第2章 发酵设备课件

发酵工程2/jing/C76/zcr-1.htm南阳师范学院生命科学与技术学院发酵工程第一章发酵工程总论第二章发酵设备第三章发酵工业原料及其处理第四章发酵灭菌与无菌空气制备第五章发酵菌种的制备第六章发酵工业放大第七章微生物发酵机制第八章发酵动力学第九章发酵过程工艺控制第十章发酵染菌及防治第十一章发酵工业废物、废水处理和资源化技术第十二章展望发酵工程种子扩大培养培养基配制空气除菌培养基灭菌发酵生产下游处理发酵设备发酵工程的一般流程废弃物资源化、无害化产品发酵类型和设备固体发酵盘曲、帘曲——曲盘、帘子等，自然通风发酵池、窖、地缸——相对密闭不通风厚层通风制曲——曲箱，机械通风旋转培养——转鼓型发酵罐，机械通风液体发酵厌气发酵——厌气发酵罐，密闭不通风好气发酵密闭通风机械搅拌通风通风搅拌非循环式循环式通风式发酵罐自吸式发酵罐伍式发酵罐，内循环文式发酵罐，外循环非循环式循环式——空气带升式发酵罐鼓泡式发酵罐塔式发酵罐1反应器分类及设计的原则和目标2微生物细胞反应器-发酵罐3空气除菌设备4产品纯化设备第二章发酵设备与反应器发酵工程1反应器分类及设计的原则和目标第二章发酵设备与反应器1.1反应器的分类1.2反应器的设计目标和原则1.1反应器的分类提供生物体生长和产物形成的各种条件（？），促进微生物的代谢，达到低能耗、高产量的目的；

生物反应器应应满足无菌的要求；反应器的结构应尽量简单，便于清洗和灭菌。1.1反应器的分类生物作用剂酶催化反应器细胞反应器细胞或组织的代谢要求厌氧反应器好氧反应器光照反应器膜生物反应器反应器结构罐式、管式、塔式、膜式反应器生物反应器是进行生物反应的核心设备，无论是使用微生物、酶或动植物细胞（或组织）作为生物催化剂，所需要反应器都应具备：1.2反应器的设计目标和原则判断生物反应器好坏的唯一标准是该装置能否适合工艺要求以取得最大的生产效率。

1）反应器具备条件A严密的结构；B良好的液体混合性能；C较高的传质、传热性能；D结构简单，能耗低；E配套而又可靠的检测和控制仪表。2）反应器设计的目标

生物反应器设计的主要目标是获取高质量、低成本的成品。而做到低成本的一个重要因素是增效节能。1.2反应器的设计目标和原则3）生物反应器设计应遵循原则⑴生物反应器应具有适宜的径高比。满足不同生物体生长代谢的溶氧和厌氧需求。⑵应承受一定的压力。满足正常工作和灭菌时的压力、温度要求，因此罐体各部件要有一定的强度，能应承受一定的压力。⑶有搅拌通风装置的反应器能使气液固三相充分混合，满足物料必须的溶氧要求。1.2反应器的设计目标和原则3）生物反应器设计应遵循原则⑷反应器应尽量减少死角，消除藏垢积污场所，保证灭菌彻底。⑸反应器应有恰当的冷却装置和冷却面积，满足生物体生长代谢过程中的温度要求。⑸尽量减少法兰连接，防止因设备震动和热膨胀，引起法兰连接处移位，造成污染。⑹保证灭菌工作的顺利进行，培养系统中已灭菌部分地区与未灭菌部分之间不能直接连通；某些部分能单独灭菌。2微生物细胞反应器-发酵罐第二章发酵设备与反应器2.1机械搅拌发酵罐2.2其他类型发酵罐2.3搅拌轴功率的计算厌氧发酵罐好氧发酵罐对氧的需求酒精、啤酒、丙酮、丁酮和乳酸等氨基酸、抗生素、酶制剂等液体培养基的灭菌连消塔-喷淋冷却连续灭菌流程液体培养基的灭菌喷射加热-真空冷却流程液体培养基的灭菌板式换热器灭菌流程糖化麦芽汁煮沸锅用于麦汁的煮沸和浓缩，把麦汁中多余水分蒸发掉，使其达到要求浓度，并加入酒花浸出酒花中的苦味及芳香物质，还有加热凝固蛋白质、灭菌、灭酶的作用。糖化糖化醪过滤槽主要用于醪液的糖化和麦汁的过滤。糖化淀粉水解制糖淀粉水解为葡萄糖的方法有酸解法、酶解法和酸酶结合法等。1、酸解设备（1）加压罐水解糖化（2）管道水解糖化管道糖化法是将加了酸的淀粉乳用泵输送，流经管道，用蒸汽直接或间接加热，使淀粉乳糊化、糖化，在一定温度下流经其余管道，在他端流出，达到需要的糖化程度。2、酶解设备酶解分为液化和糖化两步。（1）液化升温液化法、高温液化法和喷射液化法。喷射液化器构造示意图

