Dondurarak kurutucu üç aşamada çalışır:
Donmak
Birincil kurutma (süblimasyon)
İkincil kurutma (adsorpsiyon)
Uygun dondurarak kurutma, kuruma süresini %30 oranında azaltabilir.
Aşama 1: Donma Aşaması
Diyagram, dondurarak kurutucunun nasıl çalıştığını ve ideal dondurarak kurutma basıncını ve dondurarak kurutma sıcaklığını gösterir.
Bu en kritik aşamadır. Dondurarak kurutucular ürünü dondurmak için çeşitli yöntemler kullanır.
Dondurma, dondurucuda, dondurma banyosunda (kabuk dondurucu) veya dondurarak kurutucunun raflarında yapılabilir.
Dondurarak kurutucular, malzemenin erimek yerine süblimleşmesini sağlamak için malzemeyi üçlü noktanın altına soğutur. Bu, malzemenin fiziksel formunu korur.
Dondurarak kurutucular, yavaş dondurma veya tavlama yoluyla üretilebilen daha büyük buz kristallerinin dondurularak kurutulmasına karşı en hassas olanlardır. Bununla birlikte biyolojik materyaller için kristaller çok büyük olduğunda hücre duvarına zarar verebilir ve bu da ideal dondurarak kurutma sonuçlarının daha düşük olmasına neden olabilir. Bunu önlemek için dondurma işlemi hızlı bir şekilde yapılır.
Çökmeye eğilimli malzemeler için tavlama işlemi kullanılabilir. Bu işlem, hızlı dondurmayı ve ardından kristallerin büyümesine izin vermek için ürün sıcaklığının yükseltilmesini içerir.
Aşama 2: Birincil Kurutma (Süblimasyon)
İkinci aşama, basıncın azaltıldığı ve suyun süblime edilmesi için malzemeye ısının eklendiği birincil kurutmadır (süblimasyon).
Dondurarak kurutucunun vakumu süblimasyonu hızlandırır. Dondurarak kurutucunun yoğunlaştırıcısı, su buharının tutunması ve katılaşması için bir yüzey sağlar. Yoğuşturucu aynı zamanda vakum pompasını su buharından da korur.
Bu aşamada malzemedeki suyun yaklaşık %95'i uzaklaştırılır.
Birincil kurutma yavaş bir süreç olabilir. Aşırı ısı malzemenin yapısını değiştirebilir.
Aşama 3: İkincil Kurutma (Adsorpsiyon)
Son aşama, iyonik olarak bağlı su moleküllerinin uzaklaştırıldığı ikincil kurutmadır (adsorpsiyon).
Sıcaklığın birincil kurutma aşamasındaki sıcaklığın üzerine çıkarılmasıyla malzeme ile su molekülleri arasındaki bağlar kopar.
Dondurularak kurutulmuş malzeme gözenekli yapısını korur.
Dondurarak kurutucu işlemi tamamladıktan sonra, malzeme kapatılmadan önce vakum bir inert gazla kırılabilir.
Çoğu malzeme %1-5 oranında kalan neme kadar kurutulabilir.
