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Parâmetros Cinéticos na Esterilização

Parâmetros Cinéticos

O número de microorganismos vivos, como bactérias, pode ser reduzido até um nível aceitável por meio de processos de esterilização

Em um processo de esterilização por transferência de calor, temos uma redução uniforme e gradual do número de bactérias vivas, seguindo uma ordem logarítmica.

Portanto, é possível ser obtido um gráfico na forma de uma reta decrescente, onde o eixo Y representa o Logaritmo de células de bactérias vivas e o eixo X representando o tempo de exposição dessas bactérias ao meio esterilizante, no caso, ao calor.

Ter conhecimento de que a redução de bactérias vivas segue uma ordem logaritma, em esterilizações por calor, nos permite chegar a parâmetros cinéticos que vão auxiliar na condução do processo de esterilização de materiais.

Existem dois parâmetros muito importantes no processo de inativação térmica de microorganismos e que devem ser destacados, sendo estes: o tempo de redução decimal

(Valor D) e o coeficiente térmico Z (Valor Z), sendo estes dois parâmetros relacionados com o grau de resistência que um microorganismo apresenta frente ao calor.

Tempo de redução decimal (Valor D)

O Tempo de Redução Decimal, ou valor D, é definido na literatura como o intervalo de tempo necessário, para uma temperatura específica, em que ocorre a morte de 90% da população de microorganismos como, por exemplo, as bactérias ou esporos.

O valor D também pode expressar o tempo em minutos que é necessário para redução de uma unidade logarítmica na concentração de células viáveis, a uma temperatura específica, e pode ser calculado por meio da equação indicada a seguir:

$\tanh \alpha ={\log Nf-\log No \over Tempo2-Tempo1}=-{\Biggr (}{1 \over D}{\Biggr )}$

Sendo que:

D = Valor D

Nf = População viva final

No = população viva inicial

Tanh = Tangente de alfa = coeficiente angular da curva semi-logarítmica de decaimento de microorganismos sobreviventes.

Na tabelas 1, temos exemplos de Valores D para algumas situações e microorganismos específicos.

	Meio	Temperatura (°C)	D (min)
Enterococcus faecalis	Peixe	60	15.7
Staphylococcus aureus	Sopa de ervilhas	60	10.4
Salmonella senftenberg	Sopa de ervilhas	60	10.6
Lactobacillus plantarum	Sumo de tomate	70	11.0
Listeria monocytogenes	Cenoura	70	0.3
Clostridium botulinum não proteolítico B	Tampão pH 7.0	82,2	32.3
Clostridium butyricum	Tampão pH 7.0	85	23
Byssochlammys fulva	Sumo de uva	93	5.0
Zygosaccharomyces bailii	Caldo	60	8.1

Tabela 1: Exemplos de valores D para células vegetativas, esporos de bactérias, leveduras e fungos.

A Tabela 2 nos mostra um exemplo de variação do valor D em temperaturas diferentes.

T (°C)	D (médio)
45	142,68 minutos
50	25,93 minutos
55	3,61 minutos
60	1,41 minutos
65	0,61 minutos

Tabela 2: Tempo de redução decimal médio para Escherichia coli conforme há o aumento de temperatura.

Como o valor D pode variar para cada temperatura, utilizamos um subscrito para designar a temperatura em que foi feita a esterilização, como D50 ou D200 e, dessa forma, fica mais fácil indicar a temperatura da qual o valor D especificado está indicando.

O tempo de redução decimal é um valor de suma importância na esterilização, podendo ser utilizado para avaliar métodos ara a preservação de alimentos pelo processamento térmico e em estudos de pesquisa sobre a microbiologia de alimentos enlatados.

Coeficiente térmico z (Valor Z)

O coeficiente térmico z é definido como uma diferença de temperatura que será necessária para que possa ocorrer a redução de 01 ciclo logarítmico no valor de Dt (Valor D para temperatura específica), ou seja, em um determinado tempo que seja suficiente para reduzir em 1 ciclo logarítmico a quantidade de células vivas de microorganismos.

Portanto, se em alguma esterilização o operador precisar diminuir o valor D, ou seja, diminuir o tempo necessário para que 90% dos microorganismos sejam reduzidos, ele precisará calcular o valor Z, que indicará qual será a variação de temperatura que este operador deverá fazer para que consiga a redução pretendida do valor D, ou seja, do tempo de esterilização. Desse modo, temos que se aumentarmos a temperatura do processo de esterilização, teremos uma redução no tempo necessário que o microorganismo precisará estar em contato com o meio esterilizante, que no caso é o calor.

Este valor z pode ser calculado por meio de uma curva de Log de Dt em função da variação de temperatura: Log Dt (eixo Y) vs variação de temperatura (eixo X) , utilizando a fórmula abaixo.

$\tanh \alpha ={\log D2-\log D1 \over T2-T1}=-{\Biggr (}{1 \over Z}{\Biggr )}$

Onde:

Z = Coeficiente térmico Z ou Valor Z.

D1 e D2 = Valores D para temperaturas diferentes.

T2 e T1 = Temperaturas relacionadas ao valor D.

Tanh = Tangente de alfa = coeficiente angular da curva semi-logarítmica de decaimento de microorganismos sobreviventes.