Molti alimenti di origine animale o vegetale possono essere conservati ad una temperatura assai inferiore al loro punto di congelamento, purchè il cambiamento di stato (cioè la trasformazione in ghiaccio) della loro componente acquosa avvenga con sufficiente rapidità. La conservazione a temperature così basse prolunga in modo rilevante la durata degli alimenti per la sua efficacia risolutiva nell’inattivare i batteri e nell’arrestare o rallentare in modo decisivo le trasformazioni chimiche ed enzimatiche proprie della maturazione e del deperimento del prodotto.
Per alcuni prodotti di largo consumo vi è inoltre il beneficio secondario di una loro minore deperibilità alla manipolazione(carne e pesce,per esempio,una volta surgelati si presentano come solidi infrangibili e cessano di emettere siero). La distinzione tra congelamento e surgelazione, che nel recente periodo ha acquisito un preciso valore merceologico e quindi contrattuale, si riferisce alla maggiore o minore velocità con la quale si attua il processo.
Fisicamente, il processo di congelamento si compone di 2 fasi:
- Sottrazione del calore sensibile, che porta la sostanza da una temperatura uguale a quella dell’ambiente esterno sino a quella di congelamento (di norma, la temperatura di congelamento per i prodotti di origine animale o vegetale è di circa -10°C e -20°C, cioè inferiore a quella di congelamento dell’acqua pura, a causa di sali e altri sostanze in essa disciolti in notevole quantità, che ne abbassano il punto di congelamento);
- Sottrazione del calore latente di congelamento, in questa fase, che avviene a temperatura costante, le sostanze acquose contenute nel prodotto passano dallo stato liquido allo stato solido.
Segue una terza fase nella quale il prodotto congelato viene ulteriormente raffreddato sottraendogli calore sensibile in quantità tali da portarlo alla temperatura finale del trattamento. Quanto più rapidamente avviene il processo descritto e quanto più bassa è la temperatura del prodotto alla fine del trattamento, tanto minori saranno le variazioni organolettiche (aspetto,sapore,colore,consistenza) che si riscontreranno nel prodotto all’atto del suo “rinvenimento” e consumo.
Ciò può essere così spiegato: più rapido è il trattamento prima vengono arrestate, sin nel cuore del prodotto(che è più lento a raffreddarsi) quelle trasformazioni chimiche che producono perdita del valore nutritivo e variazioni dei caratteri organolettici. Più rapido è il trattamento e prima interverrà l’arresto dell’attività microbiologica che produce tali alterazioni o ne consegue.
Inoltre la rapidità del trattamento determina, nell’interno delle cellule, la formazione di microcristalli di ghiaccio (invece dei macrocristalli formatasi che lasciano praticamente integri i tessuti, perchè occupano un volume che non è molto maggiore di quello delle sostanze acquose da cui provengono. Ciò fa sì che siano scongiurate perdite di consistenza, collassi ed essudazione durante lo scongelamento. Il congelamento rapido(da pochi minuti per prodotti di piccole dimensioni a qualche ora per prodotti di dimensioni maggiori), quando avvenga nel rispetto di determinate norme prende il nome di surgelazione.
Il processo di surgelazione, naturalmente, è più costoso della congelazione perchè esso richiede una larga disponibilità di potenza frigorifera, sia per la più bassa temperatura finale, sia per la rapidità con cui essa deve essere raggiunta anche al cuore del prodotto.