Сушка (ксероанабиоз) продукции относится к самым старым методам консервирования. Она основана на ограничении роста и развития микроорганизмов при минимальном содержании в сухих продуктах влаги. Микроорганизмы не развиваются в продуктах, имеющих влажность 4-30 %. Для продуктов с большой массовой долей сахаров и других водорастворимых веществ, в которых концентрация в растворах при сушке значительно возрастает и повышается осмотическое давление, можно вести обезвоживание до 13-20 % влаги.

Сушеные продукты имеют меньшую массу, занимают значительно меньший объем, имеют более высокую энергетическую ценность по сравнению с продуктами свежими или консервированными другими способами. Это в значительной степени облегчает их транспортирование и хранение. Вместе с тем в процессе сушки улетучивается часть ароматических веществ, окисляются витамины и некоторые другие компоненты. Высушенный продукт нельзя использовать без предварительной подготовки.

Известно несколько способов удаления влаги из продуктов - конвективный, контактный, сублимационный, обработка термоизлучениями и др.

Наибольшее распространение имеет сушка продуктов нагретым воздухом - конвективная. Удаление влаги осуществляется подогретым воздухом (температура 80-120 ºС) в сушильных установках, состоящих из сушильной камеры и калорифера. В зависимости от конструкции камеры сушильные установки подразделяют на шкафные, карусельные, ленточные, распылительные и т.д.

Процесс сушки представляет собой комплекс взаимосвязанных и одновременно протекающих процессов: нагрев продукта в результате переноса тепла от нагретого воздуха к обезвоживаемому материалу; испарение влаги с поверхности продукта в среду сушильной камеры; перенос влаги внутри продукта.

Сушка протекает правильно в том случае, если скорость испарения влаги с поверхности продукта равна скорости переноса влаги внутри него. При более высокой скорости испарения на поверхности высушиваемого продукта образуется корка, замедляющая процесс сушки, при медленном испарении продукт запаривается. Процесс сушки можно интенсифицировать, увеличивая поверхность испарения, для чего сырье разрезают на куски.

Недостатки: эта сушка длительна по времени (3-10 час), а применяемая температура (80-120 оС) является оптимальной для ферментов и микроорганизмов, что приводит к окислению витаминов, красящих и дубильных веществ, меланоидинообразованию, ухудшению вкуса, аромата и цвета высушенного продукта. Чтобы предохранить плоды и овощи от потемнения и лучше сохранить аскорбиновую кислоту, их перед сушкой окуривают сернистым ангидридом и бланшируют паром или горячей водой для инактивации ферментов. К тому же высушенные таким способом плоды и овощи набухают плохо; готовы к употреблению только при кипячении в течение 25-30 мин.

При сушке в кипящем слое через продукт, расположенный на сетке, продувают воздух, слой продукта при этом разрыхляется, набухает, переходит в состояние псевдоожижения, напоминающее кипящую жидкость. Процесс протекает медленно, при этом возможны перегревы отдельных участков слоя. Процесс ускоряется при условии перемешивания высушиваемого продукта.

Для получения быстроразваривающихся сушеных плодов и овощей высокого качества применяется сушка в виброкипящем слое, в котором интенсивно перемешиваются кусочки продукта воздействием вертикальных вибраций решетки и восходящего потока воздуха: длительность сушки уменьшается в 2-3 раза по сравнению с сушкой в плотном слое (кипящем).

При распылительной сушке жидкие или тонкоизмельченные  продукты распыляются в камерах форсунками, при этом мельчайшие капельки продукта встречаются с потоком нагретого до температуры 140-160 оС воздуха и обезвоживаются. Сушка происходит внутри большой сушильной камеры, куда подается горячий воздух. Сухой остаток в виде порошка осаждается в нижней части камеры. Продолжительность сушки - секунды, что обуславливает высокую сохранность биологически активных веществ. Недостатки: опасность окисления кислородом составных частей продукта, находящегося в высокодисперсном состоянии. Окислительные процессы можно предупредить, если сушить и хранить высушенный продукт в атмосфере инертного газа - азота или углекислого.

