发酵罐物料原液从换热器上管箱加入，经过布液器把物料分配到每根换热管内，并且沿着换热管内壁形成均匀的液体膜，管内液体膜在向下流的过程中被壳程的加热蒸汽加热，边向下流动边沸腾并进行蒸发。到换热管底端物料变成浓缩液和二次蒸汽。浓缩液落入下管箱，二次蒸汽进入气液分离器。在气液分离器中二次蒸汽夹带的液体飞沫被去除，纯净的二次蒸发从分离器中输送到压缩机。压缩机把二次蒸汽压缩后作为加热蒸汽输送到换热器壳程用于蒸发器热源。实现连续蒸发过程。
发酵罐乏汽必须回收的时候，好采用间接冷凝器，比如列管式、螺旋板式换热器；乏汽不需要回收的时候，好采用直接冷凝器，比如直接大气冷凝器、水喷射泵冷凝等。顺流在操作的时候，后效蒸发室的压强较前效低，溶液在效间的输送所需的泵的功率小。此外，因为后效蒸发发温度低，所以前效溶液进入后效后，就会闪蒸出部分的蒸汽，所以生蒸汽消耗比较少。
发酵罐升膜蒸发器需要精心的设计与操作，即加热管内的二次蒸汽应该具有较高速度，并且获较高的传热系数，使料液一次性通过加热管即达到预定的浓缩要求。通常常压下，管上端出口处速度以保持20～50m/s为宜，减压操作时，速度可能达到100～160m/s。升膜蒸发器适宜处理蒸发量较大、热敏性、粘度不大及易起沫的溶液，但不适于高粘度、有晶体析出和易结垢的溶液。和降膜蒸发器比装机功率比较小。