Tiempo de muerte térmica - Thermal death time

El tiempo de muerte térmica es el tiempo que se tarda en matar una bacteria específica a una temperatura específica . Originalmente se desarrolló para el envasado de alimentos y ha encontrado aplicaciones en cosméticos , produciendo alimentos sin salmonela para animales (por ejemplo, aves de corral) y productos farmacéuticos .

Historia

En 1895, William Lyman Underwood de Underwood Canning Company , una compañía de alimentos fundada en 1822 en Boston, Massachusetts y luego trasladada a Watertown, Massachusetts , se acercó a William Thompson Sedgwick , presidente del departamento de biología del Instituto de Tecnología de Massachusetts , sobre las pérdidas de su La compañía estaba sufriendo debido a latas hinchadas y reventadas a pesar de la tecnología de retorta más nueva disponible. Sedgwick le dio a su asistente, Samuel Cate Prescott , una asignación detallada sobre lo que se necesitaba hacer. Prescott y Underwood trabajaron en el problema todas las tardes desde finales de 1895 hasta finales de 1896, centrándose en las almejas enlatadas . Primero descubrieron que las almejas contenían esporas bacterianas resistentes al calor que podían sobrevivir al procesamiento; luego, que la presencia de estas esporas dependía del entorno de vida de las almejas; y, finalmente, que estas esporas se matarían si se procesan a 250 ˚F (121 ˚C) durante diez minutos en una retorta.

Estos estudios impulsaron la investigación similar de langosta , sardinas , guisantes , tomates , maíz y espinacas enlatados . El trabajo de Prescott y Underwood se publicó por primera vez a fines de 1896, y aparecieron más artículos entre 1897 y 1926. Esta investigación, aunque importante para el crecimiento de la tecnología alimentaria , nunca fue patentada. Allanaría el camino para la investigación del tiempo de muerte térmica iniciada por Bigelow y C. Olin Ball desde 1921 hasta 1936 en la Asociación Nacional de Conservas (NCA).

La investigación de Bigelow y Ball se centró en el tiempo de muerte térmica de Clostridium botulinum ( C. botulinum ) que se determinó a principios de la década de 1920. La investigación continuó con estudios de envases de conservas inoculados que fueron publicados por la NCA en 1968.

Fórmulas matemáticas

El tiempo de muerte térmica se puede determinar de dos maneras: 1) usando gráficos o 2) usando fórmulas matemáticas.

Método gráfico

Esto generalmente se expresa en minutos a una temperatura de 250 ° F (121 ° C). Esto se designa como F ₀ . Cada cambio de 18 ° F o 10 ° C da como resultado un cambio de tiempo por un factor de 10. Esto se mostraría como F ¹⁰ ₁₂₁ = 10 minutos (Celsius) o F ¹⁸ ₂₅₀ = 10 minutos (Fahrenheit).

Una relación letal ( L ) también es un efecto esterilizante a 1 minuto a otras temperaturas con ( T ).

${\ Displaystyle L = 10 ^ {(T-T _ {\ mathrm {Ref}}) / z}}$

donde T _Ref es la temperatura de referencia, generalmente 250 ° F (121 ° C); z es el valor z, y T es el punto de calor más lento de la temperatura del producto.

Método de fórmula

Antes de la llegada de las computadoras, esto se trazaba en papel semilogarítmico, aunque también se puede hacer en programas de hoja de cálculo . El tiempo se mostraría en el eje x mientras que la temperatura se mostraría en el eje y . Esta simple curva de calentamiento también puede determinar el factor de retraso ( j ) y la pendiente ( f _h ). También mide la temperatura del producto en lugar de la temperatura de la lata.

${\ Displaystyle j = {jI \ over I}}$

donde I = RT (temperatura de retorta) - IT (temperatura inicial) y donde j es constante para un producto dado.

