Термическая обработка подавляет рост микроорганизмов или полностью уничтожает их и инактивирует ферменты. Режим тепловой обработки определяется продолжительностью и температурой. Для каждой температуры существует свое летальное (смертельное) время, т. е. время, необходимое для уничтожения микроорганизмов при данной температуре. Это время зависит от температуры, химического состава сока, вида и количества микроорганизмов, присутствующих в соке.
Между летальным временем и температурой существует обратная зависимость: чем выше температура, тем меньше времени требуется на уничтожение микроорганизмов, причем даже небольшое повышение температуры приводит к резкому уменьшению летального времени.
Устойчивость микроорганизмов к действию тепла изменяется в зависимости от химического состава среды. Особенно большое значение имеет концентрация водородных ионов (рН). При низком рН нарушается нормальный обмен веществ микроорганизмов, что снижает их устойчивость к воздействию тепла.
На устойчивость микроорганизмов влияет наличие углеводов в среде. Сахар задерживает при нагревании разрушение дрожжей, плесеней и бактерий. При 70 °С отмирание бактерий коли при наличии в среде 10 % сахара происходит за 6 мин, а при содержании 30 % сахара - за 30 мин. В связи с этим для стерилизации соков с сахаром требуются более высокая температура и продолжительное время, чем при стерилизации соков без сахара.
Поскольку устойчивость к нагреванию у разных микроорганизмов неодинакова, летальное время зависит от вида и количества микроорганизмов, присутствующих в соках.
Во фруктовых соках развиваются дрожжи, плесени, молочно- и уксуснокислые бактерии, которые довольно чувствительны к воздействию тепла.
В кислых соках (рН 4,5) большинство дрожжей погибает при нагревании в течение 2 мин при 62 °С, неспорообразующие кислотоустойчивые бактерии разрушаются нагреванием в течение нескольких минут при 65 °С, спорообразующие кислотоустойчивые бактерии разрушаются при 87-93 °С. Большинство спор плесеней разрушается нагреванием в течение 5 мин при 79 °С. Однако из фруктовых соков были выделены и термостойкие плесени, которые выдерживали длительное нагревание. Так, споры плесени Byssochlamus fulva, выделенные из яблочного и ежевичного соков, выдерживали нагревание в течение 30 мин при 87 °С и развивались при давлении 33,6 кПа.
В овощных соках с низкой кислотностью могут развиваться термоустойчивые спорообразующие микроорганизмы, в том числе аэробные, в томатном соке - кислотоустойчивые спорообразующие микроорганизмы, которые могут выдержать нагревание в течение 90 мин при 100 °С. Для спор кислотообразующих анаэробов, выделенных из томатного сока, требовалось нагревание от 8 до 12 мин при 100 °С.
Нагревание вызывает и качественные изменения продукта. Так, длительное нагревание при сравнительно невысокой температуре отрицательно влияет на качество продукта, чем кратковременное нагревание при высоких температурах. На этой основе разработан метод высокотемпературной кратковременной стерилизации.
По режимам тепловой инактивации ферментов накоплено еще мало данных. Имеются отдельные исследования по инактивированию нагреванием некоторых пектолитических и окислительных ферментов во фруктовых соках.
Наиболее важно для сохранения качества сока инактивировать окислительные ферменты - полифенолоксидазы и пероксидазы. Исследования показали, что для их инактивирования необходимо нагреть сок до 81-93 °С в зависимости от вида сока и выдержать при этой температуре 10-40 с. При более низкой температуре (81-82 °С) инактивируются полифенолоксидазы в яблочном, персиковом и виноградном соках, при более высокой (91-92 °С) - в грушевом и абрикосовом.
В производстве соков для инактивирования ферментов достаточно нагреть сок до 87 °С с выдержкой при этой температуре 40-60 с. Этот режим практически достаточен и для подавления жизнедеятельности микроорганизмов в соках, так как дрожжи и бактерии, способные вызвать порчу сока, погибают при этом.
Споры и некоторые термостойкие плесневые грибы, хотя и могут выжить при этом режиме, но их жизнедеятельность проявится только при благоприятных для этого условиях, которые отсутствуют при нормальных условиях хранения соков.
Для сохранения органолептических свойств и биологической ценности соков тепловая обработка их должна проводиться при щадящем режиме, при минимально возможном сообщении тепла продукту. В производстве соков в настоящее время применяют для предохранения их от порчи три основных вида тепловой обработки:
пастеризация при температурах ниже 100 °С и стерилизация при температурах свыше 100 °С в укупоренной таре;
горячий розлив, при котором продукт нагревается в потоке;
асептическое консервирование с мгновенным нагреванием до высокой температуры и охлаждением.