通常把在冻结过程中食品温度随冻结速度和时间变化的曲线称为食品冻结曲线。冻结曲线一般是指食品热中心的温度变化曲线。所谓食品的热中心,是指冻结过程中食品内部温度最高的坐标点。对于均质和各向同性的食品,热中心就是几何中心。
食品冻结时的曲线是根据冻结速度而变化的,但不论快速或慢速冻结,在冻结过程中,温度的下降可分为三个阶段。
图4-2为食品物料在不同冻结速率下的冻结曲线。图中,A→S:冷却过程,只除去湿热,S为过冷点,多数样品都有过冷现象出现,但不一定很明显。过冷点的测定取决于测温仪在样品中的位置及测温仪的敏感度。样品组织表面的过冷程度较大,一般缓冻及测温仪深插难测出过冷点,若过冷温度很小或过冷时间很短,测定时需要用灵敏度很高的测温仪才能测得。S→B:结晶放热,温度回升到初始冻结点B。B→C:大部分水(约3/4)在此阶段冻结,需要除去大量的潜热,BC段为有一定斜率的平衡带,在此段的初始阶段水分近乎以纯水的方式形成冰结晶,后阶段则有复杂的结晶物形成。C→D:由于大部分水分已冻结,此时去除一定量的热能使样品的温度下降较多,样品中仍有一些可冻结的水分。只有当温度已达到低共熔点温度,所有自由水分才全部冻结。表4-3反映了冰淇淋中冻结水分比例和温度的关系。
从图4-2可看到,冻结速率加大使冻结曲线各阶段变得不易区分,速率很大时,曲线几乎为一直线,显示不出稳定的平衡状态。