การทำแห้งแบบ แช่แข็ง หรือที่รู้จักกันในชื่อไลโอฟิไลเซชันหรือไครโอเดสซิเคชัน เป็น กระบวนการทำให้แห้งที่อุณหภูมิต่ำ^{[ 1 ]}ซึ่งเกี่ยวข้องกับการแช่แข็งผลิตภัณฑ์และลดความดัน ทำให้กำจัดน้ำแข็งออกไปโดยการระเหิด [ ^{2 ] ซึ่ง}แตกต่างจากการทำให้แห้งด้วยวิธีการทั่วไปส่วนใหญ่ที่ระเหยน้ำโดยใช้ความร้อน^{[ 3 ]}

เนื่องจากอุณหภูมิต่ำที่ใช้ในการแปรรูป^{[ 1 ]}ผลิตภัณฑ์ที่คืนสภาพด้วยน้ำจึงยังคงคุณสมบัติเดิมไว้หลายประการ เมื่อวัตถุที่เป็นของแข็ง เช่น สตรอว์เบอร์รี ถูกทำให้แห้งด้วยการแช่แข็ง รูปร่างเดิมของผลิตภัณฑ์จะยังคงอยู่^{[ 4 ]}หากผลิตภัณฑ์ที่จะทำให้แห้งเป็นของเหลว ดังที่มักพบในการใช้งานทางเภสัชกรรม คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะได้รับการปรับให้เหมาะสมที่สุดโดยการผสมผสานของสารช่วย (เช่น ส่วนประกอบที่ไม่ใช้งาน) การใช้งานหลักของการทำให้แห้งด้วยการแช่แข็ง ได้แก่ ทางชีวภาพ (เช่น แบคทีเรียและยีสต์) ทางการแพทย์ (เช่น การปลูกถ่ายอวัยวะ) การแปรรูปอาหาร (เช่น กาแฟ) และการถนอมอาหาร^{[ 1 ]}

ชาวอินคาใช้การอบแห้งแบบแช่แข็งกับมันฝรั่งเพื่อทำชูโญมาตั้งแต่ศตวรรษที่ 13 กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการนำมันฝรั่งไปแช่ในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าจุดเยือกแข็งบนยอดเขาในเทือกเขาแอนดีสในช่วงเย็นหลายรอบ จากนั้นบีบน้ำออกและตากแดดให้แห้งในช่วงกลางวัน^{[ 5 ]}ชาวอินคายังใช้สภาพภูมิอากาศที่เป็นเอกลักษณ์ของที่ราบสูงอัลติปลาโนในการอบแห้งแบบแช่แข็งเนื้อ สัตว์อีกด้วย ^{[ 6 ]}

เต้าหู้โคยะโดฟุของญี่ปุ่น ซึ่งเป็น เต้าหู้แห้งแช่แข็ง มีมาตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษที่ 1500 ในนากาโนะและทศวรรษที่ 1600 บนภูเขาโคยะ^{[ 7 ]}

การทำแห้งแบบแช่แข็งสมัยใหม่เริ่มต้นขึ้นตั้งแต่ปี ค.ศ. 1890 โดยRichard Altmannผู้คิดค้นวิธีการทำแห้งแบบแช่แข็งเนื้อเยื่อ (ทั้งพืชและสัตว์) แต่แทบไม่มีใครสังเกตเห็นจนกระทั่งถึงปี ค.ศ. 1930 ^{[ 8 ]}ในปี ค.ศ. 1909 LF Shackell ได้สร้างห้องสุญญากาศขึ้นเองโดยใช้ปั๊มไฟฟ้า^{[ 9 ]}ไม่มีข้อมูลการทำแห้งแบบแช่แข็งเพิ่มเติมจนกระทั่ง Tival ในปี ค.ศ. 1927 และ Elser ในปี ค.ศ. 1934 ได้จดสิทธิบัตรระบบการทำแห้งแบบแช่แข็งที่มีการปรับปรุงขั้นตอนการแช่แข็งและคอนเดนเซอร์^{[ 9 ]}

จุดเปลี่ยนที่สำคัญของการทำแห้งแบบแช่แข็งเกิดขึ้นในช่วงสงครามโลกครั้งที่สองเมื่อ จำเป็นต้องใช้ พลาสมาในเลือดและ เพนิ ซิ ลลิน ในการรักษาผู้บาดเจ็บในสนามรบ เนื่องจากขาดการขนส่งแบบแช่เย็น ทำให้เซรั่มจำนวนมากเน่าเสียก่อนที่จะถึงมือผู้รับ^{[ 9 ]}กระบวนการทำแห้งแบบแช่แข็งได้รับการพัฒนาเป็นเทคนิคเชิงพาณิชย์ที่ทำให้พลาสมาในเลือดและเพนิซิลลินมีความเสถียรทางเคมีและใช้งานได้โดยไม่ต้องแช่เย็น^{[ 9 ]}ในช่วงทศวรรษ 1950-1960 การทำแห้งแบบแช่แข็งเริ่มถูกมองว่าเป็นเครื่องมืออเนกประสงค์สำหรับทั้งเภสัชภัณฑ์และการแปรรูปอาหาร^{[ 9 ]}

ในปี 2020 ลูกอมอบแห้งได้รับความนิยมอย่างมากเนื่องจากกระแสไวรัลในโซเชียลมีเดีย โดยมีลูกอมอบแห้งยอดนิยมอย่างSkittles , Nerd Gummy ClustersและSweeTartsวางจำหน่ายในร้านค้า^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}

