Approfondimenti su Leggi di Bigelow, valori D e z

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Oggetto:

Buonasera a tutti! Forse su questo forum qualcuno può aiutarmi.

Ho compreso i valori D e z, ma vorrei capire se c'è una distinzione fra retta di sterilizzazione e retta di distruzione termica. Il mio libro fà questa distinzione e da ciò che ho capito, le differenza, sta nel fatto che nella prima prende come valore di Y il log di T.D.T (D X n) e quindi il tempo necessario ad ottenere un certo numero di riduzioni decimali, e nella seconda prende come valore di Y il log di D cioè il tempo necessario ad ottenere una sola riduzione decimale, mentre invece il valore di X è sempre, ovviamente, la T (temperatura). Ma quindi le due rette rappresentano la stessa relazione (2° legge di bigelow) e cioè io posso sia scivere:                  log D2=logD1 * 1 /z * (T1-T2),  sia scrivere:

logTDT2=logTDT1*1/z*(T1-T2)?

inoltre nei grafici tempo vs temperatura vengono riportate anche rette di uguale danno termico, per esempio la retta di distruzione del 50% della tiamina. Tale retta è descritta da che equazione? Essendo una cinetica di primo ordine l'equazione che descrive la retta di sterilizzazione può essere applicata anche alla distruzione della tiamina?...esiste un D per la tiamina?

Spero di essermi fatta capire e spero che qualche anima pia possa gentilmente rispondermi!!!!! sono alle prese con l'esame di scienze e tecno alimentari e questo forum potrebbe essere la mia salvezza!!  Grazie in anticipo


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Oggetto: Approfondimenti su Leggi di Bigelow, valori D e z
provaprovaprovaprovaprova

Oggetto:

Ciao:-)

permettimi come faccio sempre un piccolo “cappello introduttivo” per tutti i lettori di TAFF...

Fin dai tempi più remoti il trattamento mediante calore è il più efficace e usuale metodo per la distruzione  dei patogeni.
È proprio dai più comuni trattamenti che usavano già le nostre nonne come contatto con aria calda, vapore acqueo, olio bollente, superficie riscaldata che hanno origine alla pasotrizzazione, sterilizzazione, trattamento con microonde…
Molti batteri patogeni sono mesofili, il che significa che crescono in modo ottimale a temperature  tra i 20 e i 40°C ed è proprio quando le temperature degli alimenti crescono oltre questo limite che la crescita batterica è frenata ed in diversi casi le cellule muoiono.
Ecco che scaldando un alimento oltre la temperatura che definirei “vitale” per un tempo adeguato le cellule microbiche sono danneggiate e distrutte.
Molti sono i fattori determinanti per questo effetto, in particolare la denaturazione dell’acido nucleico (distacco delle due eliche di DNA), delle proteine e degli enzimi termolabili.
La distruzione effettiva dei microrganismi in forma vegetativa inizia a circa 55°C, va da se che  con riduzioni con riduzioni seguenti del 90 % della popolazione nei microrganismi presenti.
Per tempo di riduzione decimale D  si intende l’intervallo di tempo necessario per ottenere una tale riduzione (ad un decimo, pari al 90%) ad una determinata Temperatura in °C.
La curva di distribuzione di un microrganismo (evoluzione del numero di “sopravvissuti” in funzione del tempo, ad una determinata temperatura) può presentare diversi andamenti: andamento logaritmico preceduto da una fase di “latenza convessa, andamento approssimativamente logaritmico e una fase finale di riduzione con un tasso ridotto di “sopravvissuti”.

