يعتمد مبدأ التجميد بالتبريد بشكل أساسي على التحول الطوري والتأثيرات الحرارية للمواد عند درجات حرارة مختلفة. على وجه التحديد، عندما تنخفض درجة حرارة المادة إلى ما دون درجة تجمدها، تتباطأ الحركة الحرارية للجزيئات بشكل ملحوظ، وتزداد المسافات بين الجزيئات تدريجيًا، مما يعزز تحول المادة من الحالة السائلة إلى الحالة الصلبة، أي تكوين بلورات متجمدة. تستمر هذه البلورات المجمدة في النمو أثناء عملية التجميد وتشكل في النهاية بنية صلبة كاملة.
في هذه العملية، يتم تثبيت جزيئات الماء في مواقع محددة في الفضاء، مما يحقق الحفاظ على المادة على المدى الطويل. لا يساعد هذا التثبيت على الحفاظ على الجودة الأصلية للمادة فحسب، بل يمنع أيضًا نشاط الكائنات الحية الدقيقة بشكل فعال، وبالتالي إطالة العمر الافتراضي للمادة.
بالإضافة إلى ذلك، يتضمن التجميد بالتبريد عمليات معقدة للتوصيل الحراري والديناميكا الحرارية. مع نظام تبريد فعال، يمكن خفض درجة حرارة المادة بسرعة إلى نطاق درجة الحرارة المنخفضة المطلوبة، مما يتيح التجميد السريع. يساعد هذا التجميد السريع على تقليل تكوين بلورات الثلج، مما يحافظ على البنية الأصلية للمادة وطعمها.
وبصفة عامة، يتمثل مبدأ التجميد بالتبريد في تحقيق حفظ المواد على المدى الطويل عن طريق خفض درجة حرارتها بحيث تخضع لتغير طوري وتشكل بلورات مجمدة. تنطوي هذه العملية على العديد من الظواهر الفيزيائية والكيميائية مثل التوصيل الحراري وانتقال الطور والديناميكا الحرارية.
