La liofilización se basa en el proceso físico de la sublimación. En condiciones de vacío, el agua congelada contenida en los productos pasa directamente del estado sólido al gaseoso, ya que al bajar la presión se reduce también el punto de ebullición o de sublimación del agua. El producto pierde su humedad sin necesidad de calentarlo o someterlo a un largo proceso de secado. Las demás sustancias y las estructuras celulares se mantienen prácticamente intactas. En un primer paso, el producto se ultracongela a presión normal. Esto puede realizarse con equipos de refrigeración, de modo similar al funcionamiento de un congelador.

Otra técnica empleada con frecuencia es el uso de nitrógeno líquido (N₂) como fuente de frío. De esta forma, el producto se congela homogéneamente en los estantes del liofilizador, y además se disipa la energía liberada en el proceso posterior de secado (generada en la desublimación o transformación del vapor de agua en hielo en el condensador). El nitrógeno líquido se evapora y enfría un circuito secundario en un intercambiador de calor. Con el frío de este circuito se congela la sustancia activa. De este modo se evita la aparición de grandes cristales de hielo que podrían dañar las células. «Otras ventajas de la refrigeración con nitrógeno líquido son la sencilla ejecución del proceso, el mínimo ruido generado y el bajo mantenimiento requerido por los sistemas, que apenas tienen piezas móviles y ofrecen una gran fiabilidad», comenta Hubert Sell, director de construcción de Hof Sonderanlagenbau.

La empresa Hof está especializada en sistemas de liofilización para el sector farmacéutico y biotecnológico. «Además, como elemento natural presente en el aire, el nitrógeno no está sometido a los estrictos reglamentos para sustancias refrigerantes, que a menudo contienen hidrofluorocarburos (HFC) perjudiciales para el clima y que a partir de 2030, si no antes, ya no podrán utilizarse». Por tanto, la lista de ventajas aún no está cerrada. Al carecer de equipos de refrigeración activos, el sistema de nitrógeno es mucho más compacto y ocupa una menor superficie. Su uso requiere menos electricidad y menos agua de refrigeración, lo cual puede ser un argumento importante en función de la infraestructura y la estática del edificio. Hubert Sell añade: «Por último, el sistema de nitrógeno es el que menos inversión en tecnología del edificio y menos costes de mantenimiento requiere, sobre todo cuando ya se dispone de suministro de nitrógeno in situ».