小型喷雾干燥机的灵活性很大，可用于前期科研，生产型喷雾干燥设备的喷雾能力可以小至每小时几千克，大到吨位每小时，可用于后期生产，简化了工艺流程。可以将蒸发、结晶、过滤、粉碎等操作过程，用喷雾干燥操作一步完成。
其工艺可分为三个基本工艺阶段：
喷雾干燥过程可分为三个基本过程阶段：料液雾化为雾滴；雾滴与热风的接触、混合及流动，即雾滴的干燥；干燥产品与废气的分离。
首先——料液的雾化
料液雾化的目的是将料液分散为细微的雾滴，雾滴的平均直径一般为20～60μm，因此，具有很大的表面积，当其与热风接触时，雾滴中的水分迅速蒸发而干燥成粉末或颗粒状产品。雾滴的大小和均匀程度对于产品质量和技术经济指标影响很大，特别是热敏性物料的干燥尤为重要。如果喷出的雾滴大小很不均匀，就会出现大颗粒还未达到干燥要求，小颗粒却已经干燥过度而变质。因此，料液雾化器是喷雾干燥器的关键部件。
其次——雾滴与热风的接触及干燥
雾滴与热风的接触、混合及流动是在喷雾干燥器内同时进行的传热、传质过程（即干燥过程）。雾滴和热风的接触方式、混合与流动状态取决于热风分布器的结构形式、雾化器的安装位置及废气排出方式等。在喷雾干燥室内，雾滴与热风接触的方式有并流式、逆流式和混合流式三种。
雾滴和热风的接触方式不同，对喷雾干燥室内的温度分布、雾滴（或颗粒）的运动轨迹、物料在干燥室中的停留时间以及产品质量都有很大影响。对于并流式，较热的热风与湿含量较大的雾滴接触，因而湿分迅速蒸发，雾滴表面温度接近入口热空气的湿球温度；同时，热风温度也显著降低；因此，从雾滴到干燥成品的整个历程中，物料的温度不高，这对于热敏性物料的干燥特别有利。由于湿分的迅速蒸发，雾滴膨胀甚至破裂；因此，并流式所得的干燥产品常为非球形的多孔颗粒，具有较低的松密度。对于逆流式，机器顶部喷出的雾滴与底部上来的较湿热风相接触；因此，湿分蒸发速率较并流式为慢。干燥器底部较热的湿度较低的热风与较干的颗粒相接触；所以，对于能经受高温、要求湿含量较低和松密度较高的非热敏性物料，采用逆流式较合适。此外，在逆流操作过程中，全过程的平均温度差和分压差较大，物料停留时间较长，有利于过程的传热传质，热能的利用率也较高。对于混合流式的操作，实际上是并流式和逆流式二者的结合，其特性也介于二者之间。对于能耐高温的物料，采用这种操作方式较为合适。
在喷雾干燥室内，物料的干燥与在常规干燥设备中所经历的历程*相同，也经历着恒速干燥和降速干燥两个阶段。雾滴与热风接触时，热量由热风经过雾滴表面的饱和蒸汽膜传递给雾滴，使雾滴中湿分蒸发，只要雾滴内部的湿分扩散到表面的量足以补充表面的湿分损失，蒸发就以恒速进行；这时，雾滴表面温度相当于热风的湿球温度，这就是恒速干燥阶段。当雾滴内部湿分向表面的扩散不足以保持表面的润湿状态时，雾滴表面逐渐形成干壳，干壳随着时间的增加而增厚，湿分从液滴内部通过干壳向外扩散的速度也随之降低，亦即蒸发速率逐渐降低，这时物料表面温度高于热风的湿球温度，这就是降速干燥阶段。
其三——干燥产品与废气的分离
小型喷雾干燥机干燥的产品与废气分离（通常称为气-固分离）有两种方式。一种是干燥的粉末或颗粒产品落到干燥室的锥体壁上并滑行到锥底，通过星形卸料阀之类的排料设备排出，少量细粉随废气进入气固分离设备收集下来。另一种是全部干燥成品随气流一起进入气固分离设备分离收集下来。排放的废气必须符合环境保护的排放标准，以防环境污染。喷雾干燥系统常用的气-固分离有以下几种方式：只用旋风分离器；只用袋滤器；只用静电除尘器；旋风分离器与袋滤器的组合；旋风分离器与湿式除尘器的组合等。在具体实践中，究竟采用何种方式，主要取决于工艺要求及环保要求等。