También se determina en la ecuación que se muestra a continuación:

${\ Displaystyle \ log g = \ log jI- {B_ {B} \ over f_ {h}}}$

donde g es el número de grados por debajo de la temperatura de la retorta en una curva de calentamiento simple al final del período de calentamiento, B _B es el tiempo en minutos desde el comienzo del proceso hasta el final del período de calentamiento, y f _h es el tiempo en minutos requerido para que la porción de línea recta de la curva de calentamiento trazada semilogarítmicamente en papel o en una hoja de cálculo de computadora pase por un ciclo logarítmico.

También se usa una curva de calentamiento rota en este método cuando se trata de diferentes productos en el mismo proceso, como sopa de pollo con fideos, al tener que lidiar con la carne y los fideos con diferentes tiempos de cocción como ejemplo. Es más complejo que la simple curva de calentamiento para su procesamiento.

Aplicaciones

En la industria alimentaria, es importante reducir la cantidad de microbios en los productos para garantizar una seguridad alimentaria adecuada . Esto generalmente se hace mediante procesamiento térmico y buscando formas de reducir la cantidad de bacterias en el producto. Las mediciones de tiempo-temperatura de la reducción bacteriana se determinan mediante un valor D, lo que significa cuánto tiempo tomaría reducir la población bacteriana en un 90% o un log ₁₀ a una temperatura determinada. Este punto de referencia del valor D (D _R ) es 250 ° F (121 ° C).

z o valor z se utiliza para determinar los valores de tiempo con diferentes D -valores a diferentes temperaturas con su ecuación muestra a continuación:

${\ Displaystyle z = {\ frac {T_ {2} -T_ {1}} {\ log D_ {1} - \ log D_ {2}}}}$

donde T es la temperatura en ° F o ° C.

Este valor D se ve afectado por el pH del producto donde un pH bajo tiene valores D más rápidos en varios alimentos. El valor D a una temperatura desconocida se puede calcular [1] conociendo el valor D a una temperatura dada siempre que se conozca el valor Z.

El objetivo de la reducción en el enlatado es la reducción 12- D de C. botulinum, lo que significa que el tiempo de procesamiento reducirá la cantidad de esta bacteria en un factor de 10 ¹² . El D _R para C. botulinum es 0,21 minutos (12,6 segundos). Una reducción de 12-D tardará 2,52 minutos (151 segundos).

Se imparte en cursos universitarios de ciencia de los alimentos y microbiología y es aplicable a la fabricación de cosméticos y productos farmacéuticos.

En 2001, el Centro de Fabricación Integrada de Alimentos y la Planta Piloto de la Universidad de Purdue pusieron en línea la fórmula de Ball para su uso.

Referencias

• Downing, DL (1996). Un curso completo de enlatado - Libro II: Microbiología, Envasado, HACCP e Ingredientes, 13ª Edición. Timonium, MD: CTI Publications, Inc. págs. 62-3, 71-5, 93-6.
• Información de la Administración de Alimentos y Medicamentos (EE. UU.) Sobre el tiempo de muerte térmica de los alimentos enlatados con bajo contenido de ácido - Consultado el 5 de noviembre de 2006.
• Goldblith, SA (1993). Pioneros en ciencia de los alimentos, Volumen 1: Samuel Cate Prescott - Decano del MIT y tecnólogo de alimentos pionero. Trumball, CT: Food & Nutrition Press. págs. 22-28.
• History about Underwood Canning Company - Consultado el 28 de octubre de 2006.
• Jay, JM (1992). Microbiología moderna de los alimentos, cuarta edición. Nueva York: Chapman & Hall. págs. 342–6.
• Juneja, VK y L. Huang. (2003). "Hora de muerte térmica". En Enciclopedia de Ingeniería Agrícola, Alimentaria y Biológica. DR Heldman, Ed. Nueva York: Marcel Dekker, Inc. págs. 1011–1013.
• Powers, JJ (2000). "La contribución de la industria alimentaria: preeminencia en la ciencia y en la aplicación". Un siglo de ciencia de los alimentos. Instituto de Tecnólogos de Alimentos: Chicago. págs. 17-18.
• Prescott, LM, JP Harley y DA Klien. (1993). Microbiología, 2ª edición. Dubuque, IA: Editores de William C. Brown. pags. 314.