喷射液化器（2）糖化2.1机械搅拌通风发酵罐发酵罐的基本条件

适宜的径高比（高与直径的比值为2.5—4）能承受一定压力、温度搅拌通风装置保证气液充分混合具有足够的冷却面积死角少，灭菌彻底轴封严密，泄漏少发酵罐的基本结构2.1机械搅拌通风发酵罐2.1机械搅拌通风发酵罐发酵罐的搅拌器功能：打碎空气（径向），使发酵液充分混合（轴向）类型：平叶式、弯叶式、剑叶式叶片数量：一般6片，最少3片，最多6片2.1机械搅拌通风发酵罐发酵罐的换热装置夹套式换热装置：结构简单，死角少，利于灭菌，降温效果较差，适用于小型发酵罐。竖式蛇管换热装置：降温效果较好，节水。竖式列管（排管）换热装置：降温效果好，但要求水源充足。2.1机械搅拌通风发酵罐挡板作用：克服涡流，将经向改变为轴向流动，增加溶氧速率。大小：宽，0.1-0.12D；长，液面至罐底。位置：与罐壁的间距，1/5-1/8W。数量：4块，竖式蛇管换热装置也起一定挡板作用。2.1机械搅拌通风发酵罐机械消泡方法罐内消泡：在发酵罐内消除泡沫耙式消泡桨、碟式消泡器等罐外消泡：将泡沫引出发酵罐外，消泡后再 返回罐内旋转叶片消泡器、离心式消泡器等2.1机械搅拌通风发酵罐耙式消泡桨2.1机械搅拌通风发酵罐碟片式消泡器优点：消泡能力强，功耗小

缺点：结构复杂，维护麻烦2.1机械搅拌通风发酵罐旋转叶片罐外消泡2.1机械搅拌通风发酵罐离心力罐外消泡二、其他类型发酵罐液体深层厌气发酵设备酒精发酵罐的结构2.1其他类型发酵罐自吸式发酵罐

非循环机械搅拌二、其他类型发酵罐伍式发酵罐（循环机械搅拌）二、其他类型发酵罐带升式发酵罐（循环通气搅拌）2.2其他类型发酵罐塔式发酵罐（非循环通气搅拌）2.2其他类型生物反应器生物反应器：为特定的细胞或酶提供适宜的增殖或进行特定生化反应环境，并且都是利用生物催化剂进行生化反应的设备。其他类型生物反应器动植物细胞反应器2.2其他类型生物反应器生物滤池——污水处理2.2其他类型生物反应器生物转盘法——污水处理出水进水进水出水其他类型生物反应器接触氧化法和流化床法——污水处理2.2其他类型生物反应器立式多段发酵塔——固体废弃物处理其他类型生物反应器卧式回转圆筒形发酵仓——固体废弃物处理2.2其他类型生物反应器高温动态二次堆肥车间——固体废弃物处理2.2其他类型生物反应器生物吸收法——生物除臭其他类型生物反应器堆肥滤池法——生物除臭堆肥滤池法固体发酵特点固体发酵的优点原料简单不易被污染回收产品容易通气较易实现，节能发酵废料可用作饲料2.2其他类型生物反应器固体发酵设备固体发酵设备

