La liofilització es basa en el fenomen físic de la sublimació de l’aigua o bé d’un dissolvent orgànic o de barreges aquoso-orgàniques que estiguin congelades; el solvent congelat sublima directament a vapor sense passar per l’estat líquid. Habitualment, quan es treballa amb aliments o proteïnes o productes biològics, el solvent a eliminar és aigua .
El procés de liofilitzación es pot descriure en quatre fases:
CONGELACIÓ: S'ha de congelar ràpidament el producte a una temperatura per sota del seu eutèctic. (Punt eutèctic: la temperatura més baixa a la que es pot fondre una mescla de sòlids amb una composició donada).
TRACTAMENT A BUIT: Cal eliminar l'aire i altres vapors no condensables de la cambra per tal de facilitar la migració del vapor.
ESCALFAMENT: Habitualment es treballa a temperatura ambient, però si cal, es pot escalfar la mostra congelada amb molta cura per tal d'accelerar el procés d'assecat. Aquesta fase no és recomanada si els productes poden variar les seves propietats per sobre de la temperatura ambient.
CONDENSACIÓ (o SUBLIMACIÓ INVERSA): Fixació de les molècules d'aigua en forma de gel sobre de la superfície del condensador del liofilització.
L’objectiu de la liofilització és obtenir un producte sec, que quan se li torni a afegir aigua o dissolvent, presenti les mateixes característiques que el producte original (forma, color, aroma, sabor i textura). La liofilització redueix les pèrdues de qualitat degudes al deteriorament de la mostra per reaccions químiques i/o per degradació enzimàtica.