中成药提取设备自动化运用的局限与发展

中成药提取设备自动化运用的局限与发展

袁春峰

关键词：中成药；设备自动化；局限；发展。

引言：中成药发展千年至今，已经结合了西方现代化制药的规范和理念，生产流程得到了进一步优化，各项工艺流程已经相当完善，而伴随着工业4.0时代的逐步推进，中成药提取设备自动化运用也已经呈井喷式发展，提取设备实现自动化、无人化、数据化已经不再是新鲜事，然而不同于机械标准件制品的生产，中成药的提取工作几乎做不到完全的标准化，即使是同样的产品，也做不到生产过程的完全一致，并且提取所需的真空、蒸汽、管道条件、压缩空气、冷凝/冷却系统等每一项都难以做到真正意义上的恒定，而一旦其中某个因素产生偏差，自动化系统很难像有经验的人员一样分析并进行有效纠偏。

中成药提取设备自动化的局限性

懂自动化设计的人员并不一定懂复杂的中成药提取过程，仅仅按照死板的的单介质反馈模型来完成控制操作，这在一定程度上可以减少一部分人力，但是在实际运用中，其他条件的变化往往也影响着产品的质量，所以单介质的控制往往带来非常大的局限性。

以最常见的QN-500球形浓缩器自动化改造为例展开说明，通俗的讲，球形浓缩器就是一个实现药液和酒精分离的简单装置，待浓缩药液在真空条件下被吸入球形锅，而后通入少许蒸汽加热至沸腾，汽化的酒精进入冷凝器后被回收，锅内剩下的就是浓缩后的药液。在球形锅的生产过程中，温度是最重要的一个参数，温度过高会直接破坏药液有效成分，温度过低则影响生产任务的完成效率，所以在上自动化系统的时候，我们考虑通过控制蒸汽的进量，直接控制锅内的温度，首先我们选择了集电-气阀门定位器（下称定位器）和空气过滤减压阀为一体的自动蒸汽比例调节阀（下称比例阀），比例阀与球形锅中间的管道安装压力变送器。通过比例阀进入球形锅的蒸汽压力被压力变送器捕捉，压力变送器将压力模拟量信号转化为电流信号（4-20mA）输送给带显示功能的处理器，而此时电-气阀门定位器的气动阀杆位置信号也可精准传达给处理器，处理器比较压力变送器和阀杆位置信号后输出比较结果（4-20mA）给定位器，以此控制气动执行机构调整阀门的开合程度，最终起到精准控制蒸汽进量的作用。

加装了自动化装置后，我们对此系统进行了一系列的针对性验证工作，加入纯化水模拟生产过程，记录面板中蒸汽压力的变化数据，结果显示蒸汽压力的波动范围不大，蒸汽进量控制良好，锅内纯化水的沸腾和蒸发情况良好。但是在实际生产使用后发现，药液提取生产时间比以往加长了不少，经过跟踪追查，发现操作人员在使用设备的过程中，过度依赖自动化设备，而忽略了除蒸汽条件以外的其他影响生产的因素，如疏水器开启过大，真空回落等情况，这些因素都在影响着物料的沸腾状况，进而影响整体的生产效率。而抛开人为控制因素来说，在实际生产运用中，浓稠的药液生产过程与纯化水模拟的生产过程不可同日而语。药液在初始沸腾状态下，蒸发情况与纯化水无异，但是随着时间的推移，浓缩后的药液聚集在锅底，这部分物料阻挡在夹套与药液中间，大大降低了原来蒸汽的加热效果，沸腾效率大幅下降。所以在经过自动化改造后，虽然减少了一部分的人力劳动强度，但是生产过程中还是需要有经验的人员实时注意锅内生产情况，在显示器中设定不同的蒸汽进量，以保证锅内药液沸腾情况良好，而在此之前，有经验的操作人员也是需要通过观察锅内条件来手动微调阀门加高蒸汽量以满足生产的要求，这样一来，自动化系统仅仅改变了生产的操作习惯，从手动控阀门转变为操作面板设置参数控阀，自动化系统没有起到该有的作用，反而让人感觉形象工程大于实质意义。

中成药提取设备自动化的发展

随着时代的不断发展，科技的不断进步，提取设备实现全自动化、图文化、数据化将是未来不可阻挡的趋势和发展方向，然而就目前而言，我们可以从以下几个方面进行进一步地发展。

1、首先是自动进料方面

通过整个过程的蒸发效率可大致计算出需进料的速度，从而可以通过面板设置好固定放料速度，使提取系统内物料的蒸发-补料过程相对稳定，这一过程通过电子流量计的运用相对容易实现。

2、其次是介质供应方面

真空、蒸汽、压缩空气等介质的供应情况直接影响着提取产品的品质，必须将这些数据进行综合性分析并形成控制依据。以球形锅为例，将锅内的真空度数据和蒸汽压力数据比对，例如真空度在-0.085Mpa及以上时，蒸汽大小由设定值决定，系统通过比例阀上的定位器与管道压力变送器数值实现控制，使蒸汽保持在设定值上下。当真空度下降后（在生产要求范围内），比例阀自动加大开启度，即在设定值的前提下自动加大一定范围的阀门开合大小，同时，为了避免浓缩沉淀的物料对加热效率产生影响，根据经验加设一个可调整的多段加热累加数，如运行2小时后在设定蒸汽压力值的基础上加0.05Mpa压力，4小时后再加相同压力。

3最后是限位方面

压缩空气的使用有个最低要求值，如果不达标，比例阀将无法开合运作，全系统应停止并报警；当真空降低至无法生产的程度时，全系统停止运行并报警。当冷却收集的酒精达到指定最高液位时，自动开启排空。

结束语

将自动化和提取设备真正意义上融合，可以最大化生产效率，最小化生产成本，帮助企业把成本控制到最低，从而使企业在激烈的市场竞争中脱颖而出，所以打破自动化在提取设备上的局限性迫在眉睫。通过控制关键单介质的自动化方案只适合应用在不存在其他干扰因素的提取设备中，如渗漉装置，只受流速的影响，此时加装电子流量计即可完成24小时渗漉操作的无人化，而存在多个影响因素的提取设备，必须在全局上，总体上去设计自动化控制逻辑，这就要求电气设计人员与中成药工艺人员有深入的交接，相信在不久的将来，全智慧化的生产车间将普及到每个制药企业中。

参考文献：

[1]董洪鹏.面向信息化的中药提取过程监控系统研究[D].天津科技大学.2015

[2]尹成万.中药自动化制药过程中能效管理及优化控制策略研究[D].河北工业大学.2015

[3]刘堂宾.中药提取自动化智能控制设计研究[J].中国科技财富.2012