Sarebbe impossibile tenere conto nel caso pratico di questi valori per una microflora mista per cui per convenzione si suppone che la crescita batterica segua un andamento logaritmico, in altre parole che la popolazione batterica presenti un andamento regolare.
In base a quanto detto la distruzione dei microrganismi non avviene quindi di colpo, bensì esponenzialmente e si può affermare che dopo ogni D (tempo) di riscaldamento, ad una temperatura T °C, il numero di microrganismi si riduce (di un decimo), la sterilità non sarà quindi assoluta.
 Il parametro D  è una costante di tempo per un dato microrganismo, costante a temperatura costante ovviamente

Per ogni microrganismo si può delineare una curva di sopravvivenza ovvero una curva, rettilinea semilogaritmica per quella popolazione microbica a quella temperatura letale.
In base a quanto detto più elevato D tanto più un microorganismo è resistente al calore.

Indipendentemente dal tipo di microrganismo considerato un aumento di temperatura causa una riduzione dei tempi necessari per l’abbattimento: la differenza di temperatura che determina una variazione di 10 volte D è detto valore z, che è una costante e si misura in °C.
Questo valore rappresenta quell’aumento di temperatura che determina un’accelerazione di 10 volte della velocità di distribuzione termica del microrganismo.
Varia con  il ceppo batterico ed è compreso in genere tra + 5° e + 15°C.

Un determinato trattamento termico, per un dato prodotto, in condizioni conosciute, è caratterizzato dal "valore di sterilizzazione" F di quel trattamento.
F è il tempo in minuti alla temperatura di riferimento di 121,1°C che garantisce la riduzione decimale della popolazione iniziale nel prodotto finale.
Tendenzialmente si tendono ad utilizzare temperature superiori per tempi più brevi.

Se non sono stato esaustivo no esitare a chiedere.

A presto e in Bocca al lupo!


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Oggetto:

Ciao:-)

permettimi come faccio sempre un piccolo “cappello introduttivo” per tutti i lettori di TAFF...

Fin dai tempi più remoti il trattamento mediante calore è il più efficace e usuale metodo per la distruzione  dei patogeni.
È proprio dai più comuni trattamenti che usavano già le nostre nonne come contatto con aria calda, vapore acqueo, olio bollente, superficie riscaldata che hanno origine alla pasotrizzazione, sterilizzazione, trattamento con microonde…
Molti batteri patogeni sono mesofili, il che significa che crescono in modo ottimale a temperature  tra i 20 e i 40°C ed è proprio quando le temperature degli alimenti crescono oltre questo limite che la crescita batterica è frenata ed in diversi casi le cellule muoiono.
Ecco che scaldando un alimento oltre la temperatura che definirei “vitale” per un tempo adeguato le cellule microbiche sono danneggiate e distrutte.
Molti sono i fattori determinanti per questo effetto, in particolare la denaturazione dell’acido nucleico (distacco delle due eliche di DNA), delle proteine e degli enzimi termolabili.
La distruzione effettiva dei microrganismi in forma vegetativa inizia a circa 55°C, va da se che  con riduzioni con riduzioni seguenti del 90 % della popolazione nei microrganismi presenti.
Per tempo di riduzione decimale D  si intende l’intervallo di tempo necessario per ottenere una tale riduzione (ad un decimo, pari al 90%) ad una determinata Temperatura in °C.
La curva di distribuzione di un microrganismo (evoluzione del numero di “sopravvissuti” in funzione del tempo, ad una determinata temperatura) può presentare diversi andamenti: andamento logaritmico preceduto da una fase di “latenza convessa, andamento approssimativamente logaritmico e una fase finale di riduzione con un tasso ridotto di “sopravvissuti”.

Sarebbe impossibile tenere conto nel caso pratico di questi valori per una microflora mista per cui per convenzione si suppone che la crescita batterica segua un andamento logaritmico, in altre parole che la popolazione batterica presenti un andamento regolare.
In base a quanto detto la distruzione dei microrganismi non avviene quindi di colpo, bensì esponenzialmente e si può affermare che dopo ogni D (tempo) di riscaldamento, ad una temperatura T °C, il numero di microrganismi si riduce (di un decimo), la sterilità non sarà quindi assoluta.
 Il parametro D  è una costante di tempo per un dato microrganismo, costante a temperatura costante ovviamente

Per ogni microrganismo si può delineare una curva di sopravvivenza ovvero una curva, rettilinea semilogaritmica per quella popolazione microbica a quella temperatura letale.
In base a quanto detto più elevato D tanto più un microorganismo è resistente al calore.

