Slide 4 - Esterilização

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Prof. Edmar das Mercês Penha
� Surgiu da necessidade de se ter um controle 
sobre os microrganismos
� Prevenção contra transmissão de doenças 
(alimentos, medicamentos, etc.).
� Preservar determinados materiais da ação dos 
microrganismos.
� Prevenir a contaminação ou crescimento de 
microrganismos indesejáveis.
� Esterilização - consiste em eliminar todas as 
formas de vida de um material ou ambiente, 
incluindo formas vegetativas e esporulação, 
bem como a inativação de vírus.
� Desinfecção - remoção, destruição ou 
inativação de apenas algumas espécies de um 
determinado meio ou material. Geralmente, 
realizada pela adição de agentes químicos que 
atuam seletivamente sobre as diferentes 
espécies.
� Pode usar agentes químicos ou físicos
� Os agentes físicos são considerados processos 
de esterilização e os agentes químicos de 
desinfecção.
� Físicos:
- Calor (seco ou úmido)
- Radiação (para ambientes)
- Filtração (do ar, por exemplo)
� Químicos: ácidos, bases, sais, álcoois, ésteres, 
fenóis, cresóis, aldeídos, halogênios.
� Considera-se esterilização quando a 
eficiência da técnica é de 100%. 
� Qualquer que seja o processo utilizado, a 
eficiência do mesmo é medida pela 
percentagem de formas vivas eliminadas em 
relação ao número inicial de formas vivas.
� E (%) = [(No - Nf)/No]x100
� Pode ser realizada por:
a) Ação do calor
b) Ação de radiações
c) Atrito
d) Agentes químicos não seletivos
e) Filtração
� Calor Úmido 
� Calor Seco
� Binômio tempo-temperatura, que é a base do 
processo
� Suscetibilidade do microrganismo ou das formas 
esporuladas;
� Grau de hidratação (+ hidratados, + suscetíveis);
� Condições ambientais;
� Condutibilidade térmica do meio(calor úmido é
mais eficiente do que o calor seco devido ao 
calor específico da água).
� Provoca desnaturação e coagulação de 
proteínas e ácidos nucleicos;
� É mais eficiente (mais microbicida);
� Alto poder de penetração;
� Exige menores temperaturas;
� Menores tempos de exposição.
� Pasteurização
- Não é uma esterilização. Em geral, utilizam-se 
temperaturas de 60oC por 20/30 minutos.
- É suficiente para destruir apenas formas 
vegetativas.
- Aplicada para leites, cervejas, vinhos e sucos 
(visa eliminar microrganismos patogênicos 
termosensíveis).
- Importante por melhor preservar o sabor ou 
valor nutritivo do alimento.
� Pasteurização
- Esses processos são conhecidos como processos 
lentos LTLT (Low Temperature in Long Time);
- A técnica original de Pasteur evoluiu para novos 
binômios (Tempo x Temperatura) e passaram a 
ser chamados de processos rápidos ou HTST;
- HTST (High Temperature in Short Time).
� Esterilização fracionada: TindalizaTindalizaTindalizaTindalizaççççãoãoãoão
- É um processo descontínuo, no qual o 
produto é aquecido entre 55-100oC e a 
seguir resfriado.
- Este procedimento é realizado três vezes, em 
intervalos de 24 h. Isto permite a germinação 
dos esporos nos intervalos e morte das 
formas vegetativas durante o aquecimento.
� Água em ebulição (água fervente)
- É considerado uma desinfecção, já que pode não 
eliminar formas esporuladas.
� Vapor fluente
- É um processo industrial que utiliza vapor d’água 
como agente desinfectante.
- Realizado em aparelhos chamados Autoclaves, 
sem uso de pressão. 
� Autoclavação (vapor saturado sob pressão)
- É um processo industrial que utiliza vapor 
d’água como agente esterilizante.
- Realizado em aparelhos chamados 
Autoclaves, sob pressão. 
