膜生物反应器是将膜分离技术和生物反应技术有机结合，在生物反应器内既可控制微生物的培养，同时又可排除全部或部分培养液，用指定成分的新鲜培养基来代替，在去除培养液时将细胞或其他生物作用剂截留下来，实现了反应和分离过程的偶合。它具有传统生物反应装置不可比拟的优点，成为近些年来生物工程领域的研究热点。生物学中有许多反应是产物反馈抑制型，随着反应过程中产物浓度的提高，反应受到抑制，产物生成速率下降。而在膜生物反应器中可以将反应过程中形成的产物适时移去，使产物浓度保持在较低水平，降低对反应速率的抑制作用，从而提高生物转化效率。同时，由于膜生物反应器使反应和分离在同一反应器中完成，简化了操作步骤，降低了劳动量，提高了劳动效率。膜反应器可以有效地截留生物催化剂，使细胞或酶在高浓度下进行，降低了生物作用剂的用量和损耗量，节约了成本。

膜生物反应器从整体构造上来看，是由膜组件及生物反应器两部分组成的。根据这两部分操作单元自身的多样性，膜生物反应器也必然有多种类型。应用于膜生物反应器的膜组件形式主要有管式、平板式、卷式、微管式以及中空纤维等膜组件形式。在分置式膜生物反应器工艺中，应用较多的是管式膜和平板式膜组件；而在一体式膜生物反应器中，多采用中空纤维膜和平板式膜组件。膜组件的设计主要是考虑如何使膜抗堵塞，从而维持长久的寿命。

由中国科学院过程工程研究所发明的气相双动态固态发酵生物反应器将待发酵的固体物料置于压力脉动及循环流动空气的双动态环境中进行固态发酵。其发酵装置包括一个设有快开门的卧式圆筒形罐体，罐内设轴向放置的由4个隔板组成的截面为正方形的长方体间隔筒，隔板与罐壁的空间内设置与隔板平行放置的冷却排管，罐内下隔板上设有轴向固定轨道，轨道上安装可在其上滚动的活动式料盘架，料盘架上设有多层浅盘，罐体后部设置强制罐内气体循环的离心式鼓风机。该类生物反应器可完成微生物纯种培养，容易放大，发酵效价高，无三废，适用生物农药、酶制剂、农用抗生素、单细胞蛋白等发酵生产。