อาหารแช่แข็งแห้งกลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของ เสบียงสำหรับ นักบินอวกาศและทหารสิ่งที่เริ่มต้นสำหรับลูกเรือนักบินอวกาศในรูปแบบอาหารบรรจุหลอดและของว่างแช่แข็งแห้งที่ยากต่อการคืนความชุ่มชื้น^{[ 13 ]}ได้ถูกเปลี่ยนเป็นอาหารร้อนในอวกาศโดยการปรับปรุงกระบวนการคืนความชุ่มชื้นของอาหารแช่แข็งแห้งด้วยน้ำ^{[ 13 ]}เมื่อเทคโนโลยีและการแปรรูปอาหารดีขึ้นNASAจึงมองหาวิธีที่จะให้สารอาหารครบถ้วนในขณะที่ลดเศษอาหาร แบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรค และสารพิษ^{[ 14 ]}สารอาหารครบถ้วนได้รับการปรับปรุงด้วยการเพิ่มน้ำมันพืชที่ทำจากสาหร่ายเพื่อเพิ่มกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อน [ ^{14 ] กรด}ไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนมีประโยชน์ต่อการพัฒนาทางจิตใจและการมองเห็น และเนื่องจากยังคงเสถียรในระหว่างการเดินทางในอวกาศจึงสามารถให้ประโยชน์เพิ่มเติมแก่นักบินอวกาศ ได้ ^{[ 14 ]}ปัญหาเศษอาหารได้รับการแก้ไขด้วยการ เคลือบ เจลาตินบนอาหารเพื่อล็อคและป้องกันเศษอาหาร^{[ 13 ]}แบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคและสารพิษลดลงได้ด้วยการควบคุมคุณภาพและการพัฒนา แผนการ วิเคราะห์อันตรายและจุดควบคุมวิกฤต (HACCP) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันเพื่อประเมินวัตถุดิบอาหารก่อน ระหว่าง และหลังการแปรรูป^{[ 14 ]}ด้วยการผสมผสานนวัตกรรมทั้งสามนี้ NASA จึงสามารถจัดหาอาหารที่ปลอดภัยและมีประโยชน์ต่อสุขภาพให้กับลูกเรือจากอาหารแช่แข็งแห้งได้^{[ 14 ]}

เสบียงอาหารของกองทัพก็พัฒนาไปไกลมากเช่นกัน จากเดิมที่เสิร์ฟเพียงเนื้อหมูรมควันและแป้งข้าวโพด มาเป็นสเต็กเนื้อราดน้ำเกรวี่เห็ด^{[ 15 ]}การเลือกและพัฒนาเสบียงอาหารนั้นขึ้นอยู่กับการยอมรับ คุณค่าทางโภชนาการ ความสมบูรณ์ ความสามารถในการผลิต ต้นทุน และสุขอนามัย^{[ 16 ]}ข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับเสบียงอาหาร ได้แก่ การมีอายุการเก็บรักษาอย่างน้อยสามปี สามารถขนส่งทางอากาศได้ สามารถบริโภคได้ในสภาพแวดล้อมทั่วโลก และมีคุณค่าทางโภชนาการครบถ้วน^{[ 16 ]} เสบียง อาหาร T-rationsแบบใหม่ได้รับการปรับปรุงโดยการเพิ่มรายการที่ยอมรับได้และจัดเตรียมอาหารคุณภาพสูงขณะอยู่ในสนามรบ นอกจากนี้ยังมีการนำกาแฟแบบฟรีซดรายมาแทนที่กาแฟแบบสเปรย์ดรายในหมวดอาหารพร้อมรับประทาน^{[ 16 ]}

กระบวนการทำแห้งแบบแช่แข็งโดยสมบูรณ์ประกอบด้วยสี่ขั้นตอน ได้แก่ การเตรียมการก่อนการแปรรูป การแช่แข็ง การทำแห้งขั้นต้น และการทำแห้งขั้นที่สอง

การเตรียมการก่อนการแช่แข็ง หมายถึงวิธีการใดๆ ที่ใช้ในการเตรียมผลิตภัณฑ์ก่อนการแช่แข็ง ซึ่งอาจรวมถึงการเพิ่มความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์ การปรับปรุง สูตร (เช่น การเพิ่มส่วนประกอบเพื่อเพิ่มความเสถียร รักษาลักษณะภายนอก และ/หรือปรับปรุงกระบวนการผลิต) การลด ตัวทำละลายที่ มีความดันไอ สูง หรือการเพิ่มพื้นที่ผิว ชิ้นส่วนอาหารมักจะ ผ่านกระบวนการแช่แข็งแบบ รวดเร็ว (IQF)เพื่อให้ไหลได้ดีก่อนการทำแห้งแบบแช่แข็ง ผลิตภัณฑ์ยาแห้งแบบแช่แข็งส่วนใหญ่เป็นยาฉีดที่ต้องให้หลังจากละลายน้ำก่อนฉีด ซึ่งต้องปลอดเชื้อและปราศจากอนุภาคสิ่งเจือปน การเตรียมการก่อนการแช่แข็งในกรณีเหล่านี้ประกอบด้วยการเตรียมสารละลายตามด้วยการกรองหลายขั้นตอน หลังจากนั้นของเหลวจะถูกบรรจุภายใต้สภาวะปลอดเชื้อลงในภาชนะบรรจุสุดท้าย ซึ่งในเครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งในระดับการผลิต ภาชนะจะถูกโหลดไปยังชั้นวางโดยอัตโนมัติ

ในหลายกรณี การตัดสินใจเตรียมผลิตภัณฑ์ล่วงหน้าจะขึ้นอยู่กับความรู้เชิงทฤษฎีเกี่ยวกับการอบแห้งแบบแช่แข็งและข้อกำหนดต่างๆ หรือขึ้นอยู่กับเวลาของรอบหรือการพิจารณาคุณภาพของผลิตภัณฑ์^{[ 17 ]}

ในระหว่างขั้นตอนการแช่แข็ง วัสดุจะถูกทำให้เย็นลงต่ำกว่าจุดสามสถานะซึ่งเป็นอุณหภูมิที่วัสดุสามารถอยู่ในสถานะของแข็ง ของเหลว และก๊าซร่วมกันได้ วิธีนี้จะช่วยให้ เกิด การระเหิดแทนการหลอมเหลวในขั้นตอนต่อไป เพื่อให้การทำแห้งแบบแช่แข็งเร็วขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ควรใช้ผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่ ผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่จะสร้างเครือข่ายภายในผลิตภัณฑ์ ซึ่งส่งเสริมการกำจัดไอน้ำได้เร็วขึ้นในระหว่างการระเหิด^{[ 2 ]}ในการผลิตผลึกขนาดใหญ่ ผลิตภัณฑ์ควรถูกแช่แข็งอย่างช้าๆ หรือสามารถปรับอุณหภูมิขึ้นลงได้ในกระบวนการที่เรียกว่าการอบอ่อนขั้นตอนการแช่แข็งเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในกระบวนการทำแห้งแบบแช่แข็งทั้งหมด เนื่องจากวิธีการแช่แข็งสามารถส่งผลกระทบต่อความเร็วในการคืนสภาพ ระยะเวลาของรอบการทำแห้งแบบแช่แข็ง ความเสถียรของผลิตภัณฑ์ และการตกผลึกที่เหมาะสม^{[ 18 ]}