� Com a carga
� Volume de água
� Queda de energia
� Limpeza
� Manutenção
� Embalagens adequadas
� Hospitais
� Industrias Farmacêuticas
� Laboratórios
� Madeireiras
� Industria Alimentícias
� Tratamento de Resíduos de Saúde
QUADRO 1:BINÔMIO TEMPO/TEMPERATURA NECESSÁRIO PARA
DESTRUIÇÃO DE ALGUMAS FORMAS MICROBIANAS. COMPARAÇÃO ENTRE
CALOR SECO E CALOR ÚMIDO.
FORMAS MICROBIANAS CALOR SECO
T(oC) t(h)
CALOR ÚMIDO
T(oC) t(min)
LEVEDURAS 110-115 / 1,5 60-70 / 15
BOLORES 110-115 / 2 70 / 30
BACTÉRIAS 115-120 / 1,5 80 / 15
ESPOROS BACTERIANOS 150-160 / 2 121 / 30
ESPOROS LEVEDURAS 115-120 / 1 100 / 20
ESPOROS BOLORES 115-120 / 1 100 / 30
� Processo Descontínuo ou em Batelada
� Processo Contínuo
� Esterilização em separado: reator e mosto
� Esterilização simultânea (reator + mosto)
� Injeção Direta de Vapor (diluição do meio) ou 
Indireta
� Necessita de agitação mecânica
� Ocorre em 3 etapas: aquecimento, 
esterilização, resfriamento
� Utiliza trocadores de calor em sistema 
contínuo de funcionamento.
� Requer um tanque de retenção.
� Maior rendimento
� Economia de vapor e de água
� Processos LTLT: Tachos encamisados e 
Banhos-Maria.
� Processos HTST: Autoclaves, trocadores de 
calor a placas (TCP) e tubulares (TCT);
� Processos UHT: TCP e TCT
� Processos LTLT: Tachos encamisados e 
Banhos-Maria.
� Processos HTST: Autoclaves, trocadores de 
calor a placas (TCP) e tubulares (TCT);
� Processos UHT: TCP e TCT
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teurizadores.html&h=503&w=530&sz=183&hl=pt-
BR&start=16&um=1&tbnid=j2eom7JzoRQ1mM:&tbnh=125&tbnw=132&prev=/images%3Fq%3Dpasteurizador%26um%3D1%26hl%3Dpt-
BR%26cr%3DcountryBR%26sa%3DN
� Principais Características:
- Altas temperaturas
- Não é tão efetiva
- Lenta transferência de calor
- Ausência de umidade
- Oxidação dos microrganismos
� Flambagem: passagem rápida e repetida na 
chama (objetos de vidro).
� Incineração ou aquecimento ao rubro: 
mantém-se o objeto na chama até atingir-se 
a temperatura do rubro (objetos metálicos).
� Estufas (mais utilizado):
- Calcinação da matéria orgânica (300-600oC por 
alguns minutos).
- Ar quente: T - 150-180oC 2/3h - utilizado para 
recipientes, tubos de vidro, balões vazios. 
� Higienização
� Aquecimento prévio
� Embalagens corretas
� Não abrir a estufa
� Evitar artigos pesados
� Controlar a Temperatura
� Matérias resistentes
� Evitar tecidos, papéis, borrachas
� Perda da capacidade de reprodução 
(irreversível)
� Destruição de estruturas celulares (parede 
celular, membranas, substâncias presentes 
no citoplasma).
