Efeito da temperatura sobre a morte térmica 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. lnN t T1 T2 T3

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

E. coli lnN t 56 58 60 54

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 (min-1) 105/T B. stearothermophilus 254 266 (K-1)

Assim, pode-se obter o valor de k para qualquer temperatura de um intervalo: k (min-1) 105/T B. stearothermophilus 254 266 (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 é possível calcular o k N 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 = Ef / Et

No(total) = 100 . No(individual) e N = 3 Aplicando a equação, tem-se: 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: 1 No k 0,03 t = . 1 100 No k 3 t = . Assim, pode-se calcular o tempo substituindo-se o número final de m.o. viáveis pela probabilidade de falha: 1 . ln No k t = P

Exercício O valor de k para B. stearothermophilus, a 121oC, 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 1.000.000 operações, no máximo 1 apresente uma célula viável. Dados: No = 2x109 cel/L; V = 2 L

Refazer o cálculo, considerando agora uma contaminação inicial de 4,3 Refazer o cálculo, considerando agora uma contaminação inicial de 4,3.102 cel./L e uma probabilidade de falha igual a 1%.