Indipendentemente dal tipo di microrganismo considerato un aumento di temperatura causa una riduzione dei tempi necessari per l’abbattimento: la differenza di temperatura che determina una variazione di 10 volte D è detto valore z, che è una costante e si misura in °C.
Questo valore rappresenta quell’aumento di temperatura che determina un’accelerazione di 10 volte della velocità di distribuzione termica del microrganismo.
Varia con  il ceppo batterico ed è compreso in genere tra + 5° e + 15°C.

Un determinato trattamento termico, per un dato prodotto, in condizioni conosciute, è caratterizzato dal "valore di sterilizzazione" F di quel trattamento.
F è il tempo in minuti alla temperatura di riferimento di 121,1°C che garantisce la riduzione decimale della popolazione iniziale nel prodotto finale.
Tendenzialmente si tendono ad utilizzare temperature superiori per tempi più brevi.

Se non sono stato esaustivo no esitare a chiedere.

A presto e in Bocca al lupo!

Ciao Marco e grazie mille davvero  per la celere risposta!!!!

Ma ti chiedo.....alla luce di quanto detto, avendo a che fare con un grafico tempo-Temperatura (semilog) usato al fine di scegliere le condizioni ottimali di trattamento, dove, per un dato prodotto (per esempio il latte) sono riportate le relazioni tempo-Temperatura di pari efficacia sterilizzante, (e quindi poniamo che tali condizioni t-T permettano, tutte,  5 riduzioni decimali),  tali punti disegnano la RETTA DI STERILIZZAZIONE, e io vorrei sapere: Qual'è l'equazione che descrive tale retta?

Inoltre (DUBBIO MAGGIORE) nel medesimo grafico sono riportate anche le relazioni t-T di pari danno termico, e cioè per esempio le condizioni t-T che determinano una distruzione del 50% della lisina, o tiamina, ecc.. tali relazioni disegnano RETTE DI DANNO TERMICO, e io vorrei sapere: Qual'è l'equazione che descrive tali rette? 

Il mio dubbio è quindi sapere quali sono le equazioni matematiche che descrivono sia le rette di pari danno termico, sia le rette di sterilizzazione.

Questo è il dubbio più importante ma, già che ci sono ti chiedo anche:

Se il parametro D è scelto solo come semplificazione matematica, del valore 2,303/K, esiste quindi un D anche per la distruzione della Tiamina? e per la Lisina? e quindi, più in generale, per le reazioni di danno termico che seguono una cinetica di primo ordine?

Io ti ringrazio ancora moltissimo, e spero di essermi fatta capire!! GRAZIE GRAZIE

Sandra


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Oggetto:

Ciao Sandra,

mi permetto di entrare nella discussione in quanto tra poco sarò anche io alle prese con un esame che tratta gli argomenti da te citati!

- Se non ho capito male la tua domanda, in un grafico t-T (in realtà noi sull'asse Y mettiamo D) la retta è rappresentata dalla seconda legge di Bigelow!

- Per quanto riguarda le reazioni di danno termico, dovrebbero specificare se si tratta di cinetiche del primo, secondo o di ordine zero, in quanto a seconda di questa

informazione si applicano equazioni diverse!

Ad esempio per una reazione del primo ordine l'equazione è:

ln C(finale)/C(iniziale)= - k t

- Il parametro D (come hai scritto D=2.303/k) come saprai é il tempo di riduzione decimale, e corrisponde quindi al tempo per ridurre di 10 volte la popolazione iniziale ad

una certa temperatura letale (cioè per distruggere il 90% dei microrganismi iniziali). A rigor di logica, visto che la distruzione, ad esempio della tiamina, è un effetto da limitare

(almeno negli esercizi proposti dalla mia Prof.ssa si parla di riduzioni del 10-20%) non penso abbia senso parlare di D in questo caso ( visto che implica una riduzione del 90%!!)

