Zmiany o charakterze fizycznym
Do zmian fizycznych zalicza się:
zamianę wody znajdującej się w tkance roślinnej w lód,
zwiększenie objętości spowodowane zamarzaniem wody,
wysychanie produktu i utrata aromatu,
rekrystalizację (narastanie kryształków),
zmiany koloidalnej struktury komórek (denaturacja plazmy). Zamiana wody w lód. Jest wynikiem obniżenia się temperatury na
skutek utraty ciepła.
Przy powolnym obniżaniu się temperatury powstają duże kryształy lodu, ujemnie oddziałujące na surowiec. Zakres temperatury, czyli tzw. strefa tworzenia się dużych kryształów, jest stosunkowo wąska i mieści się w granicach między temperaturą zamarzania a temperaturą około —5°C. Jeżeli czas potrzebny do uzyskania tej temperatury jest krótki, to powstające kryształy są małe o wymiarach nie powodujących rozerwania komórek i tkanek (10—15 mikrometrów *>). Jeżeli zaś czas ten jest długi, wówczas początkowo powstała mała liczba kryształów, głównie w przestrzeniach międzykomórkowych, na powierzchni których w miarę upływu czasu przymarza woda odciągana z komórek, powodująca po zamarznięciu powiększenie się kryształów. Duże kryształy powodują uszkodzenie tkanki.
Przy powolnym zamrażaniu powstaje więc mniejsza ilość kryształów, ale za to większych. Przy szybkim zamrażaniu proces krystalizacji wody jest tak szybki, że zamarza ona w miejscu pierwotnego rozmieszczenia, a więc zarówno w przestrzeniach międzykomórkowych, jak i w komórkach, tworząc luźne drobne kryształki nie powodujące uszkodzenia komórek.
Zwiększenie objętości spowodowane powstawaniem lodu. Zamarzająca woda zwiększa swoją objętość. Podobnie zwiększają objętość zamarzające roztwory wodne, jednak w różnym stopniu w zależności od stężenia w nich ekstraktu. Im to stężenie jest większe, tym zwiększenie objętości jest mniejsze. Sok komórkowy o mniejszym ekstrakcie zwiększa więc swą objętość w większym stopniu niż sok o większym stężeniu. W związku z tym owoce i warzywa bardziej wodniste w większym stopniu narażone są na zniszczenie swej struktury niż o większym ekstrakcie.
Wysychanie produktu i utrata aromatu. Zjawisko to występuje jako wynik parowania substancji lotnych z produktu w przypadku zamrażania go luzem i przechowywania bez hermetycznego opakowania.
Rekrystalizacja. W przypadku wahań temperatury w czasie przechowywania część kryształów lodu może powiększyć swą objętość kosztem innych, powodując destrukcyjne działanie na produkt.
To samo zjawisko występuje, gdy temperatura przechowywania mrożonek jest wyższa niż zamrożonego produktu. Jedne kryształy parując dają wilgoć, która kondensuje na innych kryształach i zamarzając powiększa ich objętość.
Zmiany w koloidalnej strukturze komórek. Odciąganie wody z przestrzeni międzykomórkowych powoduje odwodnienie protoplazmy — koagulację białka. Im to odwodnienie jest większe, tym powrót do naturalnego stanu po rozmrożeniu będzie trudniejszy, a tkanka będzie bardziej zwiotczała.
Na zmianę struktury koloidalnej komórek ma wpływ zawartość w soku komórkowym skrobi, cukrów i soli mineralnych. Młode pędy,
zawierające mniej suchej substancji, są bardziej wrażliwe (szparagi) na zmiany w czasie zamrażania niż starsze.
Opisane zmiany fizyczne mogą prowadzić do utraty turgoru po rozmrożeniu, zwiększenia wycieku soku, pękania skórki w czasie mrożenia i osłabiania się aromatu. Skutki zmian fizycznych są oczywiście uzależnione od stopnia ich zaawansowania.