วัสดุ อสัณฐานไม่มีจุดยูเทคติกแต่มีจุดวิกฤตซึ่งผลิตภัณฑ์จะต้องคงอุณหภูมิไว้ต่ำกว่าจุดนั้นเพื่อป้องกันการหลอมเหลวกลับหรือการยุบตัวระหว่างการอบแห้งขั้นต้นและขั้นรอง

ในกรณีของสินค้าที่ต้องการการรักษาสภาพโครงสร้าง เช่น อาหารหรือวัตถุที่มีเซลล์ที่เคยมีชีวิตมาก่อน ผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่จะทำลายผนังเซลล์ ส่งผลให้เนื้อสัมผัสแย่ลงเรื่อยๆ และสูญเสียสารอาหาร ในกรณีนี้ การแช่แข็งวัสดุอย่างรวดเร็วให้ต่ำกว่าจุดยูเทคติกจะช่วยหลีกเลี่ยงการก่อตัวของผลึกน้ำแข็งขนาดใหญ่^{[ 2 ]}โดยปกติ อุณหภูมิการแช่แข็งจะอยู่ระหว่าง −50 °C (−58 °F) และ −80 °C (−112 °F)

ในขั้นตอนการอบแห้งขั้นต้น ความดันจะลดลง (อยู่ในช่วงไม่กี่มิลลิบาร์ ) และจะมีการให้ความร้อนแก่สารมากพอที่จะทำให้น้ำแข็งระเหิดปริมาณความร้อนที่จำเป็นสามารถคำนวณได้โดยใช้ความร้อนแฝงของการระเหิดของโมเลกุล ที่ระเหิด ในขั้นตอนการอบแห้งเบื้องต้นนี้ น้ำประมาณ 95% ในสารจะระเหิด ขั้นตอนนี้อาจใช้เวลานาน (อาจใช้เวลาหลายวันในอุตสาหกรรม) เพราะหากให้ความร้อนมากเกินไป โครงสร้างของสารอาจเปลี่ยนแปลงได้

ในขั้นตอนนี้ ความดันจะถูกควบคุมโดยการใช้สุญญากาศบางส่วนสุญญากาศจะช่วยเร่งกระบวนการระเหิด ทำให้มีประโยชน์ในฐานะกระบวนการอบแห้งโดยเจตนา นอกจากนี้ ห้องควบแน่นเย็นและ/หรือแผ่นควบแน่นจะให้พื้นผิวสำหรับไอน้ำในการกลับเป็นของเหลวและแข็งตัวอีกครั้ง

ในช่วงความดันนี้ ความร้อนส่วนใหญ่จะถูกส่งผ่านโดยการนำความร้อนหรือการแผ่รังสี ผลกระทบจากการพาความร้อนนั้นน้อยมาก เนื่องจากความหนาแน่นของอากาศต่ำ

ขั้นตอนการอบแห้งขั้นที่สองมีจุดมุ่งหมายเพื่อกำจัดโมเลกุล น้ำที่ไม่แข็งตัว เนื่องจากน้ำแข็งถูกกำจัดออกไปแล้วในขั้นตอนการอบแห้งขั้นแรก กระบวนการอบแห้งแบบแช่แข็งส่วนนี้ถูกควบคุมโดยเส้นโค้งการดูดซับ ของวัสดุ ในขั้นตอนนี้ อุณหภูมิจะถูกเพิ่มขึ้นสูงกว่าในขั้นตอนการอบแห้งขั้นแรก และอาจสูงกว่า 0 °C (32 °F) เพื่อทำลายปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุล น้ำ และวัสดุที่แข็งตัว โดยปกติแล้วความดันจะลดลงในขั้นตอนนี้เพื่อกระตุ้นการคายน้ำ (โดยทั่วไปอยู่ในช่วงไมโครบาร์ หรือเศษส่วนของปาสคาล ) อย่างไรก็ตาม มีผลิตภัณฑ์บางชนิดที่ได้รับประโยชน์จากความดันที่เพิ่มขึ้นเช่นกัน

หลังจากกระบวนการทำแห้งแบบแช่แข็งเสร็จสมบูรณ์แล้ว โดยปกติจะต้องทำลายสุญญากาศด้วยก๊าซเฉื่อย เช่น ไนโตรเจน ก่อนที่จะปิดผนึกวัสดุ

เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ ปริมาณน้ำที่เหลืออยู่ในผลิตภัณฑ์จะต่ำมาก ประมาณ 1–4%

การแช่แข็งแบบแห้งก่อให้เกิดความเสียหายต่อสารน้อยกว่า วิธี การอบแห้ง แบบอื่น ที่ใช้ความร้อนสูงกว่า ปัจจัยทางโภชนาการที่ไวต่อความร้อนจะสูญเสียน้อยกว่าในกระบวนการนี้เมื่อเทียบกับกระบวนการที่ใช้ความร้อนในการอบแห้ง^{[ 2 ]}การแช่แข็งแบบแห้งโดยทั่วไปจะไม่ทำให้วัสดุที่กำลังอบแห้งหดตัวหรือแข็งตัว นอกจากนี้ รสชาติ กลิ่น และสารอาหารโดยทั่วไปยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ทำให้กระบวนการนี้เป็นที่นิยมในการถนอมอาหาร อย่างไรก็ตาม น้ำไม่ใช่สารเคมีเพียงชนิดเดียวที่สามารถระเหิดได้และการสูญเสียสารประกอบระเหยอื่นๆ เช่น กรดอะซิติก (น้ำส้มสายชู) และแอลกอฮอล์ อาจทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ไม่พึงประสงค์

ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแช่แข็งแบบแห้งสามารถนำกลับมาละลายน้ำได้รวดเร็วและง่ายกว่ามาก เนื่องจากกระบวนการนี้ทำให้เกิดรูพรุนขนาดเล็ก รูพรุนเหล่านี้เกิดจากผลึกน้ำแข็งที่ระเหิด ทำให้เกิดช่องว่างหรือรูพรุนขึ้น ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในด้านเภสัชกรรม การแช่แข็งแบบแห้งยังสามารถใช้เพื่อเพิ่มอายุการเก็บรักษาของยา บางชนิด ได้นานหลายปี

