项目名称：生物发酵培养基一体化集中投料配料系统

供货单位：南京市普非森电气自动化科技有限责任公司

适用场景：生物发酵车间多品种粉体原料集中拆包、缓存、计量配料、分布式投料至发酵罐 / 反应釜；全系统满足爆炸性气体环境 2 区 Ex d IIB T4 Gb（行业俗称 BT4） 防爆要求，配套完整验收与验证文件，适配发酵生产质量管理体系审计

一、项目概述

本方案针对生物发酵行业培养基原料（淀粉、葡萄糖、酵母粉、蛋白胨、无机盐等粉体 / 颗粒物料）的投料配料需求，采用PFS-ZP 系列一体化集中投料配料系统，构建 “集中拆包 — 密闭输送 — 精准配料 — 定向投料 — 全程管控” 的全流程自动化作业体系。

系统产能覆盖1~15t/h柔性可调，可同时对接多台发酵罐与反应釜，实现多物料配方自动计量、多罐号定向密闭投料；全系统电气部件均采用隔爆型 BT4 配置，适配爆炸性气体环境 2 区工况，同时兼顾粉体作业静电防控与密闭控尘要求。

系统严格遵循生物发酵生产卫生规范，采用卫生级无死角结构设计，可有效避免物料交叉污染与杂菌污染；配套完整的出厂资质、安装调试、验证确认、质量管理四大类验收文件，可直接支撑企业质量体系审计与防爆合规验收，大幅降低人工投料强度，提升配料精度与生产稳定性。

