中药液体制剂自动化生产线的制作方法

专利名称：：中药液体制剂自动化生产线的制作方法
技术领域：
：本发明涉及中药液体制剂生产过程的自动化生产线，更具体地说，涉及可实现进出料时序控制，温度、压力、液位、pH等参数检测与控制以及指标成分在线检测的自动化生产线。技术背景目前，我国中药生产过程普遍存在控制指标缺乏，生产过程控制力度不足等缺点。从生产方式来看，中药企业多为间歇式生产，提取、浓缩等单元操作之间有一定的时间间隔，物料的进出由人工控制，操作繁瑣，生产周期长，易于造成污染和药物性质的改变。另一方面，生产过程的工艺参数控制主要依靠人工经验来完成，虽然制药装备的发展为部分单元的工艺参数控制提供了方法，如浓缩设备具有温度、压力检测装置，可根据温度、压力来进行加热控制。但由于制药设备的检测装置为就地显示，操作人员间隔一段时间才对参数进行一次监测，然后再根据操作人员的经验决定加热蒸汽阀门调节的程度。这种方式不能进行实时监测，且人工控制不够科学客观，会造成控制不足或过度，导致不同生产批次的工艺条件难以达到稳定、均一，影响了最终产品的质量。更为重要的是，目前中药生产不在工艺过程中对中间体进行质量指标的检测，仅对成品或某一工艺过程结束后的中间体进行质量指标检测。如果检测发现指标不合格，只能做报废处理，造成原材料的浪费。鉴于我国中药生产过程的现状，本发明以中药液体制剂(如水针剂、口服液等)为对象，建立一套可进行物料连续流动、工艺参数实时检测与控制以及生产过程质量指标在线检测的生产线，为我国中药生产企业提供技术装备。
发明内容本发明要解决的技术问题是针对现有生产过程各单元间歇操作、工艺参数由人工控制以及缺乏指标成分在线检测的问题，建立涵盖中药液体制剂生产关键环节的生产线，建立各单元进出料控制单元、生产过程工艺参数检测及控制单元，使其可实现中药液体制剂生产过程的自动化，保证产品质量的稳定，降低生产成本，确保生产过程的安全性。因此，本发明的目的是提供一种中药液体制剂自动化生产线。本发明的中药液体制剂自动化生产线，包括对中药材进行提取、精制的以管路连接的提取单元、浓缩/回收乙醇单元、醇沉单元、混合单元，还包括与上述各单元连接的对上述各单元进行自动检测，从而对上述各单元进行调控的自动检测与控制系统。上述中药液体制剂自动化生产线还可以包括水解单元和中和单元。上述的自动检测与控制系统包括工艺参数在线检测单元、化学分析量在线检测单元、指标成分在线检测单元、自动报警单元中的至少一个以及控制单元组成。所述的工艺参数在线检测单元，包括温度检测单元、压力检测单元、液位检测单元、搅拌转速检测单元中的一个或多个。所述的化学分析量在线检测单元，包括pH值;险测单元、乙醇含量检测单元、氨含量^r测单元中的一个或多个。所述的自动报警单元，包括工艺报警单元和安全报警单元中的一个或多个。所述的控制单元是通过监控软件进行调控的，该监控软件可采集上述各检测单元检测的数据和/或信号，从而对前述各单元进行控制。进一步的，上述的自动检测与控制系统还可以包括进料与出料单元。所述的进料与出料单元，包括进料与出料时序单元、进料量比例单元，均由控制单元进行调控。本发明的上述自动化生产线还可以包括手动控制与自动控制切换单元。当然，在实际的生产中，根据需要，可以选择上述单元中的两个或数个；选才奪的单元可以相同，也可以不同。本发明的中药液体制剂自动化生产线，在对中药进行提取、精制的过程中，完全实现了实时的检测和控制，可实现中药液体制剂生产过程的自动化，保证产品质量的稳定，降低生产成本，确保生产过程的安全性。图1为本发明生产线的工艺流程图。图2为本发明中温度控制回路示意图。图3为本发明中pH值控制回路示意图。图4为本发明中指标成分自动取样分析示意图。图5为本发明中进料与出料时序控制示意图。图6为本发明中进料量比例控制单元示意图。