อาหารแช่แข็งแห้งกลายเป็นส่วนประกอบสำคัญของ เสบียงสำหรับ นักบินอวกาศและทหารสิ่งที่เริ่มต้นสำหรับลูกเรือนักบินอวกาศในรูปแบบอาหารบรรจุหลอดและของว่างแช่แข็งแห้งที่ยากต่อการคืนความชุ่มชื้น ได้ถูกเปลี่ยนเป็นอาหารร้อนโดยการปรับปรุงกระบวนการคืนความชุ่มชื้นของอาหารแช่แข็งแห้งด้วยน้ำ เมื่อเทคโนโลยีและการแปรรูปอาหารดีขึ้นNASAจึงมองหาวิธีที่จะให้สารอาหารครบถ้วนในขณะที่ลดเศษอาหาร แบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรค และสารพิษ ปัญหาเศษอาหารได้รับการแก้ไขด้วยการเพิ่ม การเคลือบ เจลาตินบนอาหารเพื่อล็อคและป้องกันเศษอาหาร^{[ 13 ]}สารอาหารครบถ้วนได้รับการปรับปรุงด้วยการเพิ่มน้ำมันพืชที่ทำจากสาหร่ายเพื่อเพิ่มกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนกรดไขมันไม่อิ่มตัวเชิงซ้อนมีประโยชน์ต่อการพัฒนาทางจิตใจและการมองเห็น และเนื่องจากยังคงเสถียรในระหว่างการเดินทางในอวกาศจึงสามารถให้ประโยชน์เพิ่มเติมแก่นักบินอวกาศ ได้ แบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรคและสารพิษลดลงได้ด้วยการควบคุมคุณภาพและการพัฒนา แผนการ วิเคราะห์อันตรายและจุดควบคุมวิกฤต (HACCP) ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันเพื่อประเมินวัตถุดิบอาหารก่อน ระหว่าง และหลังการแปรรูป ด้วยการผสมผสานนวัตกรรมทั้งสามนี้ NASA จึงสามารถจัดหาอาหารที่ปลอดภัยและมีประโยชน์ต่อสุขภาพให้กับลูกเรือจากอาหารแช่แข็งแห้งได้^{[ 14 ]}

เสบียงอาหารของกองทัพก็พัฒนาไปไกลมากเช่นกัน จากเดิมที่เสิร์ฟเฉพาะหมูรมควันและแป้งข้าวโพด มาเป็นสเต็กเนื้อราดน้ำเกรวี่เห็ด^{[ 15 ]}การเลือกและพัฒนาเสบียงอาหารนั้นขึ้นอยู่กับการยอมรับ คุณค่าทางโภชนาการ ความสมบูรณ์ ความสามารถในการผลิต ต้นทุน และสุขอนามัย ข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับเสบียงอาหาร ได้แก่ การมีอายุการเก็บรักษาอย่างน้อยสามปี สามารถขนส่งทางอากาศได้ สามารถบริโภคได้ในสภาพแวดล้อมทั่วโลก และมีคุณค่าทางโภชนาการครบถ้วน เสบียงอาหารT-rations แบบใหม่ ได้รับการปรับปรุงโดยการเพิ่มรายการที่ยอมรับได้และจัดเตรียมอาหารคุณภาพสูงขณะอยู่ในสนามรบ นอกจากนี้ยังมีการนำกาแฟแบบฟรีซดรายมาแทนที่กาแฟแบบสเปรย์ดรายในหมวดอาหารพร้อมรับประทาน^{[ 16 ]}

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

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 และอาจสูงกว่า0 °C (32 °F)เพื่อทำลายปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างโมเลกุล น้ำ และวัสดุที่แข็งตัว โดยปกติแล้วความดันจะลดลงในขั้นตอนนี้เพื่อกระตุ้นการคายน้ำ (โดยทั่วไปอยู่ในช่วงไมโครบาร์ หรือเศษส่วนของปาสคาล ) อย่างไรก็ตาม มีผลิตภัณฑ์บางชนิดที่ได้รับประโยชน์จากความดันที่เพิ่มขึ้นเช่นกัน  

หลังจากกระบวนการทำแห้งแบบแช่แข็งเสร็จสมบูรณ์แล้ว โดยปกติจะต้องทำลายสุญญากาศด้วยก๊าซเฉื่อย เช่น ไนโตรเจน ก่อนที่จะปิดผนึกวัสดุ

เมื่อสิ้นสุดกระบวนการ ปริมาณน้ำที่เหลืออยู่ในผลิตภัณฑ์จะต่ำมาก ประมาณ 1–4%

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

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 ]}

กาแฟ

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

การแช่แข็งแบบแห้งเป็นหนึ่งในวิธีการที่ใช้ในการรักษาสัตว์ในสาขาการสตัฟฟ์สัตว์เมื่อสัตว์ได้รับการรักษาด้วยวิธีนี้ จะเรียกว่า "สตัฟฟ์สัตว์แช่แข็งแบบแห้ง" หรือ " หุ่นจำลองแช่แข็งแบบแห้ง " การแช่แข็งแบบแห้งมักใช้ในการรักษา สัตว์ จำพวกกุ้ง ปูปลาสัตว์ครึ่งบก ครึ่งน้ำ สัตว์เลื้อยคลานแมลงและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก[ 40 ] ^{การแช่แข็ง}แบบแห้งยังใช้เป็นวิธีการระลึกถึงสัตว์เลี้ยงหลังจากเสียชีวิต แทนที่จะเลือกวิธี การสตัฟฟ์ แบบดั้งเดิมเจ้าของหลายคนเลือกวิธีการแช่แข็งแบบแห้งเพราะเป็นการรบกวนร่างกายสัตว์เลี้ยงน้อยกว่า^{[ 41 ]}

