在藥品和細胞冷凍干燥之前，必須加入一些保護劑和添加劑，以保證其凍干效果、保持藥品的活性和細胞的存活。物料和保護劑、添加劑一起，組成了多組分的系統，我們稱之為“物料系統”。

    傳統的干燥會引起材料皺縮，破壞細胞。在冷凍干燥過程中，由于固體成分在其所在位置由固體冰支撐，因此不會破壞樣品的結構。當冰升華時，它會在干燥的剩余物質中留下毛孔。從而保持了產品的生物化學結構和活性完整性。

    冷凍真空干燥機物料系統的物性，如凝固溫度、相變熱、玻璃化轉變溫度、玻璃化轉變前后的熱容量等，都會對凍結和干燥過程產生很大的影響。在干燥過程中，希望物料的升華速率高，就要求物料的空隙多、而又不致塌陷。這些也都是和物料系統的物性有關的。

    升華干燥是在低溫下對物料系統進行加熱，冷凍真空干燥機使物料中被凍結成冰的“自由水”直接升華成水蒸氣。在升華干燥過程中，可以控制的參數有：物料的溫度、干燥室的真空度、升華干燥的持續時間等。