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Paolo Masi » 20.Stabilizzazione termica sostanze alimentari (parte seconda)

Stabilizzazione termica sostanze alimentari

es. 5.1 Calcolo della durata di un trattamento per raggiungere la data letalità ad una assegnata temperatura
Una sospensione contiene 3 10⁵ spore di un microrganismo A , il cui D₁₁₈ è pari a 1.5 min, e 8 (10⁶) spore di un microrganismo B, il cui D₁₁₈ è pari a 0.8 min. La sospensione viene portata istantaneamente a 118 °C . Calcolare il tempo necessario per ottenere nei due casi una probabilità di sopravvivenza di 1/1000.

N_o(A) = 3(10⁵) N_f(A) = 1(10^-3)

Log[3(10⁵)/(10^-3)]= 8,48

D₁₁₈ = 1,5 min

8,48= t/1,5 t = 12,7

No(B) = 8(10⁶) Nf(B)= 1(10^-3)

Log[8(10⁶)/(10^-3)] = t/0,8 = 9,90

t = 7,92

Stabilizzazione termica sostanze alimentari

Esercizio – Calcolo del valore di D₀ assegnato F₀
Il valore di F₀ per il C. Botulinum equivalente a 5 riduzioni decimali è pari a 1.2 min. Calcolare il valore di D₀.

Log(N/N_o) = 5

5 = F_o/D_o = 1,2/D_o

D_o = 0,24 min

Stabilizzazione termica sostanze alimentari

Esercizio – Calcolo del valore di F₀ assegnato D₀
Calcolare il valore di F0 corrispondente ad una probabilità di sopravvivenza del C. Botulinum pari a 1/10¹², nell’ipotesi che l’inquinamento iniziale del prodotto sia pari a 100 spore e che D₀=0.24 min.

N_o = 10²

N_f = 1(10^-12)

Log(10²)/(10^-12) = 14

14 = F_o/D_o

F_o = (0,24)(14) = 3,36 min

Stabilizzazione termica sostanze alimentari

Esercizio – Calcolo della probabilità di sopravvivenza assegnati F0 e N0
Per un dato processo si deve ottenere un F₀=2.88 min. Se ciascuna scatola contiene 10 spore di un microrganismo indesiderato il cui D₀=1.5 min. Calcolare la probabilità di sopravvivenza del microrganismo in ogni scatola.

LogN_o/N = 2,88/D_o

D_o = 1,5 min

LogN_o/N = (2,88/1,5)

10/N = 10^2,88/1,5

N = 0,12

Ovvero 12 in 100 scatole

Stabilizzazione termica sostanze alimentari

Esercizio – Selezione del livello di inoculo per il monitoraggio dell’efficacia del processo di stabilizzazione
In un processo si vuole che la sopravvivenza di un dato microrganismo con un D0=1 min sia di 1/100000, partendo da un valore iniziale di 100. A scopo di controllo si intende adoperare delle confezioni inoculandole con un microrganismo con un D0i=1.5 min. Volendo utilizzare 100 confezioni di controllo, calcolare il livello di inoculo da adoperare se si vuole che il deterioramento di 5 scatole di controllo corrisponda alla desiderata letalità del processo.

No = 10²

N_f=10^-5

Log No/N_f = 7 = Fo/Do

D_o = 1 min

F_o = 7 min

N_fi= 5/100 = 0,05

LogN_oi/0,05 = 7/1,5

D_oi=1,5

N_oi = 2321 spore di inoculo

Stabilizzazione termica sostanze alimentari

Esercizio – Calcolo della durata di un trattamento effettuato a temperature diverse da quella di riferimento
Il valore di Do per il microorganismo di riferimento PA 3679 è 1.2 min, il valore di z per questo microrganismo vale 10 °C. Calcolare la lunghezza del processo per ottenere 8 riduzioni decimali di questo microorganismo alla temperatura di 140,5 °C

D_o = 1,2 min

z = 10°C

NRD = 8

Log N_o/N = 8 = to/1,2

t_o=9,6 min

Log t/t_o = (T_o-T)/z

Log(t/9,6) = (121,1-140,5)/10

t = 0,11 min

Tecnologie alimentari

Autoclavi statiche
Autoclavi rotanti
Autoclavi continue
Autoclavi a pioggia
Autoclavi idrostatiche

