AULA 04. PRINCIPIOS DE PROCESSAMENTO TERMICO

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PRINCÍPIOS DE PROCESSAMENTO TÉRMICO
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Professor Edson Luiz de Oliveira
Farmacêutico – UEL
Especialização e Aperfeiçoamento – UFPR
Mestrado – UFPR
Faculdade Maurício de Nassau
Curso de Farmácia Clinica e Prescrição Farmacêutica – FFB
IOP – Cursos de Capacitação Farmacêutica
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Problematização:
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Por que o calor é um agente eficaz de esterilização?
Quais as etapas necessárias para esterilizar materiais que podem conter endósporos bacterianos?
Por que a Pasteurização não é sinômino de esterilização?
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ESTERILIZAÇÃO - DEFINIÇÃO
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
É a eliminação ou destruição completa de todas as formas de vida microbiana (incluindo os esporulados), sendo executada através de processos físicos e/ou químicos
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
A escolha da técnica de esterilização mais adequada para cada caso depende:
Do tipo de material que deverá passar pelo processo
Da carga microbiana envolvida 
De outras condições para o emprego do método
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
MÉTODOS FÍSICOS
Calor úmido (autoclavagem, pasteurização e tindalização)
Calor seco (flambagem e estufas)
Filtração
Radiação ionizante
Radiação não ionizante
MÉTODOS QUÍMICOS
Líquido (glutaraldeído)
Gasoso (óxido de etileno e peróxido de hidrogênio)
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Métodos de Esterilização
Método
Concentração ou nível
Esterilizantes Físicos
Vapor sob pressão
121ºC ou 132ºCpor diferentes intervalos de tempos
Filtração
Filtros com poros de 0,22-0,45mm; filtro HEPA
Radiação ultravioleta
Exposiçãovariável a comprimento de onda de 254nm
Radiação ionizante
Exposição variável a radiações de micro-ondaou gama
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Métodos de Esterilização
Método
Concentração ou nível
Vapores de gases esterilizantes
Óxido de Etileno
450-1200mg/L a 29ºC até 65ºC por 2-5h
Vapor de Formaldeído
2%-5% a 60ºC-80ºC
Vapor de Peróxido de Hidrogênio
30% a 55ºC até 60ºC
Gás plasma
Gás de peróxido de hidrogênio altamente ionizado
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Métodos de Esterilização
Método
Concentração ou nível
Esterilizantes químicos
Ácidoparacético
0,2%
Glutaraldeído
2%
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ESTERILIZAÇÃO PELO CALOR
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Processo simples
Econômico
Seguro
Eficiente
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Esterilização pelo calor 
Para todos os organismos existe uma temperatura máxima para o crescimento, acima da qual ocorrem efeitos letais
Desnaturação das macromoléculas
A taxa de mortalidade pelo calor é proporcional à concentração de organismos naquele momento, isto é, o tempo necessário para que uma fração definida (por exemplo 90%) de células seja morta independente da concentração inicial
Se desejamos esterilizar uma população microbiana leva-se mais tempo em temperaturas baixas que em temperaturas altas
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ESTERILIZAÇÃO PELO CALOR ÚMIDO
(AUTOCLAVAGEM)
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Emprega vapor de água saturado sob pressão, produzido no interior da autoclave
Efeito ideal: ação conjunta de TEMPERATURA + UMIDADE
A destruição microbiana ocorre por desnaturação e desestabilização da membrana.
Vantagem: água presente induz à eliminação das ligações de hidrogênio, tornando o método mais eficaz e reduzindo o tempo de exposição dos materiais
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
O calor úmido tem maior poder de penetração que o calor seco, produzindo uma redução maior no número de organismos vivos, a uma determinada temperatura
Tempo de redução decimal ou D :
Tempo necessário para uma redução
da densidade populacional em
10 vezes, a uma determinada
temperatura
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
A resistência das células vegetativas e dos endósporos de um mesmo organismo variam consideravelmente.
O endósporos são as estruturas mais termorresistentes conhecidas
O principal fator na resistência ao calor corresponde à quantidade de água e ao estado da água no seu interior
Tempo para redução decimal (D) em autoclave (121ºC)
Endósporos
Células vegetativas
4-5 minutos
0,1-0,5 minuto
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Aplicações:
É um dos processos mais eficiente de esterilização e deve ser escolhido quando o produto for capaz de resistir as temperaturas necessárias e não afetado pela umidade
Tempo usual: 121°C por 15 min
Desvantagem: Não serve para esterilizar pós, líquidos e produtos que não resistem a altas temperaturas
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Equipamento: 
Autoclave: Câmara de aço inox, com uma ou duas portas. Possui válvula de segurança, manômetro e um indicador de temperatura
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Equipamento: 
Autoclave: 
Câmara de esterilização
Entrada do fluido aquecedor
Regulagem fina da temperatura
Entrada e saída de água de resfriamento
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Autoclavagem: Correlação entre a pressão de vapor d'água e a temperatura indicada para autoclavação:
Quanto maior a pressão, maior a T e menor o tempo para esterilização.
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Equipamento: 
Operação de uma Autoclave: 
Remoção de ar (purga)
Elevação de temperatura
Manutenção da temperatura durante o período de esterilização
Resfriamento
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Saiba que...