บริษัทเภสัชกรรมใช้การทำแห้งแบบแช่แข็งเพื่อเพิ่มอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์บางชนิด เช่น วัคซีนไวรัสมีชีวิต^{[ 19 ]}ผลิตภัณฑ์ชีวภาพ^{[ 20 ]}และยาฉีดอื่นๆ โดยการกำจัดน้ำออกจากวัสดุและปิดผนึกวัสดุในขวดแก้ว วัสดุสามารถจัดเก็บ ขนส่ง และนำกลับมาผสมใหม่ให้เป็นรูปแบบเดิมเพื่อฉีดได้ง่าย ตัวอย่างอีกประการหนึ่งจากอุตสาหกรรมยาคือการใช้การทำแห้งแบบแช่แข็งเพื่อผลิตยาเม็ดหรือแผ่นเวเฟอร์ ซึ่งมีข้อดีคือใช้สารช่วยในการผลิต น้อยลง รวมถึงรูปแบบยาที่ดูดซึมได้เร็วและบริหารได้ง่าย

ผลิตภัณฑ์ยาที่ผ่านกระบวนการทำให้แห้งด้วยการแช่แข็ง ผลิตในรูปผงแห้งเพื่อนำไปละลายในขวดบรรจุยา และเมื่อไม่นานมานี้ได้ผลิตในรูปแบบหลอดฉีดยาสำเร็จรูปสำหรับให้ผู้ป่วยใช้เอง

ตัวอย่างของยาที่ผ่านกระบวนการทำให้แห้งแบบเยือกแข็ง ได้แก่:

• แวนโคไมซินยาปฏิชีวนะชนิดฉีดเข้าเส้นเลือดดำสำหรับการรักษาการติดเชื้อที่ผิวหนังที่ซับซ้อนการติดเชื้อในกระแสเลือดเยื่อหุ้มหัวใจอักเสบ การติดเชื้อที่กระดูกและข้อ และเยื่อหุ้มสมองอักเสบ^{[ 21 ]}
• Activaseซึ่งเป็น " ยาสลาย ลิ่มเลือด " ทางหลอดเลือดดำที่ใช้ในการรักษาโรคหลอดเลือดสมองตีบ^{[ 22 ]}
• คาร์มัสทีนยาเคมีบำบัดที่ใช้ในการรักษากลิโอบลาสโตมาเนื้องอกในก้านสมอง และเนื้องอกในสมองชนิดอื่นๆ^{[ 23 ]}

ตัวอย่างของผลิตภัณฑ์ชีวภาพที่ผ่านกระบวนการทำให้แห้งแบบเยือกแข็ง ได้แก่:

• วัคซีนหลายชนิด เช่น วัคซีนไวรัสโรคหัด วัคซีนไข้ไทฟอยด์ และวัคซีนโพลีแซคคาไรด์ป้องกันเยื่อหุ้มสมองอักเสบชนิด A และ C รวมกัน^{[ 24 ]}
• โปรตีนบำบัดรวมถึงปัจจัยต้านฮีโมฟิเลีย VIII อินเตอร์เฟรอนอัลฟายาต้านการแข็งตัวของเลือดสเตร็ปโตไคเนสและสารสกัดที่ก่อให้เกิดภูมิแพ้จากพิษของตัวต่อ^{[ 24 ]}
  • นอกจากนี้ยังรวมถึงแอนติบอดี ซึ่งบางชนิดเป็นยาที่มียอดขายสูง ได้แก่อีทาเนอร์เซปต์ ( EnbrelโดยAmgen ), อินฟลิซิแมบ (Remicade โดยJanssen Biotech ), ริทูซิแมบและทราสตูซูแมบ (Herceptin โดยGenentech )
• สารสกัดจากเซลล์ที่สนับสนุนการใช้งานเทคโนโลยีชีวภาพแบบไร้เซลล์ เช่น การวินิจฉัย ณ จุดดูแล และการผลิตทางชีวภาพ จะถูกทำให้แห้งด้วยการแช่แข็งเพื่อเพิ่มความเสถียรภายใต้การเก็บรักษาที่อุณหภูมิห้อง^{[ 25 ] [ 26 ]}

ผลิตภัณฑ์ชีวภาพที่ผ่านการทำให้แห้งแบบเยือกแข็งสามารถนำมาอัดเป็นเม็ดและแท็บเล็ตเพื่อ การเก็บรักษาผลิตภัณฑ์ชีวภาพ แบบปราศจากน้ำและมีความหนาแน่นสูงในสถานะของแข็ง^{[ 27 ]}

ในกระบวนการแยกสารชีวภาพ การแช่แข็งแบบแห้งสามารถใช้เป็นขั้นตอนการทำให้บริสุทธิ์ขั้นสุดท้ายได้ เนื่องจากสามารถกำจัดตัวทำละลายได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังสามารถเพิ่มความเข้มข้นของสารที่มี น้ำหนัก โมเลกุล ต่ำ ซึ่งเล็กเกินกว่าจะถูกกำจัดออกได้ด้วย เยื่อ กรอง การแช่แข็งแบบแห้งเป็นกระบวนการที่มีราคาค่อนข้างสูง อุปกรณ์มีราคาสูงกว่าอุปกรณ์ที่ใช้ในกระบวนการแยกสารอื่นๆ ประมาณสามเท่า และความต้องการพลังงานสูงทำให้ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานสูง ยิ่งไปกว่านั้น การแช่แข็งแบบแห้งยังใช้เวลานาน เนื่องจากความร้อนที่มากเกินไปอาจทำให้สารหลอมเหลวหรือเสียรูปทรงได้ ดังนั้น การแช่แข็งแบบแห้งจึงมักสงวนไว้สำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อน เช่นโปรตีน เอนไซม์จุลินทรีย์และพลาสมาในเลือดอุณหภูมิการทำงานที่ต่ำของกระบวนการนี้ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ไวต่อความร้อนเหล่านี้ได้รับความเสียหายเพียงเล็กน้อย

เซลล์เพาะเลี้ยงที่มีชีวิตบางชนิดสามารถทำให้แห้งด้วยการแช่แข็ง เก็บรักษาไว้เป็นระยะเวลานาน แล้วนำกลับมาสร้างใหม่ให้มีชีวิตและใช้งานได้อาจต้องใช้ สารช่วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สารป้องกันการแข็งตัว^{[ 28 ]}

