凍干機的冷凍干燥是利用升華的原理進行干燥的一種技術，是將被干燥的物質在低溫下快速凍結,然后在適當的真空環境下,使凍結的水分子直接升華成為水蒸氣逸出的過程.冷凍干燥得到的產物稱作凍干物，該過程稱作凍干。
凍干機系由制冷系統、真空系統、加熱系統、電器儀表控制系統所組成。主要部件為干燥箱、凝結器、冷凍機組、真空泵、加熱/冷卻裝置等。它的工作原理是將被干燥的物品先凍結到三相點溫度以下，然后在真空條件下使物品中的固態水份(冰)直接升華成水蒸氣，從物品中排除，使物品干燥。物料經前處理后，被送入速凍倉凍結，再送入干燥倉升華脫水，之后在后處理車間包裝。真空系統為升華干燥倉建立低氣壓條件，加熱系統向物料提供升華潛熱，制冷系統向冷阱和干燥室提供所需的冷量。凍干機采用輻射加熱，物料受熱均勻；采用捕水冷阱，并可實現快速化霜；采用真空機組，并可實現油水分離；采用并聯集中制冷系統，多路按需供冷，工況穩定，有利節能；采用人工智能控制，控制精度高，操作方便。
凍干機利用冷凍及抽真空的方式使物料冷凍干燥，從而達到凍干效果。在物料冷凍到冰點以下后，真空泵開始抽真空，不斷降低物料表面蒸汽壓和物料的表面溫度，當物料的溫度達到共晶點以下時，物料*成為固體，氣體兩象共存，而不存在液相的成分。氣相的溶劑在經由超低溫的冷阱時被冷阱捕獲。可編程的控制器在升華的過程中通過加熱擱板不斷提供升華所需要的能量。在物料中的含水量達到1%以下時，采用極限真空，物料表面溫度降到—50℃以下，殘余的溶劑在極限真空下揮發。
凍干過程能較大程度上保持物料分子的基本結構和混合物的空間構型，在加水以后能夠再次恢復原材料的物理，化學.生物特性，從而是一種對材料無損傷的干燥方式。雖然水分被*去除，但主要的化學鍵保持和量不變，干燥后和物料性質長期保持穩定，因此凍干是保存熱敏感的組織或材料的好方法。
凍干的過程物料的溫度可降至—50℃或更低，因此又是一種高度安全的干燥方法，在通常的加熱干燥過程中，需要大量的外界熱量輸入。因此對于易揮發，易爆炸，易污染，易損害等危險物質來說，凍干的優點非常突出。一方面，超低溫保證了熱安全性，升華能量在微控制器的控制下有序平穩供給，另一方面，凍干又是在高度真空的狀態下進行的，因此由空氣引發的化學反應無法進行，進一步保證了實驗過程的安全性。
