(一)體積變化
食品物料在凍結(jié)后也會(huì)發(fā)生體積膨脹,但膨脹的程度較純水小。但也有一些例外情況,如高濃度的蔗糖溶液凍結(jié)后體積會(huì)出現(xiàn)很小的收縮。影響這一變化的因素包括:①成分,主要是物料的水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)和空氣體積分?jǐn)?shù)。食品物料中溶質(zhì)和懸浮物的存在有一“替代”效應(yīng),也就是這些物質(zhì)的存在相對(duì)減少了物料中的水分含量,而水是導(dǎo)致物料體積發(fā)生變化的原因,水分的減少使凍結(jié)時(shí)物料體積的膨脹減少;物料內(nèi)的空氣主要存在于細(xì)胞之間(特別是對(duì)于植物組織),空氣可為冰晶的形成與長(zhǎng)大提供空間,因此空氣所占的體積增大,會(huì)減少體積的膨脹。②凍結(jié)時(shí)未凍結(jié)水分的比例。食品物料中可以凍結(jié)的自由水分的減少意味著凍結(jié)時(shí)冰晶的減少,溶質(zhì)的種類和數(shù)量會(huì)影響到物料中結(jié)合水的量和形成過冷狀態(tài)的趨勢(shì)。凍結(jié)前后物料的體積在不同溫度段的變化規(guī)律不同,這些溫度段可以分為冷卻階段(收縮)、冰晶形成階段(膨脹)、冰晶的降溫階段(收縮)、溶質(zhì)的結(jié)晶階段(收縮或膨脹,視溶質(zhì)的種類而定)、冰鹽結(jié)晶的降溫階段(收縮)、非溶質(zhì)如脂質(zhì)的結(jié)晶和冷卻(收縮)。多數(shù)情況下,冰晶形成所造成的體積膨脹起著主要作用。③凍結(jié)的溫度范圍。
(二)水分的重新分布
冰晶的形成還可能造成凍結(jié)食品物料內(nèi)水分的重新分布,這種現(xiàn)象在緩慢凍結(jié)時(shí)較為明顯。因?yàn)榫徛齼鼋Y(jié)時(shí)食品物料內(nèi)部各處不是同時(shí)凍結(jié),細(xì)胞外(間)的水分往往先凍結(jié),凍結(jié)后造成細(xì)胞外(間)的溶液濃度升高,細(xì)胞內(nèi)外由于濃度差而產(chǎn)生滲透壓差,使細(xì)胞內(nèi)的水分向細(xì)胞外轉(zhuǎn)移。
(三)干耗
食品在冷卻、凍結(jié)、凍藏過程中都會(huì)產(chǎn)生干耗,但因凍藏時(shí)間最長(zhǎng),干耗問題更為突出。食品凍結(jié)過程中,因蒸氣壓差作用,水分不斷地從表面蒸發(fā),造成食品質(zhì)量減少的現(xiàn)象,俗稱“干耗”。凍結(jié)食品的干耗主要是由于食品表面的冰晶升華而造成的。干耗不僅造成經(jīng)濟(jì)損失,還影響食品的質(zhì)量和外觀。
(四)非水相組分被濃縮
由于凍結(jié)時(shí)物料內(nèi)水分是以純水的形式形成冰晶的,原來水中溶解的組分會(huì)轉(zhuǎn)到未凍結(jié)的水分中而使剩余溶液的濃度增加。濃縮的程度主要與凍結(jié)速率和凍結(jié)的終溫有關(guān)。凍結(jié)濃縮現(xiàn)象可以用于液態(tài)食品物料的濃縮。
凍結(jié)濃縮現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致未凍結(jié)溶液的相關(guān)性質(zhì),如酸度、離子強(qiáng)度、黏度、凍結(jié)點(diǎn)以及表面張力和界面張力、氧化還原電勢(shì)等的變化。凍結(jié)濃縮可對(duì)食品物料產(chǎn)生一定的損害,如生化和化學(xué)反應(yīng)加劇,大分子物質(zhì)由于濃縮使分子間的距離縮小而可能發(fā)生相互作用,使大分子膠體溶液的穩(wěn)定性受到破壞等。由凍結(jié)濃縮造成的對(duì)食品物料的損害因食品物料的種類而有差異,一般來說,動(dòng)物性物料組織所受的影響較植物性的大。人們研究過食品物料凍結(jié)后H的變化,結(jié)果表明高蛋白質(zhì)的食品物料,如雞、魚凍結(jié)后pH會(huì)增加(特別是當(dāng)初始pH低于6時(shí)),而低蛋白質(zhì)的食品物料如牛乳、綠豆凍結(jié)后pH會(huì)降低。