凍干機進行的冷凍干燥就是把含有大量水分物質，預先進行降溫凍結成固體，然后在真空的條件下使水蒸汽直接升華出來，而物質本身剩留在凍結時的冰架中，因此它干燥后疏松多孔體積不變。引起產品本身溫度的下降而減慢升華速度，為了增加升華速度，縮短干燥時間，要對產品進行適當加熱。
整個干燥是在較低的溫度下進行的。物質在干燥前始終處于低溫（凍結狀態），同時冰晶均勻分布于物質中，升華過程不會因脫水而發生濃縮現象，避免了由水蒸氣產生泡沫、氧化等副作用。
干燥是保持物質不致b敗變質的方法之一。干燥的方法許多，如曬干、煮干、烘干、噴霧干燥和真空干燥等。但這些干燥方法都是在0℃以上或更高的溫度下進行。干燥所得的產品，一般是體積縮小、質地變硬，有些物質發生了氧化，一些易揮發的成分大部分會損失掉，有些熱敏性的物質，如蛋白質、維生素會發生變性。微生物會失去生物活力，干燥后的物質不易在水中溶解等。
因此干燥后的產品與干燥前相比在性狀上有很大的差別。而冷凍干燥法不同于以上的干燥方法，產品的干燥基本上在0℃以下的溫度進行，即在產品凍結的狀態下進行，直到后期，為了進一步降低產品的殘余水份含量，才讓產品升至0℃以上的溫度，但一般不超過50℃。
凍干機的整個凍干過程都是在低溫低壓環境下進行，凍干方式能有效地保留凍干產品的熱敏性成分及原有生物特性。凍干過程是一個由低溫逐漸緩慢升溫的過程，如果升溫過快、溫度過高，容易導致凍干產品外觀崩塌、品相不佳，凍干過程分為：預凍、升華干燥、解析干燥等三個階段。因此凍干一次一般需要24小時左右，具體凍干產品也有所不同，如果是結晶點低的生物制品，一般需要三十幾個小時。
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