5. STERILEZÉS. Fogalmak: STERILEZÉS STERILEZÉS. BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 1

Hasonló dokumentumok
5. STERILEZÉS. Fogalmak:

3. STERILEZÉS STERILEZÉS

Hőkezelés az élelmiszeriparban

ÉLELMISZERIPAR ISMERETEK EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

Az élelmiszerek tartósítása. Dr. Buzás Gizella Áruismeret bolti eladóknak című könyve alapján összeállította Friedrichné Irmai Tünde

Ellenáramú hőcserélő

Készítette Dr. Rajkó Róbert

Élelmiszerbiztonság mesterfokon. Kis vízaktivitású élelmiszerek Növekvő mikrobiológiai kockázat?

Húsipari technológiai, termékfejlesztési, tartósítási újdonságok, nemzetközi trendek, a nagynyomású technika lehetőségei

Challenge tesztek az élelmiszeriparban Gasparikné Reichardt J., Borókay Zs., Zoller L., Kovácsné Kis É., Reskóné Nagy M.

FIZIKA. Ma igazán belemelegszünk! (hőtan) Dr. Seres István

Az anyagok lehetséges állapotai, a fizikai körülményektől (nyomás, hőmérséklet) függően. Az anyagokat általában a normál körülmények között jellemző

S Z I N T V I Z S G A F E L A D A T O K

Művelettan 3 fejezete

2. A MIKROBÁK ÉS SZAPORÍTÁSUK

Egy részecske mozgási energiája: v 2 3 = k T, ahol T a gáz hőmérséklete Kelvinben 2 2 (k = 1, J/K Boltzmann-állandó) Tehát a gáz hőmérséklete

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

Halmazállapot-változások

Belső energia, hőmennyiség, munka Hőtan főtételei

ÁGAZATI SZAKMAI ÉRETTSÉGI VIZSGA VEGYÉSZ ISMERETEK EMELT SZINTŰ SZÓBELI VIZSGA MINTAFELADATOK ÉS ÉRTÉKELÉSÜK

2. A hőátadás formái és törvényei 2. A hőátadás formái Tapasztalat: tűz, füst, meleg edény füle, napozás Hőáramlás (konvekció) olyan folyamat,

Danfoss Hőcserélők és Gömbcsapok

6B. Előadás Élelmiszeripari műveletek mikrobiológiai vonatkozásainak áttekintése

ÖSSZEFOGLALÁS HŐTANI FOLYAMATOK

Működésbiztonsági veszélyelemzés (Hazard and Operability Studies, HAZOP) MSZ

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Termodinamika (Hőtan)

Minta. ÉLELMISZERIPARI ALAPISMERET ÉRETTSÉGI VIZSGA ÍRÁSBELI TÉTEL Középszint MINTA TESZT FELADATSOR

F. F, <I> F,, F, <I> F,, F, <J> F F, <I> F,,

Aszeptikus technológia

Szabadentalpia nyomásfüggése

STERILEZÉS ASZEPTIKUSSÁG -- ASEPTICITY

Csőköteges hőcserélők korrózióálló / saválló acélból Típus: EHC6; EHC13; EHC20; EHC26 Általános ismertető

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

ANYAGTUDOMÁNY ÉS TECHNOLÓGIA TANSZÉK Fémek technológiája

Fűtési rendszerek hidraulikai méretezése. Baumann Mihály adjunktus Lenkovics László tanársegéd PTE MIK Gépészmérnök Tanszék

ÉLELMISZER-IPARI ALAPISMERETEK

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

TestLine - Fizika 7. osztály Hőtan Témazáró Minta feladatsor

Reakciókinetika. aktiválási energia. felszabaduló energia. kiindulási állapot. energia nyereség. végállapot

S Z I N T V I Z S G A F E L A D A T O K

5. Laboratóriumi gyakorlat

Mikrobiális ökológia

Szakmai ismeret A V Í Z

ÉLELMISZER-IPARI ALAPISMERETEK

Reakciókinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

TERMÉKMINŐSÍTÉS ÉS TERMÉKHIGIÉNIA. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Kinetika. Általános Kémia, kinetika Dia: 1 /53

Légköri termodinamika

Anyagvizsgálati módszerek Elektroanalitika. Anyagvizsgálati módszerek

4.4 BIOPESZTICIDEK. A biopeszticidekről. Pécs Miklós: A biotechnológia természettudományi alapjai

Hogyan mûködik? Mi a hõcsõ?