Tecnologie alimentari

Log N_o/N_f1 = D_t1T₁/D(T_m1)

Log N_fi/N_f2 = D_t2/D(T_m2)

……………………………………………

Log N_fn-1/N_f = D_Tn/D(T_mn)

Log N_o/N₁ + Log N₁/N₂+….+Log N_fn-1/N_fn = D_t/D(T₁) +D_t/D(T₂)+…+D_t/D(T_mn)

$Log[(No/N_{f1})(N_{f1}/N_{f2})...(N_{fn-1}/N_f)] =\sum_1^n\Delta t/D(Tn)$

Log N_o/N_f = S D_t/D(T_n)

Log N_o/N_f = F_o/D_o

$F_0=\sum_1^n D_0\;\Delta t/D(Tn)=\sum_1^n\frac{\Delta t}{10^{[(T_0-T_{mn})/z]}}$

Sterilizzazione di un alimento inscatolato

Esercizio

Calcolare la durata del periodo di sosta a 140.5 che garantisce l’ottenimento di 8 riduzioni decimali del PA 3679 (z = 21.7 °C, Do = 161 min) in un processo di sterilizzazione durante il quale sono state registrate le seguenti temperature nel punto freddo di una scatoletta cilindrica.

Sterilizzazione di un alimento liquido in un recipiente a perfetta miscelazione

Esercizio
Per la preparazione di alcuni formaggi si adopera un latte contenente 1 UFC di salmonelle per litro. Per motivi di sicurezza si deve effettuare un trattamento di risanamento del latte che assicuri un rischio di sopravvivenza non superiore a 1/1000 per ogni formaggio di 2 Kg. La resa in formaggio è pari al 20%. Si parte da 160 l di latte ( ρ=1008 Kg/m³, cp=3100 J/Kg °K ) inizialmente a 4 °C che vengono immessi in una caldaia provvista di agitatore e riscaldata mediante vapore condensante a 120 °C. La superficie di scambio termico è pari a 0.75 m2 e il coefficiente di scambio globale è pari a 1000 W/m² °K. Il latte viene portato a 68 °C, lasciato a questa temperatura per un tempo adeguato e poi viene rapidamente raffreddato, immettendo nella camicia esterna acqua a 4 °C in modo da raggiungere 37 °C, temperatura a cui il latte viene fatto coagulare. Sapendo che per la salmonella D_82.2 e z valgono 0.0032 min e 7 °C rispettivamente, Calcolare la durata della sosta a 68 °C che garantisce la riuscita dell’operazione.

Calcolo della storia termica

[(UA)/ρCpV)]t = ln[(Tp-T_oL)/(T_p-T_L)]

U = 1000 W/m²°K

A=0,75 m²

R = 1008 kg/m³

Cp= 3100 J/Kg°K

V = 160 lt = 0,16 m³

T_p = 120°C

T_oL = 4 °C

Esercizio – Sterilizzazione di un alimento liquido in un recipiente a perfetta miscelazione

Esercizio – Sterilizzazione di un alimento liquido mediante uno scambiatore tubolare

Del latte viene pastorizzato in laboratorio adoperando uno scambiatore costituito da due serpentine in rame di diametro interno di 2 mm. La prima serpentina è immersa in un bagno di olio a 300 °C e porta il latte da 15 a 70 °C. La seconda serve a mantenere il latte alla temperatura di 70 °C ed è immersa in un bagno di acqua mantenuto a 70 °C. Il coefficiente globale di scambio termico lato latte nella prima serpentina è 300 W/m2 °K. Le proprietà del latte alla temperatura media tra 15 e 70 °C sono ρ=1008 Kg/m3 e cp=3100 J/Kg °K. Sapendo che si vuole trattare una portata di 50 l/h di latte e che il trattamento termico deve essere tale da assicurare 6 riduzioni decimali di salmonella ( D82.2= 0.0032 min, z=7 °C ), calcolare la lunghezza di ciascuna serpentina.