Water and Water Activity I Food Chemistry I (KAFT 321) อาจารย์เปรมศิริ โรจน์สัจจะกุล

Contents 1 2 3 4 5 6 7 Introduction Water content in food Water in the nature 4 Water molecular structure 5 Properties of water 6 Type of water in food 7 Phase Diagram of Pure Water

Introduction ร่างกายมนุษย์ประกอบด้วยน้ำ 60% โดยน้ำหนัก น้ำเป็นตัวพาสารอาหาร และของเสียไปยังส่วนต่างๆ ของร่างกาย ความสำคัญของน้ำในอาหาร มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงทางเคมี ได้แก่ ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ปฏิกิริยาการเกิดสีน้ำตาล (Non-enzymatic browning reaction) การเปลี่ยนแปลงทางด้านจุลินทรีย์ การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพของอาหาร เช่น การเกิดเจล การเปลี่ยนแปลงของสี การเปลี่ยนแปลงคุณค่าทางอาหาร เช่น การสูญเสียวิตามิน การเปลี่ยนแปลงของโปรตีน

Introduction ความสำคัญของน้ำในอาหาร การเปลี่ยนแปลงคุณค่าทางประสาทสัมผัส เช่น เนื้อสัมผัส กลิ่นรส กระบวนการถนอมอาหาร Dehydration Freezing concentration

Water Content in Food เนื้อ 65-75 นม 87 ผักและผลไม้ 70-90 ขนมปัง 35 ตารางที่ 1 ปริมาณน้ำในอาหารชนิดต่างๆ ชนิดอาหาร ปริมาณน้ำ (%โดยน้ำหนัก) เนื้อ 65-75 นม 87 ผักและผลไม้ 70-90 ขนมปัง 35 น้ำผึ้ง 20 เนยและมาการีน 16-18 น้ำมันพืช 0

Water in the Nature น้ำในธรรมชาติประกอบด้วยสารละลายเกลือ สารอินทรีย์ สารอนินทรีย์ และก๊าซ น้ำที่ได้จากหิมะจะมีความบริสุทธิ์สูงที่สุด น้ำในธรรมชาติ น้ำจากผิวดิน ได้แก่ น้ำจากแม่น้ำ ลำคลอง ทะเลสาบ น้ำจากใต้ดิน ได้แก่ น้ำบาดาล น้ำพุ

Water in the Nature น้ำกระด้าง เกลือของแคลเซียม ได้แก่ calcium bicarbonate (Ca(HCO3)2), calcium sulfate (CaSO4), calcium chloride (CaCl2), calcium nitrate (Ca(NO3)2 เกลือของแมกนีเซียม ได้แก่ magnesium bicarbonate (Mg(HCO3)2), magnesium sulfate (MgSO4), magnesium chloride (MgCl2), magnesium nitrate (Mg(NO3)2)

Water in the Nature ตารางที่ 2 ความกระด้างของน้ำ ความเข้มข้นของแคลเซียมไอออน ความกระด้างของน้ำ (ppm) 0-15 น้ำอ่อนมาก 15-50 น้ำอ่อน 50-100 น้ำกระด้างปานกลาง 100-200 น้ำกระด้างมาก

Water in the Nature น้ำกระด้าง น้ำกระด้างชั่วคราว calcium bicarbonate (Ca(HCO3)2 magnesium bicarbonate (Mg(HCO3)2 นำไปต้มได้ตะกอนของ CaCO3, MgCO3 น้ำกระด้างถาวร เกลือแคลเซียม และแมกนีเซียม ซัลเฟต คลอไรด์ ไนเตรท ไม่สามารถแก้การกระด้างได้ด้วยการต้ม

น้ำใช้ในโรงงาน น้ำใช้ภายในโรงงานเป็นน้ำสะอาด น้ำที่สัมผัสกับอาหาร มีคุณภาพตามมาตรฐานประกาศกระทรวงสาธารณสุข ฉบับที่ 61 พ.ศ. 2524 และ ฉบับที่ 135 พ.ศ. 2534 เรื่องน้ำบริโภคในภาชนะบรรจุที่ปิดสนิท เป็นน้ำที่ปราศจากจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค หรือสารเคมีที่เป็นอันตราย และไม่มีกลิ่นรสที่ไม่พึงประสงค์ ขัอกำหนด Codex ในโรงงานอุตสาหกรรมอาหาร น้ำ น้ำแข็ง และไอน้ำ ที่สัมผัสกับอาหาร ต้องมีคุณภาพเทียบเท่าน้ำที่ใช้บริโภค (potable water) ต้องปราศจากจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค และสารเคมีที่ทำให้เกิดอันตราย และต้องไม่มีกลิ่นหรือรสที่ไม่พึงประสงค์

