在生物发酵中产品收率高、生产能耗低是大型
发酵罐的重要经济指标，采用优化后的组合式搅拌器，根据要求采用不同的桨型，控制各层搅拌器的能耗，按各层搅拌器的作用不同来分配搅拌器的轴功率，并且利用气体上升膨胀做功降低能耗，使之满足发酵各个区域气液分散、固液悬浮、混均、传热等要求，从而保证微生物的生长要求，达到提高发酵产量，同时降低生产能耗的目的;优化后的组合式搅拌器在一些抗生素发酵上得到应用，在不同种类产品及不同大小罐上均取得了较好的效果，起到了提高产能、降低能耗的作用。
为了达到发酵工艺过程的要求，合理配置搅拌器的剪切及循环作用来达到发酵工艺所需的气液分散、料液悬浮、混均、传热、传质等。现在普遍采用多层轴流型与径流型搅拌器组合式桨来满足要求，其中径流型搅拌器[如直叶圆盘涡轮PY(D26)、半圆管圆盘涡轮HY(CD26)、抛物线圆盘涡轮BTD(BT26)等]主要起剪切作用，控制气体的分散;轴流型搅拌器[如中宽叶旋桨ZSX，宽叶旋桨KSX(莱宁A315)等]主要起循环作用，依靠轴向流搅拌器的主体对流作用使全部液体周期性依次与气体混合，实现较大范围的气液混合。根据发酵罐一般是下部通气的特点，目前一般在底层进气口附近设径流型搅拌器，底层以上设轴流型搅拌器。与早期单纯采用径向流搅拌器相比，该组合形式可以提高传质系数，减少功率消耗，对于剪切敏感的细菌发酵过程还能够减少剪切作用，增加收率，并能提高料液浓度及温度均衡，有利于产品质量稳定，故充分利用两种搅拌器在剪切循环上优势，取长补短，采用多级多种组合方式是目前及今后发酵罐搅拌设计的方向。
生物发酵罐方面，常用的发酵罐设备是机械搅拌式发酵，其杀菌效果的好坏直接影响到发酵是否能正常进行。由于工业操作的特点，发酵罐灭菌普遍采用湿热灭菌法。
1、在发酵罐设备灭菌之前，通常应先将与发酵罐相连的分空气过滤器用蒸汽灭菌并用空气吹干。实罐灭菌时，先将输料管路内的污水放掉冲净，然后将配制好的培养基泵送至发酵罐内，同时开动搅拌器进行灭菌。灭菌前先将各排气阀打开，将蒸汽引入夹套或蛇管进行预热，待罐温升至80~90℃，将排气阀逐渐关小。接着将蒸汽从进气口、排料口、取样口直接通入发酵罐中，使罐温上升到118~120℃，发酵罐罐压维持在0.09~0.1Mpa（表压），并保持30min左右。
2、空发酵罐灭菌即发酵罐罐体的灭菌。空消时一般维持罐压0.15~0.2Mpa，罐温125~130℃，保持30~45min；要求总蒸汽压力不低于0.3~0.35Mpa，使用汽压不低于0.25~0.3MPa。
3、原位灭菌指的是在不改变罐体在生产中的结构进行灭菌，一般采用在线通蒸汽灭菌。离线灭菌可以理解为把发酵罐拆下来灭菌，小型发酵罐可以搬到灭菌箱灭菌。
