引言

中藥的生產(chǎn)得利于中藥提取,而中藥提取技術運用體現(xiàn)在中藥提取設備的發(fā)展。在智能化技術的驅(qū)動下,中藥提取設備進入轉(zhuǎn)型升級的階段,一些企業(yè)中藥提取設備也開始實現(xiàn)智能化。隨著科技的進步和發(fā)展,智能化、數(shù)字化、自動化、信息化將成為中藥提取設備發(fā)展的必然方向。

智能化中藥提取旨在實現(xiàn)從藥材的配料、投料、提取、濃縮、收膏到干燥收粉的全流程自動化智能控制操作。

1智能制造設計概述

中藥提取生產(chǎn)目前依然以傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝為主,裝備簡單,生產(chǎn)過程中需要依靠操作人員對每臺設備進行操作并憑經(jīng)驗來判斷,生產(chǎn)工藝技術落后,生產(chǎn)自動化與智能化水平、在線質(zhì)量檢測技術和智能監(jiān)控技術運用度較低,嚴重制約了中藥提取智能制造的健康發(fā)展,也不利于穩(wěn)定中藥產(chǎn)品質(zhì)量和療效。

要想實現(xiàn)中藥提取智能制造,先進的中藥提取設備是關鍵。企業(yè)應從工藝設備選型、配套、使用、智能儀器及閥門選取與安裝、最佳工藝線路、節(jié)能降耗等方面進行綜合考慮,集成自動化、信息化與智能化等關鍵技術和裝備,結(jié)合系統(tǒng)工程技術與生產(chǎn)過程分析技術,以達到高效、節(jié)能、綠色環(huán)保的目的。

2智能制造在中藥提取中的應用

2.1中藥材輸送投料與分配系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要實現(xiàn)物料的自動輸送、喂料、稱重、緩存、投料及清洗功能,滿足吊籃式提取生產(chǎn)線前端的全自動投料需求,生產(chǎn)流程如圖1所示。

圖1中藥材輸送投料與分配系統(tǒng)流程

系統(tǒng)主要包括在線自動稱重喂料系統(tǒng)、物料智能緩存系統(tǒng)、投料前緩存系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)投料系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)。通過系統(tǒng)之間的協(xié)同配合,實現(xiàn)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)精準控制,完成產(chǎn)品配方管理。采用電子標簽信息跟蹤系統(tǒng),實現(xiàn)基礎信息的綁定、跟蹤、反饋,降低投料差錯率。

(1)在線自動精準稱重喂料功能。稱重喂料系統(tǒng)由自動喂料機通過前端設備自動將物料輸送至緩存料斗,再經(jīng)過皮帶機自動輸送并稱重。

(2)物料智能緩存系統(tǒng)功能。緩存部分料斗內(nèi)有多種物料配比,在緩存過程中要根據(jù)生產(chǎn)需求,將每次投料組合的料斗內(nèi)物料依次投入指定的投料口中。系統(tǒng)通過計算機信息管理系統(tǒng)對緩存位信息進行自動管理,能夠根據(jù)需求提示或顯示料桶存放的位置。

(3)物料智能投料功能。翻轉(zhuǎn)投料設備將投料前緩存部分的物料投至相對應的投料口。根據(jù)生產(chǎn)線生產(chǎn)工藝,針對投料口的需求,完成翻轉(zhuǎn)投料。

(4)信息條碼跟蹤功能。采用信息條碼跟蹤系統(tǒng),實現(xiàn)對產(chǎn)品信息的綁定、跟蹤、分類、存儲及出入庫智能化管理。為實現(xiàn)對物料全程信息的跟蹤,在每個周轉(zhuǎn)容器上均配有唯一標識條碼,條碼內(nèi)容為周轉(zhuǎn)容器號和物料信息,能記錄和讀取產(chǎn)品名稱、批號、生產(chǎn)日期、狀態(tài)、重量等信息,減少人為信息差錯,提高產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性,為實現(xiàn)生產(chǎn)管理全流程信息可追溯提供數(shù)據(jù)支持。

