智能制造技术在中药提取中的应用

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1、智能制造技术在中药提取中的应用 作者：费翼城王谷洪周友华赵海金王桂华来源：机电信息2021年第30期在绒缓存*投料编组提升输送*渣液排出”清洗沖渣蕩.空桶返回.蹈转投邺t投料前洗除水烘干 清洗及除尘缓存图1中药材输送投料与分配系统流程实篮码埠图2吊蓝提取系统流程图3在线近红外光谱仪安装位置ai+fs個港潼瓠近飪外址表1在线近红外光谱仪建模后实测值与预测值分析表序号样品煽号罢测疽硕测德绝对课差相对课羞/滋iE9076020-B-332.960 03.024 10.064 12J66219076020-3-453.060 02肿2 0-0.068 02.222319076021-A-063J70

2、03.037 9-0.132 i4.1674E9076021-A-163J70 03.163 3-0.006 50.2055E907602HA-263,164 34).025 70.S06619076021-A-333.000 03.037 30.037 31.243719076022-3-062.740 02.995 20.255 203 US工 900 02.5L5 30.013 30459919076023-A-452.&20 02.947 50J27 54.521W19076024-3-023.W02.973 2-0.0S6 &2.S37H19076024-3-282.950 02.8

3、21 7-0.128 34.349219076027-B-3 72.730 02.881 矗0.151 65.553口E9076028-8-033.220 03.033 35.7S1907602R-8-I83.160 01.060 83.139预测结果统计分析平均课整0.098 73.341摘要：为探索中药生产提取工序的智能化生产新模式，通过智能设计思维及跨行业智能 制造新技术的转化应用，改进传统生产模式，改善现场杂乱的生产环境，提高生产的自动化和 信息化水平，从设计源头上落实数字化理念，从而使中药生产企业真正意义上实现两化的深度 融合。关键词：中药提取;数字化;智能制造0引言中药的生产得利于

4、中药提取，而中药提取技术运用体现在中药提取设备的发展。在智能化 技术的驱动下，中药提取设备进入转型升级的阶段，一些企业中药提取设备也开始实现智能 化。随着科技的进步和发展，智能化、数字化、自动化、信息化将成为中药提取设备发展的必 然方向。智能化中药提取旨在实现从药材的配料、投料、提取、浓缩、收膏到干燥收粉的全流程自 动化智能控制操作。1 智能制造设计概述中药提取生产目前依然以传统生产工艺为主，装备简单，生产过程中需要依靠操作人员对 每台设备进行操作并凭经验来判断，生产工艺技术落后，生产自动化与智能化水平、在线质量 检测技术和智能监控技术运用度较低，严重制约了中药提取智能制造的健康发展，也不利于

5、稳 定中药产品质量和疗效。要想实现中药提取智能制造，先进的中药提取设备是关键。企业应从工艺设备选型、配 套、使用、智能仪器及阀门选取与安装、最佳工艺线路、节能降耗等方面进行综合考虑，集成 自动化、信息化与智能化等关键技术和装备，结合系统工程技术与生产过程分析技术，以达到 高效、节能、绿色环保的目的。2 智能制造在中药提取中的应用2.1 中药材输送投料与分配系统该系统主要实现物料的自动输送、喂料、称重、缓存、投料及清洗功能，满足吊篮式提取 生产线前端的全自动投料需求，生产流程如图1所示。系统主要包括在线自动称重喂料系统、物料智能缓存系统、投料前缓存系统、翻转投料系 统、清洗系统。通过系统之间的协

6、同配合，实现各生产环节精准控制，完成产品配方管理。采 用电子标签信息跟踪系统，实现基础信息的绑定、跟踪、反馈，降低投料差错率。（1）在线自动精准称重喂料功能。称重喂料系统由自动喂料机通过前端设备自动将物料 输送至缓存料斗，再经过皮带机自动输送并称重。（2）物料智能缓存系统功能。缓存部分料斗内有多种物料配比，在缓存过程中要根据生 产需求，将每次投料组合的料斗内物料依次投入指定的投料口中。系统通过计算机信息管理系 统对缓存位信息进行自动管理，能够根据需求提示或显示料桶存放的位置。（3）物料智能投料功能。翻转投料设备将投料前缓存部分的物料投至相对应的投料口。 根据生产线生产工艺，针对投料口的需求，完

7、成翻转投料。（4）信息条码跟踪功能。采用信息条码跟踪系统，实现对产品信息的绑定、跟踪、分 类、存储及出入库智能化管理。为实现对物料全程信息的跟踪，在每个周转容器上均配有唯一 标识条码，条码内容为周转容器号和物料信息，能记录和读取产品名称、批号、生产日期、状 态、重量等信息，减少人为信息差错，提高产品质量稳定性，为实现生产管理全流程信息可追 溯提供数据支持。2.2 搬运机器人首先，通过工业以太网与中控室监控计算机和现场操作员终端进行通信，现场操作员终端 自动扫描PLC CPU的数据区，并把数据通过图形、文字实时显示淇次，通过以太网和各子站 通信，调度投料母车和EVS小车共同自动运行，将成组物料运

