由于藥品在冷凍干燥設備中會產生多種應力，對凍干藥品的藥性有很大的影響，因此對藥品冷凍干燥設備過程進行合理設計，對于減少凍干損傷和提高凍干藥品的質量有重大的意義。其中凍結方式不同，產生的冰晶的形態和大小就不同，而且會影響后繼的干燥速率和凍干藥品質量。根據凍結機理，可以把凍結分為全域過冷結晶和定向結晶兩類。

全域過冷結晶按凍結速率的快慢可分為慢速凍結和快速凍結。快速凍結的冰晶細小，而且沒有凍結濃縮現象，但是存在不完全凍結現象。相反，慢速冷卻產生較大的冰晶，并且存在凍結濃縮的現象。Thomas W Patapoff等人發現如果把藥品直接浸入液氮或干冰-乙醇溶液槽中（快速凍結），那么晶核首先在瓶壁產生，然后冰晶向中心擴散，再垂直向上擴散。由于長成的冰晶細小，而且有水平方向的結構，導致干燥階段的傳質阻力很大，升華速率降低。實驗證明，快速凍結導致升華速率低，解吸速率快，慢速凍結導致升華速率快，解吸速率慢。

凍結方式不同，產生的冰晶形態和大小就不同，后繼的干燥速率也不同。實驗證明，采用定向結晶方式的凍結藥品的干燥速率比全域過冷結晶的快。但是無論采用哪種凍結方式，藥品溶液必須部分或全部實現玻璃化凍結，以保護藥品藥性。退火是指把凍結藥品溫度升到共熔溫度以下，保溫一段時間，然后再降低溫度到凍結溫度的過程。

藥品冷凍干燥設備的干燥過程可以分為兩個階段，一次干燥和二次干燥。在一次干燥階段除去自由水，在二次干燥階段除去部分結合水。干燥過程占據了藥品冷凍干燥設備過程的大部分能耗，因此采取有效措施提高干燥速率顯得非常有意義。目前，大都采取控制擱板和藥品溫度、冷阱溫度和真空度的做法來實現干燥速率的提高。藥品溫度的控制。包括凍結層和已干層的溫度控制。控制凍結層溫度的原則是在保證凍結層不發生熔化（在低共熔點以下）的前提下，溫度越高越好?？刂埔迅蓪訙囟鹊脑瓌t是在不使物料變性或已干層結構崩塌的前提下、盡量采用較高的干燥溫度。而擱板溫度的控制是以滿足藥品溫度控制為標準。