Spero di aver chiarito i tuoi dubbi!!

Timothy


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Oggetto:

Ciao Timothy!!

Grazie mille per avermi risposto...ma ancora non capisco una cosa!!!

Ho capito e ti ringrazio molto che un tempo di riduzione decimale per la tiamina...sarebbe improponibile! o meglio che caspita di danno megagalattico...ahahha

Per quanto riguarda invece la retta di sterilizzazione:

...mettiamo che io voglia ottenere 5 riduzioni decimali della mia popolazione microbica! Il tempo necessario ad ottenerle ad una data T è superiore a D, no? sarebbe D x 5 giusto?

Le relazioni tempo temperatura che mi permettono di ottenere tale effetto sterilizzante sono molte! e io le metto tutte in un grafico t-T.

Cioè riporto su di un grafico semilog. tutte le relazioni t-T che mi permettono di ottenere un determinato effetto sterilizzante (= 5 riduzioni decimali) ....alla T1 il tempo necessario ad ottenere 5 riduzioni decimali sarà t1, alla T2 il tempo necessario ad ottenere 5 riduzioni decimali sarà t2 ...e così via...ma stò riportando il tempo necessario ad ottenere 5 riduzioni decimali e non una...quindi non D, ma D x 5...o no??

 In sintesi ciò che non capisco è perchè io dovrei mettere in ordinata D, quando il tempo che devo riportare è D x5 ?

Chi cavolo metto in ordinata??

Non sò se lo usi, ma il MANUALE DI TECNOLOGIE ALIMENTARI il C. Peri.. a pag 235 del primo volume riporta nella figura 12.4 quello che ti stò chiedendo..

Io non lo sò forse mi stò incasinando per nulla!! Però vi prego se c'è qualcuno che mi sà dare una risposta...parli oraaaaaaaaaaaaaaa!!!

intanto Timothy ti ringrazio tantissimo per essere intervenuto e per avermi aiutata!!!

Buonostudio

Sandra


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Oggetto:

Ciao Sandra,

so che sotto esame sembra che i dubbi non finiscano mai!

Comunque ti riporto la spiegazione che la mia Prof.ssa ha dato riguardo al tuo dubbio delle 5 riduzioni decimali:

 

 

Tempo di sterilizzazione

Spesso al posto del valore del tempo di riduzione decimale( D) si adotta il valore

del tempo di sterilizzazione (τ) o tempo di morte termica (TDT, thermal

death time). Questo tempo corrisponde al tempo necessario ad ottenere il

numero di riduzioni decimali necessarie al fine di conseguire la sterilizzazione

commerciale o comunque di ottenere l’effetto sterilizzante desiderato.

Ad esempio, se per un dato microrganismo D(120°C) = 25 secondi e si devono

ottenere 6 riduzioni decimali, τ(120°C) sarà pari a 25*6 = 150 secondi. Il tempo di

sterilizzazione è definito ad una data temperatura ed è un multiplo di D a quella

temperatura.

 

Quindi, in ordinata metti τ (che sarebbe tau)!!

 

Ti riporto anche un altro esempio sperando che possa ulteriormente facilitare il chiarimento!

 

Esempio di trattamento per la distruzione di spore di C. botulinum

Se per le spore di C. botulinum

D121 = 2.24 minuti

e l'obbiettivo è la riduzione delle spore di 12 volte

log N0/N = 12

il trattamento dovrebbe durare:

t = D x log N0/N

t = 2.24 x 12 = 26.88 minuti a 121°C

 

 

Spero di aver risposto alla tua domanda!