น้ำใช้ในโรงงาน แหล่งน้ำ แหล่งน้ำผิวดิน: แม่น้ำ ลำคลอง ทะเลสาบ อ่างเก็บน้ำ แหล่งน้ำบาดาล: ผ่านการกรองจากชั้นหิน ดิน ทรายตามธรรมชาติ มีความใส ปริมาณจุลินทรีย์และสารอินทรีย์ < น้ำผิวดิน อาจปนเปื้อนสารเคมี โลหะหนัก มีความกระด้างค่อนข้างสูง น้ำบาดาลอยู่ใกล้แหล่งชุมชน อาจเกิดการปนเปื้อนจากจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคพยาธิ และโปรโตซัว น้ำประปา ผลิตระบบขนาดใหญ่ ผลิตระดับชุมชน ตรวจสอบคุณภาพน้ำก่อนใช้ ไม่มีการรั่วของท่อที่ทำให้เกิดการปนเปื้อนจากแหล่งจ่ายน้ำ

น้ำใช้ในโรงงาน การปรับปรุงคุณภาพน้ำ การปรับปรุงคุณภาพเบื้องต้น น้ำจากแหล่งน้ำดิบ: แม่น้ำลำคลอง ทะเลสาบ อ่างเก็บน้ำ กรองหยาบเพื่อแยกวัตถุแขวนลอยขนาดใหญ่ ปล่อยให้ตกตะกอน (sedimentation) กรองเพื่อลดความขุ่น เติมคลอรีน: ลดปริมาณจุลินทรีย์เบื้องต้น (prechlorination)

น้ำใช้ในโรงงาน การปรับปรุงคุณภาพน้ำ การสร้างและการทำให้ตะกอนรวมตัวกัน (coagulation and flocculation) เติมสารเคมีช่วยให้สร้างตะกอน (coagalant): furic sulfate กวนอย่างแรง: อนุภาคเล็กๆ ในน้ำจับตตัวกันเป็นก้อน (coagulation) อนุภาครวมตัวเป็นมวลใหญ่ (flocculation): เกิดการตกตะกอน การกรอง (filtration) น้ำจากการตกตะกอน ผ่านการกรองด้วยสารกรอง: ทรายละเอียด เรซิน หรือ activated carbon ลดสารแขวนลอย และกำจัดสี กลิ่น รสที่ไม่ต้องการ

น้ำใช้ในโรงงาน การปรับปรุงคุณภาพน้ำ การฆ่าเชื้อ คลอรีน: ผง น้ำ และก๊าซ มีการตรวจสอบคลอรีนที่เหลืออยู่ (residual chlorine) Ozone ใช้ในปริมาณและเวลาที่เหมาะสม น้ำสำหรับล้างวัตถุดิบ น้ำใช้ทั่วไป มีท่อแยกจากน้ำที่สัมผัสอาหาร มีเครื่องหมายแสดงความแตกต่างที่เห็นชัดเจน

น้ำใช้ในโรงงาน น้ำแข็ง น้ำแข็งที่สัมผัสอาหาร: มีคุณภาพมาตรฐานเทียบเท่าน้ำบริโภคตามประกาศกระทรวงสาธารณสุขฉบับที่ 78 พ.ศ. 2527 และ ฉบับที่ 137 พ.ศ. 2534 เรื่อง น้ำแข็ง การสั่งซื้อน้ำแข็งจากแหล่งภายนอก เลือกผู้ผลิตที่มีกระบวนการผลิตที่ดี ผลิตจากน้ำสะอาด การเก็บและการขนถ่ายถูกสุขลักษณะ ป้องกันการปนเปื้อนจากจุลินทรีย์ มีการตรวจประเมินสถานที่ผลิตเป็นระยะ น้ำแข็งที่ผลิตในโรงงาน ควบคุมความสะอาดของห้อง เครื่องมือ อุปกรณ์ในการผลิต

น้ำใช้ในโรงงาน ไอน้ำ น้ำสำหรับผลิตไอน้ำ = น้ำอ่อน ป้องกันการเกิดตะกรันในหม้อน้ำ (boiler) ลดความกระด้างของน้ำ: ใช้คอลัมน์เรซิน (resin column) เป็นตัวแลกเปลี่ยนประจุ (ion exchange) เติมสารเคมีป้องกันตะกรัน

