Più caldo e più breve, il danno al latte

Il latte si può pastorizzare a 63 °C per 30 minuti oppure a 72 °C per 15 s: i due trattamenti sono considerati equivalenti quanto a sicurezza. L'industria tende a usare temperature sempre più alte per tempi sempre più brevi. Ci si chiede che cosa accada, così facendo, al danno subito dal prodotto: perdita di vitamine, imbrunimento, denaturazione delle proteine.

La distruzione termica dei microrganismi segue una cinetica del prim'ordine: a temperatura costante il loro numero decade esponenzialmente, e si chiama tempo di riduzione decimale $D$ l'intervallo in cui la popolazione si riduce a un decimo. Un trattamento isotermo di durata $t$ produce quindi $t/D$ riduzioni decimali. Il tempo $D$ dipende dalla temperatura secondo

dove $z$ è l'aumento di temperatura che divide $D$ per dieci. Le reazioni che degradano il prodotto seguono la stessa cinetica e la stessa legge, con un proprio tempo di riduzione decimale e un proprio valore di $z$; il danno prodotto da un trattamento si misura con il numero di riduzioni decimali che esso causa nella reazione di degradazione.

Dati e ipotesi

• i due trattamenti di pastorizzazione citati sono esattamente equivalenti quanto a distruzione microbica
• per le reazioni di degradazione del prodotto $z$ è compreso fra 25 K e 35 K
• i trattamenti sono isotermi: le fasi di riscaldamento e di raffreddamento si trascurano
• i valori di $z$ non dipendono dalla temperatura nell'intervallo considerato

Si confrontano trattamenti isotermi a temperature fra 72 °C e 80 °C, scegliendo per ciascuna temperatura la durata che produce la stessa distruzione microbica del trattamento a 72 °C per 15 s.

Al crescere della temperatura, che cosa accade al danno subito dal prodotto?