В технологической литературе и нормативно-технических документах методы переработки подразделяются следующим образом.

  • биохимические (микробиологические) – квашение, соление, мочение, производство плодово-ягодных и виноградных вин;
  • химические – консервирование веществами антисептического действия (сернистой и сорбиновой кислотами, пропионатами и др.) и маринование;
  • физические – термостерилизация (при производстве консервов), сушка, замораживание, лучевая стерилизация и др.;
  • физико-механические – обеспложивающая фильтрация, производство крахмала из картофеля;
  • физико-химические – консервирование сахаром и солью.

Биохимические методы. Квашение, соление, мочение, производство плодово-ягодных и виноградных вин основаны на ацидоценоанабиозе. Суть технологии заключается в повышении кислотности среды, являющейся консервирующим фактором, в результате направленного культивирования молочнокислых бактерий. При этом содержащиеся в плодово-ягодном и овощном сырье достаточное количество углеводов в легкодоступной форме и все необходимые биологически активные вещества благоприятствуют развитию комплекса молочнокислых бактерий, повышающих кислотность продукции до уровня, препятствующего развитию гнилостных бактерий, дрожжей и плесеней. Обязательным условием биохимических методов переработки является внесение осмофильного агента – поваренной соли, вызывающей плазмолиз клеток и диффузию клеточного сока и препятствующей развитию гнилостных микроорганизмов на первых этапах гетероферментативного брожения.

Химические методы. Маринование и химическая стерилизация основаны на принципе анабиоза.

Маринование (ацидоанабиоз) – повышение кислотности среды в продукции за счет введения уксусной кислоты. Выявлено, что жизнедеятельность каждого вида микроорганизмов возможна лишь в определенных границах рН среды, выше и ниже которых она угнетается. Так, для большинства плесневых грибов и дрожжей наиболее благоприятна слабокислая среда с рН 5–6. Большинство бактерий лучше растет в зоне рН 6,8–7,3, т. е. в нейтральной или слабощелочной среде. Губительное действие на микроорганизмы уксусной кислоты может быть обусловлено не только неблагоприятной концентрацией водородных ионов, но и токсичностью недиссоциированных молекул кислоты. Установлено, что уксусная кислота в количестве 0,5–2% оказывает бактерицидное действие, и на этом основана технология производства маринадов.

Консервирующее действие только в результате повышения кислотности достигается при производстве острых маринадов, содержащих не менее 1,5–1,8% уксусной кислоты. Для получения менее острых маринадов – слабокислых (0,4–0,6% уксусной кислоты) или кислых (0,61–0,9%) применяется дополнительно консервирующий фактор – высокая температура, пастеризация или стерилизация продукции.

Химическая стерилизация (химоанабиоз) предусматривает применение химических веществ, обладающих в той или иной степени бактерицидными и фунгицидными свойствами – для предотвращения развития микроорганизмов плодоовощных продуктах и консервах.

Физические методы – это замораживание, сушка, термостерилизация, обработка ультрафиолетовыми лучами, ультразвуком, электрическим током высокой и сверхвысокой частоты.

Замораживание (криоанабиоз) применяется как для хранения сырья с целью последующего его консервирования, так и как самостоятельный способ консервирования путем быстрого замораживания только таких продуктов, биологические, химические и физические свойства которых при этом существенно не изменяются. Для этого используются здоровые, зрелые и качественные фрукты и овощи, пригодность которых к замораживанию предварительно проверена.

Консервирующее действие замораживания основано на том, что при температуре ниже –10°С микроорганизмы не могут развиваться, а в продукте резко сокращаются биохимические реакции в связи с переходом в лед почти всего количества содержащейся воды.

Замороженные плодоовощные продукты могут сохраняться в течение длительного времени, но только в специальных условиях хранения и транспортирования – при температуре не выше –18°С.

Сушка (ксероанабиоз) – консервирование плодоовощной продукции в результате частичного или полного обезвоживания. Она основана на ограничении роста и развития микроорганизмов путем снижения содержания влаги или ее доступности в перерабатываемом сырье.

С понижением влажности субстрата интенсивность размножения микробов падает, а при удалении из субстрата влаги ниже необходимого для развития микроорганизмов уровня их размножение прекращается. По минимальной потребности во влаге для роста различаются следующие микроорганизмы:

  • гидрофиты – влаголюбивые;
  • мезофиты – средневлаголюбивые;
  • ксерофиты – сухолюбивые.

Для микроорганизмов имеет значение не абсолютное значение, а доступность содержащейся в субстрате влаги, которая называется «водной активностью». Она существенно влияет на устойчивость пищевых продуктов при хранении. Продукты, у которых активность воды менее 0,7, могут длительно сохраняться без микробиологической порчи. Поэтому овощи сушат до остаточной влажности 10–12%, а плоды – до 18–25%. Из-за более высокого содержания кислот плоды более пригодны для сушки, чем овощи. Сушка до более низкой влажности, например картофеля и овощей до 6–8%, обеспечивает лучшую сохраняемость, но требует применения герметичной тары и больших затрат энергии.