Objetivo: morte de todos os possíveis organismos vivos. As soluções ao sair do autoclave estão estéreis. Utiliza-se este tipo de esterilização pelo calor úmido para meios de cultura e diversas soluções. Existem vários tipos de autoclaves verticais ou horizontais. Controle: Bacillus stearothermophilus (incubação a 37ºC)
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ESTERILIZAÇÃO PELO CALOR ÚMIDO
(TINDALIZAÇÃO)
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
O material é submetido a sessões de exposição a vapor de água a 100°C, durante um intervalo de 20 a 45 min, com um repouso de 24h entre cada uma dessas sessões.
Pode haver germinação dos esporos entre 2 sessões, mas a esterilização fica garantida com a sua posterior destruição ao fim de todas as etapas. 
Método de aquecimento descontínuo
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
O número de operações pode variar de 3-12 vezes até a obtenção da esterilização completa
Vantagem: mantém praticamente todos os nutrientes e as qualidades organolépticas do produtos
Usada para soluções açucaradas ou com gelatina.
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Saiba que...
Este método consiste numa esterilização fracionada em que o meio sofre 3 aquecimentos em 3 dias consecutivos, para destruição de formas vegetativas bacterianas que evoluem de esporos. Utiliza temperaturas inferiores a 100ºC, e faz-se em banho-maria, onde se mergulham os frascos de meio a esterilizar hermeticamente fechados, durante cerca de 1h, repetindo-se o tratamento em 3 dias consecutivos. 
Objetivo: eliminação de formas esporuladas, as quais germinam quando submetidas a temperaturas de 100ºC, resultando desta germinação as formas vegetativas não resistentes a essa temperatura.
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ESTERILIZAÇÃO PELO CALOR ÚMIDO
(PASTEURIZAÇÃO)
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
A Pasteurização é um processo que reduz a população microbiana do leite e de outros alimentos sensíveis ao calor
Não é sinônimo de esterilização
Originalmente, era empregada para matar bactérias patogênicas (tuberculose, brucelose, febre Q e febre tifoide)
Impede a disseminação de patógenos : Salmonella e Escherichia coli O157:H7.
Impede o crescimento de organismos deteriorantes
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Processo em que o alimento é submetido a temperatura elevada e, a seguir ocorre o resfriamento: isso permite que muitos m.o. sejam mortos
Requer aplicação posterior de outro método de conservação (como a refrigeração ou adição de conservantes), pois os m.o. ainda presentes podem continuar a se proliferar.
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Tratamento térmico menos intenso
Não elimina todos os microorganismos
São destinados, por exemplo, a alimentos que não oferecem condições para a proliferação das bactérias (alimentos ácidos ou muito ácidos)
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Saiba que... Tipos de Pasteutização
Líquido aquecido, permanece
no TANQUE sob agitação pelo tempo necessário para matar os m.o. que se deseja, e então é bombeado para ser resfriado a cerca de 2-4ºC
 Pasteurização lenta (LTLT ): 
- Baixa temperatura longo tempo 
- 63oC por 30min
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
 Pasteurização rápida (HTST): 
 Alta temperatura e curto tempo
 72°C por 15seg 
 Temperaturas mais elevadas em um curto tempo provocam menor alteração nos nutrientes
 É necessário um resfriamento rápido até 4-5°C para impedir que os m.o. termofílicos sobreviventes possam desenvolver-se
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
 Pasteurização rápida (HTST): 
Equipamentos geralmente usados são:
 trocadores de placa
 trocadores tubulares
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Ultra rápida (UHT)
 Temperaturas ultra altas
 Tratamento mais intenso, capaz de destruir esporos
 130˚C a 150˚C por 3 a 5seg
 A qualidade do produto quase não é afetada por este tratamento
 Os equipamentos mais utilizados são trocadores tubulares de alta vazão
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
 Ultra rápida (UHT)
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
 Ultra rápida (UHT)
mecânica
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
 Pasteurização no vasilhame
 Feita em túneis com o líquido (como sucos de frutas, cerveja, refrigerantes, etc) já embalado em recipientes hermeticamente fechados, que são aquecidos por meio de aspersão de água quente ou jatos de vapor
 As mudanças de temperatura devem ser graduais para prevenir choques térmicos em recipientes de vidro
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
 Pasteurização no vasilhame
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ESTERILIZAÇÃO PELO CALOR SECO
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
 A esterilização por calor seco é realizada em fornos ou estufas, aquecidas por meio de gás ou eletricidade e controladas por um termostato.
Mais utilizado: Estufas elétricas.
Calor seco é menos eficaz do que o calor úmido para matar os microorganismos.
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
 Necessário utilizar temperaturas mais altas (T~180°C) e maior tempo de exposição.
Tempo de exposição: varia em função do tipo e da quantidade de material que será esterilizado.
A destruição dos m.o., ocorre devido à desidratação da célula microbiana, seguida de um lento processo oxidativo.
Em meio anidro, os m.o. são mais resistentes ao calor. 
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
Vantagens:
Bom poder de penetração;
Não corrosivo para metais;
Não causa erosão na superfície de vidros.
Desvantagens:
Aquecimento lento;
Longos períodos de esterilização/velocidade de morte lenta;
Altas temperaturas;
Danifica alguns material (embalagem);
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OPERAÇÕES UNITÁRIAS
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ESTERILIZAÇÃO POR FLAMBAGEM
OPERAÇÕES UNITÁRIAS
É a colocação do material sobre o fogo até que o metal fique vermelho.
Vantagem: fácil execução
Desvantagem: Não é seguro, pode não esterilizar alguns tipos de bactérias pelo baixo tempo de exposição. Altera o material (cor escura e cheiro forte).
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Anestésicos Locais
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PRINCÍPIOS DE PROCESSAMENTO TÉRMICO
Professor Edson Luiz de Oliveira, MSc
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