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高性能生物反应器揭榜挂帅任务榜单
一、反应器系统
（一）微生物平行生物反应器
榜单任务：开发平行生物反应器，解决生物反应器系统
平行化和高通量模式下关键技术问题：通过加工工艺控制，
实现反应器之间的本底平行性；开发微量化连续补料控制策
略，实现高精度补料控制；开发生物反应器的罐压自控系统，
提高溶氧率，减少染菌几率；优化搅拌桨与通气系统，实现
高密度发酵条件下的高供氧速率；开发高精度自动化平行取
样装置，提高取样同步性与平行性；开发生物反应器的自动
清洗、自动灭菌、自动配料装置，提升设备自动化水平降低
操作强度；开发实现高效工艺优化（通过DoE、iDoE或机
器学习）的工业控制单元软件系统及数据分析系统。
预期目标：到2027年完成平行生物反应器的研制，实
现至少12个生物反应器的通量，可以一键操作（一键设置、
一键启停、一键标定等）；设备间系统误差＜5%（以相同培
养条件下，同一种子液各反应器之间过程变量中OUR、CER
的差异判断，或以冷模状态下相同操作条件氧传递系数Ka
L
差异判断）；工业控制单元软件系统支持用户自定义反应流
程等功能；生物反应器罐体能耐压，且控制系统能稳定控制
罐压在0.03~0.07MPa压力以下，罐压在1h范围内波动≤5%；
1
-1
反应器空气-水体系动态法测定氧传递系数Ka≥800h；实
L
现所有发酵罐的自动同步取样和微量取样（取样量≤培养液
体系的1%）；配套能一次清洗32个生物反应器的自动清洗
装置，清洗时间≤30min；具有自动灭菌和自动配料功能，
灭菌空培染菌率≤1%；具有智能迭代优化控制能力的智能工
业操作系统，通过操作变量自动下发执行，实现发酵工艺智
能迭代优化。设备可以覆盖不大于5L的工作体积，以满足
不同工艺需求。系统可进行远程控制；具有不同批次数据对
比功能；可以通过自主可控通讯协议整合第三方PAT工具或
设备，整合处理相关数据，反馈用于工艺控制。核心部件和
软件自主可控，其中至少2种核心部件/材料/软件系统从关
键部件和耗材、关键工业操作系统类揭榜单位采购并应用验
证，至少3家用户单位采购应用。
（二）细胞平行生物反应器
榜单任务：开发一次性搅拌式微型培养罐及其制造工
艺，建立非均相流场物质传输模型，支持ATF灌流培养，突
破微环境精准调控、多模态原位在线传感和可扩展平行控制
等关键技术，融合正交试验设计、过程分析和多元变量分析
工艺开发方法，研制平行生物反应器，实现高通量智能化细
胞平行培养，提高细胞筛选和工艺优化效率。
预期目标：到2027年完成平行生物反应器开发，培养
罐体积不超过250mL，单机通道数≥24，搅拌转速范围
0~1200rpm，搅拌转速偏差±1rpm，混匀时间≤25s，温度控
制范围10~65℃，温度控制稳态偏差±0.05℃，pH控制范围
2
5~8，pH控制偏差±0.05，溶氧控制偏差±2%，氧传递系数
-1
Ka2~20/h，培养结果关键参数偏差±5%。通过配备3轴机
L
械臂或其它等效方式实现高控制精度，可自动接种、自动补
料、自动诱导、自动化采样与分析。系统无故障连续工作≥
60天，四气系统通气量范围0.001~0.5VVM，控制精度≤
0.001VVM。工业控制单元软件具有审计追踪功能，具有三
级以上权限管理，可扩展第三方PAT工具或设备（如拉曼），
同时可进行级联反馈调控。核心部件和软件自主可控，其中
至少2种核心部件/材料/软件系统从关键部件和耗材、关键
工业操作系统类揭榜单位采购并应用验证。
（三）大型细胞生物反应器系统
榜单任务：开发大型智能化不锈钢生物反应器系统，重
点攻关反应器过程控制技术、多参数检测技术、数据智能分
析、