การเกิดผลึกน้ำแข็ง เป็นการเปลี่ยนสถานะของน้ำในจากของเหลวเป็นผลึก

ขั้นตอนการเกิดผลึกน้ำแข็งแบ่งเป็น 2 ขั้นตอนหลักคือ

1 การเกิดผลึกน้ำแข็ง (nucleation) คือการที่โมเลกุลของน้ำมีการจัดเรียงตัวอย่างเป็นระเบียบ  เนื่องจากอุณหภูมิลดลง โดยการดึงพลังงานความร้อนที่เปลี่ยนสถานะจากน้ำกลายเป็นผลึกแข็ง (latent heat of crystallization) ออกจากของเหลว  เกิดเป็นนิวเคลียสซึ่งเป็นจุดศูนย์กลางของผลึกน้ำแข็ง ระยะการเกิดนิวเคลียสจะเป็นอุณหภูมิในช่วงแคบๆคืออยู่ในช่วงจุดเยือกแข็ง  หากทำให้อุณหภูมิของอาหารผ่านช่วงนี้ไปอย่างรวดเร็ว นิวเคลียสของผลึกน้ำแข็งจะเกิดขึ้นจำนวนมาก

2 การขยายขนาดของผลึกน้ำแข็ง (crystal growth) หลังการเกิดนิวเคลียส โมเลกุลของน้ำที่เหลือก็จะเคลื่อนที่เข้ามาจัดเรียงตัวกันทำให้ขนาดของผลึกน้ำแข็งขยายใหญ่ขึ้น

การเกิดผลึกน้ำแข็งในการแช่เยือกแข็งอาหาร (freezing) ขึ้นอยู๋กับอัตราการแช่เยือกแข็ง (freezing rate) และมีผลต่อคุณภาพ ของอาหารแช่เยือกแข็งที่ได้

การแช่เยือกแข็งอย่างเร็ว (quick freezing) ทำให้เกิดผลึกน้ำแข็งขนาดเล็ก กระจายทั่วชิ้นอาหาร อาหารแช่เยือกแข็งที่มีคุณภาพดี
เมื่อนำมาหลอมละลายน้ำแข็ง (thawing) จะสูญเสียของเหลว (drip loss) น้อย ส่วนการแช่เยือกแข็งอย่างช้า (slow freezing)
ทำให้ผลึกน้ำแข็งมีขนาดใหญ่ เมื่อนำมาละลายจะสูญเสียของเหลว (drip loss) ออกมามาก

 ขนาดของผลึกน้ำแข็งแช่เยือกแข็ง

ขนาดของผลึกน้ำแข็งในไอศรีมที่มีเนื้อเนียนดี จะมีค่าเฉลี่ยน้อยกว่า  50 um ผลึกน้ำแข็งที่มีขนาดใหญ่กว่า  40 to 55 p ทำให้ไอศกรีมมีเนื้อหยาบ

Reference

http://icecreamscience.com/formation-of-ice-crystals/