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Thermische Verfahrenstechnik (Fach) / 6. Vorlesung: Thermische Sterilisation / Pasteurisation (Lektion)
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- Ziel der Pasteurisation Abtötung pathogene und vegetative Mikroorganismen unter Anwendung feuchter und trockener Wärme
- Def Sterilisation Abtötung aller Keime einschl. hitzeresistenter Bakteriensporen unter Anwendung feuchte und trockene Wärme
- Def feuchte Wärme bei normalem Luftdruck 121,1 °C
- Def trockene Wärme 160- 180 °C
- Ist feuchte oder trockene Wärme effektiver? feucht
- Wie kann die Veränderung eines Parameters über die Zeit beschrieben werden? 2 -formalkinetisch -Zuordnung Reaktionsordnung
- Maß für zeitlichen Ablauf Reaktion Def Formel Reaktionsgeschwindigkeit v = - dc/ dt
- Reaktionsgeschwindigkeit konstant? Faktoren 4 nein abhängig von Temperatur, Katalysatoren, reagierende Stoffe, Zeit
- Wonach wird in Reaktionsordnungen eingeteilt? nach Zahl reagierender Stoffe und deren Konzentrationen
- Reaktion nullter Ordnung -Formel -Merkmal -Anwendung k = -dc/dt -unabhängig von Konzentration Reaktionspartnern -Beschreibung hinreichend kleiner Mengen
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- Reaktion erster Ordnung -Formel -3 Anwendungsbereiche -d ca (t) /dt = k * ca (t) Anwendung: -Zerfallsprozesse -MO-Abtötung -Enzymaktivierung
- ca (t) Konzentration Stoff A c0 * e ^-kt
- Reaktionen zweiter Ordnung -Eigenschaft -Anwendung -Bedeutung k -Formel -proportional zum Produkt zweier Konzentrationen -chemische Umsetzungen -kn: Geschwindigkeitskonstante beide Reaktionspartner, abh Temp -dc (t) / dt = k * ca (t) * cb (t)
- Bestimmung Arrhenius-Gleichung aus Aktivierungsenergie ln k = -E /R * 1/T + ln ko => y = m*x + b
- Zahl der Mikroorganismen in Abhängigkeit von Behandlungszeit N (t) = No * e ^-kt
- logarithmischer Reduktionsfaktor RF = log (No / N(t))
- D-Wert Def Index abhängig von? Zeitdauer, bei der 90 % der Mikroorganismen bei konstanter Temperatur abgetötet werden Temp als Index abhängig Temperatur und MO
- D-Werte bei 100 und 121 °C im Vergleich bei 121 °C ist der D-Wert wesentlich geringer
- Berechnung D aus 1. Ordnung D = 2,303 / k
- z-Wert Def, Formel Temperaturerhöhung, um den gleichen Abtötungseffekt eines D-Wertes in 1/10 der Zeit zu erreichen z = (T2 - T1) / (log D1 - log D2)
- Zeichne den D-Wert im Keim-Erhitzungszeit-Diagramm siehe Skript
- Wie kann D-Wert aus Reaktion 1. Ordnung berechnet werden? Def D = Δt =2,303 / k aus ln (N/No) = -kt in log log (N/NO) = - k / 2,303 * t
- z-Wert Def Temperaturerhöhung, die notwendig ist, um den gleichen Abtötungseffekt eines D--Wertes in 1/10 der Zeit zu erreichen => Zusammenhang Temperatur und Abtötungszeit
- Formel z-Wert z = T2 - T1 / (log D1 - log D2)
- z-Wert Skizze siehe Skript
- Q10 Wert gibt an, um wieviel schneller eine Reaktion bei einer 10 K höherer Temperatur abläuft
- Q10 Formel Q10 = k (T+10) / kT bzw. log Q = E / (0,23 * R * T2)
- Gesamttötungseffekt Def bei einer bestimmten Temperatur auf D-Wert durch Integration
- Gesamtabtötungseffekt Formel und Skizze log ( No / Nn) = ∫1/ D dt
- L-Wert Def der bei schlagartiger Erhitzung auf eine Temperatur nach 1 min erreichten Bruchteil des Effektes, der nach einnimmt im Vergleich zu 121,1 °C
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- L-Wert Formel L = 10 ^((T-121,1) /z)
- Problem beim L-Wert -gilt nur für definierte Temperatur -Produkt wird aber aufgeheizt, gehalten und abgekühlt
- Konsequenz aus Problem L-Wert zu unterschiedlichen Zeiten und Temp unterschiedlicher L-Wert
- F-Wert Def Berücksichtigung gibt an, wieviele Minuten ein Produkt bei 250 °C (121,1) gehalten werden müssen, um den selben Effekt wie gesamten Sterilisationsvorgang zu erreichen Berücksichtigung Aufwärmen und Abkühlen
- F-Wert Formel Berechnung F =∫ L(t) dt = ∫ 10 ^( T - 121,1 / z) dt bzw. F = D121,1 (logNo - logN)
- F-Wert Bedeutung für Vorgänge gleicher Wirkung Dauerhitzung 30 min 60 °C Hocherhitzung 1-4s 90 °C ...
- C-Wert Def Bezug Kochschädigung Äquivalenzwert zum F-Wert für abiotische Veränderungen Bezugstemp 100 °C
- C-Wert Formel C = ∫ 10 (T-100) / z' dt
- 4 Faktoren auf C-Wert -Oberfläche, Kern, gesamt -F-Wert fix -z-Wert fix -Temperatur
- Was kann man mit Kenngrößen und Zusammenhängen zur Pasteurisation und Sterilisation beantworten? wie kann man bei minimaler Kochschädigung eine ausreichende Keimabtötung erzielen?