二、设计依据与核心工况参数

2.1 设计执行标准

防爆安全标准

• 《爆炸性环境 第 1 部分：设备 通用要求》GB 3836.1-2010

• 《爆炸性环境 第 2 部分：由隔爆外壳 “d” 保护的设备》GB 3836.2-2010

• 《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB 50058-2014

• 《粉尘防爆安全规程》GB 15577-2018（兼顾粉体作业安全）

生物发酵与卫生标准

• 《制药机械（设备）验证导则》JB/T 20190-2018

• 《生物工程建设项目设计标准》GB 50985-2014

• 《食品生产通用卫生规范》GB 14881-2013

• 接触物料不锈钢卫生级表面粗糙度规范

计量与输送标准

• 《重力式自动装料衡器》GB/T 27739-2011

• 南京普非森自动化粉体输送与配料系统企业设计标准

2.2 核心工况参数

三、系统总体架构与设计原则

3.1 系统总体架构

整套系统采用 “集中管控、分区作业” 的布局逻辑，由六大核心单元闭环组成，实现从原料拆包到罐区投料的全流程自动化、密闭化、可追溯：

1. 集中拆包投料单元：吨袋无尘拆包机 + 小袋无尘投料站，适配不同包装规格原料的无尘拆包作业

2. 原料缓存仓储单元：多品种独立缓存料仓，保障连续生产缓冲，避免物料中断

3. 密闭输送单元：负压上料 + 正压稀相输送组合，实现拆包到缓存、配料到受料罐的全密闭转运

4. 自动计量配料单元：多工位减重式计量系统，按配方精准完成多原料配比

5. 分布式投料单元：多支路分配系统，将配好的物料定向输送至指定发酵罐 / 反应釜

6. 防爆中控管控单元：隔爆型现场控制柜 + 非防爆区中控上位机，实现全流程自动化管控与数据追溯

3.2 设计核心原则

1. 防爆安全优先：以隔爆电气为核心，配套静电防护、密闭控尘、超温保护多重机制，严守防爆安全底线

2. 卫生合规适配：针对生物发酵防染菌、防交叉污染需求，采用卫生级材质与无死角结构

3. 计量精准可靠：独立称重单元 + 误差补偿算法，保障培养基配比精准，稳定发酵批次质量

4. 柔性生产适配：产能 1~15t/h 可调，支持多配方存储、多罐号切换，适配不同规模发酵生产

5. 全流程可追溯：生产数据自动记录，批次信息全程可查，满足发酵生产质量管理要求

四、核心单元设备技术参数

4.1 集中拆包投料单元

适配吨袋与小袋两种包装形式，兼顾大产能主原料与小批量辅料的无尘拆包需求。

PFS-TD1000-GB 隔爆型吨袋无尘拆包机

PFS-200Y-GB 隔爆型小袋无尘投料站

作为辅料补充投料设备，适配 5~25kg 小包装原料，参数同医药级隔爆投料站标准配置，满足 BT4 防爆与卫生级要求。

4.2 原料缓存仓储单元

对应不同原料配置独立缓存料仓，实现物料分区存储、连续供给。

4.3 密闭输送单元

采用 “负压上料 + 正压配送” 的组合输送方案，兼顾效率与多卸料点适配性。

1. 拆包至缓存仓：负压真空输送

• 采用大流量隔爆型真空上料机，单台输送能力 10~20t/h

• 全密闭管道输送，无粉尘外泄，物料无接触污染

• 防静电过滤系统，脉冲反吹清灰，运行稳定

2. 配料后至罐区：正压稀相输送

• 输送能力：5~15t/h，适配系统**产能

• 动力源：隔爆型无油罗茨风机，洁净压缩空气为介质

• 输送管路：304 不锈钢卫生级镜面管，快装卡箍连接，每段静电跨接

• 分配装置：隔爆型多路分路阀，自动切换输送路径，支持 10 台以上受料罐定向投料

• 吹扫功能：投料完成后自动气扫管路，降低物料残留，避免交叉污染

4.4 自动计量配料单元

系统核心单元，采用多工位独立减重式计量方案，保障多物料配料精度。

4.5 分布式投料单元

实现配料完成后物料向多台发酵罐、反应釜的精准定向投料。

• 每个受料罐进料口配置独立进料阀、料位确认开关、排气除尘接口

• 物料通过密闭管道直连罐顶进料口，全程无敞开环节，避免杂菌污染与粉尘外泄

• 系统内置罐号管理逻辑，投料前自动校验罐号与配方匹配性，杜绝错投、混料

• 投料完毕自动执行管路气扫，减少管壁残留，保障投料量精准

4.6 防爆中控管控单元

采用 “现场隔爆控制 + 中控集中管理” 的架构，兼顾防爆安全与操作便捷性。

1. 现场隔爆控制柜

• 柜体防爆等级：Ex d IIB T4 Gb，高强度铸铝 / 钢板焊接隔爆外壳

• 核心配置：防爆 PLC、防爆显示操作终端、防爆继电器

• 功能：现场设备联动控制、数据采集、故障报警、手动 / 自动模式切换

2. 中控上位机系统（布置于非防爆区）

• 配方管理：新建、编辑、存储生产配方，设置投料量、投料顺序、目标罐号

