Основними фізичними процесами, що відбуваються в плодах і овочах при зберіганні, є випаровування вологи, виділення тепла, зміна температури.
Фізичний процес випаровування води залежить від ступеня гідрофільності колоїдів, анатомічної будови і стану покривних тканин (товщина і щільність шкірочки, наявність воскового нальоту), характеру і ступеня пошкодженості, вологості навколишнього атмосфери, швидкості руху повітря, температури зберігання, ступеня зрілості, упаковки, термінів і способів зберігання плодів і овочів та інших факторів, у тому числі від інтенсивності аеробного дихання, в процесі якого також утворюється вода.
Молоді коренеплоди, овочева зелень, недорозвинені плоди, в яких цитоплазмових і вакуолярного колоїдні частинки мають слабку водоудерживающей здатністю, легко віддають вологу, в’януть і втрачають свіжість.
Пошкодження механічні або грибкові, як правило, також підсилюють втрати води. Так, яблука, уражені паршею на площі до З см2, за 6 міс. зберігання втрачають 2,8% води, на площі до 6 см2 – 5,7%; здорові за цей же час втрачають 0,8% води.
Виділення вологи плодами і овочами різному в різні періоди зберігання; в початку зберігання зазвичай спостерігається активне випаровування води (період післязбиральної дозрівання), в середній період воно знижується, а наприкінці зберігання знову підвищується внаслідок наближення нового вегетаційного періоду. Перезреваніе плодів супроводжується посиленою вологовіддачею, так як принаймні старіння колоїдів знижується їх гідрофільність.
Як знижена вологість, так і підвищена температура повітря посилюють випаровування води. Швидкість випаровування вологи не знаходиться у прямій Залежно від змісту її в плодах і овочах, а залежить від температури, дефіциту вологості повітря, циркуляції повітря, ступеня зрілості та інших факторів. Іноді спостерігається зворотне явище – підвищення вмісту вологи в плодах і овочах при високій відносній вологості навколишнього повітря, наприклад при зберіганні коренеплодів в помірно вологому піску. Очевидно, волога, утворюється в процесі аеробного дихання, залишається в тканинах і, крім того, плоди та овочі поглинають її з навколишнього середовища.
Однак у більшості випадків на практиці спостерігається в’янення плодів і овочів, особливо при низькій вологості повітря, посиленої вентиляції і т. д. В’янення нерідко відбувається не по всій масі плоду і овоча, а на окремому ділянці (де слабше покривні ткани и), наприклад морква починає в’янути з кінця кореня, яблука і груші – з ділянки близько чашечки. Досліди показують також, що в’янення плодів починається з пошкоджених ділянок (плями парші, уколи довгоносика і т. д.). Тому багато практичні заходи при зберіганні плодів і овочів мають на меті максимально зменшити випаровування вологи і попередити в’янення плодів і овочів. До таких заходів належать: підтримання у сховищах досить високої вологості повітря, переслойкой овочів піском, застосування пакувальних матеріалів, обгортка плодів у папір і ін
Разом з тим поверхню плодів та овочів має бути сухою, щоб уникнути розвитку мікроорганізмів. Тому вологі картоплю і овочі перед закладанням на зберігання зазвичай просушують.
Виділення тепла . У процесі дихання плодів і овочів під час зберігання виділяється тепло. Однак у повітря виділяється не все тепло, тому що частина його використовується клітиною для обмінних реакцій і на процес випаровування, частина запасається у вигляді хімічно зв’язаної енергії в АТФ.
Зміна температури. Явна тепло, що виділяється при диханні плодів і овочів, безумовно впливає на їх температурний стан. Цю форму біологічної енергії, яка є результатом енергетичного обміну клітин, враховують при охолодженні плодів і овочів. Однак охолодження або нагрівання в процесі зберігання (і не тільки зберігання) відбувається у величезній мірі під впливом температури навколишнього атмосфери. При цьому швидкість охолодження залежить від температури і швидкості руху охолоджуючого повітря, що подається в сховище. Процес охолодження овочевої зелені, ягід і кісточкових плодів набагато прискорюється у воді з льодом або в спеціальній вакуум-камері.
Тривале зберігання більшості плодів і овочів при низьких температурах (Близьких до 0 В° С) знижує інтенсивність процесів внутрішньоклітинного метаболізму, уповільнює процеси дозрівання і перезрівання, знижує витрату запасних речовин на дихання, а також діяльність мікроорганізмів. Але зниження температури не може бути довільним, бо за певних низьких температурах свіжі плоди та овочі замерзають і можуть загинути. Рівень температури зберігання повинен знаходитися десь близько до кордону замерзання тканин плодів і овочів, що залежить головним чином від вмісту органічних кислот, цукрів, пектину і ін
Температура замерзання багатьох плодів і овочів в основному корелюється з вмістом в них сухих речовин і знаходиться в межах від -1 до -2,5 В° С. Так, середня температура. замерзання картоплі -1,2 В° ‘С, капусти білокачанної -1,6 В°, моркви і буряка -1,6 В°, цибулі-ріпки -1,78 В°, яблук -2 В° винограду -3,8 В°, вишні -3,5 В° С і т. д.
Процес замерзання плодів і овочів, поміщених в середу з негативною температурою (нижче 0 В° С), має деякі загальні тенденції. Спочатку температура в плодах і овочах падає нижче точки замерзання, але протягом деякого часу кристали льоду ще не утворюються. Відбувається так зване переохол одження тканин. Вода клітинного розчину при цьому замерзає. При переході води в лід виділяється прихована теплота, і температура тканин відразу підвищується, досягаючи певної вищої окуляри (зазвичай до -0,7, – 1,8 В° С), на якій тримається деякий час, а потім починає знову знижуватися. Цю найвищу точку, про яку піднімається температура переохолодження, називають температурою замерзання.
У процесі замерзання тканин плодів і овочів зазвичай відбувається ряд таких змін внутрішньоклітинних ультраструктур, як, наприклад, коагуляція білків цитоплазми і органоїдів, часткове зневоднення колоїдів і т. д. Молекули води, все більш втрачаючи свою рухливість у міру заморожування, перебудовуються у відносно стійку кристалічну систему, відповідно зменшується кількість водневих зв’язків молекул води з білками. У результаті глибокого заморожування відбувається зневоднення протоплазми і в підсумку – загибель живих клітин.
Хоча при цьому і вивільняється велика кількість енергії, званої прихованою теплотою льодоутворення (на кожен кг льоду виділяється 80 ккал, йди 336 кДж, тепла), але зв’язування молекул води один з одним послаблює зв’язок води з білками. Крім того, утворюються кристали льоду в якійсь мірі руйнують клітинні оболонки, але головне при заморожуванні плодів і овочів (звичайними способами) порушується фізична структура живого протопласта.
Мабуть, це відбувається за рахунок утворення кристалів з водного матриксу цитоплазми при заморожуванні і різкого руху води в клітину при відтаванні (А. Леопольд). Цілком очевидно, що при зберіганні свіжих плодів і овочів не можна допускати їх замерзання.