凍干機原理就是把含有大量水分的物質(zhì)，先冷卻至共熔點或玻璃化轉變溫度以下，使物料中的大部分水凍結成冰，其余的水化和物料成分形成非晶態(tài)（玻璃態(tài)）。然后，在真空條件下，對已凍結的物料進行低溫的加熱，以使物料中的冰升華干燥（一次干燥）。接著，在真空條件下對物料進行升溫，以除去吸附水，實現(xiàn)解析干燥（二次干燥），而物質(zhì)本身留在凍結的冰架子中，從而使得干燥制品不失原有的固體骨架結構，保持物料原有的形態(tài),且制品復水性極好。
        凍干目的是為了貯存潮濕的物質(zhì)，通常是含有微生物組織的水溶液，或不含微生物組織的水溶液。產(chǎn)品在凍結之后置于一個低水氣壓下，這時包含冰的升華，直接由固態(tài)在不發(fā)生熔化的情況下變成汽態(tài)。與其他干燥方式相比避免了化學、物理和酶的變化，從而確保了制品物性在保存時不易改變。實際需要的低水汽壓是靠真空的狀況下達到的。
        真空冷凍干燥技術主要應用于： (1) 藥品在低溫下干燥，不會產(chǎn)生變性或失去生物活性，熱穩(wěn)定性差的生物制品，生化類制品，血液制品，基因工程類制品等藥物凍干如脂質(zhì)體，蛋白質(zhì)藥物、疫苗、菌種、血液制品的保存特別適用；(2) 為保持生物組織結構和活性，外科手術用的皮層、骨骼、角膜、心瓣膜等生物組織的處理，活體組織在移植時，離體不能超過24小時；(3) 以保持食物色、香、味和營養(yǎng)成分以及能迅速復水的咖啡、調(diào)料、肉類、海產(chǎn)品、果蔬的凍干；(4) 在微膠囊制備、藥品緩控釋放材料等方面的應用。 以保持生鮮物質(zhì)不變性的人參、蜂皇漿、龜鱉等保健品及中草藥制劑的加工； (5) 超微細粉末功能材料如：光導纖維、超導材料、微波介質(zhì)材料、磁粉以及能加速反應工程的催化劑的處理等。