• โปรคาริโอตและยีสต์ค่อนข้างง่ายต่อการทำให้แห้งด้วยการแช่แข็งแล้วฟื้นคืนชีพ^{[ 28 ]}
  • ในด้านแบคทีริโอวิทยาการแช่แข็งแบบแห้งถูกนำมาใช้เพื่อเก็บรักษาสายพันธุ์พิเศษ
  • ผง โปรไบโอติกแห้งมักผลิตโดยการแช่แข็งแห้งจำนวนมากของจุลินทรีย์ที่มีชีวิต เช่นแบคทีเรียกรดแลคติกและบิฟิโดแบคทีเรีย^{[ 29 ]}
  • วัคซีนเชื้อเป็น (ตามที่อธิบายไว้ข้างต้น) ก็เป็นตัวอย่างหนึ่งของวัคซีนประเภทนี้เช่นกัน
• เซลล์เม็ดเลือดที่เรียบง่ายกว่า (เซลล์เม็ดเลือดแดงและเกล็ดเลือด) ได้รับการทำให้แห้งด้วยการแช่แข็ง ด้วยการป้องกันที่เหมาะสม อัตราการฟื้นตัวสูงถึง 90% ^{[ 28 ]}
• สเปิร์มค่อนข้างทนต่อการแช่แข็งแห้ง แม้แต่เซลล์ที่เสียหายอย่างหนักก็ยังสามารถเริ่มต้นการพัฒนาของตัวอ่อนได้ แม้ว่าอาจจำเป็นต้องฉีดเข้าไปในไข่โดยตรงก็ตาม สเปิร์มของหนูที่แช่แข็งแห้งโดยไม่มีการป้องกันใดๆ ก็สามารถให้กำเนิดลูกที่มีชีวิตได้^{[ 28 ]}
• โดยทั่วไปเซลล์สัตว์ค่อนข้างเปราะบาง แต่เทรฮาโลสได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพในการปกป้องDrosophilia และเซลล์สัตว์ เลี้ยงลูกด้วยนมหลายสายพันธุ์ระหว่างการแช่แข็งแห้ง^{[ 28 ] [ 30 ]}

แม้ว่าเซลล์จะเสียหายเกินกว่าจะฟื้นคืนชีพได้ แต่ก็ยังคงรักษาไว้ได้^{[ 31 ]}สิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์สำหรับการวิจัยในภายหลังเช่นกัน: แม้ว่าวัฒนธรรมสายพันธุ์ต้นแบบของVampirovibrio chlorellavorusจะไม่สามารถฟื้นคืนชีพได้ แต่ก็มี DNA เพียงพอสำหรับการจัดลำดับจีโนม^{[ 32 ]}

ในการสังเคราะห์ทางเคมีผลิตภัณฑ์มักจะถูกทำให้แห้งด้วยวิธีแช่แข็งเพื่อให้มีความเสถียรมากขึ้น หรือละลายในน้ำ ได้ง่ายขึ้น สำหรับการใช้งานในขั้นตอนต่อไป

ในนาโนเทคโนโลยีการแช่แข็งแบบแห้ง (freeze-drying) ถูกนำมาใช้ในการทำให้ท่อนาโนบริสุทธิ์ เพื่อหลีกเลี่ยงการรวมตัวกันเนื่องจากแรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอยในระหว่างการอบแห้งด้วยความร้อนแบบปกติ

วัตถุประสงค์หลักของการทำแห้งแบบแช่แข็งในอุตสาหกรรมอาหารคือการยืดอายุการเก็บรักษาอาหารในขณะที่ยังคงรักษาคุณภาพไว้^{[ 1 ]}เป็นที่ทราบกันดีว่าการทำแห้งแบบแช่แข็งส่งผลให้ได้คุณภาพของอาหารแข็งที่ดีที่สุดเมื่อเทียบกับเทคนิคการอบแห้งอื่นๆ เนื่องจากโครงสร้างยังคงอยู่พร้อมกับการรักษารสชาติ^{[ 1 ]}เนื่องจากการทำแห้งแบบแช่แข็งมีราคาแพง จึงมักใช้กับผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าสูงเป็น หลัก ^{[ 4 ]}ตัวอย่างของผลิตภัณฑ์แห้งแบบแช่แข็งที่มีมูลค่าสูง ได้แก่ ผลไม้และผักตามฤดูกาลเนื่องจากมีจำหน่ายอย่างจำกัด และอาหารที่ใช้สำหรับเสบียงอาหารของทหาร นักบินอวกาศ และ/หรือนักเดินป่า^{[ 4 ]}

เครื่องดื่มที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ เช่น กาแฟและชา ก็ผ่านกระบวนการอบแห้งแบบแช่แข็งเช่นกัน เมื่อเปรียบเทียบกับการอบแห้งด้วยความร้อน การอบแห้งแบบแช่แข็งจะช่วยรักษาสารประกอบกลิ่นหอมระเหยได้มากกว่า^{[ 2 ]}การอบแห้งแบบแช่แข็งยังใช้ในการทำ ซุป ก้อนสำเร็จรูป อีกด้วย ^{[ 33 ]}นอกจากนี้ยังสามารถเก็บรักษาวัตถุดิบ เช่นไข่ขาวสำหรับทำเบเกอรี่ได้ อีกด้วย ^{[ 34 ]}

เนื่องจากมีน้ำหนักเบาเมื่อเทียบกับปริมาตรของอาหารที่นำมาปรุงใหม่ ผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแช่แข็งแบบแห้งจึงเป็นที่นิยมและสะดวกสำหรับนักเดินป่าอาหารสำหรับทหาร หรืออาหารสำหรับนักบินอวกาศ^{[ 1 ]}สามารถพกพาอาหารแห้งได้ในปริมาณที่มากกว่าเมื่อเทียบกับอาหารเปียกที่มีน้ำหนักเท่ากัน เมื่อใช้แทนอาหารเปียก อาหารที่ผ่านการแช่แข็งแบบแห้งสามารถคืนความชุ่มชื้นด้วยน้ำได้ง่ายหากต้องการ และอายุการเก็บรักษาของผลิตภัณฑ์แห้งนั้นยาวนานกว่าผลิตภัณฑ์สด/เปียก ทำให้เหมาะสำหรับการเดินทางไกลของนักเดินป่าบุคลากรทางทหารหรือนักบินอวกาศการพัฒนาการแช่แข็งแบบแห้งทำให้ความหลากหลายของอาหารและของว่างเพิ่มขึ้น รวมถึงรายการต่างๆ เช่นค็อกเทลกุ้งไก่และผัก พุดดิ้งบัตเตอร์ส ก็อตและซอสแอปเปิล^{[ 13 ]}

