یخ خشک کن در سه مرحله کار می کند:
انجماد
خشک کردن اولیه (تععید)
خشک کردن ثانویه (جذب)
خشک کردن انجمادی مناسب می تواند زمان خشک شدن را تا 30 درصد کاهش دهد.
مرحله 1: مرحله انجماد
نمودار نحوه عملکرد یک خشک کن انجمادی و فشار خشک کردن انجمادی و دمای انجماد خشک کردن ایده آل را نشان می دهد
این بحرانی ترین مرحله است. فریز خشک کن ها از روش های مختلفی برای انجماد محصول استفاده می کنند.
انجماد را می توان در فریزر، حمام انجماد (فریزر پوسته ای) یا در قفسه های یخ خشک کن انجام داد.
فریز خشک کن ها مواد را در زیر نقطه سه گانه خنک می کنند تا اطمینان حاصل شود که مواد تصعید می شوند، نه ذوب. این امر فرم فیزیکی مواد را حفظ می کند.
خشک کن های انجمادی بیشتر مستعد خشک کردن انجماد کریستال های یخ بزرگتر هستند که می توانند با انجماد آهسته یا بازپخت تولید شوند. با این حال، برای مواد بیولوژیکی، زمانی که کریستالها بیش از حد بزرگ هستند، ممکن است به دیواره سلولی آسیب برسانند و در نتیجه نتایج خشک کردن انجمادی کمتر از ایدهآل حاصل شود. برای جلوگیری از این امر، فرآیند انجماد به سرعت انجام می شود.
برای موادی که مستعد بارش هستند، می توان از فرآیند بازپخت استفاده کرد. این فرآیند شامل انجماد سریع و سپس افزایش دمای محصول برای رشد کریستال ها است.
مرحله 2: خشک کردن اولیه (تععید)
مرحله دوم خشک کردن اولیه (تععید) است که در طی آن فشار کاهش می یابد و حرارت به مواد اضافه می شود تا آب تعالی پیدا کند.
خلاء یخ خشک کن سرعت تصعید را افزایش می دهد. کندانسور انجماد خشک کن سطحی را برای چسبیدن و جامد شدن بخار آب فراهم می کند. کندانسور همچنین از پمپ خلاء در برابر بخار آب محافظت می کند.
در این مرحله حدود 95 درصد از آب موجود در مواد حذف می شود.
خشک کردن اولیه می تواند یک فرآیند کند باشد. گرمای بیش از حد می تواند ساختار مواد را تغییر دهد.
مرحله 3: خشک کردن ثانویه (جذب)
مرحله نهایی خشک کردن ثانویه (جذب) است که طی آن مولکول های آب متصل به یون حذف می شوند.
با افزایش دمای بالاتر از مرحله خشک شدن اولیه، پیوند بین ماده و مولکول های آب شکسته می شود.
مواد منجمد خشک شده ساختار متخلخل خود را حفظ می کنند.
پس از اتمام فرآیند خشک کن انجمادی، قبل از آب بندی مواد، خلاء را می توان با یک گاز بی اثر شکست.
اکثر مواد را می توان تا رطوبت باقیمانده 1-5٪ خشک کرد.
