Công nghệ đông lạnh là một trong những chìa khóa để bảo quản thực phẩm hiện đại. Với sự tiến bộ của công nghệ, tủ lạnh không còn chỉ là công cụ làm mát mà đã trở thành người bảo vệ sự tươi ngon và sức khỏe của thực phẩm. Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, thực phẩm đông lạnh hầu như có mặt ở khắp mọi nơi, nhưng thực tế có một loạt các nguyên tắc khoa học phức tạp đằng sau chúng.
Nguyên lý cơ bản của việc đông lạnh thực phẩm là hạ nhiệt độ của thực phẩm xuống dưới điểm đóng băng để thực phẩm chuyển sang trạng thái rắn.
Khi nước đóng băng trong môi trường nhiệt độ thấp, các phân tử nước sẽ sắp xếp thành cấu trúc tinh thể đều đặn, một quá trình gọi là kết tinh. Quá trình kết tinh có thể được chia thành hai bước chính: hình thành hạt và phát triển tinh thể. Sự hình thành hạt nhân là sự bắt đầu kết tụ các phân tử để tạo thành các hạt rắn nhỏ, và sự phát triển tiếp theo của các hạt này là sự phát triển kết tinh.
Quá trình đóng băng nước trong quá trình này thường tỏa nhiệt, nghĩa là nhiệt được giải phóng khi chất lỏng chuyển sang trạng thái rắn.
Nhiệt này là nhiệt ẩn, và theo nguyên lý nhiệt động lực học, khi nước hoặc các chất lỏng khác bước vào giai đoạn đóng băng, nhiệt ẩn sẽ được giải phóng. Mặc dù quá trình này không làm tăng nhiệt độ của vật liệu, nhưng nó đòi hỏi phải liên tục loại bỏ nhiệt khỏi chất lỏng, nếu không quá trình đông lạnh sẽ dừng lại.
Ngoài quá trình đông lạnh cơ bản, còn có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả đông lạnh. Ví dụ, tạp chất trong nước, bề mặt vật chứa không đồng đều, v.v. có thể dẫn đến sự hình thành hạt không đồng nhất, khiến nước trở nên rắn ở nhiệt độ cao hơn điểm đóng băng bình thường. Đây là một trong những lý do quan trọng tại sao thực phẩm trong tủ lạnh có thể giữ được độ tươi ngon trong ứng dụng thực tế.
Khoảng 77% thực phẩm có thể đông lạnh, giúp giữ được tối đa hương vị và giá trị dinh dưỡng của thực phẩm.
Theo thời gian, công nghệ đông lạnh ngày càng được cải tiến. Tủ lạnh hiện đại sử dụng kết hợp làm mát bằng không khí và làm mát trực tiếp để cải thiện hiệu quả làm mát và bảo quản tốt hơn hương vị cũng như chất dinh dưỡng của thực phẩm. Ngoài ra, một số tủ lạnh còn có chức năng đông lạnh nhanh, có thể làm lạnh thực phẩm đến nhiệt độ đóng băng trong thời gian ngắn hơn. Công nghệ này cũng giúp giảm sự hình thành các tinh thể băng và do đó duy trì kết cấu của thực phẩm.
Khi thực phẩm được bảo quản trong tủ đông, nước trong thực phẩm dần chuyển thành tinh thể đá, làm thay đổi cấu trúc và hương vị của thực phẩm. Do đó, công nghệ đông lạnh đúng cách có thể giảm đáng kể tình trạng thất thoát thực phẩm và giữ nguyên hương vị cũng như chất dinh dưỡng ban đầu của thực phẩm. Công nghệ đông lạnh cho phép chúng ta tìm thấy đủ loại trái cây, rau củ và thịt tươi trong siêu thị mà không phải lo lắng về độ tươi của nguyên liệu.
Nhiều sinh vật sống có thể sống sót trong môi trường dưới nhiệt độ đóng băng của nước, đây là cấp độ quan trọng giúp chúng ta hiểu được cách thức hoạt động của phương pháp đông lạnh cơ thể.
Nhiều sinh vật sống, như thực vật và động vật, đã thích nghi để tồn tại trong môi trường lạnh. Ví dụ, một số loại cây có thể chịu được nhiệt độ từ -4 °C đến -12 °C và sống sót qua mùa đông lạnh giá. Ngoài ra, người ta còn phát hiện một số loại vi khuẩn có thể tồn tại trong băng hàng ngàn năm và một số loài động vật như ếch và bò sát cũng có thể sống sót ở trạng thái đóng băng.
Tuy nhiên, để bảo quản thực phẩm trong cuộc sống hằng ngày, sự phát triển của công nghệ đông lạnh là điều không thể thiếu. Từ rau củ đông lạnh đến các sản phẩm thịt đông lạnh, những công nghệ này không chỉ kéo dài thời hạn sử dụng của thực phẩm mà còn làm cho thói quen ăn uống của chúng ta đa dạng hơn. Quá trình đông lạnh không chỉ bảo vệ chất dinh dưỡng trong thực phẩm mà còn giảm thiểu lãng phí thực phẩm khi sử dụng.
Khi chúng ta tìm hiểu thêm về công nghệ đông lạnh, chúng ta cũng nên tự hỏi làm thế nào công nghệ này có thể được cải thiện trong tương lai để nâng cao sức khỏe và an toàn thực phẩm của chúng ta?