กาแฟมีรสชาติและกลิ่นหอมที่เกิดจากปฏิกิริยา Maillardระหว่างการคั่ว^{[ 35 ]}สามารถผลิตกาแฟสำเร็จรูปได้โดยการอบแห้งแบบแช่แข็งสารสกัดจากเมล็ดกาแฟคั่ว[ 2 ^{]เมื่อเปรียบเทียบ}กับวิธีการอบแห้งอื่นๆ เช่น การอบแห้งที่อุณหภูมิห้อง การอบแห้งด้วยลมร้อน และการอบแห้งด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ เมล็ด กาแฟโรบัสต้าที่ผ่านการอบแห้งแบบแช่แข็งจะมีปริมาณกรดอะมิโนจำเป็นเช่น ลิวซีน ไลซีน และฟีนิลอะลานีน ใน ปริมาณที่สูงกว่า ^{[ 35 ]}นอกจากนี้ กรดอะมิโนที่ไม่จำเป็นบางชนิดที่มีส่วนสำคัญต่อรสชาติก็ยังคงอยู่^{[ 35 ]}

ด้วยการอบแห้งแบบทั่วไป ผลเบอร์รี่อาจเสื่อมคุณภาพลงได้ เนื่องจากโครงสร้างบอบบางและมีปริมาณความชื้นสูง พบว่าสตรอว์เบอร์รีมีคุณภาพสูงสุดเมื่ออบแห้งแบบแช่แข็ง โดยยังคงสี รสชาติ และความสามารถในการคืนความชุ่มชื้นได้^{[ 36 ]}

การแช่แข็งแบบแห้งถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการถนอมแมลงเพื่อการบริโภค แมลงแช่แข็งแบบแห้งทั้งตัวถูกขายเป็น อาหาร สัตว์เลี้ยงแปลกใหม่อาหารนก เหยื่อตกปลา และเพิ่มมากขึ้นสำหรับการบริโภคของมนุษย์ [ ^{37 ] [ 38 ] แมลง}แช่แข็งแบบแห้งชนิดผงถูกใช้เป็นฐานโปรตีนในอาหารสัตว์ และในบางตลาด ใช้เป็นอาหารเสริมสำหรับมนุษย์^{[ 38 ] [ 37 ]} โดยทั่วไปแล้ว แมลงที่เลี้ยงในฟาร์มจะถูกนำไปใช้เพื่อวัตถุประสงค์ทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้น เมื่อเทียบกับการเก็บเกี่ยวแมลงป่า ยกเว้นในกรณีของตั๊กแตนซึ่งมักจะถูกเก็บเกี่ยวจากพืชผลในไร่^{[ 37 ]}

การแช่แข็งแบบแห้งเป็นหนึ่งในวิธีการที่ใช้ในการรักษาสัตว์ในสาขาการสตัฟฟ์สัตว์เมื่อสัตว์ได้รับการรักษาด้วยวิธีนี้ จะเรียกว่า "สตัฟฟ์สัตว์แช่แข็งแบบแห้ง" หรือ " หุ่นจำลองแช่แข็งแบบแห้ง " การแช่แข็งแบบแห้งมักใช้ในการรักษา สัตว์ จำพวกกุ้ง ปูปลาสัตว์ครึ่งบก ครึ่งน้ำ สัตว์เลื้อยคลานแมลงและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก[ 39 ] ^{การแช่แข็ง}แบบแห้งยังใช้เป็นวิธีการระลึกถึงสัตว์เลี้ยงหลังจากเสียชีวิต แทนที่จะเลือกวิธี การสตัฟฟ์ แบบดั้งเดิมเจ้าของหลายคนเลือกวิธีการแช่แข็งแบบแห้งเพราะเป็นการรบกวนร่างกายสัตว์เลี้ยงน้อยกว่า^{[ 40 ]}

องค์กรต่างๆ เช่น ห้องปฏิบัติการอนุรักษ์เอกสารที่ สำนักงานจดหมายเหตุและบันทึกแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา(NARA) ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับการอบแห้งแบบแช่แข็งเป็นวิธีการฟื้นฟูหนังสือและเอกสารที่เสียหายจากน้ำ^{[ 41 ]}แม้ว่าการฟื้นฟูจะเป็นไปได้ แต่คุณภาพของการบูรณะขึ้นอยู่กับวัสดุของเอกสาร หากเอกสารทำจากวัสดุหลายชนิดที่มีคุณสมบัติการดูดซับแตกต่างกัน การขยายตัวจะเกิดขึ้นในอัตราที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอาจนำไปสู่การเสียรูป น้ำยังสามารถทำให้เกิดเชื้อราหรือทำให้หมึกซึม ในกรณีเหล่านี้ การอบแห้งแบบแช่แข็งอาจไม่ใช่วิธีการบูรณะที่มีประสิทธิภาพ

กระบวนการผลิต เซรามิกขั้นสูงบางครั้งใช้การอบแห้งแบบแช่แข็งเพื่อสร้างผงที่ขึ้นรูปได้จาก ละออง สารละลาย ที่ฉีดพ่น การอบแห้งแบบแช่แข็งจะสร้างอนุภาคที่อ่อนนุ่มกว่าและมีองค์ประกอบทางเคมีที่สม่ำเสมอกว่า การอบแห้งแบบพ่นร้อนแบบดั้งเดิมแต่ก็มีราคาแพงกว่าเช่นกัน

การแช่แข็งแบบแห้งถือเป็นวิธีการที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการทำให้แห้งของอาหาร เนื่องจากการรักษาคุณภาพ ซึ่งหมายความว่าคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์อาหาร เช่น กลิ่น การคืนสภาพ และฤทธิ์ทางชีวภาพ จะสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเทียบกับอาหารที่อบแห้งโดยใช้เทคนิคอื่น^{[ 1 ]}

