Lüofiliseerimine on protsess, mida tuntakse rohkem kui külmkuivatamist. Sõna on tuletatud kreeka keelest ja tähendab “tehtud lahustit armastavaks”. See protsess on viis millegi kuivatamiseks, mis minimeerib selle sisestruktuuri kahjustamist. Kuna see on suhteliselt keeruline ja kallis kuivatamisviis, piirdub see nende materjalidega, mis on kuumustundlikud ja millel on õrn struktuur ja oluline väärtus. Üks ainukesi aineid, mida ei saa külmkuivatamisega tõhusalt säilitada, on imetajarakud, mis on liiga haprad.
Biotehnoloogiatööstuses eelistatud konserveerimismeetodit, lüofiliseerimist, kasutatakse regulaarselt vaktsiinide, ravimite ja muude valkude säilitamiseks. Külmkuivatamist kasutatakse ka spetsiaalsete toiduainete säilitamiseks, välistades vajaduse jahutamise järele. Külmkuivatatud toitu söövad mägironijad ja astronaudid. Lüofiliseerimist kasutavad botaanikud lilleproovide piiramatuks säilitamiseks. Kuna külmkuivatusprotsess eemaldab proovist suurema osa veest, muutuvad külmkuivatatud materjalid tugevalt imavaks ja ainuüksi vee lisamine võib taastada proovi algse oleku lähedaseks.
Lüofiliseerimise energia- ja seadmete kulud on ligikaudu 2-3 korda suuremad kui teistel kuivatamismeetoditel. Kuivatustsükkel on samuti pikem, umbes 24 tundi. Esiteks alandatakse proovi temperatuur külmumispunkti lähedale. Seejärel sisestatakse proov vaakumkambrisse. Energilisemad molekulid väljuvad, alandades temperatuuri veelgi, samas kui äärmiselt madal rõhk põhjustab veemolekulide eemaldamise proovist. Vaakumkambri külge on kinnitatud kondensaator, mis muudab õhuniiskuse vedelikuks ja sifoonib selle minema.
Kogu protsessi vältel jälgitakse väga hoolikalt, et proovi struktuur jääks muutumatuks. Näiteks võib proovi lihtsalt külmutada vaakumis, mitte atmosfäärirõhu all, kuid see põhjustaks proovi kokkutõmbumise, kahjustades selle struktuuri pöördumatult.
Peamine mehhanism, mis võimaldab külmkuivatamist, on sublimatsioon, mille käigus jää muudetakse otse veeauruks, läbimata vedeliku vahefaasi. Kuumutamise asemel tehakse seda rõhu eemaldamise teel, nii et jää keeb sulamata. Tulemuseks on suures osas säilinud struktuur, mida saab säilitada toatemperatuuril ja -rõhul.