Pengeringan beku, yang oleh para ilmuwan disebut liofilisasi, menggunakan vakum dan proses pembekuan untuk menghilangkan air dari makanan dan obat-obatan yang mudah rusak. Hasilnya adalah produk yang dapat disimpan pada suhu kamar selama bertahun-tahun tanpa pembusukan, atau dikemas dalam ruang penyimpanan terbatas dan dilarutkan dengan air kemudian. Pembuat kopi instan sering menggunakan proses pengeringan beku, seperti yang dilakukan ahli gizi membuat makanan untuk berkemah, tentara dan astronot. Proses ini juga digunakan dalam industri farmasi untuk menjaga integritas senyawa obat yang peka terhadap udara atau kelembaban.
Mengeringkan makanan dengan panas untuk pengawetan adalah konsep kuno, tetapi memiliki kelemahan tertentu. Air di dalam makanan berbentuk cair, tetapi panas matahari atau sumber lain secara perlahan mengubahnya menjadi gas. Saat cairan keluar dari makanan, dinding sel sering rusak dan rasa dan tekstur penting dari makanan hilang. Menambahkan air ke makanan yang dikeringkan dengan panas tidak selalu mengembalikan rasa atau tekstur. Inilah sebabnya mengapa pengeringan beku memiliki keunggulan dibandingkan dehidrasi panas dalam proses pengawetannya.
Pengeringan beku pertama melibatkan pendinginan makanan atau senyawa kimia, seringkali jauh di bawah titik beku air. Pada titik ini, semua air yang terkandung di dalam makanan harus dibekukan menjadi kristal padat. Struktur dasar buah, sayur atau daging tidak berubah, tetapi kandungan airnya dalam keadaan padat. Setengah dari proses telah dicapai pada titik ini melalui pengurangan suhu.
Proses pengeringan melibatkan penggunaan ruang vakum. Makanan beku atau bahan kimia ditempatkan ke dalam ruang vakum, dan udara di sekitarnya dipompa keluar. Jika proses ini dilakukan pada suhu kamar, makanan kemungkinan besar akan hancur karena air cair memaksa masuk ke ruang vakum. Namun, kristal air beku sebenarnya berubah dari es padat menjadi gas, melewati keadaan cair sama sekali.
Proses ini disebut sublimasi. Ini adalah efek yang sama yang menyebabkan es kering padat hampir menghilang ketika dipukul dengan palu. Selama proses pengeringan beku, air padat berubah menjadi gas beruap di ruang vakum, meninggalkan semua bahan makanan padat mengalami dehidrasi.
Setelah air dihilangkan melalui pengeringan beku, makanan kering atau bahan kimia sering disimpan dalam kemasan tertutup vakum untuk menjaga udara dan kelembaban tidak mencapainya. Paket ini dapat disimpan pada suhu kamar, karena bakteri dan organisme berbahaya lainnya tidak dapat bertahan hidup tanpa udara. Pengeringan beku juga meninggalkan pori-pori kecil tempat kristal air beku dulu berada. Inilah sebabnya mengapa bubuk kopi instan bercampur begitu cepat dan menyeluruh dengan air panas. Pengeringan beku juga merupakan proses populer untuk membuat makanan penutup es krim ‘zaman angkasa’ dan makanan ramah ransel untuk pejalan kaki dan berkemah.