小型凍干機的工作原理是指通過升華從凍結的生物產品中去除水分或其他溶劑的過程。實驗室凍干機升華指的是溶劑，比如水，像干冰一樣，不經過液態，從固態直接變為氣態的過程。冷凍干燥得到的產物稱作凍干物（lyophilizer），該過程稱作凍干。傳統的干燥會引起材料皺縮，破壞細胞。在冰凍干燥過程中樣品的結構不會被破壞，因為固體成份被在其位置上的堅冰支持著。在冰升華時，它會留下孔隙在干燥的剩余物質里。這樣就保留了產品的生物和化學結構及其活性的完整性。
在每次開機之前，首先檢查真空泵中泵油是否足夠。擰開排水閥門，讓里面殘留的水流出。排干后再擰緊閥門。檢查凍干腔與冷阱的接觸部分是否完好，必要時清潔及重新調整。關閉所有的閥（與凍干瓶直接相連的閥，白色旋鈕向上即為關閉）。凍干機關閉冷阱與真空泵想連接的閥（在儀器后面，與真空管相連接）。打開冷阱電源開關，打開真空泵電源開關。15分鐘后，打開冷阱與真空泵相連接的那個閥門。1分鐘以后，即可把已經預凍好的樣品（已經在凍干瓶中）掛在支架上，打開相對應的閥門后即可進行凍干過程。凍干結束后，關閉相對應的閥（白色旋鈕向上），取下凍干瓶。
小型凍干機的節能操作：
對于液體原料，若含較多膠體物質，當濃度較高時，適當降低物料的濃度就有助于提高凍干速率。但是，物料濃度也不宜過低，否則會因除去的水分太多而增加能量消耗，且易造成水蒸氣擴散孔道堵塞，降低凍結速率。若液體原料含水量很高，如含水量高達80%以上，凍干前應盡可能先將其濃縮，以提高干燥速率。對于固體物料，如果沒有過高的形狀要求，可通過切割處理來增大傳熱傳質面積，從而加快凍干速率，減少凍干時間；如果物料的形狀要求高，不允許切割，可采取穿刺處理，以利于物料內部的水蒸氣逸出，通過強化傳質過程來提高凍干速率。
