Sušenje zamrzavanjem, koje bi znanstvenici mogli nazvati liofilizacijom, koristi i vakuum i proces zamrzavanja za uklanjanje vode iz kvarljive hrane i lijekova. Rezultat je proizvod koji se može godinama čuvati na sobnoj temperaturi bez kvarenja ili pakirati u ograničene skladišne prostore i kasnije rekonstituirati vodom. Proizvođači instant kave često koriste proces sušenja zamrzavanjem, kao i dijetetičari koji stvaraju obroke za kampere, vojnike i astronaute. Ovaj proces se također koristi u farmaceutskoj industriji za očuvanje integriteta ljekovitih spojeva osjetljivih na zrak ili vlagu.
Sušenje hrane toplinom za konzerviranje je drevni koncept, ali ima određene nedostatke. Voda unutar hrane je u tekućem obliku, ali toplina sunca ili drugog izvora polako je pretvara u plin. Kako tekućina izlazi iz hrane, stanične stijenke se često oštećuju, a osnovni okus i tekstura hrane se gube. Dodavanje vode hrani dehidriranoj toplinom ne vraća uvijek okus ili teksturu. Zbog toga sušenje zamrzavanjem ima prednost u odnosu na toplinsku dehidraciju u procesu konzerviranja.
Sušenje smrzavanjem prvo uključuje hlađenje hrane ili kemijskog spoja, često daleko ispod točke smrzavanja vode. U ovom trenutku, sva voda sadržana u hrani treba biti zamrznuta u čvrste kristale. Osnovna struktura voća, povrća ili mesa nije promijenjena, ali je sadržaj vode u čvrstom stanju. Polovica procesa je postignuta u ovom trenutku kroz smanjenje temperature.
Proces sušenja uključuje korištenje vakuumske komore. Smrznuta hrana ili kemikalije stavljaju se u vakuumsku komoru, a okolni zrak se ispumpava. Kada bi se ovaj proces izvodio na sobnoj temperaturi, hrana bi najvjerojatnije bila uništena jer je tekuća voda silom probijala svoj put u vakuumsku komoru. Međutim, zamrznuti kristali vode zapravo prelaze iz krutog leda u plin, zaobilazeći potpuno tekuće stanje.
Taj se proces naziva sublimacija. To je isti učinak koji uzrokuje da čvrsti suhi led praktički nestane kada se udari čekićem. Tijekom procesa sušenja smrzavanjem, čvrsta voda se pretvara u parni plin u vakuumskoj komori, ostavljajući sve čvrste prehrambene materijale dehidriranima.
Nakon što je voda uklonjena sušenjem smrzavanjem, sušena hrana ili kemikalije često se pohranjuju u vakumsko zatvorena pakiranja kako zrak i vlaga ne dođu do njih. Ova pakiranja mogu se čuvati na sobnoj temperaturi, jer bakterije i drugi štetni organizmi ionako ne mogu preživjeti bez zraka. Sušenje smrzavanjem također ostavlja sitne pore na mjestu gdje su se nekada nalazili zamrznuti kristali vode. Zato se talog instant kave tako brzo i temeljito miješa s vrućom vodom. Sušenje zamrzavanjem također je popularan proces za stvaranje sladolednih deserta iz ‘svemirskog doba’ i obroka prilagođenih ruksaku za planinare i kampere.