Hőtan I. főtétele tesztek

Gáztörvények tesztek

Gáztörvények tesztek. 2. Azonos fajtájú ideális gáz különböző mennyiségei töltenek ki két hőszigetelt tartályt. Az egyik

ÉLELMISZERIPAR ISMERETEK KÖZÉPSZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA JAVÍTÁSI-ÉRTÉKELÉSI ÚTMUTATÓ

(2006. október) Megoldás:

KÍSÉRLETEK HŐVEL ÉS HŐMÉRSÉKLETTEL KAPCSOLATBAN

SZÁLLÍTÓSZALAG ELŐFŐZŐ/FŐZŐBERENDEZÉS

Lemezeshőcserélő mérés

Fizika feladatok. 1. Feladatok a termodinamika tárgyköréből november 28. Hővezetés, hőterjedés sugárzással. Ideális gázok állapotegyenlete

Alkalmazás a makrókanónikus sokaságra: A fotongáz

A hőtan fő törvényei, fő tételei I. főtétel A tárgyak, testek belső energiáját két módon lehet változtatni: Termikus kölcsönhatással (hőátadás, vagy

Égés és oltáselmélet I. (zárójelben a helyes válaszra adott pont)

Hőszivattyúk - kompresszor technológiák Január 25. Lurdy Ház

A gáz halmazállapot. A bemutatót összeállította: Fogarasi József, Petrik Lajos SZKI, 2011

Munka, energia, teljesítmény

ÉPÜLETGÉPÉSZET ISMERETEK

Fordított ozmózis. Az ozmózis. A fordított ozmózis. Idézet a Wikipédiából, a szabad lexikonból:

S Z I N T V I Z S G A F E L A D A T O K

SEJTFELTÁRÁS. 4. Sejtfeltárás. Pécs Miklós: Fermentációs feldolgozási műveletek. BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 1

Energia. Energia: munkavégző, vagy hőközlő képesség. Kinetikus energia: a mozgási energia

Kaméleonok hőháztartása. Hősugárzás. A fizikában három különböző hőszállítási módot különböztetünk meg: Hővezetés, hőátadás és a hősugárzás.

Mesterséges Intelligencia MI

TestLine - Fizika hőjelenségek Minta feladatsor

ÉLELMISZER-IPARI ALAPISMERETEK

AZ ÉPÜLETEK ENERGETIKAI JELLEMZŐINEK MEGHATÁROZÁSA ENERGETIKAI SZÁMÍTÁS A HŐMÉRSÉKLETELOSZLÁS JELENTŐSÉGE

1. feladat Összesen 8 pont. 2. feladat Összesen 18 pont

Munka, energia, teljesítmény

Vannak-e légtelenítő légbeszívó szelepek a nyomott víziközmű vezetékeken, és ha igen, miért nincsenek?

A gyakorlat célja az időben állandósult hővezetési folyamatok analitikus számítási módszereinek megismerése;

A 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet (25/2014 (VIII.26) NGM rendelet által módosított) szakmai és vizsgakövetelménye alapján.

8. oldaltól folytatni

Tartósítási eljárások

Polimerek fizikai, mechanikai, termikus tulajdonságai

1.1 Hasonlítsa össze a valós ill. ideális folyadékokat legfontosabb sajátosságaik alapján!

Diffúzió. Diffúzió. Diffúzió. Különféle anyagi részecskék anyagon belüli helyváltoztatása Az anyag lehet gáznemű, folyékony vagy szilárd

Pécsvárad Kft Pécsvárad, Pécsi út 49. Tel/Fax: 72/ Szerzők:

DL drainback napkollektor rendszer vezérlése

A szilárd testek alakja és térfogata észrevehetően csak nagy erő hatására változik meg. A testekben a részecskék egymáshoz közel vannak, kristályos

Hőtan 2. feladatok és megoldások

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

3. A kémiai reakciók sebessége

Diffúzió. Diffúzió sebessége: gáz > folyadék > szilárd (kötőerő)

FIZIKA I. Ez egy gázos előadás lesz! (Ideális gázok hőtana) Dr. Seres István

PREVENTÍV ÁLLOMÁNYVÉDELEM A GYAKORLATBAN. P. Holl Adrien Budapest Főváros Levéltára

Anyagismeret 2016/17. Diffúzió. Dr. Mészáros István Diffúzió

TU 7 NYOMÁSSZABÁLYZÓ ÁLLOMÁSOK ROBBANÁSVESZÉLYES TÉRSÉGÉNEK MEGHATÁROZÁSA ÉS BESOROLÁSA AZ MSZ EN :2003 SZABVÁNY SZERINT.