更先进的机械通风发酵设备如上图所示，可实现自动化控制。我国采用单层旋转制曲设备较多。此外还有卧式固体发酵罐。动物细胞培养生物反应器悬浮培养反应器贴壁培养反应器载体悬浮培养反应器植物细胞培养生物反应器此外还有微藻培养光合生物反应器发酵工程实验室摇瓶-小试-中试5L小试5L-50L二级发酵装置2.3搅拌轴功率的计算发酵罐直径D（m）、搅拌器直径d（m）液柱高度HL（m）、搅拌器形式、搅拌器转速n(r·min-1)、液体粘度µ（Pa·S）、液体密度ρ（kg/m3）、重力加速度g（m/s2）以及有无档板等。轴功率（W）：P=Ø（n、d、ρ、

µ、g

）目前，一般每立方米发酵培养液的功率吸收为1-3.5KW。应考虑的因素：1、分为轴向和径向推进两种型式。前者为螺旋桨式，或者为涡轮式。（1）螺旋桨式搅拌器顺时针和逆时针旋转分别将液体向下和向上推进，形成轴向的螺旋运动。其混合效果较好，但造成的剪率较低，对气泡的分散效果不好。常用以提高液体循环速度。螺距一般等于搅拌器直径。2.3搅拌轴功率的计算（一）搅拌器的型式与流型(2)圆盘平直叶涡轮搅拌器圆盘的作用：无菌空气由单开口管通至搅拌器下方，大的气泡受到圆盘的阻挡，避免从轴部的叶片空隙上升，保证了气泡的更好的分散。圆盘平直叶涡轮搅拌器具有很大的循环输送量和功率输出，适用于各种流体，包括粘性流体、非牛顿型流体等。(3)圆盘弯叶涡轮搅拌器圆盘弯叶涡轮搅拌器的搅拌流型与平直涡轮的相似，但前者造成的液体径向流动较为强烈，因此在相同的搅拌转速时，前者的混合效果较好。但由于前者的流线叶型，在相同的搅拌转速时，输出的功率较后者的为小。因此在混合要求特别高，而溶氧速率相对要求略低，可选用圆盘弯叶涡轮。(4)圆盘箭叶涡轮搅拌器其搅拌流型与上述两种涡轮相近，但它的轴向流动较强烈，但在同样转速下，它造成剪率低，输出功率也较低。2、流型搅拌器在发酵罐中造成的流型，对气固液相的混合效果、氧气的溶解、热量的传递都影响较大。搅拌器造成的流体流动型式不仅决定于搅拌器本身，还受罐内附件及其安装位置的影响。（1）罐中心装垂直螺旋桨搅拌器的搅拌流型周边无挡板：轴中心形成凹陷的漩涡。周边有垂直挡板：液体的螺旋状流受挡板折流，被迫向轴心方向流动，使漩涡消失。（2）涡轮式搅拌器的流型在涡轮平面的上下两侧形成向上和向下的两个翻腾。如不满足全挡板条件，轴中心位置也有凹陷的漩涡。（3）装有套筒时的搅拌器搅拌流型在罐内与垂直的搅拌器同中心安装套筒，可以大大加强循环输送效果，并能将液面的泡沫从套筒的上部入口，抽吸到液体之中，具有自消泡能力。例如，伍式发酵罐。分为搅拌器在套筒外和套筒外两种。（二）搅拌器轴功率的计算发酵罐液体中的溶氧速率以及气液固相的混合强度与单位体积液体中输入的搅拌功率有很大关系。在相同的条件下，输入于单位体积不通气液体中的功率要大于通气液体中的功率。1、单只涡轮在不通气条件下输入搅拌液体的功率P0的计算所谓搅拌器输入搅拌液体的功率，是指搅拌器以既定所速度迴转时，用以克服介质的阻力所需要的功率，或简称轴功率。它不包括机械传动的摩擦所消耗的功率，因此它不是电动机的轴功率或耗用功率。一个具体的搅拌器所输入搅拌液体的功率决定于：叶轮与罐的相对尺寸、转速、流体的物性、挡板的尺寸和数目等。2、多只涡轮在不通气条件下输入搅拌液体的功率计算在大的发酵罐中，深度较大，只用一只涡轮则搅拌效果不佳，故一般在同一搅拌轴上装置相同尺寸2～3只涡轮。在相同转速下，多只涡轮比单只输出更多的功率，其增加的程度除了叶轮个数之外，还决定于叶轮间的距离S。有三种情况(1)S=0实际变为一只涡轮，P=P1