Контактная сушка осуществляется при непосредственном контакте продукта с горячей поверхностью барабана. При этом способе обезвоживания продукт подается непрерывным потоком на горячую поверхность барабана-вальца и высушивается за 4-12 сек. Готовый продукт с помощью специальных скребков снимается с поверхности барабанов в виде пленки, а затем размалывается в порошок. Недостатки: при контакте компонентов продукта с нагретой поверхностью происходит денатурация белков, происходят процессы меланоидино- и карамелеобразования, а также потери ароматических веществ.

Применяется для обезвоживания высоковлажных жидких и пюреобразных продуктов (молока, картофельного и овощного пюре).

Сублимация - это сушка замороженных плодов, овощей, мяса, рыбы и других продуктов в вакууме с остаточным давлением 133-266 Па.

Протекает эта сушка в три стадии:

  • 1) быстрое замораживание продукта (температура в массе достигает минус 17 ºС и ниже) в течение 15-20 мин со скоростью 0,5-1,5 ºС в мин. На этой стадии удаляется 10-15 % влаги;
  • 2) обезвоживание материала за счет нагрева плит, на которых находятся высушиваемые продукты. При этом продукт не размораживается, кристаллы льда испаряются, минуя жидкую фазу, и он теряет до 80 % влаги. Продолжительность этой стадии зависит от вида и размеров сырья и составляет 10-20 час;
  • 3) тепловая вакуумная сушка. На этой стадии удаляется оставшаяся адсорбционно-связанная влага. Продолжительность этой стадии - 3-4 час. Длительность процесса можно сократить, если сублимационная сушка осуществляется в поле СВЧ. Высушенный продукт имеет влажность 3-6 %, его расфасовывают в герметично закрытую тару.

Сублимационная сушка сочетает 2 способа консервирования - замораживание продукта и его высушивание в замороженном состоянии.

Продукты сублимационной сушки сохраняют витамины, свои питательные и вкусовые достоинства, цвет, первоначальный объем благодаря быстроте сушки и отсутствию окислительных процессов. Однако эти продукты необходимо предохранять от воздействия кислорода, водяных паров и света, упаковывая их в пакеты из пластической пленки, подвергнутые продувке азотом, вакуумированию и термосварке. Для восстановления продукта с первоначальным внешним видом, цветом, вкусом, запахом и питательностью к нему в течение 3-30 мин добавляют определенное количество теплой воды (температура 20-30 ºС) (процесс обводнения).

Вакуумная сушка происходит при пониженной температуре (температура 50 ºС) без замораживания продукта и без доступа кислорода. Кусочки продукта располагают на сетках для улучшения влагоотдачи. После восстановления горячей или холодной водой продукты вакуумной сушки практически не отличаются от свежих по химическому составу и органолептическим показателям.

Микроволновая сушка с использованием энергии сверхвысокой частоты (СВЧ) - интенсификация процесса обезвоживания происходит вследствие проникающего эффекта микроволн и высокого поглощения их молекулами воды. Ввиду повышения давления во внутренних слоях материала при превращении поглощенной энергии в тепло кусочки высушиваемых продуктов несколько увеличиваются в объеме. В результате получается пористый сушеный продукт, способный быстро развариваться. Продолжительность процесса - 10 мин.

Существуют также другие методы сушки, менее используемые в пищевой промышленности:

  • радиационная сушка - передача тепла инфракрасными лучами;
  • конвективно-радиационная - обработка продукта инфракрасными лучами с сушкой нагретым воздухом;
  • конвективно-радиационная сушка в кипящем и вибрационном слое;
  • сушка во вспененном состоянии: пюреобразный продукт взбивают в пену и высушивают различными методами;
  • сушка методом дегидрофрижирования или дегидроконсервирования - сушка продукта до содержания сухих веществ примерно 50 % и последующая его заморозка;
  • сушка осмотическим обеспложиванием: кусочки плодов выдерживают в крепком теплом сахарном сиропе, отделяют от сиропа и досушивают до содержания сухих веществ 10 %;
  • концентрирование жидких пищевых продуктов - удаление влаги при нагревании до 40-60 ºС в вакуум-аппаратах или вымораживанием влаги и т.д.