• 实时监控：全系统设备运行状态、料位、称重数据、输送状态可视化展示

• 数据追溯：自动记录生产批次、物料种类、投料重量、时间、操作人员、对应罐号，数据可存储、查询、导出

• 报警管理：堵料、缺料、压差超标、温度超限、设备故障的声光报警与历史记录

• 系统对接：预留 DCS/ERP 系统标准接口，可接入工厂中控一体化平台

五、标准化作业工艺流程

5.1 生产前准备

1. 操作人员穿戴防静电劳保用品，确认现场环境合规

2. 检查系统接地、防爆部件、管路密封、压缩空气压力正常

3. 在中控系统调用对应生产配方，确认原料种类、配比、目标受料罐号无误

5.2 集中拆包与原料缓存

1. 吨袋 / 小袋原料送入集中拆包站，密闭环境下完成拆包

2. 拆包后的物料通过负压真空输送至对应品种的缓存料仓

3. 料仓料位实时监控，达到高料位自动停止上料，低料位自动提示补料

5.3 自动计量配料

1. 启动配料程序，系统按配方设定的顺序与重量，依次启动各物料计量单元

2. 采用快慢双速下料，接近目标值时自动切换为小给料，配合误差补偿算法保障精度

3. 单种物料计量完成后自动进入下一物料，全部物料计量完成后生成配料完成信号

5.4 定向输送与罐区投料

1. 系统自动开启对应目标罐的输送支路与进料阀门

2. 配好的物料通过正压稀相输送至指定发酵罐 / 反应釜

3. 投料完成后系统自动执行管路气扫，清除管壁残留物料

4. 关闭罐顶进料阀，生成本批次投料完成记录

5.5 批次收尾与清洁

1. 生产数据自动归档，形成完整批次生产记录

2. 批次切换或生产结束后，按清洁 SOP 对设备、管路进行清洁吹扫

3. 系统复位待机，确认无物料残留、无安全隐患，完成本次作业

六、Ex d IIB T4（BT4）防爆专项设计

6.1 全隔爆型电气配置

• 系统所有带电部件（电机、传感器、电磁阀、称重仪表、控制柜）均采用隔爆型 Ex d IIB T4 Gb，具备国家认可机构颁发的防爆合格证

• 隔爆控制柜采用高强度外壳，严格控制隔爆接合面间隙与长度，可承受内部爆炸压力，阻止火焰与高温气体向外部爆炸性环境传播

• 所有动力、信号线缆均采用防爆穿管敷设，进线口配备防爆密封接头，全程无裸露接点与明线

• 全面适配 IIB 级爆炸性气体环境，覆盖生物发酵场景常见的乙醇、丙酮等易燃易爆介质

6.2 T4 温度组别精准控温

• 所有电气设备**表面温度≤135℃，远低于常见易燃易爆气体引燃温度与原料粉尘着火温度，消除高温点火源

• 风机、电机均内置过热保护模块，温度超限时自动切断电源，杜绝设备异常高温风险

• 输送管路采用大曲率 R=1.5D 弯头，降低粉体高速摩擦升温，避免局部高温积聚

6.3 全链条静电防护体系

• 全系统金属部件设置专用接地端子，整机接地电阻≤4Ω，快速导走粉体摩擦产生的静电

• 输送管路每段配备铜质静电跨接片，消除卡箍连接的绝缘间隙，确保全线静电导通

• 过滤元件、密封件均采用防静电专用材质，表面电阻符合防爆标准，避免表面积聚静电

• 作业人员需穿戴防静电工作服、防静电鞋，消除人体静电点火源

6.4 密闭控尘与安全保护

• 全流程密闭运行，拆包、缓存、输送、投料环节无敞开作业，既避免可燃粉尘积聚，也限制外界爆炸性气体大量进入设备内部

• 系统配置堵料检测、滤芯压差检测、电机过载 / 短路保护，异常状态自动报警并停机

• 缓存料仓、拆包仓均配置防爆泄爆片，极端工况下定向泄压，控制事故影响范围

七、生物发酵行业专项合规设计

7.1 卫生级材质与无死角结构

• 所有接触物料部件均采用 304 不锈钢（可升级 316L），内壁电解抛光，表面粗糙度 Ra≤0.8μm，减少物料与微生物附着

• 料斗、管路转角全部采用圆弧过渡，圆角半径 R≥3mm，焊缝满焊打磨抛光，无凹陷、盲管、外露螺栓等清洁盲区

• 全管路采用卫生级快装卡箍连接，无需专用工具即可快速拆卸，便于离线清洁消毒

7.2 防交叉污染与防染菌设计

• 不同原料采用独立缓存仓、独立计量斗，物理隔离杜绝物料交叉污染

• 输送管路配备自动气扫功能，批次切换时可通过洁净压缩空气吹扫残留；可定制升级 CIP 在线清洗系统

• 全系统密闭正压 / 负压运行，隔绝外界空气、杂菌侵入，保障原料洁净度，降低发酵染菌风险

7.3 全流程批次可追溯

• 系统自动记录每批次生产的原料种类、投料重量、起止时间、对应罐号、操作人员、设备运行参数

• 数据长期存储，支持按批次、时间、罐号多维度查询与导出，满足发酵生产质量追溯要求

• 关键部件提供材质质保书与炉批号，实现原材料质量可追溯

7.4 柔性生产适配

• 产能 1~15t/h 无级可调，同时适配种子罐、中试罐、大生产发酵罐的不同投料量需求

