冷凍干燥的特點是低溫環境，適用于熱不穩定物料的干燥，例如人參冷凍干燥后樣品中所含的熱敏成分丙二酰基人參皂苷Rb1與鮮人參相比差異很小；冷凍干燥中真空環境，適用于易氧化物料的干燥；所得成品營養成分損失少，能夠限度地保留物料原有成分、味道、色澤和芳香；干制品骨架保持不變，多孔結構使質地疏松，復水性好，速溶；預凍時物料中水分以冰的形式存在，使無機鹽均勻在物料中析出，升華后水分直接逃逸，避免其他干燥方法中水分攜帶無機鹽向表面遷移，物料表面無機鹽累積析出而造成的表面硬化；凍干制品含水量低，采用真空包裝能夠長期保存。冷凍干燥的缺點是設備投資貴，運行能耗高，凍干時間長，設備維護成本高，最終造成產品生產成本高。
中藥研發和生產常用的冷凍干燥設備有小型實驗室冷凍干燥機、箱式冷凍干燥設備、噴霧冷凍干燥設備、帶式冷凍干燥設備等。冷凍干燥設備較貴且運營成本高，一般用于貴重中藥材或附加值較高中成藥的生產中。
以箱式冷凍干燥設備為例說明冷凍干燥設備的基本結構與性能。箱式冷凍干燥設備包括凍干箱、加熱系統、制冷系統、換熱系統、真空系統、液壓系統、蒸汽滅菌系統、清洗系統和控制系統等。制冷系統包括制冷機與干燥箱、凝結器內部管道和換熱器等，制冷機可以是一套也可以是多套組合而成，主要是對干燥箱和凝結器降溫并維持工作環境所需低溫。真空系統包括干燥箱、凝結器、真空泵、真空管道和閥門等，真空泵將與物料接觸的環境抽成負壓，是水分迅速升華的關鍵，必須保證系統沒有漏氣現象。換熱系統包括換熱器、電加熱器、循環泵、制冷機和硅油等，硅油在換熱器中被加熱器升溫或制冷機降溫，達到預定溫度后再被循環泵送至干燥箱隔板。液壓系統包括液壓頂桿和可上下移動的擱板，在冷凍干燥結束時，對干燥箱中的半加塞制品瓶進行液壓加塞，使制品瓶與外界環境隔絕，制品瓶出箱后，能避免外界空氣中水分、灰塵、微生物等對產品的影響。蒸汽滅菌系統包括干燥箱、大蝶閥、凝結器、真空管道、小蝶閥等，它能在冷凍干燥前或結束后對干燥箱、凝結器等部件進行高溫滅菌。工作過程為：將待干燥物料分裝在合適的容器內放置于干燥箱擱板上，打開制冷，待環境溫度降至指定溫度后維持一段時間完成預凍步驟，抽真空，按摸索的條件加熱完成升華干燥，升華結束后提高干燥箱溫度完成解析干燥，制品瓶液壓加塞，凍干結束，關閉真空泵、制冷壓縮機、凝結器開關、電加熱器和循環泵，打開放氣閥使干燥箱恢復大氣壓，成品出箱，凝結器除霜，關閉設備。為了獲得良好的凍干藥品，一般在凍干時應根據每種凍干機的性能和藥品特點，在經過試驗的基礎上制訂出一條凍干曲線，然后控制機器，使凍干過程各階段的溫度變化符合預先制訂的凍干曲線。真空冷凍干燥的生產過程可借助計算機來控制生產系統按照預先設定的凍干曲線工作。