Термостерилизация(термоабиоз) основана на том, что под действием высоких температур прекращается жизнедеятельность клеток микроорганизмов и сырья в результате коагуляции белка, необратимых изменений в протоплазме клеток, разрыва клеточной оболочки и других процессов. Продукты, полученные методом термической обработки в герметичной таре, принято называть консервами, так как в таком виде они могут сохраняться длительное время.

Тепловая обработка приводит к инактивации ферментного комплекса сырья, вследствие чего в растительных тканях прекращаются биохимические процессы.

Лучевая стерилизация основана на принципе абиоза и применение ультрафиолетовых, инфракрасных, рентгеновских лучей.

Ультрафиолетовые лучи (УФ) обладают высокой энергией и вызывают фотохимические изменения в поглощающих их молекулах субстрата и клетках микроорганизмов. Наибольшим бактерицидным действием обладают лучи длиной волны 250–260 нм. Эффективность воздействия УФ лучей на микроорганизмы зависит от дозы облучения. УФ облучение применяется для дезинфекции воздуха холодильных камер, производственных помещений; в технологическом процессе при асептическом консервировании; для предотвращения инфицирования извне при розливе, фасовании и упаковке пищевых продуктов; для обеззараживания тары и упаковочных материалов. Для стерилизации плодоовощных консервов УФ лучи не применяются из-за низкой проникающей способности лучей, а при стерилизации плодоовощных соков и вин в тонком слое применяются.

Ультразвук (УЗ) – это механические колебания с частотами более 20 кГц (более 2000 кол/с), которые находятся за пределом слышимости человека. УЗ волны могут распространяться в твердых, жидких и газообразных средах и обладают большой механической энергией. С помощью УЗ можно вызвать распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов, разрушать частично или полностью многоклеточные и одноклеточные организмы, в том числе и микроорганизмы. Поэтому УЗ находит все большее применение для мойки и стерилизации стеклянной тары, стерилизации воды, жидких пищевых продуктов, в том числе соков и вин.

Электрический ток высокой (ВЧ) и сверхвысокой частоты (СВЧ) – один из эффективных способов тепловой стерилизации. Короткие и ультракороткие электромагнитные волны, проходя через среду, вызывают в ней появление переменных токов высокой и сверхвысокой частоты, которые в электромагнитном поле преобразуются в тепловую энергию, обеспечивающую стерилизацию продукта.

ВЧ обработка для стерилизации консервов проводится в радиочастотном диапазоне 20–30 МГц. Более эффективным считается сверхчастотный нагрев при частоте 2400 МГц, при котором можно проводить непрерывную стерилизацию в потоке. Благодаря специфическим особенностям этого способа его применение перспективно потому, что физические свойства продукта, размеры банки и другие параметры стерилизуемой продукции мало влияют на режим генератора микроволновой энергии.

По сравнению с обычной паровой стерилизацией значительно сокращается время нагревания (1–3 мин), улучшаются потребительские свойства готового продукта: аромат, вкус, консистенция, цвет, биологическая ценность (лучше сохраняются витамины). Однако внедрение указанных видов обработки сдерживается из-за сложности оборудования и контроля температурных параметров технологического процесса. Механизм влияния на микрофлору BЧ или СВЧ-энергии до конца не изучен, но гибель клетки наступает не только в результате теплового эффекта, но, видимо, и оттого, что существует специфическое воздействие электромагнитных волн.

Физико-механический метод основан на применении обеспложивающей стерилизации путем пропускания под давлением жидких пищевых продуктов через фильтры, размер пор которых меньше размера клеток микроорганизмов. При этом происходит механическое выделение клеток микроорганизмов из продуктов. Отсутствие тепловой обработки позволяет максимально сохранить биологически активные вещества, но при этом в продукте остаются активные комплексы ферментов, которые влияют на его цвет, вкус и аромат при хранении. Для их инактивации перед обеспложивающей фильтрацией продукты подвергают обработке, направленной на подавление развития ферментов.

Физико-химический метод основан на принципе осмоанабиоза, т. е. повышения осмотического давления продукта до уровня, вызывающего обезвоживание клеток большинства микроорганизмов и их гибель (за исключением дрожжей и плесеней). На этом методе основано производство варенья, джема, повидла и цукатов, благодаря способности сахара повышать осмотическое давление в продукте. Такой метод переработки называется консервирование сахаром. Учитывая, что микроорганизмы, устойчивые к высоким концентрациям сухих веществ в субстрате и обычно способные к размножению, со временем в процессе хранения могут испортить продукты, консервированные сахаром, их готовят комбинированным путем – применением осмофильного воздействия сахара и высокой температуры (стерилизации или пастеризации).