Вяление - частный случай сушки. Этот способ консервирования основан на медленном обезвоживании в естественных условиях предварительно посоленных мясных или рыбных продуктов. Продолжительность процесса - 10-30 сут при температуре 1-25 ºС. Содержание влаги в готовом продукте - не выше 38-45 %. Этот способ используется для консервирования рыбы средней жирности или колбас.

В пищевых продуктах под действием солнечного света и воздуха активизируются ферментативные процессы, частично денатурируют белки, мышечные ткани пропитываются жиром, проникающим из жировой ткани, частично окисляются жиры, продукт приобретает специфический вкус и аромат.

Консервирование солью и сахаром (осмоанабиоз). Клеточные мембраны обладают свойствами избирательной проницаемости. Проникновение воды и пищевых веществ внутрь клетки осуществляется механизмами активного транспорта веществ (мембранными механизмами переноса) и пассивного транспорта (диффузия и осмос). Вода проходит через мембраны в результате осмоса.

Осмос - это движение молекул воды через полунепроницаемые мембраны из области меньшей концентрации в область большей концентрации растворенного вещества. При погружении продукта в раствор соли или сахара раствор этих веществ высасывает влагу из клеток как продукта, так и самих микроорганизмов, при этом происходит обезвоживание клеток и сжатие цитоплазмы. Такое явление называют плазмолизом.

Так как клетки микроорганизмов теряют влагу, они утрачивают свою способность к всасыванию питательных веществ с водой, т.е. способность к размножению, и погибают. Концентрация соли должна быть не менее 10-12 %, а сахара - 60-65 %.

Консервирование солью используют в основном для соления овощей, мяса, рыбы. Консервирование сахаром применяется при производстве фруктово-ягодных кондитерских изделий, сиропов, сгущенного молока и т.д.

Осмотическое давление внутри клеток можно рассчитать по уравнению Клайперона-Менделеева: Физико-химические методы консервирования

где m - масса растворенного вещества, кг;

 M - его молекулярный вес, кг/кмоль;

 V - объем, занимаемый раствором, м3;

 T - абсолютная температура, ºК;

 R - универсальная газовая постоянная (8314 Дж/кмоль*К).

Анализируя формулу, видно, что чем меньше молекулярная масса растворенного вещества, тем больше осмотическое давление. Так, формула сахара - С12Н22О11, а его молекулярная масса - 342. Формула поваренной соли NaCl, молекулярная масса - 58,5. Следовательно, соотношение молекулярных масс сахара и поваренной соли равно 5,846, таким образом, для получения одинакового осмотического давления в клетках продукта масса сахара в растворе должна быть в 5,846 раза больше, чем масса поваренной соли.

Теперь рассмотрим, каким должно быть количество воды для соли и сахара, чтобы получить указанные концентрации. Для получения 10 %-го раствора соли необходимо взять 0,111 кг соли и 1 кг воды, а чтобы получить 65 %-ю концентрацию сахара, количество сахара должно быть равно: 0,111٠5,846 = 0,648 кг, а воды - 0,348 кг. Растворимость сахара сильно зависит от температуры: чем выше температура, тем лучше растворимость. Для соли эта зависимость весьма незначительна. Растворяя 0,648 кг сахара в 0,348 кг воды, мы получим сахарный сироп.

Следовательно, консервирование продуктов происходит в растворах соли (рассолах) и в сахарном сиропе. При вымачивании соленых продуктов (рыбы, огурцов) происходит обратное движение воды, т.е. чистая вода поступает в клетку продукта и ионы соли переходят из продукта в чистую воду.