食品冻结过程及曲线-食品加工原理

食品的冻结过程是指食品降温到完全冻结的整个过程，冻结曲线就是描述冻结过程中食品的温度随时间变化的曲线。

（一）水的冻结曲线

纯水的冻结曲线见图3-5，水从初温（T₁）开始降温，达到水的过冷点S，由于冰结晶开始形成，释放的相变潜热使水的温度迅速回升到冻结点T₂，然后水在这种不断除去相变潜热的平衡条件下继续形成冰结晶，温度保持在平衡冻结温度，形成一结晶平衡带，平衡带的长度（时间）表示全部水转化成冰所需的时间。当全部的水被冻结后，冰以较快的速率降温，并达到最终温度T₃。

图3-5 纯水的冻结曲线

（二）食品的冻结曲线

在低温环境介质中，随着冻结的进行，食品的温度逐渐下降，食品的冻结曲线如图3-6所示。无论是快速冻结还是缓慢冻结，食品的冻结过程一般都包括三个阶段，下面以缓慢冻结曲线为例加以说明。

第一阶段，食品的温度从初温降低至食品的冻结点，这时食品放出的热量是显热，此热量与全部放出的热量比较，其值较小，所以降温速度快，冻结曲线较陡。(www.xing528.com)

第二阶段，食品的温度达到冻结点后，食品中大部分水分冻结成冰，水转变成冰过程中放出的相变潜热通常是显热的50～60倍，食品冻结过程中绝大部分的热量是在此阶段放出的，由于温度降不下来，曲线出现平坦段。

图3-6 食品的冻结曲线

第三阶段，食品残留的水分继续结冰，已成冰的部分进一步降温至冻结终温。水变成冰后其比热容下降，冰进一步降温的显热减小，但因还有残留水分结冰放出冻结潜热，所以降温没有第一阶段快，曲线也没有第一阶段那样陡。

冻结曲线平坦段的长短与传热介质的传热快慢关系很大。若传热介质传热速度快，则第二阶段的曲线平坦段短，即为图3-6中的急速冻结曲线。生产中应尽量采用导热性能高的冷冻介质（如液态冷媒），缩短冻结时间。

图3-6所示为新鲜食品冻结曲线的一般模式，曲线中未将食品内水分的过冷现象表示出来，原因是实际生产中因食品表面微度潮湿，表面常落上霜点或有振动等现象，都使食品表面具有形成晶核的条件，因此无显著过冷现象。随后表面冻结层向内推进时，内层也很少会有过冷现象产生。所以在食品的冻结曲线上，通常无过冷的波折存在。