一、基本原理
凍幹即冷凍幹燥，是指通過升華從凍結的生物產品中去除水分或其他溶劑的過程。升華指的是溶劑，比如水，像幹冰一樣，不經過液態，從固態直接變為氣態的過程。冷凍幹燥得到的產物稱作凍幹物。
冰在升華時要吸收熱量，引起產品本身溫度的下降而減慢升華速度。為了增加升華速度，縮短幹燥時間，必須要對產品進行適當加熱。整個幹燥是在較低的溫度下進行的。
傳統的幹燥會引起材料皺縮，破壞細胞。冷凍幹燥在低溫下進行，在冰凍幹燥過程中樣品的結構不會被破壞，因為固體成分被在其位置上的堅冰支持著。在冰升華時，它會留下孔隙在幹燥的剩餘物質裏。幹燥後的物質疏鬆多孔，呈海綿狀，加水後溶解迅速而完全，幾乎立即恢複原來的性狀。這樣就保留了產品的生物和化學結構及其活性的完整性，使蛋白質不會發生變性或失去生物活力，因此在蛋白質研究以及醫藥生產上得到廣泛的應用。
二、共熔點
溶液並不是在某一固定溫度時凝結，而是在某一溫度範圍內凝結，當冷卻時開始析出晶體的溫度稱為溶液的冰點，而溶液全部凝結的溫度叫做溶液的凝固點，因為凝固點就是融化的開始點（即熔點），對於溶液來說也就是溶質和溶媒共同熔化的點，所以又稱作共熔點。可見溶液的冰點與共熔點是不相同的。共熔點才是溶液真正全部凝成固體的溫度。
由於冷凍幹燥是在真空狀態下進行，隻有產品全部凍結後才能在真空下進行升華，否則有部分液體存在時，在真空下不僅會迅速蒸發，造成液體的濃縮使凍幹產品的體積縮小，而且溶解在水中的氣體在真空下會迅速冒出來，造成像液體沸騰的樣子，使凍幹產品鼓泡，甚至冒出瓶外。為此凍幹產品在升華開始時必須要冷到共熔點以下的溫度，使凍幹產品真正全部凍結。
在凍結過程中，從外表的觀察來確定產品是否完全凍結成固體是不可能的，靠測量溫度也無法確定產品內部的結構狀態。而隨著產品結構發生變化時電性能的變化是極為有用的，特別是在凍結時電阻率的測量能使我們知道凍結是在進行還是已經完成了，全部凍結後電阻率將非常大。因為溶液是離子導電，凍結時離子將固定不能運動，因此電阻率明顯增大。而有少量液體存在時電阻率將顯著下降。因此測量產品的電阻率將能確定產品的共熔點。
共熔點的數值從0～40℃不等，與產品的品種、保護劑的種類和濃度有關。
三、凍幹程序
冷凍幹燥的程序是：在凍幹之前，把需要凍幹的產品分裝在合適的容器內，一般是玻璃瓶或安瓿瓶，裝量要均勻，蒸發表麵盡量大而厚度盡量薄些；然後放入與凍幹箱尺寸相適應的金屬盤內。裝箱之前，先將凍幹箱進行空箱降溫，然後將產品放入凍幹箱內進行預凍，抽真空之前要根據冷凝器冷凍機的降溫速度提前使冷凝器工作，抽真空時冷凝器應達到-40℃左右的溫度，待真空度達到一定數值後，即可對箱內產品進行加熱。一般加熱分兩步進行，第一步加溫不使產品的溫度超過共熔點的溫度，待產品內水分基本幹完後進行第二步加溫，這時可迅速地使產品上升到規定的最高溫度。在最高溫度保持數小時後，即可結束凍幹。
整個升華幹燥的時間12～24h，與產品在每瓶內的裝量、總裝量、玻璃容器的形狀、規格，產品的種類，凍幹曲線及機器的性能等有關。
(一)產品的預凍
產品在進行冷凍幹燥時，需要裝入適宜的容器，然後進行預先凍結，才能進行升華幹燥。產品的分裝通常有散裝和瓶裝兩種方式。散裝可以采用金屬盤、飯盒或玻璃器皿；瓶裝采用玻璃瓶和安瓿瓶。各種容器在分裝之前要求清洗幹淨並進行滅菌處理。需要凍幹的產品需配製成一定濃度的液體，為了能保證幹燥後有一定的形狀，物質含量為10%～15%最佳。
產品分裝到容器有一定的表麵積與厚度之比。表麵積要大一些，厚度要小些。表麵積大有利於升華，厚度大不利於升華。一般分裝厚度不大於10mm。有些產品需用大瓶。凍幹較大量的產品時，可以采用旋凍的方法凍成殼狀，或傾斜容器凍成斜麵，以增大表麵積，減小厚度。