所有的前期準備工作都做好之后，預凍是進入凍干機的初始過程，是凍干的首要步驟。預凍是將產品中的水或有機溶劑等其他溶劑類的物質從液體狀態轉變為固體狀態的一個過程，是一個凝固的過程，這個過程是一個放熱過程，因此板層需要降溫，吸收凝固熱，液體才會降溫凍結變為固體。預凍的時間與產品的裝量、容器和設定的預凍溫度有關，也與產品的共晶點/玻璃態轉變溫度有關，共晶點高，預凍時間斷，共晶點低的產品，達到低溫的時間就較長。通常達到預設的預凍溫度之后要保存一段時間，一般是2~4小時，具體要根據裝料和產品厚度確認，結合產品的溫度探頭進行判斷產品的預凍狀態。
預凍的速率影響產品的冰晶尺寸，從而影響后期的升華速率、產品的復溶性、外觀、生物活性等，因此預凍的控制非常關鍵。
預凍過程中，冰晶的數量和大小受二個因素影響，即成核速率和晶體生長速率，他們又都受溫度的影響。 一般降溫速率越大，溶液的過冷度和過飽和度愈大，臨界結晶的粒度則愈小，成核速度越快，容易形成顆粒較多尺寸較小的細冰晶。因而冰晶升華后，物料內形成的孔隙尺寸較小，干燥速率低，但干后復水性好。而慢速降溫，容易形成大顆粒的冰晶,冰晶升華后形成的水氣逸出通道尺寸較大，有利于提高干燥速率，但凍干后復水性差。特別是含活性的酶類或活菌活病毒等的存活率極為不利。
冰晶的大小影響干燥速率和干燥后產品的溶解速度和產品質量。大的冰晶利于升華，小的冰晶不利于升華；大的冰晶溶解慢，小的冰晶溶解快；冰晶越小干燥后越能反映產品的原來結構。
預凍會對細胞和生命體產生一定的破壞作用，一般認為主要是由機械效應和溶質效應引起的。機械效應是細胞內外冰晶生長而產生的機械應力引起的，特別是對有細胞膜這樣的生命體影響較大，一般冰晶越大，細胞膜越易破裂，從而造成細胞的死亡，冰晶小，細胞膜的損傷小，因此對于微生物或者含生命體的物質一般傾向于快速預凍。
溶質效應是指水結冰以后引起溶質濃度上升以及由于各種溶質在各種溫度條件下溶解度變化不一致引起pH值的變化，導致活性物質所處的環境發生變化而造成失活或變性。
為了降低機械應力和溶質效應通常采用: ①預凍采用速凍法,先將擱板降溫，再放入產品急速冷凍,形成細微冰晶,使其來不及產生機械效應和溶質效應。②緩沖液要選用溶解度相當的緩沖配對鹽。③加入產品保護劑。
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