2.2搬運機器人

首先,通過工業(yè)以太網(wǎng)與中控室監(jiān)控計算機和現(xiàn)場操作員終端進行通信,現(xiàn)場操作員終端自動掃描PLCCPU的數(shù)據(jù)區(qū),并把數(shù)據(jù)通過圖形、文字實時顯示:其次,通過以太網(wǎng)和各子站通信,調(diào)度投料母車和EVS小車共同自動運行,將成組物料運送到指定藥罐:最后,完成藥籃輸送、投料、拆分、倒渣及清洗任務。

2.3吊籃提取系統(tǒng)

整套吊籃提取系統(tǒng)包括接料、輸送、實籃碼垛、自動向罐內(nèi)投籃、自動從罐內(nèi)取籃、自動拆垛、翻轉(zhuǎn)倒料、空籃全自動清洗、漂洗、除水、在線緩存、循環(huán)供給,實現(xiàn)了整條提取線無人化工作,既節(jié)約了勞動力成本,又避免了人為因素對生產(chǎn)過程的影響,如圖2所示。

2.4濃縮系統(tǒng)

濃縮系統(tǒng)具有藥品生產(chǎn)批次記錄管理功能,相關程序

圖2吊籃提取系統(tǒng)流程

的編程及控制包括手動、自動過程:系統(tǒng)內(nèi)所有控制器均為標準化、模塊化結(jié)構:具有完善的報警功能和不同等級的報警提示,能明顯區(qū)別過程變量報警和系統(tǒng)故障,并自動儲存記錄和打印報警信息,區(qū)別第一事故報警,記錄報警時間,并做到保存報警記錄。該系統(tǒng)主要功能包括自動進料、系統(tǒng)預熱的控制、自動出料。

2.5能源智能管理系統(tǒng)

能源智能管理系統(tǒng)可實現(xiàn)對能源的分散數(shù)據(jù)采集、集中管理等功能,通過能源管理系統(tǒng)提供的多種統(tǒng)計方法和分析結(jié)果可以實現(xiàn)以下功能:（1）能耗數(shù)據(jù)自動采集:（2）對采集的數(shù)據(jù)進行匯總與分析:（3）能效評估,提供能效分析報告、能耗報表:（4）以能耗數(shù)據(jù)為導向的輔助決策:（5）與MEs對接,提供實時的生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)。

2.6質(zhì)量管控系統(tǒng)

在傳統(tǒng)藥品質(zhì)量管控體系基礎上,引入了在線近紅外、在線微波、在線折光等過程控制技術,實現(xiàn)了中藥生產(chǎn)關鍵工序的實時、連續(xù)、在線控制,極大地提升了中藥生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制能力。本文重點對中藥提取在線檢測系統(tǒng)進行了介紹。

傳統(tǒng)上對連續(xù)生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的檢測一直采用離線抽樣檢測方式,即質(zhì)檢人員低頻、間歇性地從生產(chǎn)線上進行少量取樣,再送至實驗室進行理化檢測。這種檢測方式有三大方面的缺陷:

（1）生產(chǎn)過程中檢測的不及時以及質(zhì)量問題控制的不及時。離線抽樣檢測即可視為離線檢測,即離線抽樣與檢測不能做到同步,加上本身實驗室儀器處理、檢測、出結(jié)果時間通常相對較長,這就造成了檢測的不及時,因為是"事后檢測",所以也不能對出現(xiàn)的質(zhì)量問題及時進行控制及處理。

（2）檢測不具有很強的代表性。因為是抽樣檢測,即在生產(chǎn)過程中隨機抽取少量產(chǎn)品進行檢測,并不是連續(xù)不斷地進行檢測,檢測很大程度上無法覆蓋大多數(shù)狀態(tài)下的生產(chǎn)情況,有時甚至會對生產(chǎn)的"穩(wěn)定性"作出"誤判"。

