Efeito da temperatura sobre a morte térmica
lnN
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.
T1
T3
T2
t
Para B. stearothermophilus e para E. coli a ordem
de grandeza das temperaturas de morte térmica
são distintas:
lnN
B. stearothermophilus
100
121
110
105
t
lnN
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 = Ef / 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 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 4,3.102 cel./L e uma probabilidade de falha
igual a 1%.