Sušenje z zamrzovanjem, ki bi ga znanstveniki lahko imenovali liofilizacija, uporablja tako vakuum kot postopek zamrzovanja za odstranjevanje vode iz pokvarljivih živil in zdravil. Rezultat je izdelek, ki ga je mogoče več let hraniti pri sobni temperaturi brez kvarjenja ali pakirati v omejenih prostorih za shranjevanje in kasneje rekonstituirati z vodo. Izdelovalci instant kave pogosto uporabljajo postopek sušenja z zamrzovanjem, prav tako dietetiki pripravljajo obroke za kampiste, vojake in astronavte. Ta postopek se uporablja tudi v farmacevtski industriji za ohranjanje celovitosti zdravilnih spojin, občutljivih na zrak ali vlago.
Sušenje živil s toploto za konzerviranje je starodavni koncept, vendar ima določene pomanjkljivosti. Voda v hrani je v tekoči obliki, vendar jo toplota sonca ali drugega vira počasi pretvori v plin. Ko tekočina izteka iz hrane, se celične stene pogosto poškodujejo in izgubita bistveni okus in teksturo hrane. Dodajanje vode hrani, dehidrirani s toploto, ne povrne vedno okusa ali teksture. Zato ima sušenje z zamrzovanjem prednost pred toplotno dehidracijo v procesu konzerviranja.
Sušenje z zamrzovanjem najprej vključuje hlajenje hrane ali kemične spojine, pogosto daleč pod lediščem vode. Na tej točki je treba vso vodo v hrani zamrzniti v trdne kristale. Osnovna struktura sadja, zelenjave ali mesa se ni spremenila, je pa vsebnost vode v trdnem stanju. Polovica postopka je bila na tej točki dosežena z znižanjem temperature.
Postopek sušenja vključuje uporabo vakuumske komore. Zamrznjena živila ali kemikalije se dajo v vakuumsko komoro, okoliški zrak pa se izčrpa. Če bi ta postopek izvajali pri sobni temperaturi, bi se hrana najverjetneje uničila, saj bi tekoča voda silila v vakuumsko komoro. Vendar se zamrznjeni vodni kristali dejansko spremenijo iz trdnega ledu v plin, pri čemer v celoti obidejo tekoče stanje.
Ta proces se imenuje sublimacija. Isti učinek povzroči, da trdni suhi led ob udarcu s kladivom praktično izgine. Med postopkom sušenja z zamrzovanjem se trdna voda pretvori v parni plin v vakuumski komori, pri čemer so vsi trdni živilski materiali dehidrirani.
Ko je voda odstranjena s sušenjem z zamrzovanjem, se posušena živila ali kemikalije pogosto shranijo v vakuumsko zaprtih pakiranjih, da zrak in vlaga ne prideta do njih. Te pakete lahko hranite pri sobni temperaturi, saj bakterije in drugi škodljivi organizmi tako ali tako ne morejo preživeti brez zraka. Liofiliziranje pušča tudi drobne pore, kjer so bili včasih zamrznjeni vodni kristali. Zato se usedlina instant kave tako hitro in temeljito zmeša z vročo vodo. Sušenje z zamrzovanjem je tudi priljubljen postopek za ustvarjanje sladolednih sladic iz ‘vesoljske dobe’ in nahrbtnikom prijaznih obrokov za pohodnike in kampiste.