Kolmeastmeline lähenemisviis tööpõhimõttele
Esialgne etapp enne külmumisprotsessi.Materjal on kiire külmumine madalatel temperatuuridel, mille tulemuseks on ühtlane jääkristallstruktuur. Jahutuskiirust on hädavajalik reguleeritaks, et vältida oluliste jääkristallide moodustumist, mis kontrollimata jätmise korral võib põhjustada rakkude rebenemise. Temperatuuri juhtimiskõvera täpne disain hõlbustab peene, ühtlase jääkristallvõrgu moodustumist, mis omakorda tagab järgneva sublimatsiooniks suurema pindala ja suurendab seega kuivatamise efektiivsust.
Pärast seda algfaasile on materjal allutatud asublimatsiooni kuivatamise protsess. Atmosfäärirõhu puudumisel läbivad jääkristallid otsese sublimatsiooni veeauru moodustamiseks. Vaakumisüsteem toimib kambris madala rõhu säilitamiseks (tavaliselt vahemikus 10 kuni 100 pA). Samaaegselt töötab külmumissüsteem külma lõksu temperatuuri järjepideva languse tagamiseks, ulatudes -50 kraadi kuni -80 kraadini. Selle tulemuseks on veeauru kondenseerumine külma lõksu pinnal. See etapp on hädavajalik, et tagada sood kütteplaadi temperatuuri ja vaakumitaseme vahel. Selle eesmärk on vältida ebapiisava materjali või sublimatsiooni kiiruse ülekuumenemise potentsiaali.
Resolutsiooni kuivamise etappon protsess, mille käigus aine läbib transformatsiooni vedelikust tahkis. Pärast sublimatsiooni säilitatakse materjalis umbes 10% kombineeritud veest. Kütteplaadi temperatuuri on hädavajalik, et hajutada molekulidevahelisi sidemeid, mis seovad veemolekule ja materjali molekule, hõlbustades sellega sügava kuivamise protsessi. Selles etapis tuleb temperatuurigradienti hoolikalt reguleerida, et vältida materjali struktuuri kokkuvarisemist või toimeainete koostisosade lagunemist.
Külmkuivatamise tehnoloogia võib maksimeerida materjalide bioloogilise aktiivsuse, toitainete ja struktuurilise terviklikkuse säilitamist ning sobib eriti kuumatundlike ainete kuivatamiseks. Näiteks saab biomeditsiini valdkonnas kasutada külmutamise kuivatamise tehnoloogiat bioloogiliste toodete, näiteks vaktsiinide, antikehade, ensüümide preparaatide jms pikaajaliseks säilitamiseks, et säilitada nende aktiivsus ning hõlbustada transporti ja ladustamist. Toiduainete töötlemise valdkonnas saab toitainete ja värske maitse säilitamiseks kanda külmutamise tehnoloogiat puu- ja köögiviljadele, kohvile, piimapulbrile ja muudele toiduainetele.