A Aplicabilidade do método de Ball para o cálculo da letalidade de processos de esterilização em autoclaves a vapor desaeradas por água

Resumo do artigo: “Aplicabilidade do método de Ball para o cálculo da letalidade de processos de esterilização em autoclaves a vapor desaeradas por água”

Nome: Willian de Paula Gomes                 Turma: 11A                 Data: 12/06/18

O objetivo do artigo consistiu em verificar a aplicabilidade do Método de Ball para o cálculo do valor F0 em produtos convectivos e condutivos, esterilizados em uma autoclave a vapor desaerada por água.

        Uma autoclave, realiza o processo de esterilização em 3 etapas: subida da temperatura (desaeração e pressurização da autoclave até a temperatura de processo), esterilização e resfriamento. Geralmente ela é utilizada no processo térmico para garantir a qualidade sensorial e, principalmente, a segurança microbiológica do alimento. O processamento térmico pode ser expresso através do cálculo da letalidade do processo em função do tempo em minutos e a uma temperatura de referência. A partir do histórico de temperatura do ponto de aquecimento mais lento, da temperatura da autoclave e do tempo de processo, o cálculo do processamento térmico pode ser obtido através do Método Genérico ou Método Matemático de Ball, ambos baseados na somatória das taxas letais, porém com procedimentos diferentes.

        O Método Genérico foi o ponto de partida no estudo de processamento térmico de alimentos embalados, é um método exato, baseado na somatória das taxas letais obtidas por curvas reais de penetração de calor, porém é limitado ao que concerne à simulação de processos térmicos. Já o Método de Ball, a simulação dos processos foi permitida e a rotina de cálculo facilitada. Por sua versatilidade, é amplamente utilizado na indústria.

        Para a realização do experimento, montou-se um sistema autoclave-bomba-tanque nas instalações da planta piloto de operações unitárias do Grupo de Engenharia de Processos – GEPC - ITAL. Durante a esterilização a temperatura da autoclave era controlada por uma válvula posicionadora, conectada a um sensor de temperatura PT-100, posicionando no nicho da autoclave ao lado de um termômetro de mercúrio. Já a desaeração foi realizada por água e pelo método convencional, por arraste de vapor. Além disto, os testes foram realizados com carga máxima. Para isto, 150 latas do tipo atum foram preenchidas com água e betonita, de modo que ficasse sem espeço livre e recravadas. As latas foram dispostas de modo vertical desalinhado em sete camadas. Este arranjo permitiu que as latas não ficassem perfeitamente sobrepostas. Para o acompanhamento da temperatura do produto e da autoclave foram instalados 7 termopares em diferentes pontos da autoclave  e no interior de três latas, em alturas diferentes. A temperatura de processo foi programada para 121oC, com vapor saturado  a 6 bar de pressão manométrica.

        Tendo em mãos o histórico de temperatura da autoclave de do produto de cada processo, a letalidade foi calculada pelo Método Genérico e pelo Modelo Matemático de Ball. O microorganismo de referência foi o C. botulinum com a temperatura de referência e valor do parâmetro de letalidade do microorganismo alvo a ser destruído em minutos (z) de 121oC e 10oC, respectivamente. Foi plotados os gráficos do histórico de temperatura nos processos com autoclave desaerada por água à 80oC e, por vapor, carregada tanto com produto convectivo como condutivo. No processo de desaeração convencional, foi considerado como desaeração o momento em que os 4 termopares instalados dentro de diferentes pontos da autoclave marcaram o mesmo valor de temperatura. No processo de desaeração usando água, foi considerado o período entre o início de entrada de vapor na autoclave (início do esvaziamento) até o total preenchimento do equipamento com vapor (final do esvaziamento), quando os quatro sensores convergiram para o mesmo valor de temperatura.

O valor de Fo obtido pelo método Genérico foi calculado pelo próprio aquisitor de temperatura Ellab, a partir das equações da taxa letal de processo e da somatória das contribuições letais de cada estágio de temperatura em todo o processo. Já em relação ao método Ball foram levantados os parâmetros de letalidade fh (fator de tempo) e jh (fator de atraso de temperatura) a partir da curva de aquecimento, e então aplicados a uma rotina de cálculos de equações do método Ball.

Verificou-se que os valores da letalidade obtidos pelo Método de Ball sempre foram inferiores aos obtidos pelo Método Genérico, confirmando a segurança deste método também em processos utilizando desaeração por água. Os resultados das duas metodologias de cálculo variaram de 4,2 a 12,6%. Já os valores das diferenças do cálculo de Fo apresentaram-se semelhantes. Para valores da mesma ordem de grandeza de F0 a diferença entre os resultados dos dois cálculos foram semelhantes entre si , independentemente do tipo de desaeração adotada. Já nos testes convectivos com desaeração por água, verificou-se que a diferença entre os valores reais e percentuais de F0 obtidos pelas duas metodologias de cálculo decresceu com o aumento da temperatura da água de desaeração. Nos testes de desaeração ´por água à 25oC, as diferenças entre os valores de F0 obtidos pelo Método Genérico e de Ball foram de 1,40min (16%) e 1,28min (13%). Já nos teste realizados com a autoclave desaerada com água a 80 °C, a diferença dos valores obtidos foram de 0,76 min (8,3 %) e 0,72 min (8 %), os quais ficaram próximos dos valores de F0 obtidos por desaeração convencional.