发酵罐中需氧微生物发酵的原理
双膜理论 最初，生物化学工程是随着第二次世界大战后期兴起的需氧微生物反应（深层培养）、抗生素的大量生产而形成的。也可以说，生物化学工程是从解决供氧问题（送入大量无菌空气，怎样比较经济地满足高氧量的问题）的必要性形成发展起来的。
一般微生物反应所需的时间要比化学反应的长，在生产有用物质的成本中，运转费用占的比例非常大，而其中大部分则为供给微生物反应所必需的氧（通气搅拌）的成本。被送入反应器的空气中，被微生物实际利用的氧的比例却又低得惊人（20%以下的占多数），大部分未被利用的氧则从反应器中排出。基于上述情况，需氧微生物反应中氧的传递是很重要的。
需氧发酵时，气-液体系中氧的传递极为重要。分批反应或连续反应过程中，微生物呼吸和底物微生物氧化所需要的氧，可分别从半分批或连续方式所通入的空气中得到。常温下，在与latm空气相平衡的水中，氧的溶解度很低，仅在10ug/ml以下。可是，每立方米微生物培养体系中却含有（1-10）*10的8次方个细胞。发酵罐这些细胞的需氧量*（与自然生态系统比较是个异常现象）。如果反应过程中停止通气，则在几秒钟内溶氧浓度就变为0，因此，如何能比较经济地满足这样高的需氧量是个大问题。
发酵罐在微生物反应过程中，物质的传递是一个重要的因素。例如，基质向细胞内扩散；发酵产物向细胞外扩散；好氧性微生物反应需要充分供给氧气，这些都涉及传质过程。
