Überlebensrate Sterilisation

Worum geht es?

Bei einer thermischen Sterilisation wird die Keimzahl unter konstanten Bedingungen log-linear reduziert: Pro Vielfaches des D-Werts an Behandlungszeit sinkt die Zahl um eine Zehnerpotenz.

Das Modell Nt = N0 · 10^(−t / D) liefert die noch vorhandene Keimzahl. Eine vollständige Inaktivierung im mathematischen Sinn gibt es nicht — in der Praxis wird ein SAL (sterility assurance level) von 10⁻⁶ als sterilisiert gewertet.

Die Formel

Nt = N0 · 10^(−t / D)

Umstellungen:
    N0 = Nt · 10^(t / D)
    t  = −D · log(Nt / N0)
    D  = −t / log(Nt / N0)

Die Variablen

Minimal-Beispiel

Eine Probe mit 10⁶ Keimen wird 6 min bei einem D-Wert von 1 min behandelt:

Nt = 10⁶ · 10^(−6 / 1)
   = 10⁶ · 10⁻⁶
   = 1 Keim

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Autoklavierung von Nährmedien

10⁵ Bakteriensporen pro mL werden bei 121 °C autoklaviert; D₁₂₁ = 1,5 min, Behandlungszeit 15 min.

Nt = 10⁵ · 10^(−15 / 1,5)
   = 10⁵ · 10⁻¹⁰
   = 10⁻⁵
   ≈ 10⁻⁵ Sporen/mL  (deutlich unter SAL 10⁻⁶ noch nicht erreicht)

Beispiel 2 — Konservendose pasteurisieren

Eine Konserve enthält 10⁴ Keime; D = 2 min, Behandlung 8 min.

Nt = 10⁴ · 10^(−8 / 2)
   = 10⁴ · 10⁻⁴
   = 1 Keim

Beispiel 3 — Zeit für 6-log-Reduktion

Welche Zeit ist nötig, um 10⁶ Keime auf 1 Keim zu reduzieren bei D = 0,5 min?

t = −D · log(Nt / N0)
  = −0,5 · log(1 / 10⁶)
  = −0,5 · (−6)
  = 3 min