(2)S>S0,互不干扰，P=2P1

(3)0<S<S0,相互干扰，液体在相邻的区间内部分重合，P<2P1对于多只涡轮，若符合下述条件则Pn＝nP.（1）对非牛顿型流体：S=2D,牛顿型：S=2.5～3.0D（2）静液面至上涡轮距离：0.5～2D（3）下涡轮至罐底的距离：C=0.5～1.0DS过小，不能输出最大功率，S过大，则中间区域搅拌效果不好。3、通气液体机械搅拌功率Pg的计算（三）非牛顿流体特性对搅拌功率计算的影响

通风发酵罐中溶氧速率与通气、搅拌的关系（一）双膜理论

只有溶解于培养液中的氧才能为其中的微生物所利用。空气被分散成细小的气泡，尽可能增大气液两相的接触界面和接触时间，以促进氧的溶解。氧的溶解过程实质上就是气体吸收过程，这一过程可以用气体吸收的基本理论即双膜理论阐明。双膜理论的基本前提：（1）气泡和液体之间存在界面，两边分别有气膜和液膜，均处于层流状态，氧分子只能借浓度差以扩散方式透过双膜，气体和液体主流空间中任一点的氧分子浓度相同。（2）在双膜之间的界面上，氧气的分压强与溶于液体中的氧的浓度处于平衡关系。（3）传质过程处于稳定状态，传质途径上各点的氧浓度不随时间而变。（二）测量体积溶氧系数KLa的方法测定方法：亚硫酸盐氧化法、极谱法、氧的物料衡算法和溶氧电极法等。1、亚硫酸盐氧化法2、溶氧电极法是一种参量变换器，把溶氧浓度转变成一个与之呈线性关系的电流量。这种溶氧电极能耐蒸汽杀菌时的高温，可以固定装在发酵罐上，连续的测量培养液中溶氧浓度，此法为当前测量溶氧浓度的常用方法。（三）KLa与设备参数操作变数间的关系(影响溶氧系数KLa的主要因素)从前面所述：氧传递速率NV=KLa(C*-C)因此影响NV的主要因素有溶氧系数KLa值和推动力C*-C。要提高NV，需要提高Kla。与Kla有关系的有搅拌、空气线速度、空气分布器、发酵液性质等。与推动力有关的有发酵液浓度、氧分压、发酵液性质等。

1.搅拌(1)目的:

a.扩散气流，强化气流的湍流程度，使气液固三相更好接触，提高溶氧速率。

b.使微生物悬浮液混合一致促进代谢产物的传质速率。搅拌可分三方面改善溶氧速率：a.把空气打成细泡，从而增加有效界面传递面积。b.搅拌使液体形成湍流，可以延长气泡在液体中心的停留时间。c.加强液体湍流，减少气泡周围液膜厚度，减少液膜阻力，从而增大KLa值。

搅拌使菌体分散，避免结团，有利于固体传递中的接触面积增加使推动力增加。但是过渡强烈的搅拌，产生的剪切作用大，对细胞有损伤，特别是丝状菌的发酵类型，更考虑到剪切力对细胞的损伤。

