1esterilização de meios de cultura e equipamentos de
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8/19/2019 1Esterilização de Meios de Cultura e Equipamentos De
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Esterilização de meios de culturae equipamentos de fermentação
Introdução:Esterilizar ⇒ significa remover todas as
formas de vida da superfície ou interior de umequipamento;
Pode ser feita ⇒ métodos físicos ⇒ calor seco e úmido, radiação !, gama e ultra"som;
#étodos químicos ⇒ líquidos ou gases,$ipoclorito, %&ido de etileno, oz'nio, di%&idode en&ofre(
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#odo de atuação:
♦ calor úmido ⇒ desnaturaçãoirreversível das proteínas , como as enzimas;
♦ calor seco ⇒ elimina microrganismos pela o&idação de seus constituintes químicos
♦ luz ultravioleta ⇒ a1sorvida de modo significativo pelos 0cidos nucléicos, les2esentre 334 a 544 nm;
♦ radiaç2es ionizantes ⇒ como alfa + e gama + , raios 6 levando 7 invia1ilidadeda molécula de *8-(
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9&ido de etileno ⇒ agente alquilante, su1stituindo das proteínas e 0cidosnucléicos por Et;
► -gentes físicos ⇒ calor úmido em processo descontínuo
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=0lculos de esterilização:
- ação do calor úmido elimina os
microrganismos numa velocidade que est0relacionada:
C com microrganismo ⇒ g.nero,
espécie, lin$agem, idade, esporos;C com meio de cultura ⇒
composição, p, s%lidos em suspensão;
C com temperatura do processo;
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- morte do microrganismo num meio comtemperatura superior 7 letal pode ocorrer
por: ► ativação da molécula pelaenergia térmica;
►reação da molécula como&ig.nio;
►reação molécula com vapordF0gua;
Godas as reaç2es ocorridas pela ação docalor úmido são reaç2es químicas de
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-ssim, considerando que, em temperaturaconstante e ta&a de morte de
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N k dt
dN .−=
)endo a temperatura constante, a integraçãoda equação +3 entre 8o para tH o e 8 paratHt, tem"se a relação:
t k N
N o .ln =
t k N
N
o
.ln −=
⇒
t k N N o .lnln −=ou
+3
+5
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- relaçãoo
N
N
)ignifica a fração de microrganismos vi0veisap%s um tempo t de tratamento térmico, sendo uma constante dependente datemperatura de tratamento(
- figura a seguir mostra o gr0fico que éo1tido se um grande número de 1actérias for su1metido a um tratamento térmico(
- ordenada é logarítmica e a a1scissa linear
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t k N
N
o
.ln −=
Esta equação não admite a redução donúmero de microrganismos a zero, pois se 8 c$egar a zero, o tempo de tratamento ser0infinito;
Entretanto, isso é o1tido na pr0tica dentro deum determinado período;
que esta equação realmente indicaJ
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Para valores de 8 menores do que < não $0 pro1lema, pois representa a fração de
microrganismos vi0veis ap%s um tempo t;
)upondo que 8 H 4,< ap%s um tempo t detratamento;
8ão se pode considerar que um décimo+
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L ⇒ constante de destruição térmica,função da temperatura para um
microrganismo;
Em temperatura constante é possíveldeterminar 8 a partir da equação +5;
t k N N o .lnln −=
- partir de valores de 8 o1tidos emdiferentes tempos, pode"se calcular ;
8a pr0tica industrial não se podeconsiderar somente o tempo na temperaturade esterilização(
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8os processos em 1atelada devem serconsiderados tam1ém os períodos deaquecimento e resfriamento do meio;
valor da constante ir0 variar com atemperatura, de acordo com a equação de -rr$enius:
2ln
RT E
dT k d = RT E C k −=ln⇒
E: energia de ativação
?: constante dos gasesG: temperatura a1soluta=: constante de -rr$enius
+M
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!alores de em diversas temperaturas, se plotados como ln &
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*eve ocorrer morte térmica nos períodos -O+aquecimento e =* +resfriamento;
- seção O= é o período de manutenção natemperatura de esterilização G s ;
8ão $avendo danos ao meio de cultura pode"
se desconsiderar os períodos de aquecimentoe resfriamento;
#as se considerar, $aver0 redução do tempo
O=, pela ação letal nos dois períodosconsiderados(
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Para destruir esporos de um microrganismo precisaremos con$ecer:
E +energia de ativação;= +constante de -rr$enius;
Pois estes parmetros caracterizam a
destruição térmica de um microrganismo(Então, a partir da equação RT
E
e Ak
−
= .
