У вступі висвітлено стан проблем, пов'язаних зі стабілізацією сировини харчових продуктів і напоїв, обґрунтовано доцільність і актуальність дослідження, встановлено зв'язок з науковими програмами, визначено мету роботи та завдання; визначено об’єкт, предмет та методи досліджень; сформульовано наукову новизну і практичне значення отриманих результатів, що виносяться на захист; визначено особистий внесок здобувача, подано перелік наукових конференцій, де були оприлюднені результати наукових досліджень.
У першому розділі подано огляд і аналіз літературних джерел, у яких розглянуто сучасні теорії стосовно причин і заходів по стабілізації якісних і енергетичних характеристик потоків сировини, готової продукції і напоїв. Показано перспективи подальшого розвитку принципів біозу, анабіозу і абіозу та співвідношення їх використання, визначено важливість і доцільність їх паралельного розвитку. Принципи біозу частіше представлені в технологіях зберігання зернових, насіннєвих культур, ягід, овочів і фруктів. комбінаціям біозу і анабіозу відповідають технології квашення, соління, замочування і бродіння. Принципи абіозу проявляються в особливостях переробки сировинних потоків, які можуть бути частинами загальних технологій або повністю представляти їх.
Сучасні погляди на сировинні і харчові середовища зорієнтовані на спроби пояснити можливості їх стабілізації узагальненою теорією. Останньою з числа поширених і у більшості визнаних є теорія на основі показників активності води. Підґрунтя останньої визначається на теорії розчинів, законах Рауля і Вант-Гоффа при спробі поєднати хімічні, фізичні і термодинамічні властивості середовищ.
Стабілізація харчових середовищ у загальному вигляді стосується їх хімічного складу, наявності активних ферментативних комплексів, присутності кисню або навпаки антиоксидантів. Проте ці особливості визначаються перебігом природного синтезу різновидів вхідних сировинних потоків або відповідними трансформаціями, передбаченими запитами технології переробки і характеристиками готової продукції. Це означає відсутність жорсткої необхідності і можливості значних перспектив пошуків у цьому напрямку. У зв'язку з викладеним автор у своїх дослідженнях віддає перевагу методам мікробіологічної стабілізації харчових середовищ. Це є доцільним, оскільки значна кількість харчових технологій з повним правом відноситься до мікробіологічних. Окрім того мікробіологічне забруднення харчової продукції і напоїв супроводжує операції фасування, упаковування, групування і зберігання.
Завершено розділ 1 формулюванням задач досліджень:
1. Поглибити теоретичне підґрунтя природних і зовнішніх фізико-хімічних ефектів стабілізації продуктів харчування і напоїв.
2. Узагальнити взаємозв’язки між концентраціями розчинених речовин, показниками активності води в розчинах і осмотичними тисками розчинів неорганічних і органічних речовин.
3. Визначити особливості коллігативних властивостей середовищ в умовах адіабатних фазових переходів.
4. Розробити математичні моделі по визначенню температур фазових переходів середовищ;
5. Виконати аналіз впливів температурних шоків на мікроорганізми і розробити модель переходів до різних станів термодинамічної рівноваги середовищ і мікроорганізмів.
6. Експериментальними дослідженнями визначити можливості і рівні летальних ефектів мікрофлори за рахунок впливів фізичних факторів.
7. Розробити пропозиції удосконалення технологій і обладнання для стабілізації якісних і енергетичних показників сировини, харчових продуктів і напоїв.
У другому розділі обґрунтовано методики проведення теоретичних і експериментальних досліджень, в основу яких покладено закони збереження, кратних відношень, Авогадро, Дальтона, Гей-Люсака, Вант-Гоффа, Рауля, принципи Ле Шательє, суперпозиції і найбільш вірогідного стану. Більшість галузей харчової промисловості в значній мірі пов'язані з переробкою вуглеводовмісткої сировини, трансформації якої завершуються одержанням мономерів і олігомерів цукрів. Останні знаходять пряме використання або підлягають подальшій переробці в таких розчинниках, як вода або спирти. Сучасні дослідження вказаних систем зорієнтовані на фазову поведінку цукрів у водних розчинах. стабілізація і терміни зберігання збагачених на цукор харчових продуктів також безпосередньо пов'язані з взаємодією компонентів системи "цукор – вода". При використанні існуючих моделей мають місце фізичні і хімічні теорії, але більш точне наближення до положень теорії активності води і впливів осмотичних тисків мають комбінації фізичних і хімічних теорій.
Зосередження уваги в цьому дослідженні на теорії активності води і впливах осмотичних тисків пов'язані з тим, що їх показники є визначальними в досягненні стабілізації якісних і енергетичних характеристик харчових середовищ. Присутність моно- і дисахаридів зменшує активність води, однак вони не єдиний чинник впливу, що обмежує життєдіяльність мікроорганізмів. Разом з тим у значній кількості випадків саме цукри є джерелом живлення мікроорганізмів, однак підвищення їх концентрації означає можливість досягти бактеріостатичних ефектів. Таким чином слід прийти до висновку про те, що існує критичне співвідношення між концентраціями сухих речовин середовища і цитоплазми мікроорганізмів. Його досягнення пов’язане з осмотичним тиском середовища і, оскільки збільшення останнього означає можливість бактеріостатичних ефектів, то напрямки пошуку вирішення задач цього дослідження є перспективними.
Утворення асоціацій молекул розчинника з молекулами розчинених речовин у першому наближенні пропонується оцінювати хімічними факторами, а впливи на рушійний фактор осмомолекулярної дифузії – фізичним фактором. Названі параметри активності води і осмотичних тисків відносяться до коллігативних властивостей середовищ, фізичним доповненням яких є величини температурних депресій фазових переходів. Оскільки виміри останніх здійснюються за використання сучасних високоточних засобів технічного забезпечення, то саме це використано в організації теоретичних узагальнень і експериментальних досліджень.
Стабілізація рівнів мікробіологічних перетворень харчових середовищ означає перший крок. Наступним кроком має бути зниження швидкості і, нарешті, припинення мікробіологічних трансформацій. досягнення у цьому напрямку можливі у формі відгуку системи на зміну таких термодинамічних параметрів, як температура і тиск, а також на рівень розчинності інертного газу. Перехід до останнього пов'язаний з дестабілізацією рушійного фактора осмомолекулярної дифузії, якщо таким газом буде діоксид вуглецю, накопичення якого має місце в значній кількості технологій. При цьому дестабілізація середовищ за рахунок зміни розчиненого СО2 має подвійну спрямованість, що відповідає режимам сатурації і десатурації. Порівняння швидкостей процесів сатурації і десатурації середовищ говорить про перевагу останньої за умови зниження тиску в системі. Очевидно, що це означає перехід до комплексних впливів дії двох параметрів, однак в залежності від рівня вакуумування можлива поява третього параметра впливу середовища, а саме температури.