对KLa值有影响的：搅拌器的形式，直径大小，转速，组数，搅拌器间距以及在罐内相对位置。一般地说，增加搅拌器直径D对增加搅拌循环量有利，增加转速对提高溶氧系数有利。

2.空气流速机械搅拌通风发酵罐的溶氧系数KLa与通气线速度Vs有关系：KLa正比于空气线速度Vs，当加大通风量Q时，Vs相应增加，溶氧增加。但是，另一方面，增加Q，在转速N不变时，Pg会下降，又会使KLa下降。同时Vs过大时，会发生过载现象。这时浆叶不能打散空气，气流形成大气泡在轴周围逸出。使搅拌效果和溶氧速率都大大降低。因此，单纯增大通风量来提高溶氧系数并不一定取得好的效果。因此，只有在增大Q的同时也相应提高转速N，使Pg不至过分降低的情况下，才能最有效地提高Kla。

3.空气分布装置

空气分布装置有单管、多孔环管和多孔分支环管等几种。当通风量很小时，气泡的直径与空气喷口直径的1/3次方成正比，也就是说喷口直径越小，溶氧系数越大。但是，一般发酵工业的通风量远远超过这个范围，这时气泡直径只与通风量有关，与喷口直径无关。

4.发酵罐内柱高度据报道，当H/D（高径比）从1加到3时，KLa可增加40％左右。当H/D从2增加到3时，KLa增加20％。由此可见，H/D小，氧利用率小，氧利用率差。H/D太大，溶氧系数增加不大。相反由于罐身过高液柱压差大

气泡体积被压缩，以至造成气液界面小的缺点。H/D大，厂房要求也高，一般H/D＝1.7～4，以2～3为宜。5.发酵液的物理性质

有些有机物质，如蛋白胨，能降低KLa值。当水中加入1％蛋白胨时，会将KLa减少到原来的1/3左右，同时气泡直径减少15％左右，而KLa值降到未加蛋白胨时的40％左右。在发酵过程中，营养物质的利用,代谢产物的积累，菌体的繁殖都会改变培养液的粘度、表面张力、离子强度等。从而影响气泡大小、气泡稳定性和氧的传递速度。培养物浓度增大、粘度增大、KLa值降低。

6.温度温度对溶氧系数KLa的影响可用下式来表示；

上式可以看出，KLa随温度升高而增大。

7.氧分压根据亨利定律，增大氧分压可提高溶氧浓度，从而增大推动力（C*-C），增大溶氧速率。采用纯氧、含氧量高的空气、增大罐压三种方法均能增大氧分压。但采用纯氧在经济方面是不合算的；增大罐压使空气压力要求增大，整个设备耐压要求也提高了。综上所述，提高K的途径：(1)增加搅拌器转速N、以提高Pg、可以有效提高KLa;(2)增大通气量Q、可提高Vs。只有在增大Q的同时也相应提高N，不使Pg过分下降的情况下才会有效。(3)为了提高NV，除了提高KLa之外，提高C*也是可行的方法。3空气除菌设备第五章发酵设备与反应器2/jing/C76/zcr-1.htm3空气除菌设备加热灭菌（220°C，20秒）

[灭菌彻底，能耗大，成本高]电除菌

[除菌效果差，仅用于初除菌]辐射灭菌

[254-265nm效果最佳，仅限表面灭菌]介质过滤除菌

[主流的除菌方式]空气灭菌方法3空气除菌设备一、介质除菌（介质过滤）的原理惯性冲击滞留作用原理拦截滞留作用原理布朗扩散作用原理重力沉降作用原理静电吸附作用原理3空气除菌设备二、介质过滤效率的过滤器的计算介质层厚度：1N0L=—ln—KN空气过滤器直径：D=（4Q/Πωg）-2K—过滤器的除菌效率；N

