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冷凍干燥的基本原理是基于水的三態變化。水有固態、液態和氣態，三種狀態既可以相互轉換又可以共存。 當水在三相點（溫度為0.01℃，水蒸氣壓為610.5Pa）時，水、冰、水蒸氣三者可共存且相互平衡。在高真空狀態下，利用升華原理，使預先凍結的物料中的水分，不經過冰的融化，直接以冰態升華為水蒸汽被除去，從而達到冷凍干燥的目的。

小型家用凍干機采用真空冷凍干燥技術，將含水物料預先凍結，然后使其水分在真空狀態下升華，從而使物品得以干燥。經冷凍干燥的物品，其原有的生物、化學特性基本不變，而加水后可恢復到凍干前的狀態，并能保持其原有的生化特性，故而易于長期保存。適用于在家里對蔬菜、水果、肉類等物品進行凍干處理。