Water Molecular Structure ไอน้ำ (H2O) จำนวนวาเลนส์อิเล็กตรอน O = 6, H = 1 H และ O จับกันด้วยพันธะโควาเลนส์ O มีค่าอิเล็กโตรเนกาติวิตี้สูงกว่า H สารประกอบโควาเลนท์ที่มีขั้ว โมเลกุลของน้ำมีรูปร่างคล้ายตัว V มุมระหว่างพันธะ 104.5o ระยะห่างระหว่างนิวเครียสของ H และ O มีค่า 0.9572 อังสตรอม

Water Molecular Structure Water Molecule

Water Molecular Structure น้ำที่เป็นของเหลวและของแข็ง โมเลกุลของน้ำแต่ละโมเลกุลจะยึดเกาะกับน้ำอีก 4 โมเลกุล โมเลกุลของน้ำจับกันด้วยพันธะไฮโดรเจน โครงสร้างโมเลกุลเป็นทรงเหลี่ยมสี่หน้า (tetrahedral)

Water Molecular Structure

Water Molecular Structure Crystal lattice Hexagonal Ice structure

Water Molecular Structure น้ำในสถานะของแข็ง O H O ความยาวพันธะ 0.276 nm O H ที่เกิดพันธะโควาเลนท์มีความยาวพันธะ 0.101 nm H O ที่เกิดพันธะไฮโดรเจนมีความยาวพันธะ 0.175 nm Coordination number = 4

Water Molecular Structure ตารางที่ 3 จำนวน Coordination number และ ระยะห่างระหว่างโมเลกุลของน้ำสองโมเลกุลที่อยู่ติดกัน สถานะของน้ำ Coordination O H O number ระยะห่าง (nm) น้ำแข็ง (0C) 4 0.276 น้ำ (1.5C) 4.4 0.290 น้ำ (83C) 4.9 0.305

Water Molecular Structure น้ำที่อุณหภูมิ 0C มีความหนาแน่น 0.9998 g/cm3 น้ำแข็งที่อุณหภูมิ 0C มีความหนาแน่น 0.9168 g/cm3 น้ำที่อุณหภูมิ 3.98C มีความหนาแน่น 0.9999 g/cm3 Water-solute interaction H2O เกิดพันธะไฮโดรเจนกับหมู่โพลาร์ในโมเลกุลของสารประกอบโควาเลนท์ที่มีขั้ว เช่น กรดคาร์บอกซิลิก แอลกอฮอล์ แอลดีไฮด์ คาร์โบไฮเดรต และโปรตีน ซูโครสละลายน้ำจะเกิดพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุลของน้ำกับหมู่โพลาร์ในโมเลกุลของน้ำตาล โปรตีนประกอบด้วย กรดอะมิโนที่เป็นโพลาร์ และกรดอะมิโนที่มีหมู่ไอออนิก

Water Molecular Structure Water-solute interaction กรดอะมิโนที่มีความเป็นขั้ว หมู่ –OH ของ serine, threonine, hydroxyproline, tyrosine กรดอะมิโนที่มีหมู่ไอออนิก หมู่ –NH- ของ tryptophan, histidine, proline

Water Molecular Structure Water-solute interaction สารประกอบไอออนิก เช่น โซเดียมคลอไรด์ และ แคลเซียมคลอไรด์ สามารถเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชันของน้ำ ปลายด้านประจุลบของน้ำ (negative end) จะหันเหเข้าหารอบๆ ไอออนประจุบวก (cation) (Na+) ปลายด้านประจุบวกของน้ำ (positive end) จะหันเหเข้าหารอบๆ ไอออนประจุลบ (anion) (Cl-) แรงดึงดูดระหว่างประจุของขั้วลบของน้ำกับ Na+และแรงระหว่างประจุของขั้วบวกของน้ำกับ Cl- มึค่ามากกว่าแรงดึงดูดระหว่าง Na+และ Cl- แรงยึดพันธะระหว่าง Na+ และ Cl- จะถูกทำลาย