—过滤器出口空气中的含菌量；

ωg

—气体流速；Q—发酵罐每分钟用空气量。3空气除菌设备三、空气除菌设备空气过滤除菌的目的Ns<10-3个/m3，同时使空气有一定压力空气过滤除菌流程普通空气冷却除菌流程高效前置过滤除菌流程3空气除菌设备普通空气冷却除菌流程3空气除菌设备高效前置过滤除菌流程3空气除菌设备过滤介质棉花、玻璃纤维、纸、

活性碳、石棉滤板、

烧结材料过滤介质等过滤器结构3空气除菌设备空气过滤的附属设备初过滤器： 减轻主过滤器负荷，防止空压 机磨损空气贮罐： 维持压力稳定，沉降油雾气液分离器：冷凝水雾和油雾空气冷却器：降温、降压、冷凝设备与管道的灭菌设备灭菌压力（MPa）灭菌时间（min）灭菌锅0.09820-30种子罐、发酵罐、计量罐、管道等0.147MPa45空气过滤器0.147MPa1204产品纯化设备第五章发酵设备与反应器2/jing/C76/zcr-1.htm一）离心分离设备1．碟片式离心机2.管式离心机3．倾析式离心机二）过滤设备1．板框过滤机2.真空转鼓过滤机3．硅藻土过滤机三）其他固液分离设备

切向流过滤双水相萃取吸附法一、两相分离设备碟片式离心机的结构及操作密闭转鼓内设有数十个至上百个锥角为60～120的锥形碟片。简单的碟式离心机没有自动排渣装置。自动除渣碟式离心机在四壁上开设若干喷嘴（或活门）。（二）加压过滤机1、板框式及板式压滤机(1)板框式压滤机过滤洗涤卸渣清洗滤布过滤滤板和滤框间隔排列，框两侧覆以滤布，形成空腔供滤板支撑、压紧。滤板的作用：支撑滤布，提供滤液流出的通道。正方形，角端开有小孔，两面制成沟槽，与滤出口和洗水孔道连通。滤框的作用：提供滤浆进入的空间，容纳滤饼，总框数由其生产能力和悬浮液固体浓度确定。滤液引出方式：明流和暗流。(2)凹腔板式压滤机全由滤板并列而成。滤板：凹面形圆盘，合并后形成凹腔，板的两侧是滤布。(3)自动板筐式压滤机特点：板框压紧、过滤、洗涤、卸饼和清洗等操作可在10min内自动完成。板、框各有4个角孔，滤布是首尾封闭的整体，过滤、洗涤。卸渣：拉开框，降框。滤布洗涤：传动装置带动环形滤布围轴旋转。（三）真空过滤机（转筒式真空过滤机）原理：真空过滤设备采用大气与真空之间的压强差作为过滤操作的推动力。转筒式真空过滤机主体是一个由筛板组成能转动的水平圆筒，表面有一层金属丝网，网上覆盖滤布，筋板分隔成若干个空间，分配头内沿径向隔离成3个室。当圆筒缓慢旋转时，筒内每一空间相继与分配头中的1，2，3室相通，可顺序进行过滤、洗涤、吸干、吹松、卸饼等项操作。即整个圆筒分为过滤区、洗涤及脱水区、卸渣及再生区3个区域。过滤区：空间与真空管连通（吸滤）洗涤及脱水区：空间也与真空管连通，吸入洗涤水，吸干滤饼。

卸渣及再生区：与压缩空气管路连通，压缩空气由筒内向外，穿过滤布而将滤饼吹松，随后由刮刀刮除。吹净残渣，滤布再生。优点：

１连续化操作，

２机械化程度高，劳动强度低，

３处理量大，滤渣洗涤良好。缺点：１辅助设备较多，２滤渣含水量较高，３不能过滤较细和较粘的物料索氏抽提仪（固液抽提仪，固液萃取设备）主要特点1.抽提速度快，45-60min即可完成抽提，无需烘干。2.在溶剂回收的步骤中充入惰性气体可防止脂肪氧化。3.4种抽提:索氏抽提,索氏双加热,热抽提,连续流法。4.可用水作为抽提溶剂。5.四个工位可两两独立工作。快速溶剂提取仪美国(ASI)公司的压力溶剂提取仪，通过外加压力提高溶剂的沸点，进而增加物质在溶剂中的溶解度，是现代样品分析前处理技术的最佳选择。大量的实验表明：该方法具有环保、高效、清洁、快速等诸多特点，已被美国EPA推荐为3545A标准方法,可广泛地用于环保、食品、天然植物、聚合物工业等各个领域。固相萃取装置

