冷冻干燥机的真空冷冻干燥的过程分为预冻、升华、二次升华。

但升华这一阶段的温度往往控制不好，当温度上升过快时造成制品中的水分升华不*、有水分溶化，此时二次升华就不会产生多孔疏松的水分升华效果，相反，对液态水的真空加热干燥使制品成块甚至硬结，不利于制品溶解和从器皿上刮除。这时候就需要在二次升华之前再次预冻、升华，多次预冻、升华对于较厚、表面积较小的制品是适用的。

一定的溶解状态是造成制品冷冻干燥后疏松多孔效果的必要条件，已经成块或硬结的制品拿去冷冻干燥还是一团。将冷冻干燥不*的制品隔夜后，制品原先的疏松多孔结构会因为通过自身内部水分吸潮而塌陷和成团成块，不利于再次冷冻干燥。

自动或半自动的真空冷冻干燥机会有十二或二十时段的温度设定进行升华和二次升华加热的控制，当一个时段的加热完成后自动进入下一个时段的加热。在真空度和冷凝器的温度够低时，由于升华的速度受制于热传导和升华通道，因此升华是从制品的表面向内部缓慢进行。预冻则只受制于温度传导的影响，因此预冻比升华相对快一些，但制品*冻牢也要2-3小时。

有机溶剂提取物应该将有机溶剂挥干后再进行真空冷冻干燥，这对于冷冻干燥机真空泵的使用寿命和实验安全十分重要。非水溶剂的冷冻干燥，像乙醇类溶液，其冷冻干燥点在-111℃以下，不能用普通冷凝器。