Vacuum Freeze Dry หรือที่เรียกว่า Freeze Drying และในทางวิทยาศาสตร์เรียกว่า Lyophilization เป็นเทคโนโลยีการทำแห้งขั้นสูงที่พัฒนาขึ้นอย่างจริงจังในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 เพื่อถนอมพลาสมาเลือด วัคซีน และยาปฏิชีวนะให้อยู่ได้นานโดยไม่เสื่อมคุณภาพ หลักการสำคัญของกระบวนการนี้คือการทำให้น้ำในผลิตภัณฑ์เปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นไอโดยตรง (Sublimation) ภายใต้สภาวะความดันต่ำ โดยไม่ผ่านสถานะของเหลว ซึ่งช่วยลดความเสียหายต่อโครงสร้างเซลล์ของอาหารหรือสารชีวภาพ กระบวนการประกอบด้วย 3 ขั้นตอนหลัก ได้แก่ การแช่แข็ง (Freezing) เพื่อทำให้น้ำในผลิตภัณฑ์กลายเป็นน้ำแข็ง การทำแห้งขั้นต้น (Primary Drying) ซึ่งลดความดันในห้องสุญญากาศให้อยู่ในระดับต่ำระดับ mbar เพื่อให้น้ำแข็งระเหิด และการทำแห้งขั้นที่สอง (Secondary Drying) เพื่อกำจัดความชื้นตกค้าง ระบบ Freeze Dry อุตสาหกรรมประกอบด้วยห้องสุญญากาศ ชั้นวางควบคุมอุณหภูมิ (Heated Shelves), คอนเดนเซอร์สำหรับดักจับไอน้ำแข็ง และปั๊มสุญญากาศประสิทธิภาพสูงที่สามารถรักษาระดับความดันได้อย่างเสถียร ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่มีโครงสร้างพรุน น้ำหนักเบา คืนรูปได้ดีเมื่อเติมน้ำ และคงคุณค่าทางโภชนาการ กลิ่น และรสชาติได้สูงกว่าการอบแห้งทั่วไป ปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมอาหารพรีเมียม กาแฟสำเร็จรูป อาหารสำหรับอวกาศ สมุนไพร สารสกัด รวมถึงอุตสาหกรรมยาและชีวเภสัชภัณฑ์ที่ต้องการความเสถียรของผลิตภัณฑ์ในระยะยาว

องค์ประกอบหลักของระบบ Vacuum Freeze Dry ประกอบด้วย ห้องอบแห้งสุญญากาศ (Drying Chamber) สำหรับวางผลิตภัณฑ์ ระบบทำความเย็น (Refrigeration System) เพื่อแช่แข็งผลิตภัณฑ์ในขั้นตอนแรก แผ่นให้ความร้อน (Heating Shelf) สำหรับควบคุมพลังงานความร้อนอย่างแม่นยำระหว่างการระเหิด ปั๊มสุญญากาศ (Vacuum Pump) สำหรับลดและควบคุมความดันภายในห้อง และคอนเดนเซอร์ (Condenser) ที่ทำหน้าที่ดักจับไอน้ำที่ระเหิดออกมาให้อยู่ในรูปน้ำแข็ง

หลักการทำงานเริ่มจากการแช่แข็งผลิตภัณฑ์ให้ความชื้นภายในกลายเป็นน้ำแข็ง จากนั้นลดความดันภายในห้องให้ต่ำมาก เมื่อได้รับความร้อนในระดับที่ควบคุมได้ น้ำแข็งจะระเหิดกลายเป็นไอน้ำโดยตรงโดยไม่ละลายเป็นของเหลว ไอน้ำจะถูกดูดออกและควบแน่นที่คอนเดนเซอร์ กระบวนการนี้แบ่งเป็นระยะหลักคือ Primary Drying (ระยะระเหิดหลัก) และ Secondary Drying (ระยะลดความชื้นที่เหลืออยู่) จนได้ผลิตภัณฑ์ที่มีความชื้นต่ำมากและสามารถเก็บรักษาได้นาน