對(duì)于純水，如果已知初始溫度和要求的最終溫度，則可以通過(guò)(式1)計(jì)算為了達(dá)到冷凍而需要的熔化熱（Q_tot）。

Q_tot=C_w(T₁-T₀)+Q_e+C_e(T₀-T₂)（KJ/Kg） (式1)

式中C_w——水的比熱容；

Q_e——冰的熔化熱；

C_e——冰的比熱容；

T₀——冰的冷凍溫度；

T₁——水的初始溫度；

T₂——冰的最終溫度。

C_w為溫度在+20~ 0℃，C_e為溫度在 0~50℃的平均值。

對(duì)于溶液和混懸液而言必須識(shí)別出其固體成分。

Q_tot=[（C_wX_w+C_fX_f）（T₁-T₀）]+X_w Q_e+[（C_wX_w+C_fX_f）（T₀- T₂）] (式2)

式中：C_w——溫度高于0℃的水的比例；

      C_f——固體物的比熱容；

      X_f——固體比例；

X_w——冰的比例，一直冷凍到溫度為T₂。如果溫度達(dá)到了T₂后并非所有水都被冷凍，則必須引入另外一個(gè)術(shù)語(yǔ)，以反映未冷凍水的冷卻。

表1列出了不同食品中不可凍結(jié)水（UFW)。在將這些數(shù)據(jù)與其他文獻(xiàn)相比較時(shí)，可能發(fā)現(xiàn)數(shù)值偏小。這不僅取決于不同的原材料以及測(cè)量之前探頭的使用歷史，也與測(cè)量方法有關(guān)。在一個(gè)高度濃縮的溶液中有一定量的水不能結(jié)晶，水分子不可能再移動(dòng)到已有的晶體上，這一事實(shí)對(duì)生物制品的冷凍是重要的。

食品在不同溫度的焓值。-40℃時(shí)的焓值設(shè)定為0kJ/kg。

在表3中列出了藥品中使用的產(chǎn)品的不可凍結(jié)水（UFW）數(shù)據(jù)

可通過(guò)如下步驟以簡(jiǎn)化的方式描述計(jì)算的能量從產(chǎn)品冷凍區(qū)向冷卻介質(zhì)的傳遞過(guò)程：設(shè)產(chǎn)品為一無(wú)限大平板，只從一邊冷卻，而能量則僅沿垂直方向無(wú)限延伸。而結(jié)晶能則從結(jié)晶區(qū)，通過(guò)已冷凍的冰，再通過(guò)容器底部傳遞到擱板，而后進(jìn)入冷卻用鹽水。

冷凍時(shí)間（T_e）可由下列算式近似計(jì)算

式中：

T_e——冷凍時(shí)間；

ΔJ——初始冷凍點(diǎn)和最終溫度之間的焓差；

ΔT——冷凍點(diǎn)和冷卻介質(zhì)之間的溫度差；

d——平行于主熱傳遞方向上產(chǎn)品的厚度；

ρ_g——冷凍產(chǎn)品的密度；

λ_g——冷凍產(chǎn)品的熱導(dǎo)率；

K_{su——冷卻介質(zhì)和冷凍區(qū)之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；}

w——導(dǎo)熱項(xiàng)

u——傳熱項(xiàng)