植物甾醇可以通过降低胆固醇含量减少心血管病的发病几率,被国家食品药品监督管理局(SFDA)列为新资源食品[1]。但是植物甾醇的结晶形式在食品中的溶解性较差,加大了应用于食品中的难度。植物甾醇脂肪酸酯是植物甾醇与脂肪酸通过实验室自制硅藻土固定化脂肪酶催化酯化反应生成的产物,但是在反应过程中,体系粘度大,混合传质效果不佳,使得加大进一步放大反应体系的难度。因此采用计算流体力学(CFD)模拟植物甾醇和油酸无溶剂酯化合成体系,对搅拌式生物反应器进行设计与放大,为植物甾醇脂肪酸酯的工业化提供理论依据,并且最后通过实验验证模拟建立模型的正确性。首先采用CFD模拟5 L反应体系,应用多重参考系法和层流模型,对5L体系的粘度、搅拌器类型、空气分布器类型、搅拌转速、通气速率的等方面对比从而得出最优搅拌转速为200 rpm,最佳通气速率4.5 L/min,最佳桨型为变框式桨-四斜叶-2,最佳空气分布器为盘绕圆式,模拟体系粘度在稳定粘度600 cp进行模拟。之后采用相同的建模方法建立30 L反应体系、300 L及1t体系中,得到最优桨型变框式-六斜叶组合桨及变螺带-六斜叶组合桨。最后使用实验手段,按照底物摩尔比4:1,加1335 g油酸,484g植物甾醇,硅藻土固定化酶酶量18000U/g,水活度15%rh,55 ℃反应96h,原浆型植物甾醇转化率为55.2%,优化桨型锚式-四斜叶组合桨转化率为73.4%,最优桨型变框式桨-四斜叶-2转化率为92.1%,较原浆型提高36.9%,验证所建模型的正确性。