Gefriertrocknung ist ein Verfahren, das allgemein als Gefriertrocknung bekannt ist. Das Wort stammt aus dem Griechischen und bedeutet „lösemittelliebend gemacht“. Dieser Prozess ist eine Möglichkeit, etwas zu trocknen, das Schäden an seiner inneren Struktur minimiert. Da es sich um eine relativ aufwendige und teure Trocknungsart handelt, ist sie auf wärmeempfindliche Materialien mit empfindlicher Struktur und hohem Wert beschränkt. Eine der einzigen Substanzen, die durch Gefriertrocknung nicht effektiv konserviert werden können, sind Säugerzellen, die zu zerbrechlich sind.
Das bevorzugte Konservierungsverfahren in der biotechnologischen Industrie, die Lyophilisierung, wird regelmäßig verwendet, um Impfstoffe, Pharmazeutika und andere Proteine zu konservieren. Die Gefriertrocknung wird auch zur Konservierung spezieller Lebensmittel verwendet, wodurch eine Kühlung überflüssig wird. Gefriergetrocknete Nahrung wird von Bergsteigern und Astronauten gegessen. Die Gefriertrocknung wird von Botanikern verwendet, um Blumenproben auf unbestimmte Zeit zu konservieren. Da der Prozess der Gefriertrocknung den größten Teil des Wassers aus der Probe entfernt, werden gefriergetrocknete Materialien stark absorbierend, und die bloße Zugabe von Wasser kann die Probe in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzen.
Die Energie- und Gerätekosten der Gefriertrocknung sind etwa 2-3 mal höher als bei anderen Trocknungsverfahren. Der Trocknungszyklus ist auch länger, etwa 24 Stunden. Zuerst wird die Temperatur der Probe auf nahe den Gefrierpunkt gesenkt. Dann wird die Probe in eine Vakuumkammer eingebracht. Die energiereicheren Moleküle entweichen, wodurch die Temperatur weiter sinkt, während der extrem niedrige Druck dazu führt, dass Wassermoleküle aus der Probe gezogen werden. An die Vakuumkammer angeschlossen ist ein Kondensator, der die Luftfeuchte in Flüssigkeit umwandelt und absaugt.
Während des gesamten Prozesses wird mit größter Sorgfalt darauf geachtet, dass die Struktur der Probe konstant bleibt. Zum Beispiel könnte die Probe lediglich durch das Vakuum eingefroren werden, anstatt unter atmosphärischem Druck eingefroren zu werden, aber dies würde eine Schrumpfung der Probe verursachen und ihre Struktur irreversibel beschädigen.
Der Hauptmechanismus, der die Gefriertrocknung ermöglicht, ist die Sublimation, bei der Eis direkt in Wasserdampf umgewandelt wird, ohne die Zwischenstufe einer Flüssigkeit zu durchlaufen. Dies geschieht nicht durch Erhitzen, sondern durch Druckentlastung, so dass das Eis kocht, ohne zu schmelzen. Das Ergebnis ist eine Probe mit weitgehend erhaltener Struktur, die bei Raumtemperaturen und -drücken gelagert werden kann.