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台式微型生物反应器原图链接来自 化工仪器网 的图片

生物反应器（英语：Bioreactor）是指任何提供生物化学反应的适当环境或工程设备。通常是指利用酶(由一个或一群酵素所推动)或生物体（如微生物）使装置具有模拟生物的功能，可在细胞外进行生化反应，在模拟的过程中既可进行有氧反应也能进行无氧反应。这些系统在酒类、组织工程、生化工程、医药生产、有机污染物降解...等应用上是相当重要的一个装置。

在来源上可分为自然生物反应器(如人的胃)及工程生物反应器(如发酵罐、固定化酶或固定化细胞反应器等，这些生物反应器通常呈圆筒状，其体积从几升到几立方米不等，常由不锈钢制成)两种。

依原料加入的方式可分为批次式反应器(Batch reactor)、馈料批次式反应系统(fed batch)以及连续流反应器(Continuous reactor)(如连续搅拌釜式反应器、恒化器)三种。

生物反应器与化学反应器不尽相同，化学反应器从原料进入到产物的生成过程中常需要加压和加热，属于一个高耗能的装置。而生物反应器则不同，在酶和微生物的参与及常温常压下就可以进行化学合成。因此，生物反应器问世之后受到化工部门的重视。化学工程专家认为，应该尽可能地让化学合成的过程改由生物去完成，因此设计理想的生物反应器，就成了现代生物技术产业的一个重要任务。

生物反应器的设计

生物反应器的设计是一个复杂的生化研究工程科学任务。设计的目标是制造最佳的环境，使微生物或细胞能表现其功能，并产生杂质含量符合标准以内的产物。生物反应器内的温度、养分浓度、pH值和气体溶解度(尤其是关于氧气的有氧发酵)等变因皆会影响生物体的生长和生产力。

温度：发酵培养基的温度可借由单独使用冷却夹套、线圈或同时使用两者来保持；在放热发酵反应进行时，需额外使用外部热交换器。在馈料批次式反应系统(fed-batch system)中，微生物生长所需的营养物质可在培养过程中连续的加到发酵罐(fermenter)中，或在发酵初始时加入反应器中。

PH值：利用少量的酸或碱测量和调整培养基的pH值，不同生化反应所需的PH值皆有所不同。

气体溶解度：反应气体（尤其是氧气）对于有氧（和少部分厌氧）发酵而言为必须反应物，但由于氧对于水（几乎是所有发酵培养基的基础）溶解度较低，故其含量对于空气来说是相对稀少的（20.95％），因此必须连续地添加空气（或纯氧）至反应系统中。在溶液中的上升气泡可充分混合发酵培养基，也可同时“摆脱”溶液中的废气，如二氧化碳。一般来说，生物反应器都会加压，以增加水中的溶氧量。氧气的运输通常是经由搅动来完成，也同时保持营养物质的均匀分布，帮助匀相发酵反应进行；气体分散搅拌器(Gas dispersing agitators)就是用来打破的气泡使其均匀分布于整个容器中的工具。

垢会损害生物反应器的整体效率，尤其是系统中热量的交换。因此为了避免垢的产生，生物反应器的设计必须易于清理，内表面通常由不锈钢制成，以便清洗和消毒；典型生物反应器则会在批次间清洗，或以特殊设计减少连续操作中结垢的可能性。

系统热传导的好坏会间接或直接影响整体反应，因此生物反应器的热传导能力是设计的一个重要部分；小导管可利用冷却夹套来冷却，但较大的导管就可能需要线圈或外部热交换器。

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