STERILIZAREA, operatie de baza a industriei alimentare

Microorganisme:

- Utile

- Patogene

• Sterilizarea- eliminarea tuturor microorganismelor vialbile, inclusiv virusii si endosporii

• Dezinfectia – eliminarea patogenilor vegetativi, nu si a endosporilor

• Antiseptic – compus chimic de uz extern cu rol in eliminarea microorganismelor

• Pasteurizarea- distrugerea microorganismelor prin încălziri repetate sub 100OC.

• 63°C - 66°C / 30 minutes

• 71.6°C / 15 seconds

METODE DE STERILIZARE IN BIOTEHNOLOGII

a) metode termice: - sterilizare cu aer cald la 140 - 200°C; - sterilizare cu vapori de apă sub presiune la 120 - 140°C; - sterilizare prin încălziri repetate la 70 - 100°C. - flambarea: sterilizare termica uscata ce presupune

trecerea probei prin flacara cateva secunde b) metode fizice: - filtrare prin umpluturi fibroase; - filtrare prin materiale poroase; - filtrare prin membrane; - utilizarea radiaţiilor UV, IR, raze X, β, γ etc. c) metode chimice: - utilizarea agenţilor chimici: oxid de etilenă, formaldehidă, fenol, azotiperită, ozon etc. d) metode de preparare pe cale aseptică.

Radiatiile ionizante (X, γ): putere mare de penetrare, produc ruperea AND-ului celular

Radiatiile neionizante (UV): interfera in replicarea AND-ului prin formarea unor dimeri; putere mica, deci necesita expunere directa a materialului sterilizat

Filtrarea= retinerea fizica a microorganismelor in pori sau pe suprafete filtrante

1. Microbiostatic

2. Microbicid

Detergenti, halogeni, alcooli, metale grele, agenti oxidanti (H2O2, O3,

acizi si peracizi, etc), agenti de reticulare a proteinelor (dialdehide)

Agenti chimici= actioneaza rapid in concentratii mici

STERILIZAREA TERMICĂ 1. Temperaturi ridicate 2. Temperaturi scazute (conservare)

INCĂLZIREA USCATĂ - INCĂLZIREA UMEDĂ (oxidare, respectiv acţiunea hidratantă, coagulantă şi hidrolizantă a apei şi a aburului asupra proteinei microbiene)

Denumire microorganism

Încălzire uscată Încălzire umedă

Temperatura, °C

Timp Temperatura,

°C Timp

Salmonella typhi 100 30 min 65 20 s

Mycobacterium tuberculosis 100 45 min 65 10 s

Staphylococcus pyogenes 120 30 min 65 60 s

Spori fungici 120 90 min 80 30 min

Spori de Bacillus anthracis 170 10 min 100 10 min

Spori nativi din sol 180 30 min 120 30 min

Punctul termic mortal acea valoareaa temperaturii la care sunt omorâte toate celulele unei anumite specii, în timp de 10 minute. Timpul termic mortal acea valoare a timpului de expunere la o anumită temperatură necesară distrugerii tuturor celulelor sporulate.

STERILIZAREA MEDIILOR DE CULTURĂ

- metode mecanice (filtrare, centrifugare, flotaţie) - metode chimice cu agenti bactericizi - metode fizice: radiaţii X, γ, radiaţii UV - metode termice

Dezavantajele metodelor termice - denaturarea proteinelor şi inactivarea lor; - denaturarea vitaminelor şi a unor factori de creştere; - supraîncălziri (reacţii de oxidare a fenolilor şi a acidului ascorbic, de polimerizare a aldehidelor nesaturate, de caramelizare a hidraţilor de carbon şi brunificare a mediului) - formare bazelor Schiff (reacţia Maillard) toxice sterilizarea separată a hidraţilor de carbon şi a compuşilor cu azot.

CINETICA PROCESULUI DE DISTRUCŢIE TERMICĂ A MICROORGANISMELOR

Distrucţia termică logaritmică kN

d

dN

N - numărul de microorganisme viabile/ml mediu; k - constanta vitezei de distrucţie termică, min-1; τ - timpul de sterilizare, min.

N

N

ksaueNN ok

o lg303,2

D= 2,303/k = reducerea decimală (timpul necesar reducerii numărului de microorganisme cu a zecea parte)

Distrucţia termică a sporilor de E. Coli Distrucţia termică a sporilor de B. stearothermophilus

viteza specifică de distrucţie termică a microorganismelor, k, depinde de temperatură- ecuaţia Arrhenius:

RT

E

o

a

ekk

STERILIZAREA DISCONTINUĂ A MEDIILOR DE CULTURĂ

NekNkd

dNRT

E

o

a

0

ln dekN

NRT

E

o

oa

Timpul total de sterilizare= suma timpilor de încălzire, menţinere, răcire.

N

N

N

N

N

N

N

N oo 2

2

1

1

lnlnlnln

Diagrama timp-temperatură pentru sterilizarea discontinuă

ti - temperatura iniţială

tf - temperatura finală

ts - temperatura de sterilizare

STERILIZAREA CONTINUĂ A MEDIILOR DE CULTURĂ

AVANTAJE ■ conservarea mai bună a proprietăţilor nutritive; ■ control superior al calităţii procesului; ■ aparatură cu gabarit redus; ■ reducerea duratei ciclului de sterilizare; ■ productivitate şi eficienţă sporită; ■ control automat; ■ realizarea de randamente superioare în faza de fermentaţie

Profilul vitezelor de curgere ale mediului de cultură

INSTALAŢIA DE STERILIZARE CONTINUĂ LA 120 – 125oC

Diagrama timp - temperatură pentru sterilizarea continuă la 120 -125°C

(1) Coloana de sterilizare (2) Vas de menţinere (3) Racitor

INSTALAŢIA DE STERILIZARE PRIN INJECŢIE LA 140OC

(1) Ventil de injectie (2) serpentina de menţinere (3) valva de expansiune (4) în vasul de destindere

INSTALAŢIA DE STERILIZARE PRIN SCHIMBĂTOARE DE CĂLDURĂ CU PLĂCI (PELICULARE)

1 – răcitor 2 – preîncălzitor 3 – sterilizator 4 - serpentină de menţinere

ÎN INSTALAŢII CU SCHIMBĂTOARE DE CĂLDURĂ PELICULARE ŞI INJECŢIE DE ABUR