8、送到指定药罐;最后，完成药篮 输送、投料、拆分、倒渣及清洗任务。2.3 吊篮提取系统整套吊篮提取系统包括接料、输送、实篮码垛、自动向罐内投篮、自动从罐内取篮、自动 拆垛、翻转倒料、空篮全自动清洗、漂洗、除水、在线缓存、循环供给，实现了整条提取线无 人化工作，既节约了劳动力成本，又避免了人为因素对生产过程的影响，如图2所示。2.4 浓缩系统浓缩系统具有药品生产批次记录管理功能，相关程序的编程及控制包括手动、自动过程; 系统内所有控制器均为标准化、模块化结构;具有完善的报警功能和不同等级的报警提示，能 明显区别过程变量报警和系统故障，并自动储存记录和打印报警信息，区别第一事故报警，记 录报警时间，

9、并做到保存报警记录。该系统主要功能包括自动进料、系统预热的控制、自动出 料。2.5 能源智能管理系统能源智能管理系统可实现对能源的分散数据采集、集中管理等功能，通过能源管理系统提 供的多种统计方法和分析结果可以实现以下功能：（1）能耗数据自动采集;（2）对采集的数 据进行汇总与分析;（3）能效评估，提供能效分析报告、能耗报表;（4）以能耗数据为导向的 辅助决策；与MES对接，提供实时的生产能耗数据。2.6 质量管控系统在传统药品质量管控体系基础上，引入了在线近红外、在线微波、在线折光等过程控制技 术，实现了中药生产关键工序的实时、连续、在线控制，极大地提升了中药生产过程的质量控 制能力。本文重

10、点对中药提取在线检测系统进行了介绍。传统上对连续生产过程中产品质量的检测一直采用离线抽样检测方式，即质检人员低频、 间歇性地从生产线上进行少量取样，再送至实验室进行理化检测。这种检测方式有三大方面的 缺陷：（1）生产过程中檢测的不及时以及质量问题控制的不及时。离线抽样检测即可视为离线 检测，即离线抽样与检测不能做到同步，加上本身实验室仪器处理、检测、出结果时间通常相对较长，这就造成了检测的不及时，因为是“事后检测”，所以也不能对出现的质量问题及时进 行控制及处理。（2）检测不具有很强的代表性。因为是抽样检测，即在生产过程中随机抽取少量产品进 行检测，并不是连续不断地进行检测，检测很大程度上无法

11、覆盖大多数状态下的生产情况，有 时甚至会对生产的“稳定性”作出“误判”。（3）质量问题控制的可能性“差错”。离线抽样检测出具的实验室理化结果在某种意义上 只能体现抽样时的质量状况，不能给质量管理人员提供充分的数据进行分析，特别是遇到突发 性的生产设备波动、生产环境变化等情况时，很难有效地针对问题进行排查及处理。而在线检测技术能弥补传统检测存在的这些缺陷，使得质量检测更加及时、全面、有效。 对中药提取在线检测系统进行深入研究及应用，能够有效突破传统检测技术的瓶颈。所以，应 以中药提取关键质量检测为主线，针对生产中的关键生产工序研究、应用合理有效的质量检测 技术，例如在线近红外（水分、含量及粒径）

12、检测仪。如图 3所示，将在线检测装置（在线近红外光谱仪）设于被检物料在生产过程末端经过的 暂存仓，具体位置为斜壁靠中上端，目的在于使被检物料既能较为完整地覆盖住隔绝内外部的 视窗以及外侧在线近红外光谱仪的探头，又不会使得下部积累的物料没过探頭造成误判。同 时，内部在视窗的表面加装以固定频率（2 min/次，可调）摆动的刮板，用于及时清理上一次 检过的物料，最大化地减少上一次物料对于下一次检测造成的干扰。喷雾干燥是将提取浓缩液转化为浸膏粉的后段关键工序，而浸膏粉的质量也直接关系到最 终终端产品的质量。衡量浸膏粉质量的关键指标为水分、含量及粒径，根据浸膏粉的物料特性 及生产过程，本项目采用在线近红

13、外技术进行检测。传统的红外分光光度技术采用棱镜或光栅作为色散元件，以这些色散元件为核心的红外光 谱测量系统结构复杂，设计和生产成本高，使得其分析检测仅适于在实验室条件下进行。而法 布里-珀罗干涉仪（Fabry-Perot Interferometer）是一种由两块平行的玻璃板（或其他材料的薄 膜）组成的多光束干涉仪，两块玻璃板相对的内表面都具有高反射率（反射率90%以上），两 板间距可以调整改变。这一干涉仪的特性为，入射光在平行的两块板（膜）上反复反射和折 射，波长满足与两块板（膜）间距发生干涉的条件时，其透射光会出现很高的强度峰值，如图 4 所示。由表1数据可知，通过各种检测方式的成功应用，

14、突破了传统检测的技术瓶颈，实现了中 药提取生产过程中关键指标的实时、有效检测，形成了先进有效的中药提取生产过程质量控制 体系。3 结语总之，中药提取智能化是中药生产现代化发展的方向，通过对提取生产线自动化控制及生 产信息管理进行集成（即生产管理控制系统），以信息支配设备的自动运行及人员的规范操 作，最终能够实现整个生产过程的管理信息化、设备自动化、人员操作规范化。对于现代化的 中药生产，有必要实现中药提取全流程的自动化智能控制操作，生产设备运行状态实时监控、 质量在线检测、故障报警和诊断分析，在降低劳动强度、减少安全风险的基础上，提高生产管 理水平及生产效率，保证产品质量稳定可控。收稿日期：2021-08-25作者简介：费翼城（1994），男，江西南昌人，助理工程师，从事工艺生产线建设、智 能制造模式设计及技术转化应用工作。