Замораживание пищевых сред по сравнению с охлаждением их – процесс более сложный по технологическим и теплофизическим признакам.
Пищевые среды обычно замораживают для обеспечения стойкости их во время длительного хранения при низкой температуре, для отделения влаги при концентрировании фруктовых соков и других жидкостей или при сублимационной сушке, а также для производства мороженого.
Схема тепловых потоков холодильной установки концентратора
С теплофизической стороны замораживание представляет собой понижение температуры среды ниже криоскопической, сопровождаемое образованием льда. Главная особенность замораживания заключается именно в льдообразовании, для осуществления которого должно быть отведено больше теплоты, чем при охлаждении. Совокупность двух, совместно протекающих явлений – льдообразования и понижения температуры – в основном определяет физическую картину и возможности технологического использования замораживания пищевых сред.
Физические изменения, вызываемые замораживанием пищевых сред, влияют на теплофизические и механические свойства. Льдообразование сопровождается в какой-то мере перемещениями влаги в продукте и нарушениями его первоначального внутреннего строения. Эффект льдообразования сказывается как источник теплоты переменной мощности, действующий во всем объеме замораживаемого тела.
Результативный эффект превращения воды в лед сходен с эффектом обезвоживания пищевых продуктов. Различие состоит лишь и том, что при обезвоживании сушкой из продукта удаляется влага, а при замораживании этого не происходит.
Многочисленные исследования влияния быстроты замораживания на качество продукта показали, что быстрота замораживания желательна, но не во всех случаях необходима. Замораживание должно быть достаточно быстрым, чтобы предотвратить развитие микробиологических и ферментативных изменений в продуктах. Среды, богатые влагой, мягкие и нежные по своему строению, следует замораживать только очень быстро.