+ Biến đổi về vật lý[4],[5]
Tăng thể tích: Do quá trình làm đông nước có sự tăng thể tích nên khi làm đông thể tích của SP tăng lên khoảng 10%.
Giảm trọng lượng: chủ yếu là do sự mất nước của sản phẩm
Sự mất nước của sản phẩm trong quá trình làm đông chủ yếu do sự kết tinh của nước. Nước kết tinh bắt đầu ở lớp ngoài vì nhiệt độ lớp ngoài hạ nhanh hơn các lớp bên trong. Tại những vị trí kết tinh, mầm tinh thể sẽ hình thành ở những vị trí có
nồng độ chất tan thấp và ít chịu sự kết hợp của các thành phần khác. Khi đó có xu hướng các phân tử nước xung quanh mầm tinh thể chuyển về phía mầm tinh thể và đóng băng bám vào mầm làm kích thước tinh thể nước đá tăng dần. Sự chuyển dịch của nước còn do sự chênh lệch về áp suất thẩm thấu, ở những vị trí kết tinh, nồng độ các chất tan dần dần tăng lên gây ra sự chênh lệch áp suất thẩm thấu với các khu vực chưa kết tinh. Kết quả là nước chuyển động từ trong cấu trúc thực phẩm ra ngoài, từ những vị trí khó kết tinh ra những vị trí dễ kết tinh hơn. Khi làm tan băng để phục hồi trạng thái của sản phẩm, một phần nước hút trở lại vị trí ban đầu của chúng, phần còn lại nóng chảy từ các tinh thể đá có xu hướng thoát ra ngoài gây sự hao hụt về trọng lượng của sản phẩm. Làm đông chậm thì hiện tượng mất nước xảy ra nhiều hơn làm đông nhanh.
Ngoài ra sự mất nước của sản phẩm còn phụ thuộc vào sự bay hơi của nước khi chưa kết tinh và sự thăng hoa của nước đã đóng băng. Tuy nhiên, mức độ thăng hoa của nước đá không đáng kể so với mất nước do sự kết tinh của nước.
Thay đổi màu sắc: Màu của SP phụ thuộc vào hình dạng, kích thước và sự phân bố của các tinh thể nước đá. Nếu các tinh thể nước đá nhỏ, đều thì màu sắc của SP vẫn giữ được như màu sắc bản chất của nó. Nếu các tinh thể nước đá to, không đồng đều thì sự chiết quang ánh sáng khi chiếu vào các tinh thể đá sẽ làm cho màu sắc của SP bị biến đổi và trở nên đục màu hơn. Mặc khác, sự chuyển hóa của sắc tố hemoglobin, myoglobin và hemoxyanin thành methemoglobin, metmyoglobin và methemoxyanin làm thay đổi màu sắc, màu sậm lại.
- Biến đổi hóa học[4],[5]
Biến đổi hóa học của SP chủ yếu trong quá trình làm đông là sự biến tính của các loại Protein hòa tan và sự tạo thành axit Lactic từ Glycogen, làm đông càng chậm biến đổi xảy ra càng nhiều.
Ở điều kiện bình thường các phân tử protein hòa tan luôn kết hợp với các phân tử nước ở trạng thái dung dịch. Khi nước kết tinh, chúng tách khỏi liên kết đong vón và kết tủa. Như vậy sự biến đổi cấu trúc phân tử protein hòa tan phụ thuộc vào mức độ tách nước trong quá trình kết tinh. Biến đổi protein rõ nhất khi lạnh đông chậm trong khoảng nhiệt độ từ điểm băng đến - 40C.
Các hoạt động enzyme của bản thân thực phẩm tươi sống cũng bị giảm đi nhiều, nhưng không đình chỉ hẳn, nhiều loại enzyme vẫn hoạt động được dù rất yếu
ớt nhưng thời gian dài cũng sẽ gây thiệt hại đáng kể. Riêng enzyme Lipase và Lypoxygenase không mất hoạt tính ngay cả ở nhiệt độ -350C. Phản ứng phân giải Glycogen do enzyme vẫn xảy ra với tốc độ đáng kể. Nhiều loại enzyme khi làm lạnh đông không bị mất hoạt tính, và khi sản phẩm được tan giá và làm ấm, hoạt tính của enzyme lại tăng.
Những biến đổi sinh hóa trong thực phẩm khi lạnh đông được hạn chế nhiều so với quá trình làm lạnh nhưng vẫn còn xảy ra trong suốt quá trình làm đông và BQĐ, nhất là quá trình phân giải Protein, lipit, glucid,… và các quá trình càng về lâu càng rõ nét. Tốc độ và cường độ các quá trình đó phụ thuộc rất nhiều vào trạng thái của sản phẩm trước khi làm đông, nhiệt độ cuối cùng của quá trình làm đông và nhiệt độ bảo quản.
+ Biến đổi vi sinh vật[4],[5]
Khi hạ nhiệt độ xuống thấp đột ngột, sự đóng băng của nước gây rách vỡ tế bào, sự biến tính protein của màng nguyên sinh chất gây chết một số vi sinh vật, một số còn sống sót. Do nước bị đóng băng, quá trình trao đổi chất không thực hiện được nên chúng chuyển vào trạng thái không hoạt động.
Ở nhiệt độ -80C thì các vi khuẩn không còn hoạt động dược. Nhưng với các loại nấm mốc, thì phải làm lạnh -100C đến -120C chúng mới đình chỉ hẳn hoạt động. khoảng nhiệt độ tác dụng mạnh nhất lên vi sinh vật là từ -60C đến -120C.