Käynnistyksen jälkeen materiaali asetetaan materiaalisäiliöön jäädytettäväksi. Jäädytysprosessiin kuuluu kaksi näkökohtaa: ensinnäkin tyhjiöjärjestelmä poistaa jonkin verran kosteutta vetämällä tyhjiön; toiseksi, kun materiaali jäätyy, jotkut vesimolekyylit pakotetaan pintaan ja jäätyvät. Kun pakastusvaatimus on täytetty, lämmitysjärjestelmä lämmittää ja kuivaa materiaalin muodostaen tyhjiön poistamaan jäljellä olevan kosteuden, joka sitten kuljetetaan pakasteloukkuun jäätymään, mikä saavuttaa pakastekuivausvaatimuksen.
Pakastekuivaus{0}} tarkoittaa prosessia, jossa vesi tai muut liuottimet poistetaan pakastetuista biologisista tuotteista sublimaatiolla. Sublimaatiolla tarkoitetaan prosessia, jossa liuotin, kuten vesi, kuten kuivajää, muuttuu suoraan kiinteästä tilasta kaasumaiseen tilaan kulkematta nestemäisen tilan läpi. Pakastekuivauksella saatua tuotetta kutsutaan lyofilisaattoriksi, ja prosessia kutsutaan pakastekuivaukseksi. Perinteinen kuivaus aiheuttaa materiaalin kutistumista ja vahingoittaa soluja. Pakastekuivauksen aikana näytteen rakenne ei tuhoudu, koska jää tukee kiinteitä komponentteja paikoilleen. Kun jää sublimoituu, se jättää huokoset kuivuneisiin jäännöksiin. Tämä säilyttää tuotteen biologisen ja kemiallisen rakenteen ja sen aktiivisuuden eheyden. Laboratoriossa pakastekuivauksella{11}} on monia erilaisia sovelluksia, ja se on välttämätön monissa biokemiallisissa ja farmaseuttisissa sovelluksissa. Sillä saadaan aikaan biologisia materiaaleja, joita voidaan säilyttää pitkiä aikoja, kuten mikrobiviljelmiä, entsyymejä, verta ja lääkkeitä, jotka säilyttävät pitkäaikaisen stabiilisuutensa lisäksi myös luontaisen biologisen aktiivisuutensa ja rakenteensa. Tästä syystä lyofilisointia käytetään kudosnäytteiden valmistukseen rakennetutkimuksia (kuten elektronimikroskopiaa) varten. Lyofilisointia käytetään myös kemiallisessa analyysissä, jolloin saadaan kuivattuja näytteitä tai konsentroidaan näytteitä analyyttisen herkkyyden lisäämiseksi. Lyofilisointi stabiloi näytekomponentit muuttamatta niiden kemiallista koostumusta, joten se on ihanteellinen analyyttinen apuväline. Lyofilisaatio voi tapahtua luonnollisesti. Luonnollisissa olosuhteissa tämä prosessi on hidas ja arvaamaton. Lyofilisointijärjestelmien kehittämisen myötä monia vaiheita on parannettu ja jalostettu, mikä nopeuttaa tätä prosessia.