冻结水产品刚从冻结装置中取出时，其温度分布是不均匀的，通常是中心部位最高，其次依中间部、表面部之序而降低，接近介质温度。待整个水产品的温度趋于均一，其平均或平衡品温大致等于中间部的温度。冻结水产品的平均或平衡品温要求在-18℃以下，则水产品的中心温度必须达到-15℃以下才能从冻结装置中取出，并继续在-18℃以下的低温进行保藏。
（三）冻结速率
水产品的冻结速率是受各方面的条件影响而变化的，关于冻结速率对水产品质量的影响，过去和现在食品冷冻科学家都进行了较多的研究。
冻结速率快慢的划分，现通用的方法有以时间来划分和以距离来划分两种。
（1）以时间划分。以水产品中心温度从-1℃降到-5℃所需的时间长短衡量冻结快慢，并称此温度范围为最大冰晶生成带。若通过此冰晶生成带的时间在30min之内为快速；若超过即为慢速。一般来说，快速冻结下冰晶对肉质影响最小。然而，水产品种类繁多，肉质的耐结冰性依种类、鲜度、预处理而不同，加上人们对冻结水产品质量要求的提高，这种方法并不完全适用于所有水产品。（2）以距离划分。这种表示法最早是德国学者普朗克提出的，他以-5℃作为结冰表面的温度，测量食品内冻结冰表面每小时向内部移动的距离。并按此将冻结分成3类：快速冻结，冻结速率大于或等于5～20cm/h；中速冻结，冻结速率大于或等于1～5cm/h；慢速冻结，冻结速率为0.1～1cm/h。
1972年国际冷冻协会C2委员会对冻结速率做了如下定义：所谓某个食品的冻结速率是食品表面到中心的最短距离（cm）与食品表面温度到达0℃后食品中心温度降到比食品冻结点低10℃所需时间（h）之比，该比值就是冻结速率V（cm/h）。
为了生产优质的冻结水产品，减少冰结晶带来的不良影响，必须采用快速、准确的冻结方式。这是因为当水产品温度降低时，冰结晶首先在细胞间隙中产生。如果快速冻结，细胞内外几乎同时达到形成冰晶的温度条件，组织内冰层推进的速率也大于水分移动的速率，食品中冰晶的分布接近冻前食品中液态水分布的状态，冰晶呈针状结晶体，数量多，分布均匀，故对水产品的组织结构无明显损伤。如果缓慢冻结，冰晶首先在细胞外的间隙中产生，而此时细胞内的水分仍以液相形式存在。由于同温度下水的蒸气压大于冰的蒸气压，在蒸气压差的作用下，细胞内的水分透过细胞膜向细胞外的冰结晶移动，使大部分水冻结于细胞间隙内，形成大冰晶，并且数量少，分布不均匀。
（四）水产品的冻结方法和冻结装置
鱼类的冻结方法很多，一般有空气冻结、盐水浸渍、平板冻结和单体冻结4种。我国以前大多数采用空气冻结法，但随着经济的发展，目前越来越多地使用单体冻结法。
1.空气冻结法
在冻结过程中，冷空气以自然对流或强制对流的方式与水产品换热。由于空气的导热性差，与食品间的换热系数小，故所需的冻结时间较长。但是，空气资源丰富，无任何毒副作用，其热力性质早已为人们熟知，机械化较容易，因此，用空气作介质进行冻结仍是目前应用较广泛的一种冻结方法。
（1）隧道式吹风冻结装置。它是中国目前陆上水产品冻结使用最多的冻结装置（参见图6-5）。由蒸发器和风机组成的冷风机安装在冻结室的一侧，鱼盘放在鱼笼上，并装有轨道送入冻结室。冻结时，冷风机强制空气流动，使冷风流经鱼盘，吸收水产品冻结时放出的热量，吸热后的空气由风机吸入蒸发器冷却降温，如此反复不断进行。
在隧道式吹风冻结装置中，提高风速、增大水产品表面放热系数，可缩短冻结时间，提高冻结水产品的质量。但是，当风速达到一定值时，继续增大风速，冻结时间的变化却甚微；风速的选择应适当，一般宜控制在3～5m/s之间。
此法的优点是劳动强度小，冻结速率较快；缺点是耗电量较大，冻结不够均匀。近年来有的采用鱼车小半径机械传动的调向装置，有的将鱼盘四边挖了小孔，相对克服冻结不够均匀的缺点，从而进一步提高了冻结速率。
（2）螺旋带式冻结装置。此种冻结装置是20世纪70年代初发展起来的冻结设备。
这种装置由转筒、蒸发器、风机、传送带及一些附属设备等组成。其主体部分为转筒。传送带由不锈钢扣环组成，按宽度方向成对的接合，在横、竖方向上都具有挠性，能够缩短和伸长，以改变连接的间距。当运行时，拉伸带子的一端就压缩另一边，从而形成一个围绕着转筒的曲面。借助摩擦力及传动机构的动力，传送带随着转筒一起运动，由于传送带上的张力很小，故驱动功率不大，传送带的寿命也很长。传送带的螺旋升角约2°，由于转筒的直径较大，所以传送带近于水平，水产品不会下滑。传送带缠绕的圈数由冻结时间和产量确定。
