冻结是冻干过程起始阶段。随着制品温度Tp (product temperature)降低，水开始形成冰核的温度为成核温度 Tn (nucleation temperature)。有时Tp降低到其冰点以下才开始成核。成核释放结晶热使Tp回升到其冰点，回升的幅度为过冷度。

      结晶体系冰晶逐渐增长残余溶液浓缩，达到过饱和时溶质以结晶析出。体系温度保持不变直至*固化成为冰和溶质结晶的混合体，此时温度即共晶温度Teu (eutectic temperature)。无定形体系温度下降到某一程度时，冰晶不再继续增大残余溶液浓缩到zui大程度，溶质与剩余的水分形成粘度极大的玻璃态。此刻温度即玻璃化转变温度 Tg'(glass transition temperature)。介于结晶体系和无定形体系之间是混合体系，冻结过程中某些组分结晶或部分结晶，其余的形成玻璃态，该体系存在Tg'和Teu。

      通常隔板温度Ts(shelf temperature)降低到比Tg'或Teu低10℃以上，保持 1~2h确保制品*固化。尽量避免液面高度超过2cm 。

      退火是将已冻结的制品回升10~20℃并维持1~4h，然后降至原冻结温度进入保温阶段。可用冷冻干燥显微镜(FDM)和差示扫描量热法(DSC)优化退火温度和时间。退火使冰晶增大降低干燥层阻力加快升华;提高无定形体系的Tg';减少升华干燥速率的瓶间差异;促进溶质(例如赋形剂甘露醇)的*结晶，避免在冻干过程重结晶引发破瓶或产品储存期间重结晶影响稳定性。退火也是把双ren剑，冰晶的增大以及组分的重结晶可能会破坏蛋白质或活细胞结构，而磷酸盐﹑琥珀酸盐或酒石酸盐缓冲剂易于重结晶，可能改变制品冻干期间的pH。

      制品*冻结后，即转入升华干燥阶段，将已冻结的冰以升华方式排除。升华的推动力是制品升华界面与冷凝器的压力差。

      冻结的结晶体系升温超过Teu, ，冻结的无定形体系升温超过Tg'，会导致制品结构塌陷。FDM测定塌陷温度Tc(collapse temperature)准确。也可以用DSC测定的Tg'或Teu作为Tc的估计值。电阻法常用于测定Teu，但不能准确测定Tg'。光学相干断层扫描冻干显微镜在单瓶冻干机升华干燥过程中，从玻璃瓶外实时观测瓶中制品塌陷现象，可更准确地确定Tc。

      通过调节冻干箱压力Pc(chamber pressure)和Ts ，间接调控制品温度Tp。可用下面公式计算Pc (帕):

Pc =38.67×10(0.019×Tc)

      启动真空泵，当Pc降到预期水平而且冷凝器温度到<-50℃，开始提高Ts为升华提供热能。确定Ts宜采取梯度升温，Ts每升高5℃ ，要保持30min再观察Tp 。直到Tp稳定在低于Tc 2℃ ~5℃的水平。如果制品得到的热量超过升华消耗的热量，可能使Tp逐渐升高超过Tc造成塌陷。这时可将Ts再降低5℃减少供热。Ts调整宜在升华干燥前2/3阶段进行，否则为时已晚。

      升华干燥终点判断以皮拉尼压力比对法可靠。其中电容式压力计不受气体成分影响，显示压力。皮拉尼真空计通过被气体分子夺取的热量来计算压力。升华干燥早期冻干箱主要气体是水分，因此皮拉尼真空计显示的压力远比电容式压力计高。当升华的水分大为减少，其压力数值明显下降趋向于电容式压力计数值，提示升华干燥到达终点。

       目前普遍依赖 Tp 判断终点。当多个Tp上升趋近Ts ,提示冰已消失不再需要升华热了。亦可用压力升法判断终点，具体指标要结合所用冻干机和制品批量经反复试验确定。

      制品中的冰全部升华后即转入解析干燥阶段，来降低制品内非冻结水。结晶体系制品在升华干燥时已除去绝大部分水分，可以快速(0.3~0.4℃/min)提升Ts 到预定水平。无定形体系玻璃态包裹的水分需要扩散到玻璃体表面蒸发，搁板升温宜缓(0.1~0.15℃/min)以免导致塌陷。终Ts常达40℃~50℃，并保持3~6h。

      多个Tp上升趋于Ts同时冷凝器温度降低提示解析干燥结束。亦可在解析干燥0﹑2﹑4﹑6和8h ，进行压力升测试并取样化验水分，确定特定冻干机在特定批量的压力升终点判断指标。每次压力升测试宜≤30s，避免Tp过度升高 。