Microobios

Cinética de la esterilización por calor

La cinética de la esterilización por calor húmedo, que es la única que consideraremos en ésta monografía por su aplicación a la esterilización de medios de fermentación, está caracterizada bastante aproximadamente por una reacción cinética de primer orden.
Si No es el número de organismos viables presentes inicialmente y N es número viable al finaltendremos que la ecuación de velocidad de muerte será:

es la fracción de organismos viables que sobreviven después del tratamiento por calor durante el tiempo t y K = constante de velocidad de destrucción, que depende de la temperatura según la clásica ecuación de Arrhenius:

donde A = constante
E = energía deactivación
R = Constante general de los gases
T = Temperatura en grados Kelvin
Si se gráfica el In k en función de 1/T se obtendrá una línea recta, siendo la inclinación igual a -E/R y la intersección de la recta con la ordenada, el valor de la constante de Arrtherius.
La ecuación de velocidad de muerte necesita unaaclaración, ya que la misma no admite una disminución del número de organismos a cero, porque si N es cero, t debería ser infinito. Para resolver este problema supongamos que N = 0.1 y calculemos el valor correspondiente de t. No podemos decir que después de ese tiempo sobrevivirá una décima parte de un microorganismo, pero si podemos decir que habrá sólo una probabilidad de 1 en 10 de que sobreviva unmicroorganismo. Ya veremos que por razones de seguridad podemos fijar el valor de N = 0.001 o sea fijar una probabilidad de 1 en 1000 de sobrevivencia.


La figura 9 muestra una curva típica de la esterilización en "batch" de un medio en un fermentador. La curva AB represen ta la etapa de calentamiento, la parte BC corresponde a la etapa de mantenimiento y CD es la etapa de enfriamiento.Durante la primera y última etapa ocurre parte de la destrucción térmica de organismos presentes en el medio debido a que se alcanza temperatura elevada sobre todo en la última parte de la curva AB y la primera parte de la curva CD. Se considera que la temperatura a partir de la cual se produce destrucción de esporos es 100 °C. Por lo tanto tendremos eliminación de esporos de 100 a 120 °C durante laetapa de calentamiento y de 120 a 100 °C durante la correspondienteal enfriamiento. Los tiempos de calentamiento y enfriamiento varían de acuerdo al volumen del equipo. En fermentadores industriales de 60.000 1 por ejemplo esos tiempos están en el orden de 28-30 min. y 11-14 min. para los períodos de calentamiento y enfriamiento respectivamente.
En la práctica de la esterilización es necesariotener presente que la calidad nutriente del medio debe ser preservada todo lo posible, razón por la cual, es imprescindiblediseñar un ciclo de esterilización lo más efectivo posible pero al mismo tiempo lo más corto posible.
Podremos definir un término (V) que representa la magnitud de la disminución del número de organismos viables de manera que:

para el período de calentamiento y deenfriamiento con el fin de calcular la cantidad de esporos que se eliminan durante ambos períodos. Conociendo el valor inicial de esporos presentes en el volumen de medio considerado es posible calcular el tiempo de mantenimiento a 120 °C para la esterilización completa del mismo.
Existen datos, en bibliografía, de cálculo de tiempo de mantenimiento para la esterilización de 45.000 l de medio (con unvalor de No = 2 x 107 esp/ml) que demuestra que son necesarios solamente 8.8 min como tiempo de mantenimiento a 120 °C.
Debe tenerse en cuenta que estas consideraciones son válidas para el cálculo del tiempo de esterilización mínimo, a 120 °C, en fermentadores industriales del volumen considerado. En el caso del laboratorio cuando utilizamos un autoclave y deseamos esterilizar distintos...