아이스크림을 냉동실에 오래 두면 표면에 딱딱하고 커다란 얼음 결정이 자라나 식감이 떨어지는데, 이는 미세한 얼음들이 재결정화 과정을 거치기 때문임을 설명해 주세요.

Question

아이스크림을 냉동실에 오래 두면 표면에 딱딱하고 커다란 얼음 결정이 자라나 식감이 떨어지는데, 이는 미세한 얼음들이 재결정화 과정을 거치기 때문임을 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

아이스크림을 냉동실에 오래 두었을 때 표면이 거칠어지고 딱딱한 얼음 알갱이가 씹히는 것은 얼음의 재결정화 현상 때문입니다. 처음에 만들어진 부드러운 아이스크림 내부에는 눈에 보이지 않을 정도로 미세하고 고른 얼음 결정들이 수분, 유지방, 공기와 함께 섞여 있습니다.

​하지만 가정용 냉동실은 문을 열고 닫을 때나 냉각기가 작동할 때 온도가 끊임없이 미세하게 오르내리는 온도 편차가 존재합니다. 냉동실 온도가 살짝 올라가면 아이스크림 속에서 크기가 가장 작고 불안정한 미세 얼음 결정들이 먼저 녹아 미량의 물로 변합니다. 이후 온도가 다시 내려가면 이 물이 다시 얼어붙는데, 이때 새로운 결정을 만들기보다 상대적으로 크고 안정적인 기존 얼음 결정의 표면에 달라붙어 얼게 됩니다.

​이처럼 온도가 오르내릴 때마다 작은 얼음은 녹고 큰 얼음은 더 커지는 과정이 수없이 반복되면서, 미세했던 얼음 입자들이 서로 뭉쳐 거대하고 딱딱한 얼음 결정으로 자라나게 됩니다. 결국 황금 비율로 섞여 있던 부드러운 혼합물 구조가 깨지고, 커진 얼음 알갱이들이 입안에서 서걱거리며 물리적인 자극을 주어 특유의 부드러운 식감이 크게 떨어지게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요.

아이스크림을 냉동실에 오래 보관하면 표면이나 내부에 딱딱하고 거친 얼음 결정이 생겨 부드러운 식감이 사라지는데요, 이는 재결정화때문입니다.

아이스크림이 처음 만들어질 때는 물이 매우 작은 얼음 결정 형태로 얼어 있는데요, 이러한 미세한 결정들은 입안에서 부드럽고 크리미한 식감을 만들어 줍니다. 그러나 냉동실에 장기간 보관하는 동안 문을 여닫거나 온도가 약간씩 변하면 일부 작은 얼음 결정이 녹았다가 다시 얼게 되며, 이때 작은 얼음 결정은 표면적이 크고 에너지가 높은 상태이므로 상대적으로 불안정합니다. 반면 큰 얼음 결정은 더 안정적이기 때문에 작은 결정이 부분적으로 녹으면서 나온 물 분자가 큰 결정 쪽으로 이동하여 다시 얼게 되고, 결과적으로 작은 결정은 점점 사라지고 큰 결정은 계속 성장하게 됩니다.

이러한 현상은 물질이 보다 안정한 상태로 변하려는 열역학적 성질과 관련이 있는데요, 시간이 지날수록 얼음 결정의 수는 줄어들지만 개별 결정의 크기는 커지게 됩니다. 결과적으로 원래는 눈에 보이지 않을 정도로 작았던 얼음 결정들이 혀로 느껴질 만큼 커져 거칠고 딱딱한 식감을 만드는 것입니다. 감사합니다.