การยืดอายุการเก็บรักษาเป็นผลมาจากอุณหภูมิการแปรรูปที่ต่ำร่วมกับการเปลี่ยนถ่ายน้ำอย่างรวดเร็วผ่านการระเหิด^{[ 1 ]}ด้วยสภาวะการแปรรูปเหล่านี้ ปฏิกิริยาการเสื่อมสภาพ รวมถึงการเกิดสีน้ำตาล ที่ไม่ใช่เอนไซม์ การเกิดสีน้ำตาลจากเอนไซม์ และการเสียสภาพ ของโปรตีน จะลดลงเหลือน้อยที่สุด^{[ 1 ]}เมื่อผลิตภัณฑ์ถูกทำให้แห้ง บรรจุอย่างเหมาะสม และเก็บไว้ในสภาวะการจัดเก็บที่เหมาะสม อาหารจะมีอายุการเก็บรักษามากกว่า 12 เดือน^{[ 2 ]}

หากผลิตภัณฑ์แห้งไม่สามารถคืนความชุ่มชื้นได้ง่ายหรือสมบูรณ์ จะถือว่ามีคุณภาพต่ำกว่า เนื่องจากหากผลิตภัณฑ์ที่ผ่านการแช่แข็งแห้งขั้นสุดท้ายมีรูพรุน การคืนความชุ่มชื้นอย่างสมบูรณ์สามารถเกิดขึ้นได้ในอาหาร^{[ 1 ]}ซึ่งบ่งชี้ถึงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ที่ดีกว่าและทำให้เหมาะสำหรับอาหารพร้อมรับประทานทันที^{[ 4 ]}

เนื่องจากอุณหภูมิในการแปรรูปต่ำและการลดปฏิกิริยาการเสื่อมสภาพให้น้อยที่สุด สารอาหารจึงยังคงอยู่และสีก็ยังคงเดิม^{[ 2 ]} ผลไม้ที่ผ่านการแช่แข็งแบบแห้งจะคงรูปทรงเดิมและมีเนื้อสัมผัสที่นุ่มและกรอบเป็นลักษณะเฉพาะ

เนื่องจากวิธีการหลักในการกำจัดจุลินทรีย์สำหรับการทำแห้งแบบแช่แข็งคือกระบวนการทำให้แห้งที่อุณหภูมิต่ำ จุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดการเน่าเสียและเชื้อโรคที่ทนต่อสภาวะเหล่านี้จึงยังคงอยู่ในผลิตภัณฑ์ได้ แม้ว่าการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์จะถูกยับยั้งโดยสภาวะความชื้นต่ำ แต่จุลินทรีย์ก็ยังสามารถมีชีวิตรอดในผลิตภัณฑ์อาหารได้^{[ 42 ]}ตัวอย่างเช่น การระบาด ของไวรัสตับอักเสบเอที่เกิดขึ้นในสหรัฐอเมริกาในปี 2559 ซึ่งเกี่ยวข้องกับสตรอว์เบอร์รีแช่แข็ง^{[ 43 ]}หากผลิตภัณฑ์ไม่ได้บรรจุและ/หรือจัดเก็บอย่างเหมาะสม ผลิตภัณฑ์อาจดูดซับความชื้น ทำให้เชื้อโรคที่เคยถูกยับยั้งสามารถเริ่มแพร่พันธุ์ได้เช่นกัน^{[ 2 ]}

ต้นทุนการอบแห้งแบบแช่แข็งสูงกว่าการอบแห้งแบบธรรมดาประมาณห้าเท่า^{[ 4 ]}ดังนั้นจึงเหมาะสมที่สุดสำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าเพิ่มขึ้นเมื่อผ่านกระบวนการ^{[ 2 ]}ต้นทุนยังแปรผันตามผลิตภัณฑ์ วัสดุบรรจุภัณฑ์ กำลังการผลิต ฯลฯ^{[ 4 ]}ขั้นตอนที่ใช้พลังงานมากที่สุดคือการระเหิด^{[ 4 ]}

น้ำมันซิลิโคนเป็นของเหลวทั่วไปที่ใช้ในการให้ความร้อนหรือความเย็นแก่ชั้นวางในเครื่องทำแห้งแบบแช่แข็ง วงจรการให้ความร้อน/ความเย็นอย่างต่อเนื่องอาจทำให้เกิดการรั่วไหลของน้ำมันซิลิโคนในบริเวณที่อ่อนแอซึ่งเชื่อมต่อชั้นวางและท่อ ซึ่งอาจปนเปื้อนผลิตภัณฑ์ ทำให้เกิดการสูญเสียยาและผลิตภัณฑ์อาหารจำนวนมาก ดังนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ จึง มีการใช้ เครื่องแมสสเปกโทรเมตรีเพื่อระบุไอระเหยที่ปล่อยออกมาจากน้ำมันซิลิโคน เพื่อดำเนินการแก้ไขทันทีและป้องกันการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์^{[ 44 ]}

มีเครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งหลายประเภทให้เลือกใช้ อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปแล้วจะมีส่วนประกอบที่จำเป็นอยู่ไม่กี่อย่าง ได้แก่ ห้องสุญญากาศ^{[ 2 ]}ชั้นวาง คอนเดนเซอร์กระบวนการ ระบบของเหลวบนชั้นวาง ระบบทำความเย็น ระบบสุญญากาศ และระบบควบคุม

ห้องดังกล่าวได้รับการขัดเงาอย่างดีและมีฉนวนกันความร้อนอยู่ภายใน ผลิตจากสแตนเลสและมีชั้นวางหลายชั้นสำหรับวางผลิตภัณฑ์ มีมอเตอร์ไฮดรอลิกหรือมอเตอร์ไฟฟ้าติดตั้งไว้เพื่อให้แน่ใจว่าประตูจะปิดสนิทสนิทเมื่อปิดสนิท

คอนเดนเซอร์ในกระบวนการประกอบด้วยขดลวดหรือแผ่นทำความเย็นซึ่งอาจอยู่ภายนอกหรือภายในห้อง ในระหว่างกระบวนการอบแห้ง คอนเดนเซอร์จะดักจับน้ำ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ อุณหภูมิของคอนเดนเซอร์ควรต่ำกว่าอุณหภูมิของผลิตภัณฑ์ 20 °C (36 °F) ในระหว่างการอบแห้งขั้นต้น และควรมีกลไกการละลายน้ำแข็งเพื่อให้แน่ใจว่าไอน้ำในอากาศจะถูกควบแน่นได้มากที่สุด