图7为本发明的各单元检测与控制操作的示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做以详细说明，但并不是用以限制本发明。中药液体制剂生产过程大都包括提取、浓缩、醇沉、收醇、混合等单元，部分制剂还包括动物药的水解和中和单元。为了使生产线能体现中药生产过程的一般流程，并形成一个完整的体系，本发明所建立的生产线包括提取、水解、中和、浓缩、收醇、醇沉、混合等单元。由于浓缩单元与回收乙醇单元均在减压加热装置中进行，因此将两个单元合并为一个单元。提取单元是进行中药材提取的一套装置，包括带加热夹套的提取罐、蒸汽冷凝器(釆用有机溶剂提取时起溶剂回流的作用)、提取罐底部提取液出口的管道过滤器组成。中药材被放置在提取罐中，加入适量提取溶剂(水或乙醇)，通过夹套的蒸汽加热至一定温度进行提取。当采用乙醇提取时，蒸汽冷凝器开启，将挥发的乙醇回流至罐内。提取结束后，提取液从提取罐出口经过滤器进入提取液储罐。与提取单元相配套的有温度、液位、搅拌转速检测单元及指标性成分在线检测单元。水解单元包括带加热夹套的耐酸碱反应罐，中药材加入其中，添加酸(或碱)，加热到一定温度，使药材水解成小分子物质。该单元含有温度、液位、搅拌转速检测单元和指标成分在线检测单元。中和单元包括耐酸碱的反应罐，水解后的酸/碱性药液加入其中，进行中和，中和后测定pH值。该单元包含有pH值4全测单元。上述水解与中和单元是较为特殊的两个单元，当有需要水解的药物时才使用。浓缩/回收乙醇单元中药提取液需进行醇沉除杂，为减小乙醇用量，需先将中药提取液浓缩至一定体积。浓缩单元为一套减压加热装置，由浓缩罐、真空泵和收集釜构成。料液在浓缩罐中经减压加热，蒸去大量水分。浓缩液经醇沉除去杂质后，需蒸发回收其中的乙醇，方法与浓缩相同，采用减压蒸发。该单元包含有温度、液位、压力、气相乙醇含量检测单元。醇沉单元经过浓缩的中药提取液，加入一定量乙醇，以除去其中的大分子杂质。该单元包括一个夹套反应釜及储罐。可进行温度、液^立的^r测。混合单元在液体制剂生产中，有时需要对不同提取液按一定比例进行混合，所涉及的设备为带加热夹套的搅拌罐。上述的自动检测与控制系统由工艺参数在线检测单元、化学分析量在线检测单元、指标成分在线检测单元、自动报警单元中的至少一个以及控制单元组成。上述的工艺参数在线检测单元是指对生产线生产过程中的各项工艺参数进行在线实时检测，以使其维持在最优工艺状态。需要检测的工艺参数主要包括加热单元反应罐温度、真空单元反应罐真空度、各反应罐液位。其中包括下述单元的一个或者多个(1)温度检测单元是在提取罐中安装温度传感器，检测实际温度与设定温度的差异并将信号传送到控制单元，如果差异超过一定值，控制单元将调节夹套蒸汽进口阀的开度大小来调整加热蒸汽量的大小，最终使实际温度接近设定温度。即是根据温度的在线实时测量数据，采用调节阀控制加热管道的蒸汽流量，将温度控制在要求的范围内。其主要包括温度控制回路。温度控制回路是中药液体制剂生产线自动控制单元中用到的最多，也是最为重要的控制回路。温度控制回路运用PID控制算法，通过调节加热蒸汽阀门的开度使得反应罐温度保持在设定目标温度。(2)压力检测单元是根据压力的在线实时测量数据，采用控制变频器调节真空泵的转速，将压力控制在要求的范围内。(3)液位检测单元是通过安装在罐体上的液位传感器给出液位数据并传送到控制单元，若液位低于设定值，控制单元将可开启进水管路。即是采用液位传感器检测各反应罐内的液位，实时给出液位数据。(4)搅拌转速检测单元操作人员在控制单元中输入需要的数值，由控制单元控制搅拌电机的频率来控制，并显示搅拌转速的数值。搅拌转速涉及中药液体制剂生产线中的提取罐、酸水解罐、中和罐、混合罐、醇沉罐共五个反应罐。搅拌转速控制实际上就是控制搅拌电机转速。电机转速控制通常采用变频器控制，通过变频器改变电机用电频率来降低转速。与通过降低电机电流的方法来降低电机转速的方法相比，变频调速具有效率高、电机损害小的优点。