Liyofilizasyon veya dondurarak kurutma, ürünün dondurulmasını, basıncın düşürülmesini ve daha sonra süblimasyonla ürün içindeki donmuş suyun çıkarılmasını içeren ve düşük sıcaklıkta gerçekleştirilen dehidrasyon işlemidir. Dondurarak kurutma, üründen suyu ısı kullanarak uzaklaştıran çoğu geleneksel kurutma yöntemine zıttır.
Dondurarak kurutma esnasında kullanılan düşük sıcaklık nedeniyle işlem yüksek kaliteli bir ürünle sonuçlanır ve ürünün orijinal şekli korunur. Dondurarak kurutmanın birincil uygulama alanları arasında biyolojik (örn. bakteri ve mayalar), biyomedikal (örn. cerrahi nakiller), gıda işleme (örn. Kahve), gıda koruma alanları ve müzecilik geri kazanım (örn. kitap, ahşap, arkelojik ürünler vb. su içeriğinin düşürülerek korunması) yer alır.
Liyofilizasyon, Yunanca ‘çözücü seven-sıvı çeken’ liyofil’ teriminden türetilmiştir ve kuru bir ürünün yüksek seviyede tekrar rehidre olabilme yeteneğini ifade etmektedir.
Kurutulacak ürün bir şişe, balon veya tepside dondurulur, suyun üçlü noktasının altında vakum uygulanır ve sonra ürüne, buzun süblimleşmesini sağlayacak miktarda ısı enerjisi verilir.
Liyofilizasyon işlemi 3 ana aşamada gerçekleştirilmektedir;
- Ürünün Dondurulması : Ürün ön hazırlık işlemlerinden geçtikten sonra düşük sıcaklıkta tamamiyle dondurulması, kristal forma geçirilmesi işlemidir.
- Süblimasyon (Birincil Kurutma) : Donmuş olan üründe süblimasyonun gerçekleşmesi için gerekli enerjinin oluşturulması ve süblimasyonun gerçekleştirilmesi. Su içeriğinin %90-95 uzaklaştırıldığı aşamadır. Birincil kurutma basamağı, prosesi oluşturan 3 basamak arasında en uzun süren basamaktır. Bu basamakta, cihaz haznesi içindeki basınç düşürülür ve dondurma basamağında oluşan buz kristallerinin sublimasyonunu başlatmak adına ısı uygulanır. Cihaz haznesi içindeki basınç vakum pompası aracılığıyla düşürülür.
- Desorpsiyon (İkincil Kurutma): İkincil veya son kurutma fazında, ürünü kalıcı şekilde depolanabilir hale getirmek için kalıntı nem içeriği, mümkün olduğunca azaltılır. Ürünün iç yüzeyinde adsorpsiyon ile tutulan suyun giderilmesi gerekir. Bunu sağlamak için çoğunlukla suyun kapiler güçlerinin üstesinden gelinmelidir. O nedenle dondurarak kurutma tesisinin, ikincil kurutma fazı esnasında yüksek basınç kademesi üretmek üzere tasarlanması gerekir. Birincil kurutmanın temel amacı, çözücünün, matristen süblimasyon yoluyla uzaklaştırılması olmakla birlikte, ikincil kurutmanın temel amacı, ürünün nem içeriğini biyolojik aktivitelerin veya kimyasal reaksiyonların gerçekleşemeyeceği seviyelere düşürmektir.