EN PRODUCTOS NO ÁCIDOS
PUEDEN UTILIZARSE VALORES A
TEMPERATURAS DIFERENTES DE 250ºF.
SI SE CONOCE EL VALOR A UNA TEMP.
DADA (T1) PARA EL M.O. CON EL VALOR Z
CORRESPONDIENTE, PUEDE CALCULARSE UN NUEVO VALOR
CON LAS SIGUIENTES ECUACIONES
(1)
(2)
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Cálculo del Procesamiento Térmico
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Procesamiento Térmico Dentro del Envase
Matemáticos FÓRMULA DE BALL (1923-1928)
MÉTODOS
Gráficos GENERAL MEJORADO

• PARA APLICAR ESTOS MÉTODOS ES NECESARIO
  CONOCER
• VALOR PARA EL MICROORGANISMO
  BASE DE DISEÑO A UNA
• TEMP. DADA.
• B) LA HISTORIA TÉRMICA O DE PENETRACIÓN DE CALOR
  DEL PRODUCTO

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Fórmula de Ball
g al final del calentamiento
B fh (log JI log g)
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B fh (log JI log g)
1. Se grafica la historia térmica en papel
semilog y en forma invertida, partiendo de
(Tc-1). Unir puntos y prolongar la línea en la
región recta.
2. De la gráfica, obtener fh
3. Calcular JI Tc - T0p T0p temp.
pseudoinicial, se obtiene de la gráfica al
corregir el tiempo. tiempo corregido
tiempo de arranque x 0.58 ? t corregido 12
min (0.58) 6.96 min Se interpola el valor de t
corregido en la gráfica y se obtiene la
T0 T0 109 ºF ? JI 239 -109 130 ºF
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4. Log g se determina en tablas o gráficas.
Para ello debe obtenerse el valor de
y el de Tc- TE m g
donde Suponiendo un num. final de esporas de 1
por lata se obtiene de tablas, con los
siguientes datos Tref 212 ºF y z18ºF
(0.7512) (0.0315) 0.237 min
? y con el dato de
Tc- TE m g 239 60 179 ºF, se
localiza en gráficas el valor de log g, De donde
se obtiene que log g 1.35ºF
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B fh (log JI log g)
SUSTITUYENDO LOS VALORES OBTENIDOS , SE OBTIENE
QUE B 26 min ( LOG 130 ºF 1.35 ºF) 18.98
min
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Método General Mejorado
Fundamento Cada punto de las curvas de
calentamiento y enfriamiento de la historia
térmica de un producto, ejerce un efecto letal
sobre el m.o. contaminante de dicho producto.
INTEGRACIÓN GRÁFICA DE DEL EFECTO LETAL DE DICHOS
PUNTOS
? Diferentes combinaciones t-T pueden lograr
el mismo efecto letal sobre un m.o. dado.
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De la curva de TMT, se tiene que
Se establece un valor arbitario de F1 como base
del proceso, esto es, calculando TMT a partir de
, se tiene que equivale a
1 minuto a 250 ºF (F1 min).
Si se utilizara una temperatura de proceso de 232
ºF y z18 ºF , entonces se tendría
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10 min a 232 ºF equivalen en letalidad a 1 min a
250 ºF, o bien, utilizando el recíproco del
término TMT/1, se obtendría
Lo que significa que 1 min a 232 ºF equivalen a
0.1 min a 250 ºF
El término se conoce
como Velocidad letal, Valor letal o

Letalidad Y se utiliza para calcular los
tiempos de proceso térmico. Este término
está en función de la Temperatura del Producto
y del valor z.
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EN MUCHOS CASOS, COMO EN EL TRATAMIENTO TÉRMICO
DE PRODUCTOS ÁCIDOS UNA A UNA
TEMPERATURA DE REFERENCIA DE 250 ºF NO ES MUY
ADECUADA, E INCLUSO, EN PRODUCTOS NO ÁCIDOS
PUEDEN UTILIZARSE VALORES A
TEMPERATURAS DIFERENTES DE 250ºF.
SI SE CONOCE EL VALOR A UNA TEMP.
DADA (T1) PARA EL M.O. CON EL VALOR Z
CORRESPONDIENTE, PUEDE CALCULARSE UN NUEVO VALOR
CON LAS SIGUIENTES ECUACIONES
(1)
(2)
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En donde T2 Temp. a la que se desea efectuar
el tratamiento térmico T1 Temp. de referencia
para el tratamiento térmico Valor
esterilizante buscado ( a T2) Valor
esterilizante conocido ( a T1) z Valor z
del microorganismo utilizado como base del
proceso
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Método General Mejorado

• El procedimiento para aplicar el método general
  mejorado, requiere los datos de
• Penetración de calor
• La conversión de la temperatura del producto a
  valores de letalidad.

En donde L Valor letal o letalidad. T
Cada una de las temperaturas registradas
durante el calentamiento y
enfriamiento del producto Tref Temperatura
de referencia.
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Por lo tanto, el valor (F de
proceso) será
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Formas para resolver la ecuación anterior

• Obteniendo los valores letales de cada
  combinación t T y graficarlos

2. Con la sumatoria del registro de la
temperatura de penetración de calor a cada
minuto
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3. Se efectúa la sumatoria de cada valor FT
obtenido con el de los anteriores, para
obtener F acumulado para el calentamiento y
para el enfriamiento.
4. Finalmente, la Fproc en los diferentes tiempos
se determina Fproc FT acumulada hasta el min
n FT acumulada en del
calentamiento el
enfriamiento
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Valores Letales, de FT y Fproc del ejemplo de
néctar de durazno.
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Valores Letales, de FT y Fproc del ejemplo de
néctar de durazno.
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Fórmula de Ball
Curva quebrada