4. A metil-acetát lúgos hidrolízise. Előkészítő előadás

1. feladat Összesen 25 pont

Átírás:

5. STERILEZÉS A mikrobák tenyésztésénél általában arra törekszünk, hogy a berendezésben kizárólag a kiválasztott mikrobatörzs szaporodjon. A környezet, azaz a fermentor, a tápoldat, minden anyag viszont sokféle mikrobával szennyezett ezeket a folyamat megkezdése előtt el kell pusztítani ez a sterilezés. Fogalmak: Sterilezés: adott rendszerben lévő összes mikroba elpusztítása Aszeptikusság: a mikrobák távoltartása a rendszertől (csíramentes állapot fenntartása) aszeptikus működés = steril működés Elszigetelés/izolálás: a mikrobáink távol tartása a környezettől 1 STERILEZÉS A mikroorganizmusokat többféle módszerrel is elpusztíthatjuk, használhatunk fizikai módszereket, illetve kémiai anyagokat. 2 STERILEZÉS Fizikai módszerek a hőkezelés, a szűrés, nagy energiájú besugárzás (UV, ). Ipari méretekben a hőkezelés a legkönnyebben kivitelezhető eljárás, ezért az ipari gyakorlatban a sterilezésre általában gőzfűtést használnak. Miért pusztulnak el a mikroorganizmusok magas hőmérsékleten? Fehérjéik denaturálódnak Membránszerkezeteik megolvadnak, elfolynak, felbomlanak Emlékeztető: a mikrobák növekedése az optimális hőmérséklet felett lelassul, majd megáll, azután pusztulásba fordul. 3 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 1

Sterilezés hővel: Száraz hő: a tárgyakat szárazon, levegőben hőkezeljük (150-160 fokon, ~2 órán keresztül) Nedves hő: az anyagokat (víz)gőztérben hőkezeljük (120-122 fokon 20-30 percig). (Táp)oldatokat is lehet, túlnyomás alatt. Ehhez a hőmérséklethez ~1,2 bar túlnyomás tartozik (autokláv, kukta). Pasztőrözés: maximum 100 C-os hőkezelés, amely csak a mikrobák vegetatív alakjait pusztítja el, a spórásokat nem (tej, sör pasztőrözése). 4 Állandó hőmérsékleten a hőpusztulás kinetikája elsőrendű: dn kn dt N: élő csíraszám [db/térfogat] k: hőpusztulási sebességi állandó [1/min] A k értéke függ: a hőmérséklettől (magasabb hőfokon nagyobb) a mikroba fajtájától (a termofilek ellenállóbbak) a vegetatív sejtek érzékenyebbek, mint a baktériumspórák a közegtől 5 Állandó k esetén (állandó hőmérsékleten) az egyenlet integrálható, mely- ln k t N N N N0e kt 0 nek megoldása: 6 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 2

i állandó függ a hőmérséklettől: Arrhénius egyenlet: A: empirikus állandó E a : a hőpusztulás látszólagos aktiválási energiája [KJ/mol] T: abszolút hőmérséklet [K] 7 Az egyenlet féllogaritmusos ábrázolásban egyenest ad. Néhány pont meghatározásával az egyenes felvehető, és ennek alapján bármely hőmérsékletre kiszámítható a k értéke. 8 Másik megközelítés: a tizedelési idő. Tízes alapú logaritmus skálán ábrázolva a pusztulást értelmezhető a 90%-os csíraszámcsökkenéshez tartozó idő, t t avagy tizedelési idő. A kívánt mértékű elölés nagy- 0 log N log N0 D ságrendjével (tíz-hatványával) szorozva kapható meg a szükséges sterilezési idő. 2, 303 k D 9 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 3