องค์กรต่างๆ เช่น ห้องปฏิบัติการอนุรักษ์เอกสารที่ สำนักงานจดหมายเหตุและบันทึกแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา(NARA) ได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับการอบแห้งแบบแช่แข็งเป็นวิธีการฟื้นฟูหนังสือและเอกสารที่เสียหายจากน้ำ^{[ 42 ]}แม้ว่าการฟื้นฟูจะเป็นไปได้ แต่คุณภาพของการบูรณะขึ้นอยู่กับวัสดุของเอกสาร หากเอกสารทำจากวัสดุหลายชนิดที่มีคุณสมบัติการดูดซับแตกต่างกัน การขยายตัวจะเกิดขึ้นในอัตราที่ไม่สม่ำเสมอ ซึ่งอาจนำไปสู่การเสียรูป น้ำยังสามารถทำให้เกิดเชื้อราหรือทำให้หมึกซึม ในกรณีเหล่านี้ การอบแห้งแบบแช่แข็งอาจไม่ใช่วิธีการบูรณะที่มีประสิทธิภาพ

กระบวนการผลิต เซรามิกขั้นสูงบางครั้งใช้การอบแห้งแบบแช่แข็งเพื่อสร้างผงที่ขึ้นรูปได้จาก ละออง สารละลาย ที่ฉีดพ่น การอบแห้งแบบแช่แข็งจะสร้างอนุภาคที่อ่อนนุ่มกว่าและมีองค์ประกอบทางเคมีที่สม่ำเสมอกว่า การอบแห้งแบบพ่นร้อนแบบดั้งเดิมแต่ก็มีราคาแพงกว่าเช่นกัน

Shelf-life extension results from low processing temperatures in conjunction with rapid transition of water through sublimation.^[1] With these processing conditions, deterioration reactions, including nonenzymic browning, enzymatic browning, and protein denaturation, are minimized.^[1] When the product is successfully dried, packaged properly, and placed in ideal storage conditions the foods have a shelf life of greater than 12 months.^[2]

If a dried product cannot be easily or fully re-hydrated, it is considered to be of lower quality. Because if the final freeze dried product is porous, complete re-hydration can occur in the food.^[1] This signifies greater quality of the product and makes it ideal for ready-to-eat instant meals.^[4]

Due to the low processing temperatures and the minimization of deterioration reactions, nutrients are retained and color is maintained.^[2] Freeze-dried fruit maintains its original shape and has a characteristic soft crispy texture.

Since the main method of microbial decontamination for freeze drying is the low temperature dehydration process, spoilage organisms and pathogens resistant to these conditions can remain in the product. Although microbial growth is inhibited by the low moisture conditions, it can still survive in the food product.^[43] An example of this is a viralhepatitis A outbreak that occurred in the United States in 2016, associated with frozen strawberries.^[44] If the product is not properly packaged and/or stored, the product can absorb moisture, allowing the once inhibited pathogens to begin reproducing as well.^[2]

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

น้ำมันซิลิโคนเป็นของเหลวทั่วไปที่ใช้ในการให้ความร้อนหรือความเย็นแก่ชั้นวางในเครื่องทำแห้งแบบแช่แข็ง วงจรการให้ความร้อน/ความเย็นอย่างต่อเนื่องอาจทำให้เกิดการรั่วไหลของน้ำมันซิลิโคนในบริเวณที่อ่อนแอซึ่งเชื่อมต่อชั้นวางกับท่อ ซึ่งอาจปนเปื้อนผลิตภัณฑ์ ทำให้เกิดการสูญเสียยาและผลิตภัณฑ์อาหารจำนวนมาก ดังนั้น เพื่อหลีกเลี่ยงปัญหานี้ จึง มีการใช้ เครื่องแมสสเปกโทรเมตรีเพื่อระบุไอระเหยที่ปล่อยออกมาจากน้ำมันซิลิโคน เพื่อดำเนินการแก้ไขทันทีและป้องกันการปนเปื้อนของผลิตภัณฑ์^{[ 45 ]}

เครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งแบบสัมผัสใช้การสัมผัส (การนำความร้อน) ของอาหารกับองค์ประกอบความร้อนเพื่อจ่ายพลังงานการระเหิด เครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งประเภทนี้เป็นแบบจำลองพื้นฐานที่ตั้งค่าได้ง่ายสำหรับการวิเคราะห์ตัวอย่าง หนึ่งในวิธีหลักที่เครื่องทำแห้งแบบแช่แข็งแบบสัมผัสให้ความร้อนคือการใช้แพลตฟอร์มคล้ายชั้นวางสัมผัสกับตัวอย่าง ชั้นวางมีบทบาทสำคัญเนื่องจากทำหน้าที่เหมือนเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนในช่วงเวลาต่างๆ ของกระบวนการทำแห้งแบบแช่แข็ง ชั้นวางเชื่อมต่อกับระบบน้ำมันซิลิโคนที่จะกำจัดพลังงานความร้อนในระหว่างการแช่แข็งและให้พลังงานในระหว่างการอบแห้ง^{[ 2 ]}

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 ]}