5. Omów wpływ szybkości zamrażania na rodzaj tworzących się kryształów lodu i ich rozmieszczenie.

Prędkość zamrażania wpływa zarówno na ilość powstających zarodków kryształów lodu jak i wzrost tych kryształów i ich charakterystyczną formę. W praktyce zamrażalniczej spotyka się trzy podstawowe typy kryształów. Są to:

• Kryształy regularne heksagonalne (o podstawi sześciokątnej), w których osie symetrii wyprowadzone z zarodka krystalizacji tworzą między sobą kąt 60°. Kryształy takie powstają podczas bardzo powolnego zamrażania;

• Kryształy nieregularne tzw. dendryty, które powstają podczas średnioszybkiego i szybkiego zamrażania; z ich zarodków krystalizacji wychodzi nie sześć, lecz znacznie więcej osi kryształów, tworzących między sobą różne kąty;

• Kryształy kuliste tworzące się podczas szybkiego i ultraszybkiego zamrażania; z poszczególnych zarodków wychodzi bardzo wiele cienkich igieł lodowych, które w zewnętrznym zarysie przybierają kształt kuli; przy bardzo dużej prędkości zamrażania igły te stają się coraz cieńsze, aż w końcu niewidoczne i kryształy stają się przezroczyste.

Podczas powolnego zamrażania roztworów wodnych w ich warstwach zewnętrznych tworzy się czysty lód, natomiast substancje rozpuszczone przechodzą w głąb naczynia i w jego części środkowej powstaje lód najbogatszy w te substancje. Im szybciej przeprowadza się zamrażanie, tym bardziej jednorodny skład ma utworzony lód. Zjawisko to można zaobserwować, używając do doświadczenia zabarwionej wody. Zabarwioną wodę wlewamy do dwu jednakowych naczyń. W jednym naczyniu zamrażamy wodę powoli, w drugim szybko. Łatwo zauważyć, że przy powolnym zamrażaniu lód nie jest zabarwiony przy ściankach naczynia, natomiast jest silnie zabarwiony w środkowej jego części. W naczyniu, w którym zamrażanie przeprowadzono szybko, lód ma prawie równomierne zabarwienie w całej objętości.

Przemieszczanie się rozpuszczonych substancji w trakcie zamrażania do roztworu jest spowodowane zjawiskiem dyfuzji. Kiedy zaczyna się zamrażanie cieczy, w warstwie zewnętrznej krzepnie rozpuszczalnik i tworzy się lód. Wskutek tego warstwa cieczy, przylegająca bezpośrednio warstwy utworzonego lodu, wyróżnia się większym stężeniem rozpuszczonych substancji w porównaniu ze stężeniem ich w wewnętrznej części naczynia. Różnica stężeń wywołuje wymianę dyfuzyjną.