A k értéke függ a mikroba fajtájától és állapotától is. A legellenállóbbak a baktériumspórák. Az N 0 megállapításánál a jelen lévő sokféle mikroba sejtjeit számolják meg együttesen (összcsíraszám). A méretezésnél nem veszik figyelembe az eltérő hőtűrést, hanem mindegyiket nagyon ellenálló spórának tekintik, mint pl.: Bacillus stearothermophilus Clostridium botulinum a k és D értékek ezekre ismertek 10 A sejteket körülvevő közeg is befolyásolja a hőpusztulást: Már enyhén savas közegben is gyorsabban pusztulnak, mint semleges ph-n. (a savanyúságok ecetsavas, tejsavas közeg tartósak, nem romlanak meg) Tömény a cukoroldatokban (pl. melasz) lassabban pusztulnak a mikrobák, mint felhígított formában. 11 A hőpusztulás valószínűségi értelmezése Az exponenciális kifejezésből kitűnik, hogy a végső csíraszám sohasem éri el a nullát. Teljes sterilitáshoz végtelen hőkezelési idő kellene. Ezért a sterilezést valószínűségi változóként kezelik: P 0 a valsége annak, hogy a sterilezés az adott tételnél sikerül 1-P 0 a valsége annak, hogy a sterilezés az adott tételnél nem sikerül, a tétel fertőzött marad. 12 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 4

A hőpusztulás valószínűségi értelmezése A teljes sterilitáshoz végtelen hőkezelési idő kellene. Ezért egy végesen kicsi értéket választanak célértéknek. Pl. a biotechnológiai iparban a sterilezés kritériuma: 1-P 0 (t) = 10-2 -10-4 Pl.: 1-P 0 (t) = 10-3 akkor 1-10 -3 = 0,999 ezer sterilezésből egy nem sikerül, azaz marad túlélő sejt a rendszerben. A sterilezés kritériuma egyszersmind a végső csíraszámot (N) adja meg, mértékegysége: túlélő csíra/zárt egység. (Mindegy, hogy mekkora: ampulla konzerv fermentor) 13 A hőkezelési idő: 1 N t ln 0 k N A hőkezelés idejét célszerű minél rövidebbre választani: a kezelt rendszerben lévő biológiailag értékes anyagok (vitaminok, fehérjék) kevésbé bomlanak el, energetikailag is kedvezőbb. Az összefüggésből látható, hogy a hőkezelési idő nem csak a k értékétől függ, hanem az N 0 értékével is befolyásolható. Az anyagok mikrobiológiai szennyezettsége csökkenthető az általános higiénia javításával, illetve hűtéssel. 14 A mikrobatípus és a kiindulási csíraszám hatása: Azonos fertőzöttség mellett a spórák elpusztításához hosszabb idejű hőkezelés szükséges. Kisebb csíraszám lerövidíti a sterilezési időt. 15 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 5

Hagyományos élelmiszeripari autokláv 16 Ipari fermentor steril zárású szerelvényei 17 Konzervkészítmények sterilezése Az élelmiszerek, konzervek hőkezeléses tartósításának alapvető technológiai művelete abban áll, hogy a tartósítani kívánt élelmiszert légmentesen fémdobozba, vagy üvegbe zárva, olyan hőmérsékleten és annyi ideig hőkezeljük, amíg az élelmiszerben levő mikroorganizmusok el nem pusztulnak. A túlzott hőhatás az élelmiszer eredeti sajátságait (állomány, élvezeti érték, íz, stb.) is megváltoztatja, ezért a hőkezelési időt a biztonságos minimumra kell csökkenteni. A hőközlés során a konzerveket kívülről valamilyen hőátadó közeggel melegítjük. A felfűtés sohasem pillanatszerű, hanem a hőátadás mechanizmusától függő késéssel megy végbe. A melegítés sebessége függ a töltet halmazállapotától, hővezetőképességétől, valamint a termék alakjától és méretétől. 18 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 6

Hidegpont A termék kívülről befelé fokozatosan melegszik át, a közepén található a hidegpont, ahol a legalacsonyabb a hőmérséklet. Itt a legnagyobb a hőfokkésés, felmelegítésnél ezt melegszik fel utoljára, lehűtésnél viszont ez hűl le legvégül. A sterilezést úgy kell méretezni, hogy a hidegpontban is megfelelő legyen a hőkezelés, ott is elpusztuljanak a mikroorganizmusok. A hidegpont helye a hőtranszporttól függ. A hő behatolása (= hőpenetráció) kétféle módon történhet: szilárd vagy pépes készítményeknél túlnyomórészt hővezetéssel, míg a folyadékokban a konvekciós (áramlásos) hőtranszport a jellemző. 19 Hidegpont a. Hővezetésnél minden irányból egyformán terjed a hő, így utoljára a geometriai középpont melegszik fel. b. Konvekciónál a függőleges falak mentén felmenő áramlások alakulnak ki, ezek a tengelyben lefelé irányuló áramlást okoznak, ami a hidegpontot lefelé tolja. 20 A termék alakjának hatása A hőpenetráció szempontjából a termék legkisebb mérete, vékonysága számít, ez határozza meg a hőterjedés úthosszát. 21 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 7

