鼓泡式生物反應器由一個具有巨大高徑比的圓柱體構成，在圓筒底部有一個空氣分布器。氣泡大小對細胞死亡速率具有兩種作用，一是影響氣泡表麵積的生成速率，二是影響細胞在氣泡表麵的吸附程度。氣泡的最佳直徑為5mm左右。一般鼓泡式反應器用於低黏度體係和對剪切敏感的反應器體係。鼓泡式生物反應器最大的缺點是流體循環強度不夠，為此，人們開發出氣升式反應器。
3.氣升式反應器
氣升式細胞培養反應器不僅在微生物細胞培養中應用廣泛，而且在動物細胞培養中也取得了很大的成功。與攪拌式反應器相比，氣升式反應器中產生的湍動溫和而均勻，剪切力相當小；同時反應器內無機械運動部件，因而細胞損傷率比較低；反應器通過直接噴射空氣供氧，氧傳遞速率高；反應器內液體循環量大，細胞和營養成分能均勻分布於培養基中。用於動物細胞培養的氣升式反應器有三種形式，即內循環式、外循環式及內外循環式。內循環式和外循環式反應器結構與微生物氣升式反應器相似，而內外循環式反應器既有內導流管也有外導流管，即它綜合了內循環式和外循環式反應器的特點。
動物細胞大規模培養一般采用內循環式，但也有采用外循環式。設計氣升式反應器除考慮反應器的幾何結構外，另外一個非常關鍵的問題是空氣分布器的結構，提高氣體鼓泡速率和減小氣泡直徑雖然能提高體積氧傳遞係數KLa，但同時也會導致細胞死亡速率增加。因此，空氣分布器的設計應在滿足細胞傳質要求的基礎上，盡可能降低氣體鼓泡速率和增大氣泡直徑。一般采用環形管作為氣體噴射器，孔的設計應保證在控製氣速範圍內產生的氣泡直徑在1～20mm。空氣流速一般控製在0.01～0.06L/min，反應器高徑比一般為（3～12）∶1。
4.中空纖維反應器
中空纖維反應器是開發較早和正在不斷改進的一類生物反應器，由於其具有無剪切、培養環境溫和以及高傳質的優點，培養細胞的密度（107～108個細胞/mL）和產物都可達到較高的水平。中空纖維反應器用途十分廣泛，既可以培養懸浮細胞也可以培養錨地依賴性細胞。如果能控製係統不受汙染，則能長期運轉，具有很高的工業應用價值。
中空纖維反應器是個特製的圓筒，圓筒裏封裝著數千根中空纖維。
中空纖維是一種微細的管狀結構，其構造類似於動物組織內的毛細血管。每根中空纖維管的外徑一般為100～500μm，壁厚為50~70μm。管壁是極薄的多孔膜，類似海綿，能截留住分子質量分別為10ku、50ku和100ku的三類物質，因此O2和CO2等小分子可以自由透過膜擴散。由於中空纖維管內部是空的，纖維之間有空隙，所以在反應器中就形成了2個空間：每根纖維的管內成“內室”，可灌流無血清培養液供細胞生長；管與管之間的間隙成為“外室”，接種的細胞就貼附“外室”的管壁上，並吸取從“內室”滲透出來的養分，迅速生長繁殖。培養液中的血清也輸入到“外室”，由於血清和細胞分泌產物（如單克隆抗體）的分子質量大而無法穿透到“內室”去，隻能留在“外室”並且不斷被濃縮。當需要收集這些產物時，隻要把管與管之間的“外室”總出口打開，產物就能流出來。至於細胞生長繁殖過程中的代謝廢物，因為都屬於小分子物質，可以從管壁滲進“內室”，最後從“內室”總出口排出，不會對“外室”細胞產生毒害作用。一般細胞在接種1～3周後，就可以完全充滿管壁的空隙。細胞厚度最終可達10層之多。細胞停止增殖後，仍可以維持其高水平代謝和分泌功能，長達幾個星期甚至幾個月。
中空纖維的材質可以是纖維素、改性纖維素、醋酸纖維、聚丙烯、聚碸、銅氨人造纖維、聚甲基丙烯酸甲酯及其他聚合物。纖維膜的孔徑大小會影響細胞、營養成分及產物的滲出。因此，利用中空纖維生物反應器進行動物細胞培養時應非常注意選擇合適的纖維。
中空纖維生物反應器的總體發展趨勢是讓細胞在管束外空間生長，以達到更高的培養細胞密度。目前中空纖維生物反應器已進入工業化生產，主要用於培養雜交瘤細胞生產單克隆抗體。
5.流化床反應器
