Время термической летальности F

Время термической летальности – это общее время, требуемое для снижения популяции вегетативных клеток или спор до установленного уровня. Это время может быть выражена как кратная величина показателя D, поскольку кривая выживания микроорганизмов соответствует модели первого порядка. Например, сокращение популяции микроорганизмов на 99,99% было бы эквивалентно четырем логарифмическим циклам снижения количества микроорганизмов или F=4D. Типичное время термической летальности при обработке пригодных для длительного хранения продуктов F=12D со значением D для Clostridium botulinum. Определена инактивация спор C.botulinum при строго стандартизированных обстоятельствах (таблица 2.1). Значения всех параметров определены при нескольких летальных температурах.

Значение F обычно выражается с нижним индексом, указывающим температуру процесса, и верхним индексом, указывающим величину Z для рассматриваемых микроорганизмов. Таким образом, - это показатель TDT - время термической летальности при определенной температуре Т для микроорганизмов с определенной термической устойчивостью Z. В справочной литературе распространено время термической смерти в градусах Фаренгейта или в градусах Цельсия. Данное время термической летальности, обычно обозначаемое как F₀, представляет собой время, затрачиваемое для снижения популяции спор микроорганизмов до заданного уровня с термической устойчивостью Z от 10 ⁰С (18 ⁰F) до 121⁰С (250 ⁰F).

Таблица 2.1 – Термическое разложение спор Clostridium botulinum.

Т, 0С		r	L	Т, 0С		r	L
94.0		0.00079	0.00193	109.5		0.0282	0.0691
94.5		0.00089	0.00218	110.0		0.0316	0.0774
95.0		0.00100	0.00245	110.5	28.2	0.0355	0.0869
95.5		0.00112	0.00274	111.0	25.1	0.0398	0.0975
96.0		0.00126	0.00308	111.5	22.4	0.0447	0.1095
96.5		0.00141	0.00345	112.0	20.0	0.0501	0.1227
97.0		0.00159	0.00389	112.5	17.8	0.0562	0.1377
97.5		0.00178	0.00436	113.0	15.9	0.0631	0.1546
98.0		0.00200	0.00490	113.5	14.1	0.0708	0.1734
98.5		0.00224	0.00548	114.0	12.6	0.0794	0.1945
99.0		0.00251	0.00615	114.5	11.2	0.0891	0.2183
99.5		0.00282	0.00691	115.0	10.2	0.100	0.245
100.0		0.00316	0.00774	115.5	8.9	0.112	0.274
100.5		0.00355	0.00869	116.0	7.9	0.126	0.308
101.0		0.00398	0.00975	116.5	7.1	0.141	0.345
101.5		0.00447	0.01095	117.0	6.3	0.159	0.389
102.0		0.00501	0.01227	117.5	5.6	0.178	0.436
102.5		0.00562	0.01377	118.0	5.0	0.200	0.490
103.0		0.00631	0.01546	118.5	4.5	0.224	0.548
103.5		0.00708	0.01734	119.0	3.98	0.251	0.615
104.0		0.00794	0.01945	119.5	3.55	0.282	0.691
104.5		0.00891	0.02183	120.0	3.16	0.316	0.774
105.0		0.0100	0.0245	120.5	2.82	0.355	0.869
105.5		0.0112	0.0274	121.0	2.5	0.398	0.975
106.0		0.0126	0.0308	121.1*	2.4	0.417	1.0
106.5		0.0141	0.0345	121.5	2.2	0.447	1.095
107.0		0.0159	0.0389	122.0	2.0	0.501	1.227
107.5		0.0178	0.0436	122.5	1.8	0.562	1.377
108.0		0.0200	0.0490	123.0	1.6	0.631	1.546
108.5		0.0224	0.0548	123.5	1.4	0.708	1.734
109.0		0.0251	0.0615	124.0	1.2	0.794	1.945

*121.1⁰C=250 ⁰F

Этот показатель может быть также подсчитан из уравнения:

(2.15)

Задача: Рассчитать для C.botulinum (Z=10, .

Решение:

(по результатам экспериментов 10,2 мин).

Противоположный показатель .

Показатель летальности .

Эффект стерилизации выражается через показатель F₀. 1 F₀ (единица стерилизации) равен эффекту инактивации спор C.botulinum в течение 1 мин при температуре 121,1 ⁰С. Это означает, что для общей инактивации (при 121,1 ⁰С и других температурах) согласно понятию 12D нужен показатель 2,45 F₀ ( ).

Однако применяемые температуры часто отличаются от 121,1 ⁰С. Эффект стерилизации при определенной температуре может быть рассчитан согласно следующему уравнению:

F₀ = L(T)×t (2.16)

где: L - показатель летальности при температуре Т, t – время, мин.

Показатель L может быть подсчитан согласно уравнению:

(2.17)

или:

(2.18)

Из определения обратной величины r и показателя летальности L ясно, что:

. (2.19)

Подставляя уравнение (2.19) в уравнение (2.18), получим:

(2.20)

Задача:

T=115 ⁰С, Z=10 ⁰С

.

Экспериментально установлено, что показатель L при 115⁰С равен 0,245.

Задача: Термический процесс сопровождается кратковременным нагреванием до 138 ⁰С, выдержкой в течение 4 с и быстым охлаждением. Оцените летальность при 121 ⁰С, когда термическая устойчивость Z микроорганизмов 8,5 ⁰С.

Подход

1. Используйте уравнение (2.18), модифицированное для выражения термической летальности и расчетной летальности. На рисунке 2.7 показана кривая зависимости температуры от времени.

Решение

Используя уравнение (2.18)

или

2. Летальность при 121⁰С ( ) в 100 раз больше, чем при 138 ⁰С ( ). В условиях реальных ситуаций процессы нагрева и охлаждения не будут мгновенными.

Рисунок 2.7 - Характер изменения температуры во время термического процесса