Η λυοφιλοποίηση, την οποία οι επιστήμονες θα μπορούσαν να ονομάσουν λυοφιλοποίηση, χρησιμοποιεί τόσο μια διαδικασία κενού όσο και μια διαδικασία κατάψυξης για την απομάκρυνση του νερού από ευπαθή τρόφιμα και φάρμακα. Το αποτέλεσμα είναι ένα προϊόν που μπορεί να αποθηκευτεί σε θερμοκρασία δωματίου για χρόνια χωρίς να αλλοιωθεί ή να συσκευαστεί σε περιορισμένους χώρους αποθήκευσης και να ανασυσταθεί αργότερα με νερό. Οι παραγωγοί στιγμιαίου καφέ χρησιμοποιούν συχνά μια διαδικασία λυοφιλοποίησης, όπως και οι διαιτολόγοι που δημιουργούν γεύματα για κατασκηνωτές, στρατιώτες και αστροναύτες. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται επίσης στη φαρμακοβιομηχανία για τη διατήρηση της ακεραιότητας του αέρα ή των ευαίσθητων στην υγρασία φαρμακευτικών ενώσεων.
Το στέγνωμα των τροφίμων με θερμότητα για συντήρηση είναι μια αρχαία ιδέα, αλλά έχει ορισμένα μειονεκτήματα. Το νερό μέσα στο φαγητό είναι σε υγρή μορφή, αλλά η θερμότητα του ήλιου ή άλλης πηγής το μετατρέπει αργά σε αέριο. Καθώς το υγρό περνά έξω από το φαγητό, τα κυτταρικά τοιχώματα συχνά καταστρέφονται και η ουσιαστική γεύση και υφή του φαγητού χάνεται. Η προσθήκη νερού σε τρόφιμα που έχουν αφυδατωθεί από τη θερμότητα δεν αποκαθιστά πάντα τη γεύση ή την υφή. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η λυοφιλοποίηση έχει πλεονέκτημα έναντι της θερμικής αφυδάτωσης στη διαδικασία συντήρησης.
Η λυοφιλίωση περιλαμβάνει πρώτα την ψύξη του τροφίμου ή της χημικής ένωσης, συχνά πολύ κάτω από το σημείο πήξης του νερού. Σε αυτό το σημείο, όλο το νερό που περιέχεται στο φαγητό πρέπει να καταψυχθεί σε στερεούς κρυστάλλους. Η βασική δομή των φρούτων, λαχανικών ή κρέατος δεν έχει αλλάξει, αλλά η περιεκτικότητα σε νερό είναι σε στερεή κατάσταση. Το ήμισυ της διαδικασίας έχει επιτευχθεί σε αυτό το σημείο μέσω της μείωσης της θερμοκρασίας.
Η διαδικασία ξήρανσης περιλαμβάνει τη χρήση θαλάμου κενού. Τα κατεψυγμένα τρόφιμα ή χημικές ουσίες τοποθετούνται στον θάλαμο κενού και ο περιβάλλον αέρας αντλείται έξω. Εάν αυτή η διαδικασία εκτελούνταν σε θερμοκρασία δωματίου, το φαγητό πιθανότατα θα καταστρεφόταν καθώς το υγρό νερό εισχωρούσε στον θάλαμο κενού. Ωστόσο, οι παγωμένοι κρύσταλλοι του νερού στην πραγματικότητα αλλάζουν από στερεό πάγο σε αέριο, παρακάμπτοντας εντελώς την υγρή κατάσταση.
Αυτή η διαδικασία ονομάζεται εξάχνωση. Είναι το ίδιο αποτέλεσμα που προκαλεί ουσιαστικά εξαφάνιση του στερεού ξηρού πάγου όταν χτυπηθεί με σφυρί. Κατά τη διαδικασία λυοφιλοποίησης, το στερεό νερό μετατρέπεται σε αέριο με ατμό στον θάλαμο κενού, αφήνοντας όλα τα στερεά υλικά της τροφής αφυδατωμένα.
Μόλις αφαιρεθεί το νερό μέσω λυοφιλοποίησης, τα αποξηραμένα τρόφιμα ή χημικές ουσίες αποθηκεύονται συχνά σε συσκευασίες σφραγισμένες με κενό για να εμποδίζουν τον αέρα και την υγρασία να φτάσουν σε αυτά. Αυτά τα πακέτα μπορούν να αποθηκευτούν σε θερμοκρασία δωματίου, καθώς τα βακτήρια και άλλοι επιβλαβείς οργανισμοί δεν μπορούν να επιβιώσουν χωρίς αέρα ούτως ή άλλως. Η λυοφιλίωση αφήνει επίσης πίσω τους μικροσκοπικούς πόρους εκεί που βρίσκονταν οι παγωμένοι κρύσταλλοι νερού. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ο στιγμιαίος καφές αναμιγνύεται τόσο γρήγορα και καλά με ζεστό νερό. Το λυοφιλοποιημένο στέγνωμα είναι επίσης μια δημοφιλής διαδικασία για τη δημιουργία γλυκών παγωτού της «εποχής του διαστήματος» και γευμάτων φιλικών προς το σακίδιο για πεζοπόρους και κατασκηνωτές.