Pode"se construir um gr0fico & G para afai&a de atuação(
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*efinindo o valor +na1la▽ como:
▽
= N
N Oln
=onsiderando que o processo de esterilizaçãoé de
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=om1inando +-, +O e +=, ter"se"0:
▽ = A . dt et
RT
E
.0
∫
−
Em temperatura constante:
▽ = . G H - ( G ( RT E
e
−
E&emplo: esterilizar
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=omo:
▽ = 64,2710log303,210lnln 12120 ===
N
N
valor de ▽ para todo o processo ser0 3B,AM mas parte da população micro1iana cair0 no período deaquecimento e resfriamento(
*esta forma:▽t otal = ▽aquecimento + ▽esterilização + ▽resfriamento
Para determinar os valores no aquecimento e
resfriamento, deve"se integrar a equação:
▽ = dt e At
RT
E
..
0
∫ −
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Para resolver analiticamente ⇒ con$ecer arelação matem0tica entre temperatura etempo para as curvas de aquecimento e
resfriamento;
*a equação:
▽ = k . t = A. t.
RT
E
e
−
período de perman.ncia na temperaturaconstante é dado por:
▽ = k . t*e onde se pode o tempo na temperaturaconstante; valor de na parte de aquecimento temque ser calculada pelo método gr0fico(
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8o gr0fico temperatura & tempo cada degrau pode ser considerado estar em G constante;
*essa forma, o1t.m"se valores de ▽ paracada um deles, onde t é o intervalo de tempoescol$ido;
▽1 = k 1 .t ▽2 = k 2 . t .......▽n = k n . t etc.
Para o primeiro degrau:
▽1 =
1
0ln
N
N
nde 8
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*a mesma forma para o segundo degrau:
▽ =
2
1ln
N
N
*essa forma:
▽1 + ▽2 =
=
=
+
2
0
2
1
1
0
2
1
1
0 lnlnln N
N
N
N x
N
N
N
N
N
N
- soma do valor dos ▽ de cada degrau dacurva de aquecimento dar0 o valor total do ▽
do período de aquecimento;
-ssim na curva de aquecimento +fig( B(
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=onsideraç2es so1re c0lculo do tempo deesterilização
*a e&pressão ⇒ ln 8 H ln 8o N ( t +5o1tém"se:
= N
N
k t 0ln
1
)a1endo valor de ⇒ calcular t necess0rio para reduzir 8o até o valor 8;
#as a aplicação dessa equação para calcularo tempo de esterilização não é simples;
Pelos seguintes motivos:
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M - pr%pria definição de esterilização, emque o 8 H 4 no fim do processo, tornandoimpratic0vel esta equação(
item M pode ser resolvido pela aplicaçãoda pro1a1ilidade de fal$a da esterilização;
)endo:E t H no total de esterilizaç2es realizadas; E f H no de esterilizaç2es que fal$aram;
- pro1a1ilidade de fal$a +P ser0:P H
t
f
E
E
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#ultiplicando por
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Geremos
=
=03,0
ln1
3
100ln
10
N
k
N
k t
*e um modo geral, sendo P a pro1a1ilidadede fal$a, pode"se escrever:
= P N
k t
0
ln
1
E&( m volume de meio contém 3,> (
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