食品真空冷凍干燥機主要由制冷系統、真空系統、加熱干燥系統、控制系統等組成。
(1)制冷系統食品占的預凍結可以在一干燥箱外完成，也可在干燥箱內完成。對于在干燥箱內完成預凍結的真空冷凍設備，其制冷系統既要負擔食品預凍結的冷負荷，又要負擔捕捉水蒸氣的冷阱的負荷。冷阱即制冷系統中的蒸發器。
在真空冷凍干燥中，冷阱應保持足夠低的溫度，以保證升華出來的水蒸氣有足夠的擴散動力，同時，防止水蒸氣進入真空泵。冷阱表面應有適當的溫度(一般為-40~-50℃)和足夠的捕水面積。
(2)真空系統在整個冷凍干燥過程中，真空系統工作時，主要用低溫泵在低溫表面上吸收氣體分子，從而達到抽氣目的，氣體并不被排到外界。目前真空領域普遍采用閉路循環壓縮機真空泵。常用GTM和SALVY低溫泵。冷凍干燥的真空系統和普通的真空系統有所不同。冷凍干燥的真空系統不但要排除空氣，而且還要不斷地脫除升華出來的水蒸氣，并有一定的抽除速度要求。
食品冷凍干燥設備中的真空系統有兩種，一種是不帶冷阱的水蒸氣噴射真空系統;另一種是帶有冷阱的油封式機械真空泵系統。為了避免因氣載太大，泵易發熱和大量氣體吸收后飽和而不能工作，所以配用前級泵把大量氣體抽除，才能安全和可靠工作。
(3)加熱干燥系統加熱系統是為干燥提供熱量，提高干燥的速度。加熱方式有直接加熱和間接加熱兩種。直接加熱一般采用包絕緣礦物材料和金屬保護套的電熱絲;間接加熱是利用各種熱源，在干燥箱外部將載熱介質首先加熱，然后再用泵輸送到干燥箱內的擱板中。加熱熱源可以用電、氣、煤等;載熱介質有水、礦物油、水蒸氣、乙二醇的水溶液等。
除上述兩種加熱方式外，也有用輻射加熱板利用紅外輻射加熱，以及用高頻微波加熱的。
