冷凍干燥，是一種低溫脫水過程涉及到冷凍產品，降低壓力，然后通過升華除去冰。這與大多數傳統方法通過加熱使水蒸發的脫水相反。

由于加工中使用的低溫，再水合產品的質量極好，并且可以保持產品的原始形狀。冷凍干燥的主要應用包括生物學（例如細菌和酵母）、生物醫學（例如外科手術）、食品加工（例如咖啡）和保存。

完整的冷凍干燥過程分為四個階段：預處理、冷凍、初級干燥和次級干燥。

預處理包括在冷凍之前處理產品的任何方法。這可能包括濃縮產品，改進配方（即添加成分以增加穩定性，保持外觀和/或改善加工效果），減少高蒸氣壓溶劑或增加表面積。食品塊通常經過IQF處理，以使其在冷凍干燥之前自由流動。在許多情況下，對產品進行預處理的決定是基于冷凍干燥的理論知識及其要求，或者是基于循環時間或產品質量考慮而要求的。

在冷凍階段，材料被冷卻到其三相點以下，這是該材料的固相，液相和氣相可以共存的最低溫度。這確保了在以下步驟中將發生升華而不是熔化。為了促進更快和更有效的冷凍干燥，較大的冰晶是優選的。大的冰晶在產品內形成網絡，從而在升華過程中促進更快地去除水蒸氣。為生產更大的晶體，應將產品緩慢冷凍或可以在稱為退火的過程中進行溫度的上下循環。冷凍階段是整個冷凍干燥過程中最關鍵的階段，因為冷凍方法會影響復原速度，冷凍干燥周期，產品穩定性和適當的結晶。

與使用較高溫度的其他脫水方法相比，冷凍干燥對物質的損害較小。與為干燥目的而進行熱處理的過程相比，該過程中對熱敏感的營養因子損失更少。冷凍干燥通常不會引起被干燥材料的收縮或增韌。此外，風味、氣味和營養成分通常保持不變，這使得該過程很容易保存食物。但是，水不是xxx能夠升華的化學物質，其他揮發性化合物（例如乙酸（醋）和醇）的損失會產生不良的結果。

冷凍干燥的產品可以更快，更容易地被水合（復原），因為該過程會留下微小的孔。孔是由升華的冰晶形成的，在其位置留有縫隙或孔。當涉及到藥物用途時，這一點尤其重要。凍干還可以用于延長某些藥物的多年保存期限。

制藥公司經常使用冷凍干燥來延長產品的保質期，例如活病毒疫苗、生物制劑和其他注射劑。通過從物料中除去水并將物料密封在玻璃小瓶中，可以輕松地存儲、運輸物料，然后將其復原為注射用的原始形式。制藥業的另一個例子是使用冷凍干燥來生產片劑或威化餅，其優點是賦形劑少以及吸收迅速且易于給藥的劑型。

冷凍干燥的藥物產品為凍干粉，可在小瓶中重建，最近可在預裝注射器中重建，以便患者自行給藥。

凍干生物產品的例子包括許多疫苗，例如活麻疹病毒疫苗，傷寒疫苗以及A和C型腦膜炎球菌多糖疫苗組合。其他冷凍干燥的生物產品包括抗血友病因子VIII、干擾素α、抗血凝塊藥物鏈激酶和黃蜂毒變應原提取物。

許多基于治療性蛋白質（例如單克隆抗體）的生物藥物產品都需要凍干才能保持穩定性。凍干生物藥物的實例包括暢銷藥如依那西普（Enbrel的由Amgen公司），英夫利昔單抗（Remicade由Janssen的生物技術），利妥昔單抗和曲妥珠單抗（赫賽汀由Genentech公司）。

冷凍干燥還用于制造藥品的原料。將活xxx物產品成分（API）凍干，以在室溫下保存達到化學穩定性。API的大量凍干通常使用托盤而不是玻璃瓶進行。

支持無細胞生物技術應用（例如即時診斷和生物制造）的細胞提取物也經過冷凍干燥，以提高在室溫下的穩定性。

益生菌的干粉通常是通過將活的微生物（如乳酸菌和雙歧桿菌）大量冷凍干燥而制成的。

食品工業中冷凍干燥的主要目的是在保持質量的同時延長食品的保質期。眾所周知，在所有干燥技術中，冷凍干燥可導致食品的最高質量，因為它不僅保持了結構的完整性，而且保留了風味。由于冷凍干燥價格昂貴，因此主要用于高價值產品。高價值冷凍干燥產品的例子是時令水果和蔬菜，因為它們的供應有限；以及用于宇航員/宇航員和/或遠足者的食品。