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