� Tempo versus temperatura
� Do microrganismo
� Do meio
� Da temperatura
� Tempo mínimo de destruição
� Exposição a uma temperatura específica
T
Te
Ti
te t
Figura 1 - Curva da esterilização pelo calor
Tml
ln N
t
Figura 2 - Curva de morte térmica
T = constante
� Considerando-se que a esterilização pode ser tratada como 
uma reação química de 1a ordem, tem-se:
◦ dN = -KN (1)
� dt
� Onde,
� No - número de células em qo=0
� N - número de sobreviventes em q
� t - tempo de esterilização
� T - temperatura de esterilização
� K - constante de destruição térmica do microrganismo [K]=h-1 indica quão 
rapidamente o microrganismo é destruído
� Ex: K(células vegetativas) = 10 min-1
� K(formas esporuladas) = 1 min-1
� Integrando a equação (1),
�
� dN = - kt ⇒ ln N - ln No = -Kt
� N
� ln N = -Kt (2) ⇒ N = No.e-Kt (3) 
� No
� A equação (2) também pode ser escrita da seguinte forma:
� ln (No/N)= Kt ⇒ 2,3log (No/N)= Kt (4)
� K = (2,3/t)log (No/N) (5)
ln (No/N)
t
Figura 3 - Curva de morte térmica a diferentes temperaturas
T = 50 oC
T = 60 oC
T = 70 oC
alfa1
alfa2
alfa3
tg alfa = K/2,3
K comporta-se como a constante
das reações químicas, 
em função da temperatura
K = f(T) 
� Assim, segue a equação de Arrhenius, bastando colocar em 
gráficoos valores de K e 1/T (temperatura absoluta, em oK).
� Equação de Arrhenius: K = A.e(-E/RT) (6)
� onde,
� A - constante empírica
� R - constante dos gases ideais = 1,98 cal/gmol.K
� T - temperatura (oK)
� E - energia aparente de ativação da destruição (kcal/mol)
� Aplicando logaritmo à equação (6),
� ln K = ln A - ln e(-E/RT) ⇒
� ln K = lnA - (E/RT)
� 2,3log K = 2,3log A - (E/RT) ⇒ log 
K = log A - [(E/2,3R) (1/T)] (7)
� log K = log A - [(E/2,3R) (1/T)] (7)
� A equação (7) representa a equação de uma reta do tipo 
y=ax+b, onde:
� y = log K
� x = 1/T
� a = -E/2,3.R
� b = log A
log K
1/T
tg alfa = - (E/2,3R)
alfa
Figura 4 - Curva representativa da equação de Arrhenius
Substância Valores típicos de E (Kcal/mol)
nutrientes termossensíveis 2 a 26
vitamina A 14,6
ácido fólico 16,8
tiamina 22
vitamina B12 23
vitamina C 23,1
esporos 60 a 85
� É o tempo necessário para reduzir a um décimo a 
população contaminante.
� Da equação (4): 2,3log (No/N)= Kt
� Se t = D ⇒ K = (2,3/D)log [(No/(N/10)] ⇒
K = 2,3
� e, D = 2,3/K (8)
� A esterilização a altas temperaturas e tempos curtos 
destrói menos nutrientes do que utilizando-se 
temperaturas mais baixas e tempos mais longos. 
� Essa é a base dos processos de esterilização utilizados 
atualmente chamados "high temperature short time" 
(72oC/15s) e que pode ser explicado pela energia 
aparente de ativação da destruição (E).
� Considerando-se duas substâncias quaisquer S1 e S2, com 
energias aparentes de ativação de destruição, respectivamente E1 e 
E2, onde E1>E2. 
� Considerando-se as duas reações de destruição à temperatura T1, 
tem-se os valores correspondentes de K.
� Elevando-se a temperatura para T2, tem-se que a1>a2 pois E1>E2 e 
AB>CD, ou seja, para um mesmo aumento de temperatura, a 
variação da constante de velocidade de destruição térmica é maior 
para a reação de destruição da substância com maior energia de 
ativação.
1/T2 1/T1 1/T
S2
S1
A
C
B
D
log K
Variação de
log K da S1
Variação de
log K da S2
Figura 5 - Gráfico de destruição térmica a temperaturas diferntes
E1 > E2
α1 > α2
T2 > T1
AB > CD