富集空气除菌
无菌空气是为生产菌的繁殖和代谢提供足够的溶解氧，利用气体分离膜除菌效果好，同时可以提高空气中的氧浓度，得到富集氧气，这可以大大提高生化反应器中的溶氧系数。
培养基灭菌
由于动物细胞培养基含有对热不稳定的血清、激素等物质，常用的蒸汽灭菌方法不适用，使用膜分离法可以达到除菌的目的。同样，在连续发酵工艺中，采用膜分离技术除去流加培养基中的杂菌具有快速、方便、节能等优点。
对原料预处理
在干酪生产中，用超滤和反渗透技术浓缩原料奶可以降低运输成本并增加干酪的产量;在利用乳清发酵生产乳酸时，用反渗透进行预处理或用超滤澄清以改变原来的品质使适合发酵的要求。食品工业用水可通过超滤除菌，也可以用反渗透一次性完成水的软化和除菌;利用新兴烦人纳滤技术进行水处理时，离子的脱除率很高。
发酵过程的控制
在食品发酵中，菌体和产物浓度对产品都有影响，使用膜生物反应器发酵能够提高生产率，通过膜分离技术富集菌体和除去产物(胞外产物)，减少菌体和产物对发酵的影响，从而提高产量。超滤技术已广泛应用于乙醇、氨基酸、酶类及乳酸、柠檬酸等有机酸的发酵生产中。目前存在的问题是膜的寿命和污染问题，随着新型膜的出现其应用会推广，日本用陶瓷膜反应器发酵生产氨基酸已达到中试和生产规模。
