小型噴霧干燥機的靈活性很大，可用于前期科研，生產型噴霧干燥設備的噴霧能力可以小至每小時幾千克，大到噸位每小時，可用于后期生產，簡化了工藝流程。可以將蒸發、結晶、過濾、粉碎等操作過程，用噴霧干燥操作一步完成。
其工藝可分為三個基本工藝階段：
噴霧干燥過程可分為三個基本過程階段：料液霧化為霧滴；霧滴與熱風的接觸、混合及流動，即霧滴的干燥；干燥產品與廢氣的分離。
首先——料液的霧化
料液霧化的目的是將料液分散為細微的霧滴，霧滴的平均直徑一般為20～60μm，因此，具有很大的表面積，當其與熱風接觸時，霧滴中的水分迅速蒸發而干燥成粉末或顆粒狀產品。霧滴的大小和均勻程度對于產品質量和技術經濟指標影響很大，特別是熱敏性物料的干燥尤為重要。如果噴出的霧滴大小很不均勻，就會出現大顆粒還未達到干燥要求，小顆粒卻已經干燥過度而變質。因此，料液霧化器是噴霧干燥器的關鍵部件。
其次——霧滴與熱風的接觸及干燥
霧滴與熱風的接觸、混合及流動是在噴霧干燥器內同時進行的傳熱、傳質過程（即干燥過程）。霧滴和熱風的接觸方式、混合與流動狀態取決于熱風分布器的結構形式、霧化器的安裝位置及廢氣排出方式等。在噴霧干燥室內，霧滴與熱風接觸的方式有并流式、逆流式和混合流式三種。
霧滴和熱風的接觸方式不同，對噴霧干燥室內的溫度分布、霧滴（或顆粒）的運動軌跡、物料在干燥室中的停留時間以及產品質量都有很大影響。對于并流式，較熱的熱風與濕含量較大的霧滴接觸，因而濕分迅速蒸發，霧滴表面溫度接近入口熱空氣的濕球溫度；同時，熱風溫度也顯著降低；因此，從霧滴到干燥成品的整個歷程中，物料的溫度不高，這對于熱敏性物料的干燥特別有利。由于濕分的迅速蒸發，霧滴膨脹甚至破裂；因此，并流式所得的干燥產品常為非球形的多孔顆粒，具有較低的松密度。對于逆流式，機器頂部噴出的霧滴與底部上來的較濕熱風相接觸；因此，濕分蒸發速率較并流式為慢。干燥器底部較熱的濕度較低的熱風與較干的顆粒相接觸；所以，對于能經受高溫、要求濕含量較低和松密度較高的非熱敏性物料，采用逆流式較合適。此外，在逆流操作過程中，全過程的平均溫度差和分壓差較大，物料停留時間較長，有利于過程的傳熱傳質，熱能的利用率也較高。對于混合流式的操作，實際上是并流式和逆流式二者的結合，其特性也介于二者之間。對于能耐高溫的物料，采用這種操作方式較為合適。
在噴霧干燥室內，物料的干燥與在常規干燥設備中所經歷的歷程*相同，也經歷著恒速干燥和降速干燥兩個階段。霧滴與熱風接觸時，熱量由熱風經過霧滴表面的飽和蒸汽膜傳遞給霧滴，使霧滴中濕分蒸發，只要霧滴內部的濕分擴散到表面的量足以補充表面的濕分損失，蒸發就以恒速進行；這時，霧滴表面溫度相當于熱風的濕球溫度，這就是恒速干燥階段。當霧滴內部濕分向表面的擴散不足以保持表面的潤濕狀態時，霧滴表面逐漸形成干殼，干殼隨著時間的增加而增厚，濕分從液滴內部通過干殼向外擴散的速度也隨之降低，亦即蒸發速率逐漸降低，這時物料表面溫度高于熱風的濕球溫度，這就是降速干燥階段。
其三——干燥產品與廢氣的分離
小型噴霧干燥機干燥的產品與廢氣分離（通常稱為氣-固分離）有兩種方式。一種是干燥的粉末或顆粒產品落到干燥室的錐體壁上并滑行到錐底，通過星形卸料閥之類的排料設備排出，少量細粉隨廢氣進入氣固分離設備收集下來。另一種是全部干燥成品隨氣流一起進入氣固分離設備分離收集下來。排放的廢氣必須符合環境保護的排放標準，以防環境污染。噴霧干燥系統常用的氣-固分離有以下幾種方式：只用旋風分離器；只用袋濾器；只用靜電除塵器；旋風分離器與袋濾器的組合；旋風分離器與濕式除塵器的組合等。在具體實踐中，究竟采用何種方式，主要取決于工藝要求及環保要求等。
