В основе современных способов переработки плодов и овощей лежит комплекс факторов воздействия, направленных на подавление микробиологических и биохимических процессов, протекающих в плодоовощном сырье. Способы (методы) переработки условно делят на следующие группы: биохимические, химические, физические, физико-механические и физико-химические.
Биохимические методы(квашение, соление, мочение) - это повышение кислотности среды, главным образом за счет образования молочной кислоты (основного консервирующего агента), которая образуется в результате направленного культивирования определенных групп микроорганизмов. Плоды и овощи содержат достаточное количество углеводов в легкодоступной форме и все необходимые биологически активные вещества для развития комплекса молочнокислых бактерий, повышающих кислотность продукции до уровня, препятствующего развитию гнилостных бактерий, дрожжей и плесеней. Дополнительно при квашении и солении вносят осмофильный агент - поваренную соль, вызывающую плазмолиз клеток, диффузию клеточного сока в рассол и препятствующую развитию гнилостных микроорганизмов на первых этапах брожения.
Химические методы.К ним относятся маринование и химическая стерилизация.
Маринование - повышение кислотности среды в продукции за счет введения уксусной кислоты. Жизнедеятельность каждого вида микроорганизмов возможна лишь в определенных границах рН-среды, выше и ниже которых она угнетается. Для большинства плесневых грибов и дрожжей наиболее благоприятна слабокислая среда с рН 5-6. Большинство бактерий лучше растет при рН 6,8-7,3, т. е. в нейтральной или слабощелочной среде, чем объясняется губительное действие на микроорганизмы некоторых органических кислот, в т. ч. уксусной. Зная отношение микроорганизмов к кислотности среды и регулируя ее, можно подавлять или стимулировать развитие микрофлоры, что имеет практическое значение. Неблагоприятное действие кислой среды на гнилостные бактерии положено в основу хранения некоторых пищевых продуктов в маринованном и квашеном виде.
Консервирующее действие только в результате повышения кислотности достигается при производстве острых маринадов, содержащих не менее 1,5-1,8% уксусной кислоты. При необходимости получения менее острых маринадов, слабокислых (0,4-0,6% уксусной кислоты) или кислых (0,61-0,90%) применяется дополнительное консервирующее воздействие высокими температурами (пастеризация или стерилизация).
Химическая стерилизация предусматривает применение химических веществ, обладающих бактерицидными и фунгицидны-ми свойствами, для предотвращения развития микроорганизмов в плодоовощных продуктах.
Физические методы.К ним относят замораживание, сушку, термостерилизацию, ультрафиолетовые лучи, ультразвук, электрический ток высокой и сверхвысокой частоты.
Замораживание применяют как для хранения сырья с целью последующего его консервирования, так и в качестве самостоятельного способа консервирования. Возможно быстрое замораживание только таких продуктов, биологические, химические и физические свойства которых при замораживании существенно не изменяются. Для замораживания используют здоровые, зрелые и качественные фрукты и овощи.
Консервирующее действие замораживания основано на том, что при температуре ниже -10 °С микроорганизмы не могут развиваться. Замороженные плодоовощные продукты сохраняются в течение длительного времени, но нуждаются в специальных условиях хранения и транспортирования.
Сушка - консервирование плодоовощной продукции в результате частичного или полного обезвоживания. Она относится к самым старым методам консервирования. Она основана на ограничении роста и развития микроорганизмов путем снижения содержания влаги или ее доступности (активности воды) в перерабатываемом сырье. Некоторые растительные продукты, например зерно или орехоплодные, уже при уборке содержат небольшое количество влаги и поэтому способны к длительному хранению. В клетках большинства микроорганизмов содержится до 75-85% воды; с водой поступают питательные вещества в клетку и удаляются из нее продукты жизнедеятельности. С понижением влажности субстрата интенсивность размножения микробов падает, а при удалении из продукта влаги ниже необходимого уровня для размножения микробов их жизнедеятельность прекращается. Для микроорганизмов имеет значение не абсолютная величина, а доступность содержащейся в субстрате влаги, которую называют "водная активность" или "активность воды". Понятие активности воды было введено в 1953 г. (В.И. Скотт), оно характеризует отношение давления водяного пара в пограничном слое над продуктом к давлению водяного пара над чистой водой при одной и той же температуре.
Рост микроорганизмов наблюдается при значениях активности воды от близких к 1 до 0,65-0,617. Оптимальное значение - 0,99-0,98. Примерно в этих пределах находится активность воды скоропортящихся пищевых продуктов (мясо, рыба, плоды и овощи). Большинство бактерий не развиваются при активности воды субстрата ниже 0,94-0,90. Для дрожжей предельное значение - 0,88-0,85, а для плесеней - 0,8. Однако некоторые дрожжи и плесени (преимущественно виды рода Aspergillus) растут, хотя и медленно, при активности воды 0,75-0,62. Продукты, у которых активность воды менее 0,7, могут длительно сохраняться без микробной порчи. В связи с этим овощи сушат до остаточной влажности 10-12%, а плоды - до 18-25%. Из-за более высокого содержания кислот и Сахаров 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 герметической тары.
