Der Gefrierverlauf untergliedert sich in die Abkühlung und die Eisausscheidung. Durch das unter dem Gefrierpunkt auskristallisierte Eis konzentriert sich die Lösung, sodass der Gefrierpunkt der verbleibenden Restflüssigkeit abgesenkt wird. Das Wasser gefriert in einem weiten Bereich nach und nach aus, bis zuletzt der Eutektische Punkt bei etwa -62 °C erreicht ist, bei welchem Wasser und gelöste Stoffe zusammen auskristallisieren.
Abb. 97 zeigt die Menge des jeweils auskristallisierten Eises in Abhängigkeit von der Gefriertemperatur bei verschiedenen Lebensmitteln. Während bei Erdbeeren und Fleisch zwischen -1 und -5 °C 70 % des Wassers ausgefriert, sind in der Weißbrotkrume erst 30 % des Wassers ausgefroren. Unter -10 °C gefriert bei Erdbeeren und Fleisch nur noch wenig Wasser aus. Der Gefrierprozess der Weißbrotkrume ist erst bei -20 °C, der von Erdbeeren und Rindfleisch erst bei -30 °C praktisch abgeschlossen.
Aus diesem Gefrierverlauf erklärt sich, dass man Gefrierwaren in der Regel bis auf Kerntemperaturen von -18 °C bis maximal -30 °C gefriert. Als Restflüssigkeit im Gewebe verbleiben 0,3-0,49 g Wasser/kg Trockensubstanz. Diese Restflüssigkeit gefriert auch bei tieferen Temperaturen nicht aus. Sie reicht für das Wirken der Enzyme aus.
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| Abbildung 97: Anteil ausgefrorenen Wassers von Gefrierbeginn bis -30 °C bei verschiedenen Lebensmitteln [57] |
Gefrierwaren sind daher nicht unbegrenzt haltbar, sondern werden den Präserven zugeordnet. Die Ausnahme bilden die Tiefkühlcontainer, die in Kap. 15.3.1.3 beschrieben wurden.
Bei Temperaturen von -60 °C ist nahezu 100 % des Wassers ausgefroren, und die Waren sind theoretisch unbegrenzt haltbar. Durch das in der Industrie übliche Schnellgefrierverfahren (Schockgefrieren) mit Gefrierapparaten, die eine Gefriergeschwindigkeit von 1 cm/h oder schneller arbeiten, wird erreicht, dass die Zellstruktur weitgehend erhalten bleibt und damit beim Auftauen wenig Saftverlust (drop) entsteht, d. h. die Qualität der Gefrierware erhalten bleibt.