主要特点1.独特的下收集瓶结构，使处理废液更加方便，同时可防止交叉污染。2.一次可处理12个样品，其功能满足进口同类产品要求。3.可配合的各种支架和接头适合各种处理方法

离子交换与色谱分离设备1、离子交换设备2、色谱分离设备

2/jing/C76/zcr-1.htm一、离子交换设备根据物质吸附性质的不同，可用吸附法进行分离；根据分子电离（电负性）的差异，可用离子交换法、电泳法和等电聚焦法等进行分离；根据分子形状和大小的不同，可用凝胶过滤层析、膜分离等分离；根据配体特异性的不同，可用亲和层析法进行分离。

现有的离子交换设备按结构型式分为罐式、塔式、槽式等。按操作方式分为间歇式、周期式与连续式；按两相接触方式的不同，可分为固定床、移动床、流化床等。其中固定床设备是现今应用最多的离子交换设备；使用单一交换柱不能连续生产，多柱串联虽可实现连续生产，但设备投资增加。（一）间歇式离子交换设备一般的离子交换罐为具有椭圆形封头的圆筒形设备，树脂层高度约占圆筒高度的50～70%，须留有充分的空间，已备反冲时树脂层的扩胀。交换罐上部溶液分布装置，使溶液均匀通过树脂层。罐底有多孔板、筛网及滤布以支持树脂层，或者用块石英石或卵石直接铺于罐底以支持树脂层。

1、反吸附离子交换罐（流化床）

被交换的溶液由罐的下部导入，其流速和粘度以使树脂在罐内呈沸腾状态而不溢出罐外为宜，交换后的溶液则由罐顶的出口溢出。

优点：省去菌丝过滤、液固两相接触面大而且较均匀，操作时不产生短路、死角，以及流速大和生产周期短

缺点：树脂的饱和度不及正吸附的高、罐内树脂高度要比正吸附时低一点，以免树脂外溢。2．固定床离子交换设备用多孔陶土板、粗粒无烟煤、石英砂等作为树脂支撑体。被处理的溶液从树脂上方加入，经过分布管使液体均匀分布于整个树脂的横截面。加料方式：重力式和压力式。再生方式：顺流与逆流两种。逆流再生有较好的效果，再生剂用量可减少；但要发生树脂层的上浮。如将阳、阴两种树脂混合起来，则制成混合离子交换设备,可避免采用单床时溶液变酸及变碱的现象，因而可减少目标产物的破坏。

另外，有一些离子交换器既可用于固定床的操作，也可用于流化床的操作。3、薄膜压滤式离子交换设备

当溶质的吸附扩散变得非常慢的时候，细微分开的树脂就会有利于吸附。因为其表面积大，易于吸附扩散。但细微分开的树脂也存在水力问题，即压缩产生的阻力较大。薄膜压滤式离子交换设备可解决这一问题，即在加压情况下不会压缩树脂饼，防止阻力增大。4、活动式自动化离子交换设备

（二）半连续移动床式离子交换设备

移动床离子交换设备是一种半连续式离子交换装置。特点：离子交换与树脂再生、清洗分别在设备的不同单元中进行。

系统运行过程为：待处理液进入处理柱后，树脂随待处理液一起在柱内流动，同时进行交换反应。树脂悬浮液流到中间循环柱，进行固液分离，处理水外排。当再生信号发出，水处理系统内部分树脂进入饱和树脂存