Parámetros clave en la esterilización por calor: F0, D y factor z para procesos farmacéuticos

1 Parametrización de la esterilización por calor

La parametrización del proceso de esterilización térmica se basa en dos conceptos principales. Primero, un modelo que relaciona la probabilidad de supervivencia de los gérmenes en función del tiempo de esterilización; segundo, un modelo que relaciona la dependencia de la probabilidad de supervivencia con la temperatura. Los modelos que se utilizan son relaciones empíricas que satisfacen en mayor o menor grado las observaciones experimentales. El método más común en tecnología farmacéutica, y el único que analizaremos en este tema, es el basado en el tiempo de reducción decimal y en el valor z.

Estimación del factor z

La estimación del factor z se realiza a partir de los valores experimentales encontrados para el tiempo de reducción decimal a diferentes temperaturas. Reordenando la ecuación x.x que define el factor z obtenemos:

log10(D_T) = log10(D_ref) - (T - T_ref) / z

Al utilizar como variable independiente la diferencia entre las temperaturas y la temperatura de referencia, la ordenada en el origen es igual al logaritmo del tiempo de reducción decimal a la temperatura de referencia, y la pendiente es igual a menos el inverso del factor z.

Valor F0

Se define F0 como el tiempo de esterilización equivalente al de las condiciones de referencia al que se somete la unidad menos caliente durante el ciclo de esterilización.

Las condiciones de referencia para la esterilización mediante calor húmedo son 121 ºC y z = 10 ºC. Además, si D121 = 2,5 min, la tasa de supervivencia al cabo de 15 minutos es igual a 10^-6, ya que 15 min / 2,5 min = 6 reducciones decimales y la fracción superviviente corresponde a 10^-6.

Dos ciclos de esterilización son equivalentes si el número de reducciones decimales logradas es igual para ambos. Consideremos dos procesos de esterilización: uno en las condiciones de referencia (T = 121 ºC y tiempo de reducción decimal igual a D₁₂₁), y otro a una temperatura T para el cual el tiempo de reducción decimal es D_T. Si el segundo ciclo es equivalente al ciclo de referencia se cumple:

t_ref / D_ref = t_T / D_T

Esta ecuación nos permite:

• Evaluar la incidencia de la desviación de la temperatura de esterilización en el valor de F0.
• Conocer el valor de F0 de un proceso de esterilización isotérmico que se realiza a una temperatura distinta de la temperatura de referencia.
• Calcular el tiempo de esterilización necesario cuando el proceso se lleva a cabo a una temperatura distinta de la de referencia.

Notas y conceptos clave

• D (tiempo de reducción decimal): tiempo necesario para reducir la población microbiana en un factor de 10 a una temperatura dada.
• z (factor z): incremento de temperatura necesario para cambiar el valor de D en un factor de 10.
• F0: tiempo equivalente de exposición a 121 ºC (z = 10 ºC) que produce el mismo efecto letal que el ciclo considerado.