빙결정 형성

빙결정 형성이란

빙결정 형성은 과냉각된 식품 수분이 핵생성과 결정 성장을 거쳐 얼음결정으로 굳는 현상이다.

결정의 크기와 분포는 동결 속도에 따라 정해진다.

식품 동결에서 얼음결정은 세포 손상과 식감, 품질 저하를 좌우하는 핵심 현상이다.

과냉각에서 결정 완성까지

물은 0℃ 아래로 내려가도 바로 얼지 않고 과냉각 상태로 남는다.

그러다 임계 크기 이상의 얼음 씨앗, 즉 핵이 생기면 결정화가 시작된다.

핵이 만들어지면 주변 수분이 달라붙어 결정이 성장한다.

이 두 단계의 속도가 얼음결정의 크기와 개수를 정한다.

균일과 불균일 핵생성

핵생성은 두 가지로 나뉜다. 균일 핵생성은 순수한 물 내부에서, 불균일 핵생성은 표면을 기점으로 일어난다.

균일 핵생성은 과냉각이 깊어야 하므로 식품계에서는 드물다.

식품은 용질과 고형 입자가 많아 불균일 핵생성이 우세하다. 결정화가 시작되는 온도도 상대적으로 높다.

동결 속도와 결정 크기

동결 속도가 빠르면 핵생성 수가 많아져 결정이 작아진다.

반대로 동결 속도가 느리면 적은 수의 핵에서 결정이 크게 자란다.

큰 결정은 세포막을 물리적으로 파괴해 해동 때 드립을 늘린다.

작은 결정은 세포 손상이 적어 조직감과 영양 보존에 유리하다.

세포 외와 세포 내 결정

앞 문제의 답은 핵이 많아 결정이 작아지는 쪽이다.

빙결정은 생기는 위치에 따라 세포 외 결정화와 세포 내 결정화로 나뉜다.

세포 외 결정화는 완만한 냉동에서 세포간극에 큰 결정이 생긴다.

세포 내 결정화는 급속 냉동에서 생기며 세포막과 소기관을 기계적으로 파괴한다.

탈수와 조직 손상

세포 외 간극에서 먼저 생긴 얼음이 세포 내 수분을 삼투압으로 끌어낸다.

그 결과 세포가 탈수되어 수축하고 조직이 손상된다.

해동하면 세포액이 빠져나와 드립이 늘고 식감과 영양이 떨어진다.

정리와 시험 포인트

앞 문제의 답은 세포 바깥 간극이다.

빙결정 형성은 과냉각, 핵생성, 결정 성장 순서로 진행된다.

동결 속도가 빠르면 결정이 작고, 느리면 결정이 커진다. 방향을 거꾸로 쓰면 감점이 크다.

식품계에서는 불균일 핵생성이 우세하다고 함께 쓴다.

식품 종류와 형상에 따라 최적 속도가 다르다는 조건도 쓴다.