К теплофизическим характеристикам относят температуру начала замерзания пищевых продуктов, называемую криоскопической температурой t_кр (°C); теплоту кристаллизации влаги r (Дж/кг), а также некоторые менее употребительные, такие, как теплота затвердевания жиров в продукте и теплота дыхания растительных продуктов.

Теплофизические характеристики продуктов зависят от их природных свойств (состава, строения). Различия свойств продуктов определяются их химической и физической неоднородностью. Химическая неоднородность зависит от состава продукта, физическая - от структуры и стереометрического распределения отдельных составных частей в продукте. В понятие структуры включают размер и направление волокон у животных продуктов, пористость, размер клеток и распределение газовых включений у растительных продуктов. Различие теплофизических характеристик продуктов одного товарного наименования связано с различием их химического состава (содержания влаги, белка, жира и сухих веществ).

Теплофизические характеристики зависят от температуры. При отсутствии фазовых переходов (отвердевания, плавления, льдообразования) эти изменения невелики. При переходе воды в твердую фазу эти изменения значительны, что связано с различием свойств воды и льда.

Вода - основной компонент сырья и готовых пищевых продуктов. Массовая доля воды колеблется в широких пределах: в растительных продуктах - от 80 % для груш до 95 % для помидоров и огурцов; в животных продуктах - от 50 % для жирной свинины до 78 % для говядины.

В пищевых продуктах вода содержится в виде растворов. Содержание в воде веществ, образующих с ней истинный раствор, обусловливает изменение ее характерных свойств: снижение температуры начала замерзания (криоскопической температуры), повышение температуры кипения и снижение давления водяного пара над раствором.

Криоскопическая температура подчиняется закону Рауля: понижение криоскопической температуры раствора t_кр по сравнению с температурой замерзания чистого растворителя t₀ (для воды t₀ = 0 °С) пропорционально суммарной моляльной концентрации растворенных веществ. Коэффициент пропорциональности ω, называемый криоскопической постоянной, для воды равен 1,86 (кг · °С)/моль.

При температурах, равных криоскопической и ниже нее, образующиеся кристаллы льда практически не содержат растворенных веществ, поэтому при понижении температуры одно и то же количество растворенных веществ приходится на все меньшее количество воды; следовательно, концентрация раствора повышается и криоскопическая температура его понижается. Это приводит к тому, что вода в продукте вымораживается постепенно при понижении температуры. Таким образом, естественно появляется понятие доли вымороженной воды ω (t_кр) как функции температуры. Безразмерная величина ω (t_кр) имеет смысл доли содержащейся в продукте воды, которая переходит в лед при понижении температуры продукта до t. Очевидным образом функция ω имеет смысл лишь при t ≤ t_кр, причем ω (t_кр) = 0, поскольку при криоскопической температуре вода лишь начинает вымерзать.

Используя закон Рауля, можно просто получить явный вид функции ω (t_кр). Действительно, при любой температуре t доля вымороженной воды должна быть такова, чтобы криоскопическая температура оставшегося раствора равнялась t. Но разность температур криоскопической и t₀ пропорциональна моляльной концентрации растворенных веществ. Поскольку количество растворенных веществ остается неизменным, то эта концентрация, в свою очередь, обратно пропорциональна доле оставшейся незамерзшей воды, которая при температуре t равна 1 - ω (t), а при криоскопической температуре t_кр равна 1. Таким образом, имеем

                 (1.2)