根据中药液体制剂生产线的工艺特点，项目采用二拖五的方法控制电机，也就是说通过开关切换的途径用两台变频器来分别控制五台电机转速。上述的化学分析量在线检测单元是指对生产线生产过程中各项需要分析的化学量进行在线实时检测，以控制其维持在最优的设定范围内。需要检测的化学分析量包括中和、混合单元反应罐pH值以及浓缩与回收乙醇单元的氨含量和乙醇含量等。其中包括下述单元的一个或者多个(1)pH值检测单元是检测中和及混合单元的pH值，根据pH值检测结果决定启动补酸泵或补碱泵，使反应罐内的中间体pH值达到设定值。其主要包括pH值控制回路。pH值控制回路在中药液体制剂自动生产线中涉及两个反应罐中和罐与混合罐。pH值检测与控制单元的回路运用非线性控制算法，通过调节中和液(酸或^5威)阀门开关以及阀门开度来达到反应罐最终达到目标pH值。(2)乙醇含量检测单元是采用乙醇气体传感器;f企测回收乙醇单元乙醇的浓度，当浓度低于设定值，关闭真空管道和加热管道。(3)氨含量检测单元是采用氨气体传感器检测赶氨单元氨的浓度，当浓度低于设定值，关闭真空管道和加热管道。乙醇和氨含量控制为非闭环回路式控制，为开环控制。乙醇和氨含量控制通过检测乙醇或氨浓度来决定反应是否结束，当乙醇或氨浓度达到设定的浓度值时，则停止蒸汽加热，反应罐出料。上述的指标成分在线检测单元是在中药液体制剂生产线中，对某些反应罐进行连续采样分析。反应罐的取样接口与指标成分在线检测装置连接，所采集样品从取样接口流出后，进入指标成分在线检测装置，读取成分含量信息。由于直接连续采样会造成物料的浪费，本发明设计了回流式自动采样。指标成分在线检测单元与反应罐之间的连接设计为可拆卸式。在反应罐上预留取样接口，生产过程中将指标成分在线检测单元与之连接，微型泵持续运转以保证回流管中物料与反应罐中物料的一致性，再按照制定釆样周期定时开启取样电磁阀进行取样分析。指标成分在线检测单元所得数据，通过RS232接口传输到控制单元。上述的自动报警单元，包括下述单元中的一个或者多个(1)工艺报警单元针对中药液体制剂生产过程工艺参数，控制单元设定了高限和低限。当工艺参数超高限或超低限时进行报警，以确保产品质量和生产过程的安全运行。(2)安全报警单元是针对中药液体制剂生产过程乙醇用量大，使用单元多的特点设计的。乙醇是易挥发、易燃、易爆的危险性液体，空气中乙醇蒸汽含量达到3.5%就可能被引爆，因此中药液体制剂生产线乙醇蒸汽含量检测极为重要，这是确保安全生产的必须手段。上述的控制单元，采集上述的各个在线检测单元传送的工艺参数(包括温度、压力、液位)、化学分析量(pH值、乙醇含量、氨含量)、指标成分自动取样等的数据信号，然后对各个单元进行调控。其由计算机以及监控软件组成。上述的自动检测与控制系统还可以包括被上述控制单元可以调控的进料与出料单元。出料时相关阀门的开关时序控制就显得非常重要。根据中药液体制剂生产线的工艺流程，进料与出料单元包括(1)进料与出料时序单元主要是关于相关反应罐和储罐的进出料阀门和真空管阀门开关时序。以下面典型的两个罐之间传送物料为例，单元需要按照严格的时序来控制电动开关阀1-6开或关，才能保证物津+安全传送。(2)进出料比例单元当反应罐不同批次进料还要控制添加比例时，除了对相关单元开关阀的控制，还要按照体积计量(液位方式)控制不同进料管线的开关来确保加料量符合工艺要求。进一步的，本发明的自动化生产线还可以包括手动控制与自动控制切换单元。手动控制与自动控制切换单元是监控软件的一个功能。在自动控制模式下，监控软件对传感器送来的检测信号与参数设定值进行比较，并给出控制信号，控制信号传送给控制阀，实现对参数的控制。在手动控制模式下，监控软件只显示参数的检测值，并不给出控制信号，控制阀的开度由人工调节。中药液体制剂生产线存在两种操作模式手动操作和自动控制。通常情况下均可釆用自动控制，由相关技术人员或操作人员在上位计算机完成生产过程。