• 支持上百组生产配方存储，可快速切换不同发酵产品的配料方案

• 系统模块化设计，后续可扩展增加物料种类与受料罐数量，适配企业产能升级

八、验收资料文件包

我司随设备交付全套验收资料，覆盖出厂资质、安装调试、验证确认、质量管理四大类，可直接支撑企业质量体系审计与防爆专项验收。

8.1 出厂资质与技术文件

1. 整套设备出厂合格证

2. 接触物料不锈钢材质质保书（含炉批号，可追溯）

3. 密封件、过滤元件材质检测报告（食品 / 卫生级）

4. 全套电气设备隔爆防爆合格证（Ex d IIB T4 Gb）

5. 称重传感器、压力表、压差表等计量器具校准证书

6. 系统总装图、管路布置图、电气原理图、PID 工艺流程图

7. 设备操作维护手册、防爆安全操作规程

8.2 安装与调试文件

1. 现场安装施工方案与防爆安装规范

2. 设备开箱验收单模板

3. 安装过程记录模板（含接地测试、管路试压、防爆检查记录）

4. 空载调试报告

5. 带料试运行记录模板

8.3 合规验证文件（适配发酵质量管理体系）

1. 设计确认（DQ）文件：设计标准说明、功能需求符合性、防爆与卫生合规性论证

2. 安装确认（IQ） 方案 + 报告模板：设备规格核对、材质核对、安装位置校验、管路连接检查、接地电阻测试、防爆安装合规性检查、仪表校准确认

3. 运行确认（OQ）方案 + 报告模板：设备功能测试、参数范围验证、报警联锁测试、防爆功能验证、控制系统功能测试

4. 性能确认（PQ）方案 + 报告模板：产能验证、配料精度验证、密闭除尘效果验证、批次稳定性验证、物料残留率测试

8.4 生产质量管理文件模板

1. 系统标准操作规程（SOP）

2. 设备日常维护保养规程

3. 设备清洁消毒标准操作规程（清洁 SOP）

4. 清洁验证方案模板

5. 批次生产记录模板

6. 防爆安全日常巡检规程

8.5 验收技术支持

• 提供现场安装指导与调试服务

• 安排技术人员配合客户完成 IQ/OQ/PQ 验证执行

• 配合防爆专项验收，提供全套资质与合规性说明

• 配合客户质量体系审计，提供技术资料支持

九、方案核心技术优势

1. 防爆合规性强：全系统正宗隔爆型 BT4 配置，多重安全防护机制，完全符合 2 区防爆环境要求，验收合规有保障

2. 配料精度稳定：独立减重式计量 + 误差补偿算法，动态配料精度 ±0.3%，保障培养基配比精准，稳定发酵批次质量

3. 全密闭无尘防污染：从拆包到投料全程密闭，无粉尘外逸，隔绝外界杂菌，降低发酵染菌风险，改善车间作业环境

4. 发酵行业专属适配：卫生级无死角结构、防交叉污染设计、多罐号柔性投料、批次全追溯，深度匹配生物发酵生产特点

5. 自动化效率高：集中管控、一键配方调用、自动投料，大幅减少人工操作，降低劳动强度与人为误差

6. 验收文件完备：全套资质与验证文件交付，直接支撑企业质量审计，缩短项目落地与合规验收周期

十、安装调试与验收标准

10.1 安装范围

• 集中拆包设备、缓存料仓、计量配料系统就位固定与接地施工

• 输送管路铺设、静电跨接施工

• 防爆电气设备安装、线缆防爆穿管敷设接线

• 中控系统安装与通讯调试

• 压缩空气管路对接与密封测试

10.2 验收标准

1. 安装验收（IQ）

• 设备型号、规格、材质符合技术协议要求

• 安装位置、管路走向符合图纸规范

• 系统接地电阻≤4Ω，静电跨接导通良好

• 防爆设备安装符合 GB 50058 规范，资质文件齐全

• 全部技术资料、资质文件完整交付

2. 运行验收（OQ）

• 所有设备动作准确、功能完整，运行平稳无异常异响

• 控制系统配方管理、数据记录、报警联锁功能正常

• 安全保护装置有效，异常工况可正确触发报警与停机

3. 性能验收（PQ）

• 系统**输送能力≥15t/h，低产能 1t/h 工况下运行稳定

• 动态配料综合精度≤±0.3%

• 全程无肉眼可见粉尘外逸

• 管路物料残留率≤0.05%

• 可准确切换不同受料罐投料，无错投、混料现象

4. 防爆专项验收

• 全套防爆资质文件齐全且在有效期内

• 隔爆外壳完好，接合面符合规范要求

• 电气线路敷设、密封符合防爆安装标准

• 接地系统符合防爆安全要求

十一、质量保证与售后服务

1. 质保期限：设备整机质保 12 个月，防爆部件、计量元件质保同步；质保期内非人为损坏免费维修更换配件。

2. 技术服务：提供现场安装指导、操作人员培训、验证执行技术支持，协助客户完成合规验收。

3. 终身服务：质保期后提供成本价配件供应与终身技术支持，可提供定期设备巡检、防爆与合规性复核服务。

4. 响应时效：接到故障反馈后 2 小时内给出解决方案，如需现场服务 24 小时内到达现场。