El tiempo de muerte térmica es el tiempo que tarda en matarse una bacteria específica a una temperatura específica . Se desarrolló originalmente para el envasado de alimentos y ha encontrado aplicaciones en la cosmética , la producción de alimentos sin salmonela para animales (por ejemplo, aves de corral) y productos farmacéuticos .
En 1895, William Lyman Underwood , de la Underwood Canning Company , una empresa alimentaria fundada en 1822 en Boston (Massachusetts) y posteriormente trasladada a Watertown (Massachusetts) , se puso en contacto con William Thompson Sedgwick , director del departamento de biología del Instituto Tecnológico de Massachusetts , para informarle de las pérdidas que su empresa estaba sufriendo debido a las latas hinchadas y reventadas a pesar de la tecnología de retorta más moderna disponible. Sedgwick le dio a su asistente, Samuel Cate Prescott , una tarea detallada sobre lo que había que hacer. Prescott y Underwood trabajaron en el problema todas las tardes desde finales de 1895 hasta finales de 1896, centrándose en las almejas enlatadas . Primero descubrieron que las almejas contenían esporas bacterianas resistentes al calor que podían sobrevivir al procesamiento; luego, que la presencia de estas esporas dependía del entorno en el que vivían las almejas; y, por último, que estas esporas morirían si se procesaban a 250 ˚F (121 ˚C) durante diez minutos en una retorta.
Estos estudios dieron lugar a una investigación similar sobre langosta , sardinas , guisantes , tomates , maíz y espinacas enlatados . El trabajo de Prescott y Underwood se publicó por primera vez a finales de 1896, y aparecieron más artículos entre 1897 y 1926. Esta investigación, aunque importante para el crecimiento de la tecnología alimentaria , nunca fue patentada. Allanaría el camino para la investigación sobre el tiempo de muerte térmica, que fue iniciada por Bigelow y C. Olin Ball entre 1921 y 1936 en la Asociación Nacional de Conservadores (NCA).
La investigación de Bigelow y Ball se centró en el tiempo de muerte térmica de Clostridium botulinum ( C. botulinum ), que se determinó a principios de la década de 1920. La investigación continuó con estudios de envases de conservas inoculados que fueron publicados por la NCA en 1968.
El tiempo de muerte térmica se puede determinar de dos maneras: 1) mediante gráficos o 2) mediante fórmulas matemáticas.
Esto se expresa generalmente en minutos a una temperatura de 250 °F (121 °C). Esto se designa como F 0 . Cada cambio de 18 °F o 10 °C da como resultado un cambio de tiempo por un factor de 10. Esto se mostraría como F 10 121 = 10 minutos (Celsius) o F 18 250 = 10 minutos (Fahrenheit).
Una relación letal ( L ) también es un efecto esterilizante a 1 minuto a otras temperaturas con ( T ).
donde T Ref es la temperatura de referencia, generalmente 250 °F (121 °C); z es el valor z y T es el punto de calor más lento de la temperatura del producto.
Antes de la llegada de las computadoras, esto se representaba gráficamente en papel semilogarítmico, aunque también se puede hacer en programas de hojas de cálculo . El tiempo se mostraría en el eje x, mientras que la temperatura se mostraría en el eje y . Esta sencilla curva de calentamiento también puede determinar el factor de retardo ( j ) y la pendiente ( f h ). También mide la temperatura del producto en lugar de la temperatura de la lata.
donde I = RT (temperatura de retorta) − IT (temperatura inicial) y donde j es constante para un producto dado.
También se determina en la ecuación que se muestra a continuación:
donde g es el número de grados por debajo de la temperatura de la retorta en una curva de calentamiento simple al final del período de calentamiento, B B es el tiempo en minutos desde el comienzo del proceso hasta el final del período de calentamiento, y f h es el tiempo en minutos requerido para que la porción de línea recta de la curva de calentamiento trazada semilogarítmicamente en papel o en una hoja de cálculo de computadora pase a través de un ciclo logarítmico.
En este método también se utiliza una curva de calentamiento rota cuando se trabaja con diferentes productos en el mismo proceso, como por ejemplo en el caso de la sopa de pollo con fideos, en la que la carne y los fideos tienen diferentes tiempos de cocción. Es más compleja que la curva de calentamiento simple para el procesamiento.
En la industria alimentaria, es importante reducir la cantidad de microbios en los productos para garantizar la seguridad alimentaria adecuada . Esto se hace generalmente mediante el procesamiento térmico y la búsqueda de formas de reducir la cantidad de bacterias en el producto. Las mediciones de tiempo y temperatura de la reducción bacteriana se determinan mediante un valor D, es decir, cuánto tiempo llevaría reducir la población bacteriana en un 90 % o un log 10 a una temperatura determinada. Este punto de referencia del valor D (D R ) es 250 °F (121 °C).
Se utiliza z o valor z para determinar los valores de tiempo con diferentes valores D a diferentes temperaturas con su ecuación que se muestra a continuación:
donde T es la temperatura en °F o °C.
Este valor D se ve afectado por el pH del producto, donde un pH bajo tiene valores D más rápidos en varios alimentos. El valor D a una temperatura desconocida se puede calcular [1] conociendo el valor D a una temperatura dada siempre que se conozca el valor Z.
El objetivo de la reducción en el envasado es la reducción 12- D de C. botulinum, lo que significa que el tiempo de procesamiento reducirá la cantidad de esta bacteria en un factor de 10 12 . La D R para C. botulinum es de 0,21 minutos (12,6 segundos). Una reducción 12-D tardará 2,52 minutos (151 segundos).
Esto se enseña en cursos universitarios de ciencia de los alimentos y microbiología y es aplicable a la fabricación de cosméticos y productos farmacéuticos.
En 2001, el Centro de Fabricación de Alimentos Integrados por Computadora y la Planta Piloto de la Universidad de Purdue pusieron en línea la fórmula de Ball para su uso.