Water Molecular Structure Ionic solutes H O H O H O H O H O H O H O

Water Molecular Structure

(Physical properties of water) สมบัติของน้ำ สมบัติทางกายภาพ = การเปลี่ยนแปลงที่ไม่มีการทำลายพันธะโควาเลนท์ระหว่าง H และ O ในโมเลกุลของน้ำ สมบัติทางเคมี = การเปลี่ยนแปลงที่ทำให้พันธะโควาเลนท์ระหว่าง H และ O ของน้ำถูกทำลาย สมบัติทางกายภาพ (Physical properties of water) จุดหลอมเหลวและจุดเดือด (Melting point and boiling point)

Properties of water ตารางที่ 4 สมบัติทางกายภาพของน้ำและสารประกอบอื่นที่มีน้ำหนัก โมเลกุลใกล้เคียงกัน สารประกอบ สูตรโมเลกุล น้ำหนักโมเลกุล จุดหลอมเหลว จุดเดือด (C) (C) มีเทน CH4 16 -184 -161 แอมโมเนีย NH3 17 -78 -33 น้ำ H2O 18 0 100 ไฮโดรเจน HF 20 -92 19 ฟลูออไรด์

Properties of water จุดเดือดของน้ำขึ้นอยู่กับความดันอากาศ ตารางที่ 5 ความสัมพันธ์ระหว่างความดันและจุดเดือดของน้ำ ความดัน (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) อุณหภูมิ (C) 0 100 5 109 10 115 15 121 20 126

Properties of water ความร้อนจำเพาะ (Specific heat) น้ำมีค่าความร้อนจำเพาะสูง ตารางที่ 6 ค่าความร้อนจำเพาะของน้ำและน้ำแข็ง อุณหภูมิ (C) ความร้อนจำเพาะ (แคลอรี/กรัม/C) -20 (ice) 0.4647 0 (ice) 0.4837 0 (water) 1.0074 20 0.9988 100 1.0070

Properties of water ความหนาแน่น (Density) อัตราส่วนของน้ำหนักต่อหน่วยปริมาตร (g/cm3) น้ำที่อุณหภูมิ 20C มีความหนาแน่น 0.9982 g/cm3 น้ำที่อุณหภูมิ 0C มีความหนาแน่น 0.9998 g/cm3 น้ำแข็งที่อุณหภูมิ 0C มีความหนาแน่น 0.9168 g/cm3 น้ำที่อุณหภูมิ 3.98C มีความหนาแน่น 0.9999 g/cm3 ความร้อนแฝงในการหลอมเหลวและการเกิดไอ (latent heat of fusion and heat of vapourization) ความร้อนแฝงในการหลอมเหลวของน้ำ จำนวนพลังงานความร้อนเป็นแคลอรีที่สามารถเปลี่ยนน้ำแข็ง 1 กรัม ที่ 0 C เป็นของเหลวที่อุณหภูมิเดียวกัน มีค่า 80 แคลอรีต่อกรัม

Properties of water

Properties of water ความร้อนแฝงของการเกิดไอของน้ำ จำนวนพลังงานความร้อนเป็นแคลอรีที่ใช้ในการเปลี่ยนน้ำในสภาวะของเหลว 1 กรัมที่ 100C ให้กลายเป็นไอน้ำที่อุณหภูมิเดียวกัน มึค่าเท่ากับ 539 แคลอรีต่อกรัม การนำความร้อน (Thermal conductivity) ค่าที่บ่งบอกถึงอัตราเร็วของการส่งผ่านพลังงานความร้อน ความหนืด (Viscosity) เมื่ออุณหภูมิลดลงความหนืดของน้ำจะเพิ่มขึ้น

Properties of water ตารางที่ 7 ค่าการนำความร้อนและความหนืดของน้ำและน้ำแข็ง อุณหภูมิ (C) การนำความร้อน ความหนืด (W/m.K) (เซนติพอยส์) -20 (ice) 2.433 0 (ice) 2.240 0 (water) 0.5610 1.792 20 0.5984 1.002 100 0.282

Properties of water ความดันไอ (vapor pressure) H2Og H2Og H2Og H2Ol

Properties of water ความดันไอ แรงดันของไอน้ำที่ผลักออกจากผิวน้ำ, แรงดันของไอน้ำ, แรงดันไอ ที่ 100C ช่องว่างที่อยู่เหนือผิวน้ำถูกแทนที่ด้วยไอน้ำทั้งหมด ความดันไอ = ความดันบรรยากาศ ตารางที่ 8 ความดันไอของน้ำที่อุณหภูมิต่างๆ อุณหภูมิ (C) ความดันไอ (mmHg) 0 4.58 20 17.54 40 55.32 60 149.38 80 355.10 100 760

