冷凍干燥機的制冷系統是其重要組成部分。理論上，制冷系統由制冷壓縮機、冷凝器、蒸發器和熱力膨脹閥組成，主要為干燥箱內的產品預凍提供冷量；并為后冷阱線圈捕獲的升華水蒸氣提供冷能。
冷凍干燥機設備的設計考慮了對制冷的特殊要求。其制冷系統主要由壓縮機、制冷劑、油分離器、水冷凝器、干燥過濾器、中冷器、液體鏡、電磁閥、手動閥、膨脹閥、蒸發器、汽液分離器、氣體過濾器、壓力表、壓力控制繼電器、能量調節器、安全閥和制冷管道組成。
冷凍干燥技術（簡稱凍干）是一種新型的食品加工工藝，十分健康，對人體沒有危害。它跟普通干燥的不同如何體現一起來看看：
普通干燥是保持物質不致變質的方法之一。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。微生物會失去生物活力，干燥后的物質不易在水中溶解等。
而凍干的原理很好理解，先將新鮮果蔬放入零下50℃左右的凍干機里進行冷凍，等果蔬凍結后，給干燥箱抽真空，真空形成后稍微增大溫度，這樣就能使果蔬中的冰直接升華成水蒸氣脫離果蔬，而留下的果蔬“骨架”體積保持不變并且疏松多孔，通過凍干能脫除的水分能達到95%以上。
凍干技術在低溫下進行，如蛋白質、微生物之類不會發生變性或失去生物活力。在低溫下干燥時，物質中的一些揮發性成分損失很小，適合一些化學產品，藥品和食品干燥。
凍干過程中，微生物的生長和酶的作用無法進行，因此能保持原來的性狀。由于在凍結的狀態下進行干燥，因此體積幾乎不變，保持了原來的結構，不會發生濃縮現象。由于干燥在真空下進行，氧氣極少，因此一些易氧化的物質得到了保護。干燥能排除95-99%以上的水份，使干燥后產品能長期保存而不致變質。
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