被冻结的产品可直接放在传送带上，也可采用冻结盘。传送带由下盘旋而上，冷风则由上向下吹，构成逆向对流换热，提高了冻结速率，与空气横向流动相比，冻结时间可缩短30%左右。
螺旋带式冻结装置也有多种形式。近几年来，人们对传送带的结构、吹风方式等进行了许多改进。如1994年，美国约克公司改进吹风方式，并取得专利。冷气流分为两股，其中的一股从传送带下面向上吹，另一股则从转筒中心到达上部后，由上向下吹。最后，两股气流在转筒中间汇合，并回到风机。这样，最冷的气流分别在转筒上下两端与最热和最冷的物料直接接触，使刚进入的水产食品尽快达到表面冻结，减少干耗，也减少了装置的结霜量。两股冷气流同时吹到食品上，大大提高了冻结速率，比常规气流快15%～30%。
螺旋带式冻结装置适用于冻结单体不大的食品，如油炸水产品、鱼饼、鱼丸、鱼排、对虾等。
螺旋带式冻结装置的优点是可连续冻结；进料、冻结等在一条生产线上连续作业，自动化程度高；并且冻结速率快，冻品质量好，干耗小；占地面积小。
（3）流态化冻结装置。流态化冻结装置是小颗粒产品以流化作用方式被温度甚低的冷风自下往上强烈吹成在悬浮搅动中进行冻结的机械设备。流化作用是固态颗粒在上升气流（或液流）中保持浮动的一种方法。流态化冻结装置通常由一个冻结隧道和一个多孔网带组成。当物料从进料口到冻结器网带后，就会被自下往上的冷风吹起，在冷气流的包围下互不黏结地进行单体快速冻结（IQF），产品不会成堆，而是自动地向前移动，从装置另一端的出口处流出，实现连续化生产。
水产品在带式流态冻结装置内的冻结过程分为两个阶段进行。第一阶段为外壳冻结阶段，要求在很短时间内，使食品的外壳先冻结，这样不会使颗粒间相互黏结。在这个阶段的风速大、压头高，一般采用离心风机。第二阶段为最终冻结阶段，要求食品的中心温度冻结到-18℃。
流态化冻结装置可用来冻结小虾、熟虾仁、熟碎蟹肉、牡蛎等，冻结速率快，冻品质量好。蒸发温度为-40℃以下，垂直向上风速为6～8m/s，冻品间风速为1.5～5m/s，5～10min之内被冻品即可达到-18℃，十分方便。
2.接触式冻结装置
（1）平板冻结装置。平板冻结装置是国内外广泛应用于船上和陆上的水产品冻结装置。该装置的主体是一组作为蒸发器的内部具有管形隔栅的空心平板，平板与制冷剂管道相连。它的工作原理是将水产品放在两相邻的平板间，并借助油压系统使平板与水产品紧密接触。由于直接与平板紧密接触，且金属平板具有良好的导热性能，故其传热系数高，冻结速率快。
平板冻结装置有两种形式：一种是将平板水平安装，构成一层层的搁架，称为卧式平板冻结装置，另一种是将平板以垂直方向安装，形成一系列箱状空格，称为立式平板冻结装置。
卧式平板冻结装置主要用来冻结鱼片、对虾、鱼丸等小型水产食品，也可冻结形状规则的水产食品的包装品，但冻品的厚度有一定的限制。卧式平板冻结装置在使用时，被冻的包装品或托盘上下两面必须与平板很好接触，若有空隙，则冻结速率明显下降。空气层厚度对冻结时间的影响参见表6-13。
为了使被冻品能与平板保持良好的接触，必须控制好液压。考虑到水产品在冻结过程中因冻结膨胀压的产生，其压力将增大1倍，故液压也不可过高，通常控制在50kPa左右。对于不同的产品，还需做适当调整。
立式平板冻结装置的优点是被冻产品可以散装冻结，不需要事前加以包装或装盘，它被广泛应用于海上冻结整条小鱼，但对于水产冷冻食品则不太适用。
（2）回转式冻结装置。回转式冻结装置如图6-10所示。它是一种新型的连续接触式冻结装置。其主体为一个由不锈钢制成的回转筒。它有两层壁，外壁即为转筒的冷表面，它与内壁之间的空间供制冷剂直接蒸发或供制冷剂流过换热，制冷剂或载冷剂由空心轴一端输入，在两层壁的空间内做螺旋状运动，蒸发后的气体从另一端排出。需要冻结的水产食品，一个个呈分开状态由入口被送到回转筒的表面，由于水产食品一般是湿的，与转筒的冷表面一经接触，立即粘在转筒表面，进料传送带再给水产食品稍施以压力，使它与转筒冷表面接触得更好，并在转筒冷表面上快速冻结。转筒回转一次，完成水产食品的冻结过程。
它适宜于虾仁、鱼片等生鲜或调理水产冷冻食品的单体快速冻结（IQF）。由于这种冻结装置占地面积小，结构紧凑，冻结速率快，干耗小，连续冻结生产效率高，在一些水产冷冻食品加工厂中被得到应用。
（3）钢带连续冻结装置。钢带连续冻结装置最早由日本研制生产，适用于冻结对虾、鱼片及鱼肉汉堡饼等能与钢带良好接触的扁平状产品的单体快速冻结。