ปริมาณพลังงานความร้อนที่จำเป็นในช่วงการอบแห้งขั้นต้นและขั้นรองจะถูกควบคุมโดยเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนภายนอก โดยปกติแล้วจะใช้ปั๊มหมุนเวียนน้ำมันซิลิโคนไปรอบๆ ระบบ

ระบบนี้ทำงานโดยการทำความเย็นชั้นวางและคอนเดนเซอร์ของกระบวนการโดยใช้คอมเพรสเซอร์หรือไนโตรเจนเหลว ซึ่งจะให้พลังงานที่จำเป็นสำหรับการแช่แข็งผลิตภัณฑ์

ในระหว่างกระบวนการอบแห้ง จะมีการใช้ระบบสุญญากาศที่ระดับ 50–100 ไมโครบาร์ เพื่อกำจัดตัวทำละลาย โดยใช้ปั๊มสุญญากาศแบบโรตารี่สองขั้นตอน แต่ถ้าห้องมีขนาดใหญ่ อาจต้องใช้ปั๊มหลายตัว ระบบนี้จะอัดก๊าซที่ไม่สามารถควบแน่นได้ผ่านทางคอนเดนเซอร์

สุดท้าย ระบบควบคุมจะตั้งค่าอุณหภูมิชั้นวาง ความดัน และเวลาที่ถูกควบคุม ซึ่งขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์และ/หรือกระบวนการ^{[ 45 ] [ 46 ]}เครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งสามารถทำงานได้เป็นเวลาสองสามชั่วโมงหรือหลายวัน ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์

เครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งชนิดสัมผัสใช้การสัมผัส (การนำความร้อน) ระหว่างอาหารกับองค์ประกอบความร้อนเพื่อส่งพลังงานการระเหิด เครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งชนิดนี้เป็นรุ่นพื้นฐานที่ติดตั้งง่ายสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่าง หนึ่งในวิธีการให้ความร้อนหลักของเครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งชนิดสัมผัสคือการใช้แท่นวางคล้ายชั้นวางสัมผัสกับตัวอย่าง แท่นวางเหล่านี้มีบทบาทสำคัญเนื่องจากทำหน้าที่เหมือนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในช่วงเวลาต่างๆ ของกระบวนการทำแห้งแบบแช่แข็ง โดยเชื่อมต่อกับระบบน้ำมันซิลิโคนที่จะระบายความร้อนออกไปในระหว่างการแช่แข็งและให้พลังงานในระหว่างการอบแห้ง

นอกจากนี้ ระบบของเหลวบนชั้นวางยังช่วยให้ชั้นวางมีอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจงระหว่างการอบแห้งโดยการปั๊มของเหลว (โดยปกติคือน้ำมันซิลิโคน) ที่ความดันต่ำ ข้อเสียของเครื่องอบแห้งแบบแช่แข็งประเภทนี้คือความร้อนจะถูกถ่ายเทจากองค์ประกอบความร้อนไปยังด้านข้างของตัวอย่างที่สัมผัสกับตัวทำความร้อนโดยตรงเท่านั้น ปัญหานี้สามารถลดลงได้โดยการเพิ่มพื้นที่ผิวของตัวอย่างที่สัมผัสกับองค์ประกอบความร้อนให้มากที่สุดโดยใช้ถาดที่มีร่อง การบีบอัดตัวอย่างเล็กน้อยระหว่างแผ่นความร้อนแข็งสองแผ่นด้านบนและด้านล่าง หรือการบีบอัดด้วยตาข่ายความร้อนจากด้านบนและด้านล่าง^{[ 2 ]}

เครื่องอบแห้งแบบแช่แข็งด้วยรังสีใช้รังสีอินฟราเรดในการให้ความร้อนแก่ตัวอย่างในถาด การให้ความร้อนแบบนี้ทำให้สามารถใช้ถาดแบนธรรมดาได้ เนื่องจากสามารถวางแหล่งกำเนิดรังสีอินฟราเรดไว้เหนือถาดแบนเพื่อแผ่รังสีลงไปยังผลิตภัณฑ์ การให้ความร้อนด้วยรังสีอินฟราเรดช่วยให้พื้นผิวของผลิตภัณฑ์ได้รับความร้อนอย่างสม่ำเสมอ แต่มีความสามารถในการทะลุทะลวงน้อย จึงมักใช้กับถาดตื้นและตัวอย่างที่มีเมทริกซ์เป็นเนื้อเดียวกัน^{[ 2 ]}

เครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งที่ใช้ไมโครเวฟช่วยนั้นใช้ไมโครเวฟเพื่อให้ไมโครเวฟแทรกซึมเข้าไปในตัวอย่างได้ลึกขึ้น เพื่อเร่งกระบวนการระเหิดและการให้ความร้อนในการทำแห้งแบบแช่แข็ง วิธีนี้อาจซับซ้อนในการตั้งค่าและใช้งาน เนื่องจากไมโครเวฟสามารถสร้างสนามไฟฟ้าที่สามารถทำให้ก๊าซในห้องตัวอย่างกลายเป็นพลาสมาได้ พลาสมานี้อาจทำให้ตัวอย่างไหม้ได้ ดังนั้นการรักษาระดับความแรงของไมโครเวฟให้เหมาะสมกับระดับสุญญากาศจึงเป็นสิ่งสำคัญ อัตราการระเหิดในผลิตภัณฑ์อาจส่งผลต่อความต้านทานของไมโครเวฟ ซึ่งจะต้องเปลี่ยนกำลังของไมโครเวฟให้เหมาะสม^{[ 2 ]}

• การตรึงด้วยความเย็น
• มัมมี่แช่แข็ง
• อาหารแช่แข็งแห้งและนาซา
• รายชื่ออาหารแห้ง
• การอบแห้งแบบวิกฤตยิ่งยวด

ค้นหาคำว่าfreeze-drying , lyophilizationหรือcryodesiccationใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับการอบแห้งแบบแช่แข็ง

• คู่มือของ FDA สำหรับการตรวจสอบการทำแห้งแบบแช่แข็งของยาฉีด