預凍式冷凍幹燥機（又稱凍幹機）是一種利用冷凍幹燥技術（凍幹技術）將含水物料在低溫下凍結後，通過真空環境使冰直接升華成水蒸氣，從而實現物料脫水幹燥的設備。
其核心優勢是能在低溫、真空條件下保留物料的活性成分、物理結構和營養成分，廣泛應用於生物製藥、食品加工、材料科學、臨床醫療等領域。
預凍式冷凍幹燥機的工作過程基於升華現象（物質從固態直接變為氣態，跳過液態），主要分為三個核心階段：
預凍階段
將待幹燥物料（如藥液、食品、生物樣本等）置於凍幹箱內，通過製冷係統（通常為壓縮機或液氮製冷）將物料溫度降至其共晶點以下（一般 - 40℃~-50℃，具體溫度取決於物料成分），使物料中的水分完全凍結成冰，避免後續升華時出現液態水導致物料結構破壞。
升華幹燥（第一階段幹燥）
預凍完成後，對凍幹箱抽真空（真空度通常降至 10~50Pa），同時通過加熱板（或輻射加熱）向物料提供升華所需的熱量（不超過共晶點溫度）。此時，凍結的冰不經過液態直接升華成水蒸氣，從物料內部逸出，實現初步脫水（去除約 90% 的水分）。
解析幹燥（第二階段幹燥）
升華幹燥後，物料中仍殘留少量結合水（吸附在物料晶格中）。通過提高加熱溫度（仍低於物料耐受溫度），在真空環境下使結合水蒸發，進一步降低物料含水量（通常降至 1% 以下），確保幹燥後的物料長期儲存不易變質。
