Trojkrokový prístup k pracovnému princípu
Počiatočná fáza predchádzajúce procesu mrazu.Materiál vykazuje rýchle zmrznutie pri nízkych teplotách, čo vedie k tvorbe rovnomernej štruktúry ľadového kryštálu. Je nevyhnutné, aby rýchlosť chladenia starostlivo regulovala, aby sa obišla tvorba podstatných ľadových kryštálov, ktoré, ak sa ponechajú nezaškrtnuté, môže viesť k prasknutiu buniek. Presný návrh krivky regulácie teploty uľahčuje tvorbu jemnej, rovnomernej siete ľadových kryštálov, ktorá zase poskytuje väčšiu plochu povrchu pre následnú sublimáciu, a tak zvyšuje účinnosť sušenia.
Po tejto počiatočnej fáze je materiál podrobený aproces sušenia sublimácie. V neprítomnosti atmosférického tlaku sa ľadové kryštály podliehajú priamej sublimácii za vzniku vodnej pary. Vákuový systém funguje tak, aby udržal nízky tlak v komore (zvyčajne sa pohybuje od 10 do 100 PA). Súčasne chladiaci systém pracuje na zabezpečenie konzistentného zníženia teploty za studena, v rozsahu od stupňa -50 do -80. To má za následok kondenzáciu vodnej pary na povrchu studeného pasce. Je nevyhnutné, aby bola táto fáza starostlivo kalibrovaná, aby sa zabezpečila rovnováha medzi teplotou zahrievacej dosky a hladinou vákua. Tým je odvrátenie potenciálu prehriatia materiálu alebo sublimácie, ktorá je nedostatočná.
Fáza sušenia rozlíšeniaje proces, ktorým látka prechádza transformáciou z kvapaliny do tuhého stavu. Po sublimácii sa v materiáli zachuje približne 10% kombinovanej vody. Je nevyhnutné postupne zvyšovať teplotu vykurovacej dosky, aby sa rozpustili intermolekulárne väzby, ktoré viažu molekuly vody a molekuly materiálu, čím uľahčujú proces hlbokého sušenia. V tejto fáze musí byť teplotný gradient starostlivo regulovaný, aby sa odvrátil kolaps štruktúry materiálu alebo degradáciu aktívnych zložiek.
Technológia sušenia zmrazením môže maximalizovať zadržiavanie biologickej aktivity, živín a štrukturálnej integrity materiálov a je obzvlášť vhodná na sušenie látok citlivých na teplo. Napríklad v oblasti biomedicínu sa môže technológia sušenia zmrazenia použiť na dlhodobé zachovanie biologických produktov, ako sú vakcíny, protilátky, enzýmové prípravky atď., Na udržanie svojej aktivity a uľahčenie prepravy a skladovania. V oblasti spracovania potravín sa môže technológia sušenia zmrazenia aplikovať na ovocie a zeleninu, kávu, mliečne prášok a ďalšie potraviny na udržanie živín a čerstvej chuti.