通常把在凍結(jié)過程中食品溫度隨凍結(jié)速度和時間變化的曲線稱為食品凍結(jié)曲線。凍結(jié)曲線一般是指食品熱中心的溫度變化曲線。所謂食品的熱中心,是指凍結(jié)過程中食品內(nèi)部溫度最高的坐標點。對于均質(zhì)和各向同性的食品,熱中心就是幾何中心。
食品凍結(jié)時的曲線是根據(jù)凍結(jié)速度而變化的,但不論快速或慢速凍結(jié),在凍結(jié)過程中,溫度的下降可分為三個階段。
圖4-2為食品物料在不同凍結(jié)速率下的凍結(jié)曲線。圖中,A→S:冷卻過程,只除去濕熱,S為過冷點,多數(shù)樣品都有過冷現(xiàn)象出現(xiàn),但不一定很明顯。過冷點的測定取決于測溫儀在樣品中的位置及測溫儀的敏感度。樣品組織表面的過冷程度較大,一般緩凍及測溫儀深插難測出過冷點,若過冷溫度很小或過冷時間很短,測定時需要用靈敏度很高的測溫儀才能測得。S→B:結(jié)晶放熱,溫度回升到初始凍結(jié)點B。B→C:大部分水(約3/4)在此階段凍結(jié),需要除去大量的潛熱,BC段為有一定斜率的平衡帶,在此段的初始階段水分近乎以純水的方式形成冰結(jié)晶,后階段則有復雜的結(jié)晶物形成。C→D:由于大部分水分已凍結(jié),此時去除一定量的熱能使樣品的溫度下降較多,樣品中仍有一些可凍結(jié)的水分。只有當溫度已達到低共熔點溫度,所有自由水分才全部凍結(jié)。表4-3反映了冰淇淋中凍結(jié)水分比例和溫度的關系。
從圖4-2可看到,凍結(jié)速率加大使凍結(jié)曲線各階段變得不易區(qū)分,速率很大時,曲線幾乎為一直線,顯示不出穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。