Properties of water สมบัติทางเคมีของน้ำ การแตกตัวของน้ำ (Dissociation of water) น้ำแตกตัวเป็น H+ or H3O+ และ OH- น้ำบริสุทธิ์มีจำนวน H+ เท่ากับจำนวน OH- น้ำบริสุทธิ์มีความเป็นกลาง

Properties of water การแตกตัวของน้ำ Kc = dissociation constant [ ] ความเข้มข้นของ H+, OH- และ H2O มีหน่วยเป็น โมลาร์ น้ำ 1 โมล มีน้ำหนักโมเลกุล 18 กรัม คำนวณ โมลาร์ (โมล/ลิตร) ของน้ำ น้ำบริสุทธิ์ที่ 25C ปริมาตร 1 ลิตร มีน้ำหนัก 1000 กรัม จะมีจำนวนโมลทั้งหมด = 1000/18 = 55.56 โมล/ลิตร โดยน้ำบริสุทธิ์จะมี H+และ OH- เท่ากับ 1.8 x 10-9 อะตอม

Properties of water การแตกตัวของน้ำ ความเข้มข้นเป็นโมลาร์ของ H+ และ OH- = 1.8 x 10-9 x 55.56 = 1.0 x 10-7 โมลต่อลิตร Kc = (10-7)(10-7)/55.56 = 1.8 x 10-16 โมลต่อลิตร

Properties of water การแตกตัวของน้ำ Kw = ion product constant = (1.8 x 10-16)(55.56) (โมลต่อลิตร)2 = 1.0 x 10-14 (โมลต่อลิตร)2 ดังนั้น ที่ 25C น้ำมีค่า Kw = 10-14 (โมลต่อลิตร)2

Properties of water ค่าพีเอช (pH) ของน้ำ pH = -log[H+] น้ำบริสุทธิ์ที่ 25C มี [H+] = 10-7 โมล pH = -log10-7 = 7 น้ำบริสุทธิ์มีค่า pH = 7 Kw = [H+][OH-] =10-14 {-log[H+]} + {-log[OH-]} = -log10-14 pH + pOH = 14 สเกลของค่าพีเอชอยู่ในช่วง 0-14 ที่พีเอชเท่ากับ 7 ถือว่าเป็นกลาง

Properties of water ค่าพีเอชของน้ำ ตารางที่ 9 ความสัมพันธ์ระหว่าง pH และ pOH pH pOH [H+] mol/L [OH-] 14 1.0 10-14 2 12 0.01 10-12 4 10 0.0001 10-10 6 8 10-6 10-8

Properties of water ค่าพีเอชของน้ำ ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของ H+ และ OH- กับค่า pH ของน้ำบริสุทธิ์

Properties of water การเกิดปฎิกิริยาไฮโดรไลซิส การสลายโมเลกุลของสารอินทรีย์ที่มีน้ำเข้าไปเกี่ยวข้องในการเกิดปฏิกิริยา สารประกอบจะละลายในน้ำก่อนการแตกตัว ปัจจัยที่ทำให้โมเลกุลของสารประกอบแตกตัว อุณหภูมิ ความเป็นกรด-ด่าง (ค่า pH) ของสารละลาย เอนไซม์ ปฏิกิริยา denaturation ของ โปรตีน โปรตีนละลายน้ำ ให้ความร้อน เกิดการแตกตัวเป็นเปปไทด์ และกรดอะมิโน

Types of water in food มีความคงตัวมาก Monolayer water (very tightly bound หรือ true bound water) มีความคงตัวมาก ยึดเกาะกับโมเลกุลอื่นได้อย่างเหนียวแน่น ไม่สามารถใช้เป็นตัวทำละลายได้ ไม่สามารถเกิดปฏิกิริยาเคมีได้ เชื้อจุลินทรีย์ไม่สามารถเจริญได้ ไม่เป็นน้ำแข็งที่อุณหภูมิ -40C Capillary water อยู่ในโครงสร้างของเนื้อเยื้อ เมื่อโครงสร้างของเนื้อเยื้อถูกทำลายจะสูญเสียน้ำส่วนนี้ออกจากโมเลกุล