 

Timothy


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Oggetto:

Sìììììììììììììììììììììììììììììììììììììììììììììììì!!!!!!!!!!!!!! Finalmente  GRAZIE GRAZIE GRAZIE ED ANCORA GRAZIE Timothy!!!! Sei un mito!!!

Su quella cappero di ordinata metto tau...è quello che volevo sentirmi dire!!

Però a questo punto l'equazione della retta di sterilizzazione sarà, non più (come da seconda legge di B.) :  log D2= log D1 x - 1/z (T2- T1)

perchè usando questa equazione, sulle ordinate avrei logD2.....

ma abbiamo detto che in ordinata ho tau..giusto?

e quindi l'equazione sarebbe:

log tau2=log tau1 x - 1/z (T2-T1)

o no?...ho sbagliato??

Comunque davvero davvero...ma davvero eh...GRAZIE!!!! Ed è vero sotto esame anche le cose che ti sembravano ovvie...diventano ENORMI PUNTI DI DOMANDA!!

Sandra

 

 

 


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Oggetto:

Solitamente io faccio tutti i calcoli con la seconda legge di Bigelow quindi ultizzo D oppure K e una volta trovato il risultato mi trovo tau! Ovviamente, quest'ultimo sarà il valore

da mettere nel grafico!

Ad esempio, se sai che τ=5 D, devi prima trovarti D per poter sapere τ di conseguenza risolvi l'equazione di Bigelow per trovare D, successivamente potrai trovare τ!

 

Per curiosità, che esame stai preparando?

 

Timothy


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Oggetto:

Grazie ancora Timothy!!

Ho capito!! ma per capire ancora meglio, potresti farmi un esempio pratico?....nel senso, ho un generico prodotto alimentare (latte o quello che vuoi), e voglio sterilizzarlo! come procedo? Dall' applicazione delle leggi di Bigelow, fino ad arrivare al grafico t-T di cui abbiamo parlato, dove in ordinata inserisco tau?

Mi dispiace disturbarti continuamente e spero che le mie domande non siano troppo banali! comunque io stò studiando per l'esame di Scienze e Tecno. Alim. e tu?

Ti ringrazio nuovamente!!

Buonagiornata e Buonostudio

Sandra

 


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Oggetto:

Ciao Sandra,

sarebbe utile inviarti in allegato qualche esercizio svolto ma non ho la più pallida idea di come fare nel Forum. Tu sai come allegare file?

 

A parole ti posso ad esempio dire che:

se devi costruire una retta di sterilizzazione con 5 riduzioni decimali (e temperature comprese tra 110-150°C) e conosci:

k(120°C) = 0.011

E(att) = 345 357 J/mol

 

 

calcoli prima  D = 2.303/0.011 = 209.04 s             

poi trovi     tau = 5 D= 1047 s                e questo sarà il primo valore di tau da mettere nel grafico tau/T (ovviamente alla temperatura di 120°C)

 

 

successivamente usi l'equazione       ln k1/k2 = E(att)/R * (1/T2 - 1/T1)         

che per noi diventerà    ln k(150°C)/0.011 = 345357/8.314 * (1/(273+120) - 1/(273+150))       (puoi scegliere un altro valore della temperatura compreso nell'intervallo dato dal problema)

ottieni poi      k(150°C) = 19.8

dal quale ricavi    D = 2.303/19.8 = 0.116 s

per ottenere finalmente       tau = 5 D = 0.58                   e questo è il secondo punto da mettere nel grafico tau/T (alla temperatura di 150°C)

 

avendo così ottenuto due punti, puoi tracciare la tanto attesa retta!!!!

Spero di essere stato chiaro!!!!

 

 

Comunque io sono inscritto al corso di laurea in scienze e tecnologie alimentari e in particolare l'esame è "operazioni unitarie della tecnologia alimentare"!!

 

Timothy


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Parole chiave (versione beta)

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