Количество вымерзающей воды. Вымерзание воды из растительных и животных клеток начинается при температуре их замерзания.
По мере отбора тепла вымерзает все больше воды, а концентрация растворенных в клеточной влаге веществ увеличивается. После достижения определенной точки снижать температуру далее бесполезно, поскольку вода из клеток больше не вымерзает. Некоторое ее количество даже при очень низких температурах остается в жидкой фазе. С помощью современного дифференциального термоанализа Дакуорт 1971 установил количество невымерзающей из продуктов воды при температуре -180 С табл Наличие в продуктах невымерзшей воды, находящейся в жидком агрегатном состоянии даже при очень низких температурах, указывает на тот факт, что активизация некоторой части водосо-держания клеток сильно затруднена.
Независимо от того, вызывается такого рода связанность образованием поляризованной многослойной шубы молекул воды или водородными связями, ее энергия достаточно велика. По данным Оленева и Чижова 1973 , энергия связи слабосвязанной воды крахмала составляет 155 кДж кг, энергия промежуточных связей-155-655 кДж кг, энергия связи сильно связанной и не вымерзающей даже при очень низких температурах воды составляет более чем 655 кДж кг. Если вспомнить, что удельная теплота испарения воды 2345 кДж кг, то эти величины представляются не такими уж малыми.
Согласно Дорсею, даже в чистом льде остается невымерзшая жидкая фаза, которая покрывает кристаллики льда пленкой толщиной примерно 8 мкм. 11 Рекристаллизация. Как явствует из изложенного выше, замерзшие клетки и ткани содержат кристаллики льда различных размеров и незамерзшую воду в жидком агрегатном состоянии, т. е. определенный раствор.
Наличие кристалликов различной величины связано с разницей скоростей замерзания находящихся на неодинаковой глубине от поверхности продуктов слоев клеток, содержащих воду. Эта гетерогенная система кристалликов разной величины слабо устойчива. Она постоянно изменяется в сторону уменьшения числа кристаллов льда и увеличения объема кристаллов. Процесс рекристаллизации, по нашим современным представлениям, продолжается более или менее длительный промежуток времени до температуры -30 С. Явление рекристаллизации возникает, как можно предположить, по двум причинам.
Первая причина заключается в том, что парциальное давление водяных паров над мелкими кристалликами льда выше, чем над крупными. Вследствие разницы давлений водяных паров молекулы воды постоянно сублимируют с мелких кристалликов и осаждаются на крупных. Вторая причина-непрерывное колебание температуры хранения продуктов.
Поскольку температура плавления мелких кристалликов ниже, чем крупных, при небольшом подогреве они подтаивают в первую очередь. Образовавшаяся от их таяния вода при следующем за небольшим повышением температуры охлаждении намерзает на небольшие кристаллики, увеличивая тем самым их размеры. Рекристаллизация сильно замедляется при понижении температуры хранения. Разность давлений пара над мелкими и крупными кристалликами при температуре -25 С составляет только 4 разности давлений при температуре -10 С. Кроме того, колебанию температуры продуктов около 0,05 С, которое возникает в результате колебаний температуры хранилища на 1 С, при охлаждении до -10 С соответствует изменение агрегатного состояния, т.е. расплавление или замерзание примерно 0,04 воды, а при охлаждении до -25 С агрегатное состояние изменяют всего 0,005 воды. На опыте хорошо видно, как разница в числе и размерах кристалликов льда у быстро и медленно замороженных продуктов постепенно исчезает при хранении.
Очень интересными представляются с этой точки зрения исследования Нотеварпа, который измерял размеры кристаллов льда в замороженной с разной скоростью треске через различные промежутки хранения при температуре -20 С. Например, через 2,5 ч после замораживания кривая а на рис. средние размеры кристаллов составляли 250 мкм. После 5-месячного хранения при температуре -20 С они увеличились до 480 мкм кривая. Из рисунка видно также, что до 480 мкм кристаллы вырастают через 8 ч после замораживания кривая b . 12