น้ำผูกพัน (Bound Water) น้ำอิสระ (Free Water) Types of water in food Free water (loosely bound water) น้ำที่อยู่ในรูปอิสระ ใช้เป็นตัวทำละลายได้ น้ำผูกพัน (Bound Water) น้ำอิสระ (Free Water) แผนภาพจำลองการเปรียบเทียบน้ำอิสระและน้ำผูกพัน ระหว่างโมเลกุลและภายในโมเลกุล

Phase diagram of pure water ความสัมพันธ์ระหว่างความดัน & อุณหภูมิ ของน้ำ 3 สถานะ รอยต่อระหว่างเฟส = phase boundaries ค่าความดัน & อุณหภูมิ ที่เฟสทั้งสองอยู่สมดุลร่วมกัน เส้น TC = รอยต่อระหว่างเฟสของ liquid-vapor ความดันไอ (vapor pressure) ของน้ำที่เป็นของเหลว ความดัน & อุณหภูมิ ที่ของเหลวและไออยู่ในสมดุล Temp. สูงกว่าจุด C (critical point) ไม่เกิดการควบแน่นเป็นของเหลว เส้น TA = รอยต่อระหว่างเฟสของ solid-vapor ความดันไอของของแข็ง อุณหภูมิ & ความดัน ที่ของแข็งและไออยู่ในสมดุล น้ำแข็งกลายเป็นไอเมื่อเพิ่มอุณหภูมิ หรือ ลดความดัน

Phase diagram of pure water

Phase diagram of pure water รอยต่อระหว่างเฟส = phase boundaries เส้น TA = รอยต่อระหว่างเฟสของ solid-vapor Sublimation curve การทำแห้งด้วยการแช่เยือกแข็ง: การระเหิด ควรใช้อุณหภูมิ < 0C และ ความดัน < 4.679 mmHg เส้น TB = รอยต่อระหว่าง phase solid-liquid จุดหลอมเหลวของน้ำแข็ง อุณหภูมิ & ความดันที่น้ำแข็งและน้ำอยู่ในสมดุลกัน Melting point curve

Phase diagram of pure water รอยต่อระหว่างเฟส = phase boundaries Triple point จุดที่สมดุลของเฟสทั้ง 3 เฟส น้ำอาจอยู่ในสภาพของแข็ง ของเหลว หรือไอ 0.006 atm (4.58 mmHg), 0.0098C เส้น TD น้ำเย็นลงใต้จุดเยือกแข็งของน้ำ โดยไม่กลายเป็นน้ำแข็ง Supercooled water ความดันไอมากกว่าน้ำแข็งที่อุณหภูมิเดียวกัน ระบบที่ไม่คงตัว (metastable) ถ้าใส่ของแข็งลงไปเฟสจะกลายเป็นเฟสของแข็งทันที

Phase diagram of pure water

Freeze Drying Prefreezing Primary Drying Secondary Drying ลดอุณหภูมิของสาร, การแช่เย็น เกิดผลึกน้ำแข็ง เกิดใน sample chamber ของเครื่องทำแห้งแบบเยือกแข็ง ทำให้แข็งตัวใน chilling bath ที่มีแอลกอฮอล์หรืออะซิโตน แช่แข็งอย่างรวดเร็วโดยใช้ N2(l) (-196C) ความหนาของตัวอย่าง ~ 10 mm, < 15 mm สารอยู่ในรูปของแข็ง ป้องกันการเกิดปฏิกิริยาเคมี หรือกายภาพ ระหว่างการระเหิดน้ำออก ใช้เวลาประมาณ 2-3 h

Phase diagram of pure water

Freeze Drying Primary Drying การระเหิด (sublimation) or freeze drying น้ำแข็งระเหิดกลายเป็นไอ โดยการลดความดัน อาจเหลือความชื้นอยู่เล็กน้อย การระเหิดสมบูรณ์เมื่อ ไม่มีรอยต่อของน้ำแข็ง อุณหภูมิของตัวอย่างเพิ่มขึ้นจนใกล้เคียงกับสิ่งแวดล้อม ความดันภายใน sample chamber ใกล้เคียงกับ condenser chamber ไม่มีน้ำแข็งเกาะภายในภาชนะบรรจุ เมื่อน้ำแข็งระเหิดหมดควร drying ต่อ ~ 30 min – 1 h

Freeze Drying Secondary Drying ดูดความชื้นที่เหลือออก การคาย (desorption) เพิ่มความคงตัวของสาร ภายหลังจากดูดความชื้นหมด ปิดผนึกภาชนะบรรจุตัวอย่างภายใต้สภาวะสุญญากาศ