流化床反應器的基本原理是使支持細胞生長的微粒呈流化狀態。這種微粒的直徑約為50μm，具有像海綿一樣的多孔性，可由膠原製備，再用非毒性物質增加其相對密度（1.6g/m3以上），以便使它在高速向上流動的培養液中呈流態化。細胞接種後，通過垂直向上循環流動的培養基的攪拌使其成為流化床，並不斷提供細胞必需的營養成分。同時，新鮮培養基不斷加入，而產物不斷流出。
該反應器同時采用膜式氣體交換器，能夠快速提供高密度細胞代謝所需要的氧氣，並及時排出CO2。流化床反應器在培養高密度細胞方麵具有很大的優勢，它可以用於培養貼壁和非貼壁依賴性細胞。
七、植物細胞反應器
用於植物細胞培養的生物反應器是從培養微生物細胞反應器改進、發展而來的，具有獨特的特點。
（1）剪切力生物反應器用於植物組織培養首要解決的就是剪切力問題。植物細胞個體大，細胞壁僵硬，具有大的液泡，因此對剪切力非常敏感。攪拌式反應器攪拌漿所產生的剪切力能夠加劇對細胞的損傷，影響細胞生長和次級代謝產物的合成，甚至使合成能力喪失;而適當的攪拌有利於細胞團的分散，尤其在生長後期，多糖分泌量增加，黏度增大，對細胞生長有利，因此為細胞培養尋找一個合適的剪切力環境是反應器設計要考慮的一個重要問題。
（2）細胞的聚集植物細胞容易聚集成團，聚集體的中心環境與周圍環境的差異以及培養過程中聚集體的增多都將影響營養物質和氧氣的傳遞。因此，采取必要的手段控製反應器中細胞的成團，提高培養液的傳質性能對於植物細胞的大規模培養是十分必要的。
（3）供氧能力對大多數植物來說，氧既影響生長，同時又影響次級代謝產物的合成。與微生物相比，植物細胞對氧的需求較低，但在高密度的培養下，氧的傳輸將會成為阻力。攪拌速度、通氣量、培養基的溶氧度通常將影響溶氧量。高的通氣量將提高溶氧量，但同時剪切力也相應增加，並且過度通氣將帶走二氧化碳和乙烯等有益氣體成分。因此，必須使反應器內供氧保持在一定水平，以促進植物組織生長和次級代謝。
因此，利用植物細胞培養生產的物質，一般僅限於那些難於化學合成，無法利用微生物合成和附加值很高的物質。用於植物細胞培養的反應器有通氣式、鼓泡式、氣升式、填充床、流化床和膜反應器等。以下對氣升式反應器和固定化反應器進行簡要的介紹。
1.氣升式反應器
為了降低剪切力對細胞損傷和次級代謝產物合成的影響，研究者們轉向利用氣升式生物反應器進行植物組織培養。與攪拌式反應器相比，氣升式反應器的優點在於其結構簡單、剪切力小、傳質效果好、運行成本和造價低，另外，由於其沒有
攪拌裝置，容易長期保持無菌操作，為很多研究者所青睞。但起泡問題在這一類反應器中經常被提到，這主要是由初始培養基中高濃度的糖和培養後期細胞自溶所產生釋放的蛋白質所致。近年來，將氣升式反應器與慢速攪拌結合起來，產生的可加強混合性能和有利於氧傳遞的新型植物組織培養反應器顯示出潛在的工業化應用前景。
2.固定化反應器
植物細胞固定化一般采取凝膠包埋、膜固定、網格和泡沫固定以及表麵吸附等。固定化植物細胞培養，減少了剪切力對細胞的損傷，有利於次級代謝產物的合成和分泌代謝產物的分離。用於植物細胞培養的固定化係統主要有流化床、膜反應器和填充反應器3種。流化床反應器采用小顆粒，混合效果良好，但顆粒之間的碰撞易造成細胞的損傷。固定床雖然容量大，但其混合能力差的缺點限製了它的發展。用中空纖維膜作為固定化載體具備很多優點，如膜的可重複利用性，但其低的傳質能力使其難以大規模推廣。
目前，用於生產次級代謝物的植物器官主要包括體細胞胚、毛狀根、不定芽、幼苗等，針對植物器官培養過程中不耐剪切力、長期浸泡易玻璃化和易於在反應器中沉積等難點，出現了多層超聲內環流霧化生物反應器、轉鼓式反應器、多層塔板徑向流反應器和周期性浸沒反應器等多種新型植物組織培養係統，並在青蒿毛狀根和不定芽、唐菖蒲原球莖、馬鈴薯幼苗和微型薯等體係中成功應用。