發酵罐中需氧微生物發酵的原理
雙膜理論 最初，生物化學工程是隨著第二次世界大戰后期興起的需氧微生物反應（深層培養）、抗生素的大量生產而形成的。也可以說，生物化學工程是從解決供氧問題（送入大量無菌空氣，怎樣比較經濟地滿足高氧量的問題）的必要性形成發展起來的。
一般微生物反應所需的時間要比化學反應的長，在生產有用物質的成本中，運轉費用占的比例非常大，而其中大部分則為供給微生物反應所必需的氧（通氣攪拌）的成本。被送入反應器的空氣中，被微生物實際利用的氧的比例卻又低得驚人（20%以下的占多數），大部分未被利用的氧則從反應器中排出。基于上述情況，需氧微生物反應中氧的傳遞是很重要的。
需氧發酵時，氣-液體系中氧的傳遞極為重要。分批反應或連續反應過程中，微生物呼吸和底物微生物氧化所需要的氧，可分別從半分批或連續方式所通入的空氣中得到。常溫下，在與latm空氣相平衡的水中，氧的溶解度很低，僅在10ug/ml以下。可是，每立方米微生物培養體系中卻含有（1-10）*10的8次方個細胞。發酵罐這些細胞的需氧量*（與自然生態系統比較是個異常現象）。如果反應過程中停止通氣，則在幾秒鐘內溶氧濃度就變為0，因此，如何能比較經濟地滿足這樣高的需氧量是個大問題。
發酵罐在微生物反應過程中，物質的傳遞是一個重要的因素。例如，基質向細胞內擴散；發酵產物向細胞外擴散；好氧性微生物反應需要充分供給氧氣，這些都涉及傳質過程。
