Liofilizator deluje v treh stopnjah:
Zamrzovanje
Primarno sušenje (sublimacija)
Sekundarno sušenje (adsorpcija)
Pravilno sušenje z zamrzovanjem lahko skrajša čas sušenja za 30 %.
Faza 1: Faza zamrzovanja
Diagram prikazuje delovanje liofilizacijskega sušilnika ter idealen tlak in temperaturo liofilizacijskega sušenja
To je najbolj kritična faza. Liofilizatorji uporabljajo različne metode za zamrzovanje izdelka.
Zamrzovanje lahko opravite v zamrzovalniku, zamrzovalni kopeli (zamrzovalnik školjk) ali na policah zamrzovalnega sušilnika.
Liofilizatorji ohladijo material pod trojno točko, da zagotovijo, da material sublimira, namesto da se stopi. S tem se ohrani fizična oblika materiala.
Liofilizatorji so najbolj dovzetni za liofilizacijo večjih ledenih kristalov, ki jih lahko proizvedemo s počasnim zamrzovanjem ali žarjenjem. Vendar pa lahko pri bioloških materialih, ko so kristali preveliki, poškodujejo celično steno, kar ima za posledico manj kot idealne rezultate liofilizacije. Da bi to preprečili, se postopek zamrzovanja izvede hitro.
Za materiale, ki so nagnjeni k padavinam, se lahko uporabi postopek žarjenja. Ta postopek vključuje hitro zamrzovanje in nato zvišanje temperature izdelka, da se omogoči rast kristalov.
Faza 2: Primarno sušenje (sublimacija)
Druga stopnja je primarno sušenje (sublimacija), med katero se tlak zmanjša in materialu doda toplota za sublimacijo vode.
Vakuum zamrzovalnega sušilnika pospeši sublimacijo. Kondenzator zamrzovalnega sušilnika zagotavlja površino za pritrditev in strjevanje vodne pare. Kondenzator tudi ščiti vakuumsko črpalko pred vodno paro.
V tej fazi se iz materiala odstrani približno 95 % vode.
Primarno sušenje je lahko počasen proces. Prekomerna toplota lahko spremeni strukturo materiala.
Faza 3: Sekundarno sušenje (Adsorpcija)
Končna faza je sekundarno sušenje (adsorpcija), med katero se odstranijo ionsko vezane molekule vode.
S povišanjem temperature nad temperaturo primarne stopnje sušenja se prekinejo vezi med materialom in molekulami vode.
Zamrznjeno sušen material ohrani svojo porozno strukturo.
Ko zamrzovalni sušilnik konča svoj postopek, lahko vakuum prekinete z inertnim plinom, preden se material zapre.
Večino materialov je mogoče posušiti do preostale vlage 1-5%.
