數顯冷凍干燥機由制冷系統、真空系統、加熱系統、電器儀表控制系統所組成。與傳統干燥方式不同，數顯冷凍干燥機的過程可以分為四個階段：預處理~冷凍階段~初級干燥~二次干燥。

 

　　1.預處理：包括在冷凍之前處理產品的任何方法，例如濃縮產品，配方修訂，降低高蒸氣壓溶劑或增加表面積。食品塊通常經過IQF處理，使其在數顯冷凍干燥機前自由流動。在許多情況下，預處理產品的方法是基于數顯冷凍干燥機的理論知識及其要求而定，目的是減少干燥時間或提升產品質量。

 

　　2.冷凍階段：材料被冷卻到其三相點以下，這確保了在以下步驟中將發生升華而不是熔化。大冰晶在產品內形成網絡，促進升華過程中水蒸氣的快速去除，形成大冰晶有利于更快、更有效的數顯冷凍干燥機，為了形成更大的冰晶，產品應該緩慢冷凍。冷凍階段在整個數顯冷凍干燥機過程中是關鍵的，因為冷凍方法可以影響數顯冷凍干燥機循環的持續時間和產品穩定性。

 

　　結構敏感貨物在需要保存結構的情況下，如食物或具有以前活細胞的物體，大的冰晶將破壞細胞壁，這可能導致越來越差的質地和營養成分的損失。在這種情況下，快速完成冷凍，以便將材料快速降低到其共晶點以下，從而避免形成大的冰晶。通常，冷凍溫度在-50°C至-80°C之間。

 

　　3.初級干燥：本階段期間壓力降低，并且向材料供應足夠的熱量以使冰升華，可以使用升華分子的升華潛熱來計算所需的熱量。在該初始干燥階段，材料中約95%的水升華。這個階段可能很慢，因為如果加入太多的熱量，材料的結構可能會改變。在該階段，通過施加部分真空來控制壓力，真空加速了升華，使其成為一種有意識的干燥過程。

 

　　需要注意的是，在這個壓力范圍內，熱量主要來自傳導或輻射，由于空氣密度低，對流效應可以忽略不計。

 

　　4.二次干燥：初級干燥階段除去了冰，而本階段旨在去除未凍結的水分子，這一階段干燥時間取決于材料的吸附等溫線。在該階段，溫度升高至高于初級干燥階段，甚至可以高于0℃，以破壞水分子與冷凍材料之間形成的任何物理-化學相互作用。通常在該階段降低壓力以促進解吸，然而有些產品也受益于增加的壓力。

 

　　在數顯冷凍干燥機過程完成后，在密封材料之前，通常用惰性氣體如氮氣破壞真空。在操作結束時，產品中的終殘留水含量極低，約為1%~4%。