冻干机的核心工作原理是基于水的三态变化，即固态、液态和气态。在冻干过程中，样品被置于高真空环境下，并通过加热的方式加速水分子的升华。具体来说：

1. 水的三态变化：水可以从固态直接升华成气态，也可以在一定条件下由液态直接升华成气态。这个条件是在低温低压的条件下实现的，此时水的沸点和冰点重合，冰可以直接汽化而不经历液态。¹

1. 升华原理：在真空状态下，水分子会在一定的温度下直接从固体的冰转变为气态的水蒸气，这个过程称为升华。¹²³⁴

1. 冻干过程：冻干机首先将湿物料冻结到共晶点温度以下，使其中的水分变成固态冰。随后，在较高的真空环境下，通过加热使得冰直接升华成水蒸气。 后，通过真空系统的水汽凝结器将水蒸气冷凝，从而实现物质的脱水干燥。⁴

1. 关键因素：冻干过程中，对制品共熔点（或共晶点）温度的控制至关重要。在这个温度以上，大部分水分会被抽走，这通常被称为一次干燥期。判断一次干燥期的结束时间是决定冻干效果的关键步骤。⁵

综上所述，冻干机的工作原理是通过控制环境的真空度和温度，利用水的升华特性，将样品中的水分以冰的形式升华并去除，以达到冷冻干燥的效果。