Lyofilizácia funguje v troch fázach:
Zmrazovanie
Primárne sušenie (sublimácia)
Sekundárne sušenie (adsorpcia)
Správne sušenie mrazom môže skrátiť čas sušenia o 30 %.
Fáza 1: Fáza zmrazenia
Diagram ukazuje, ako funguje lyofilizácia a ideálny tlak na lyofilizáciu a teplotu lyofilizácie
Toto je najkritickejšia fáza. Vymrazovacie sušičky používajú rôzne metódy na zmrazenie produktu.
Zmrazovanie sa môže vykonávať v mrazničke, mraziacom kúpeli (škrupinová mraznička) alebo na poličkách mraziacej sušičky.
Vymrazovacie sušičky ochladzujú materiál pod trojitým bodom, aby sa zabezpečilo, že materiál sublimuje, a nie roztopí. Tým sa zachováva fyzická forma materiálu.
Vymrazovacie sušičky sú najviac náchylné na sušenie vymrazovaním väčších kryštálikov ľadu, ktoré môžu vzniknúť pomalým zmrazovaním alebo žíhaním. Avšak v prípade biologických materiálov, keď sú kryštály príliš veľké, môžu poškodiť bunkovú stenu, čo má za následok menej ako ideálne výsledky sušenia mrazom. Aby sa tomu zabránilo, proces zmrazovania sa vykonáva rýchlo.
Pre materiály, ktoré sú náchylné na zrážanie, možno použiť proces žíhania. Tento proces zahŕňa rýchle zmrazenie a následné zvýšenie teploty produktu, aby sa umožnil rast kryštálov.
Fáza 2: Primárne sušenie (sublimácia)
Druhým stupňom je primárne sušenie (sublimácia), počas ktorého sa zníži tlak a do materiálu sa pridá teplo na sublimáciu vody.
Vákuum lyofilizácie urýchľuje sublimáciu. Kondenzátor lyofilizátora poskytuje povrch, na ktorom sa vodná para prichytí a stuhne. Kondenzátor tiež chráni vákuové čerpadlo pred vodnou parou.
Počas tejto fázy sa z materiálu odstráni asi 95 % vody.
Primárne sušenie môže byť pomalý proces. Nadmerné teplo môže zmeniť štruktúru materiálu.
Fáza 3: Sekundárne sušenie (adsorpcia)
Konečným stupňom je sekundárne sušenie (adsorpcia), pri ktorom sa odstránia iónovo viazané molekuly vody.
Zvýšením teploty nad teplotu primárneho sušenia sa väzby medzi materiálom a molekulami vody prerušia.
Lyofilizovaný materiál si zachováva svoju poréznu štruktúru.
Po dokončení procesu lyofilizácie je možné vákuum prerušiť inertným plynom predtým, ako sa materiál uzavrie.
Väčšinu materiálov je možné vysušiť na zvyškovú vlhkosť 1-5 %.