Термостерилизация. Под действием высоких температур прекращают жизнедеятельность клетки микроорганизмов и растительного сырья. Продукты, полученные методом термической обработки в герметичной таре, принято называть консервами. В таком виде продукты могут сохраняться длительное время.
В результате тепловой стерилизации продукции в ней происходят необратимые процессы коагуляции белка, изменения в протоплазме клеток, разрыв клеточной оболочки и наступает полная гибель растительных и микробных клеток. Тепловая обработка приводит к инактивации ферментного комплекса сырья, вследствие чего в растительных тканях прекращаются биохимические процессы.
Ультрафиолетовые лучи (УФ) обладают высокой энергией и вызывают фотохимические изменения в поглощающих их молекулах субстрата и клетках микроорганизмов (лучевая стерилизация). Наибольшим бактерицидным действием обладают лучи с длиной волны 250-260 нм. Эффективность воздействия УФ-лу-чей на микроорганизмы зависит от дозы облучения. УФ-облучение рекомендуют использовать 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 его не применяют из-за низкой проникающей способности лучей. Считают возможным применение УФ-лучей при стерилизации плодоовощных соков и вин в тонком слое.
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. С помощью УЗ можно вызвать распад высокомолекулярных соединений, коагуляцию белков, инактивацию ферментов, разрушать частично или полностью многоклеточные и одноклеточные организмы, в т. ч. и микроорганизмы.
УЗ находит все большее применение в различных отраслях промышленности, в т. ч. и пищевой. Разработаны установки для мойки и стерилизации стеклянной тары, предложены технологии по стерилизации воды, жидких пищевых продуктов, в частности соков и вин.
Электрический ток высокой (ВЧ)и сверхвысокой частоты (СВЧ) - один из видов тепловой стерилизации. Прохождение коротких и ультракоротких электромагнитных волн через среду вызывает в ней появление переменных токов высокой и сверхвысокой частоты. В электромагнитном поле электрическая энергия преобразуется в тепловую.
ВЧ-обработку для стерилизации консервов проводят при радиочастотном диапазоне 20-30 МГц. Более эффективным считается сверхчастотный нагрев при частоте 2400 МГц, при котором можно проводить непрерывную стерилизацию в потоке. При СВЧ-обработке физические свойства продукта, размеры банки и другие параметры стерилизуемой продукции мало влияют на режимы обработки. По сравнению с обычной паровой стерилизацией значительно сокращается время нагревания и лучше сохраняются потребительские свойства готового продукта: аромат, вкус, консистенция, цвет и пищевая ценность. Внедрение указанных видов обработки сдерживается из-за сложности оборудования и контроля температурных параметров технологического процесса. Механизм воздействия на микрофлору ВЧ- или СВЧ-энергии до конца не изучен. Гибель клетки наступает в результате теплового эффекта, но некоторые ученые считают, что существует еще и специфическое воздействие электромагнитных волн.
Физико-механический способ(обеспложивающая стерилизация). Этот метод основан на пропускании под давлением жидкого продукта через фильтры, размер пор которых меньше размера клеток микроорганизмов. Происходит механическое отделение клеток микроорганизмов. Отсутствие тепловой обработки позволяет максимально сохранить все биологически активные вещества." Однако при использовании безтемпературной стерилизации в продукте остаются активные комплексы ферментов, которые влияют на его цвет, вкус и аромат при хранении. Поэтому продукт перед стерилизацией все равно подвергают обработке, направленной на инактивацию ферментов.
Физико-химический способ(консервирование сахаром или солью). Консервирование происходит в результате повышения осмотического давления в продукте. В природе микроорганизмы встречаются в субстратах с разным содержанием растворенных веществ, следовательно, и с разным осмотическим давлением. Повышение концентрации среды выше определенного предела вызывает обезвоживание клеток за счет того, что клетки выделяют влагу в окружающую среду с целью максимально выравнивания концентраций внутри и снаружи клетки.
Производство варенья, джема, повидла и цукатов, засоленной зелени и др. основано на способности сахара и соли повышать осмотическое давление в клетках, что приводит к плазмолизу растительных и микробных клеток. Микроорганизмы, устойчивые к высоким концентрациям сухих веществ в субстрате, обычно переходят в анаболитическое состояние и теряют способность к размножению. Однако при хранении указанных видов продуктов они могут и заплесневеть, и забродить за счет развития осмофильных дрожжей и плесеней. Поэтому наиболее эффективно комбинированное консервирование путем применения осмофильного воздействия сахара и температуры (пастеризации).