A termék méretének hatása A hőkezelési görbéken is jól látható, hogy minél nagyobb méretű a termék, annál tovább tart a hő behatolása a hidegpontig. 22 Nyomásviszonyok, hatónyomás A zárt csomagolású terméken belül és kívül kialakuló hőmérsékletkülönbség miatt nyomáskülönbség is létrejön. Ez a hatónyomás. A belső nyomás mindig nagyobb, mint a külső, mert a dobozban maradt bezárt levegő nyomása hozzáadódik a belső gőznyomáshoz. Ez feszíti a csomagolást, néha a doboz, vagy üveg szétrobbanását, deformálódását (bombásodás) esetleg zárásfelszakadást eredményezhet. A maximális értékét a lehűtési szakaszban éri el, amikor a külső nyomás már nulla, a belső forró anyag gőznyomása viszont még nagy. 23 Nyomásviszonyok, hatónyomás A hatónyomás csökkenthető, ha: - a konzerveket forrón, vagy vákuumban zárják le - a hűtési szakaszban sűrített levegővel pótolják a külső gőznyomást. 24 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 8

Tápoldatok sterilezése Ebben az esetben nem kis egységeket, hanem nagy mennyiségű (1 100 m 3 ) homogén folyadékot kell sterilizálni. A hőkezelés menete hasonló, szakaszai a: - felfűtés, - hőntartás, - lehűtés. Ezek megvalósítása kétféleképpen történhet: szakaszos sterilezéssel: a tápoldatot a fermentorba töltik, és a fermentor belső terét, a szerelvényeit és a táptalajt egyszerre sterilezik. folytonos sterilező berendezésben: a tápoldatot külön sterilező rendszerben, nagy hőmérsékleten, rövid ideig hőkezelik, és a gőzzel előzetesen üresen sterilezett fermentorba vezetik. 25 Szakaszos sterilezés A szakaszos sterilezés méretezésénél külön kell választani a három szakaszt. Az egy szakaszok végpontjához rendeljük hozzá a maradék csíraszámokat (N 0, N 1, N 2, N végső ). N N N N ln ln ln ln N N N N 0 0 1 2 v 1 2 v A három szakaszban együttesen kell eljutni a mért kiindulási csíraszámtól a tervezett végső csíraszámig (általában 10-3 élő csíra/fermentor) 26 Folytonos sterilezés Nagy méretű fermentoroknál, ahol nagy tömegű tápoldatot kell sterilezni, nagyon megnő a felfűtés, és különösen a lehűtés időtartama. Az értékes üzemórák megtakarítása érdekében ezeknél külön sterilezik az üres készüléket és tápoldatot. A folyadék sterilezése átfolyó rendszerben, folyamatosan történik. A folyamat három szakasza nem időben, hanem térben követi egymást. 27 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 9

Gőzinjektoros megoldás A csővezetékben áramló folyadék felmelegítését direkt gőz bevezetésével oldják meg. A lekondenzáló gőz pillanatszerűen felviszi a hőmérsékletet 130-140 fokra, a nyomás ~4 barra emelkedik. A hőntartást a hőszigetelt csőkígyóban eltöltött 1-2 perces idő jelenti. A lehűtés expanziós szelepen való átlépéssel jön létre: a nyomás alól a folyadék vákuumtérbe lép át, felforr, és egy része elpárolog. Az elvont párolgáshő leviszi a hőfokot ~80 fokra. 28 A folytonos sterilezés méretezése A felfűtési és lehűtési szakasz sejtpusztító hatása a rövid idő miatt elhanyagolható, így állandó hőfokú sterilezéssel számolhatunk. A magas hőmérséklet miatt igen rövid hőntartási idő elegendő. 29 BME Alkalmazott Biotechnológia és Élelmiszertudomány Tanszék 10