（3）質(zhì)量問題控制的可能性"差錯"。離線抽樣檢測出具的實驗室理化結(jié)果在某種意義上只能體現(xiàn)抽樣時的質(zhì)量狀況,不能給質(zhì)量管理人員提供充分的數(shù)據(jù)進行分析,特別是遇到突發(fā)性的生產(chǎn)設備波動、生產(chǎn)環(huán)境變化等情況時,很難有效地針對問題進行排查及處理。

而在線檢測技術能彌補傳統(tǒng)檢測存在的這些缺陷,使得質(zhì)量檢測更加及時、全面、有效。對中藥提取在線檢測系統(tǒng)進行深入研究及應用,能夠有效突破傳統(tǒng)檢測技術的瓶頸。所以,應以中藥提取關鍵質(zhì)量檢測為主線,針對生產(chǎn)中的關鍵生產(chǎn)工序研究、應用合理有效的質(zhì)量檢測技術,例如在線近紅外)水分、含量及粒徑）檢測儀。

如圖3所示,將在線檢測裝置)在線近紅外光譜儀）設于被檢物料在生產(chǎn)過程末端經(jīng)過的暫存?zhèn)},具體位置為斜壁靠中上端,目的在于使被檢物料既能較為完整地覆蓋住隔絕內(nèi)外部的視窗以及外側(cè)在線近紅外光譜儀的探頭,又不會使得下部積累的物料沒過探頭造成誤判。同時,內(nèi)部在視窗的表面加裝以固定頻率)2min/次,可調(diào)）擺動的刮板,用于及時清理上一次檢過的物料,最大化地減少上一次物料對于下一次檢測造成的干擾。

圖3在線近紅外光譜儀安裝位置

噴霧干燥是將提取濃縮液轉(zhuǎn)化為浸膏粉的后段關鍵工序,而浸膏粉的質(zhì)量也直接關系到最終終端產(chǎn)品的質(zhì)量。衡量浸膏粉質(zhì)量的關鍵指標為水分、含量及粒徑,根據(jù)浸膏粉的物料特性及生產(chǎn)過程,本項目采用在線近紅外技術進行檢測。

傳統(tǒng)的紅外分光光度技術采用棱鏡或光柵作為色散元件,以這些色散元件為核心的紅外光譜測量系統(tǒng)結(jié)構復雜,設計和生產(chǎn)成本高,使得其分析檢測僅適于在實驗室條件下進行。而法布里-珀羅干涉儀)Fabry-P6rotInterferometer）是一種由兩塊平行的玻璃板)或其他材料的薄膜）組成的多光束干涉儀,兩塊玻璃板相對的內(nèi)表面都具有高反射率)反射率90%以上）,兩板間距可以調(diào)整改變。這一干涉儀的特性為,入射光在平行的兩塊板)膜）上反復反射和折射,波長滿足與兩塊板)膜）間距發(fā)生干涉的條件時,其透射光會出現(xiàn)很高的強度峰值,如圖4所示。

由表1數(shù)據(jù)可知,通過各種檢測方式的成功應用,突破了傳統(tǒng)檢測的技術瓶頸,實現(xiàn)了中藥提取生產(chǎn)過程中關鍵指標的實時、有效檢測,形成了先進有效的中藥提取生產(chǎn)過程質(zhì)量控制體系。

3結(jié)語

總之,中藥提取智能化是中藥生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展的方向,通過對提取生產(chǎn)線自動化控制及生產(chǎn)信息管理進行集成(即生產(chǎn)管理控制系統(tǒng)）,以信息支配設備的自動運行及人員的規(guī)范操作,最終能夠?qū)崿F(xiàn)整個生產(chǎn)過程的管理信息化、設備自動化、人員操作規(guī)范化。對于現(xiàn)代化的中藥生產(chǎn),有必要實現(xiàn)中藥提取全流程的自動化智能控制操作,生產(chǎn)設備運行狀態(tài)實時監(jiān)控、質(zhì)量在線檢測、故障報警和診斷分析,在降低勞動強度、減少安全風險的基礎上,提高生產(chǎn)管理水平及生產(chǎn)效率,保證產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可控。