小型冻干机冻干过程分为冷冻、升华、解吸干燥三个阶段，每一个阶段都有相应的要求，不同的物料其要求各不相同，各阶段工艺设计及控制手段的差异直接关系冻干产品的质量和冻干设备的性能。
1、冷冻阶段
冷冻干燥首先要把原料进行冻结，使原料中的水变成冰，为下阶段的升华做好准备。冻结温度的高低及冻结速度是控制目的，温度要达到物料的冻结点以下，不同的物料其冻接点各不相同。
冻结速度的快慢直接关系到物料中冰晶颗粒的大小，冰晶颗粒的大小对固态物料的结构及升华速率有直接关联。一般情况下，要求1--3小时完成物料的冻结，进入升华阶段。
2、升华阶段
升华干燥是冷冻干燥的主要过程，其目的是将物料中的冰全部汽化移走，整个过程中不允许冰出现溶化，否则便告冻干失败。
升华的二个基本条件：
1)保证冰不溶化；
2)冰周围的水蒸汽必须低于610帕（正确的说法应是低于物料冻结点的饱和蒸汽压）。
升华干燥一方面要不断移走水蒸气，使水蒸汽压低于要求的饱和蒸汽压，另一方面为加快干燥速度，要连续不断地提供维持升华所需的热量，这便需要对水蒸气压和供热温度进行优化控制，以保证升华干燥能快速、低能耗完成。
3、当小型冻干机进入解吸阶段，由于物料内的冰已经升华完毕，因此水蒸气压力明显下降，水气冷凝器由于吸附水蒸气的量少，温度也下降，使系统内的水蒸气压力进一步下降，这样系统的总压力往往低于10Pa，显然对物料温度迅速上升到较高允许温度，缩短干燥时间，在解吸阶段的初期要对冻干压力进行控制，一般在20-30Pa左右。
一旦物料温度达到较高允许温度之后，为了进一步降低物料内含水量就应建立高真空，因此这时应停止使用真空调节装置，使冻干箱恢复高真空，并一直维持到冻干结束为止。这样使物料中的含水量降低到出箱时的要求，同时也为冻干结束时的真空压塞做好准备。
解吸时间
1)物料的品种：较高允许温度较高的物料。由于维持温度高，解吸干燥阶段的时间较短。
2)是否采用压力控制：如果在解吸阶段采用压力控制，则改进了传热，使物料达到较高允许温度的时间缩短，则解吸干燥的时间较短。
3)含水量的要求：含水量要求低时，解吸干燥的时间较长。含水量的高低应有利于产品的长期存放，过高和过低均不利于产品的长期存放。
4)冻干机的性能：冻干机板层温差小，真空度高，冷凝器温度低，则解吸干燥的时间较短。