当自动控制单元故障或紧急情况时，可用手动操作代替自动控制单元，以保证单元安全。本发明的自动化生产线可用于中药液体制剂的生产，当然，还可用于中药固体制剂的提取过程。本发明的自动化生产线尤其适用于中药液体制剂的中试生产。下面结合附图对本发明进行详述。图1为本发明生产线的工艺流程图。由图l可以看出，本发明的中药液体制剂自动化生产线，包括以管路依次连接的提取单元、浓缩/回收乙醇单元、醇沉单元、混合单元，还可以包括水解单元和中和单元。当然，在实际生产中，上述单元可以根据不同需要而增加或者去除。提取单元1完成中药材的提取，提取液进入浓缩/回收乙醇单元4进行浓缩，浓缩后的药液进入醇沉单元5，加入乙醇沉淀去除杂质，醇沉液打回浓缩/回收乙醇单元4进行乙醇的回收，收醇后的药液进入混合单元6。如药材需要水解，在水解单元2中水解后，进入浓缩/回收乙醇单元浓缩，其后续操作同上。若水解后的药液需要调节pH,则从水解单元流出的药液进入中和单元3，在其中调节pH之后，进入浓缩/回收乙醇单元。各单元之间通过管道连接，每个单元的出口均有开关阀，由开关阀的开闭控制液体的流动。管路中的液体输送可通过在管道上安装输液泵来完成，也可通过抽真空来实现液体流动。图2为本发明中温度控制回路示意图。1为反应罐、2为温度传感器、3为控制单元、4为加热蒸汽阀。温度传感器2安装在反应罐1上，反应罐1为提取单元的提取罐，水解单元的水解罐或浓缩/回收乙醇单元的浓缩罐等。温度传感器2检测到的温度信号传输到控制单元3，在控制单元3中与温度的设定值进行比较，根据比较结果计算加热介质的流量，通过调节加热蒸汽阀4开度来改变加热介质流量，使反应罐温度保持在设定温度。控制单元为计算机中的监控软件。图中虚线表示信号传输，实线表示物料传输。图3为本发明中pH值控制回路示意图。l-反应罐、2-pH传感器、3-控制中心、4-酸^4调节阀。pH传感器2安装在反应罐1上，pH传感器2检测到的pH信号传输到控制单元3,在控制单元3中与pH的设定值进行比较，根据比较结果计算应添加的酸碱介质的种类及流量，通过调节酸碱调节阀4(酸或碱)阀门开关以及阀门开度来使反应罐中物料最终达到设定pH值。图中虚线表示信号传输，实线表示物料传输。图4为本发明中指标成分自动取样分析示意图。l-反应罐、2-取样电磁阀、3-检测器、4-微型泵。反应罐1侧壁连接旁路管道，管道上安装微型泵4。在生产期间，微型泵4持续运转以保证回流管中物料与反应罐1中物料的一致性，再按照制定釆样周期定时开启耳又样电,兹阀2进行取样，样品液流入检测器3进行4企测。图5为本发明中进料与出料时序控制示意图。l-反应罐l、2-反应罐2、3-反应罐1真空阀、4-反应罐1出口阀、5-反应罐2真空阀、6-反应罐2出口阀、7-控制单元。进料与出料时序控制主要关注相关反应罐的进出料阀门和真空管阀门开关时序。附图5为物料由反应罐1传送到反应罐2的示意。当反应罐l结束反应后，需将物料传送到反应罐2,此时确保反应罐1的真空阀3及反应罐2的出口阀6处于关闭状态，先后开启反应罐2的真空阀5及反应罐1的出口阀4，物料将由反应罐1流入反应罐2。物料输送结束后，关闭反应罐1的出口阀4及反应罐2的真空阀5,此时可以开始在反应罐2中的才喿作。所有阀的开启和关闭均由控制单元7给出指令来完成。图6为本发明中进料量比例控制示意图。l-反应罐l、2-反应罐2、3-反应罐3、4-反应罐l真空阀、5-反应罐l出口阀、6-反应罐2真空阀、7-反应罐2出口阀、8-反应罐3真空阀、9-反应罐3出口阀、10-液位传感器、11-控制单元。当1个反应罐需要以一定比例添加不同物料时，将使用进料比例控制。图6中所示为反应罐1及反应罐2中的料液以不同比例进入反应罐3。两种来自反应罐1及反应罐2的不同料液分别按照进出料时序控制的方式先后进入反应罐3,不同料液各自的进料量在控制单元11中设定。反应罐3上安装有液位传感器10,液位传感器l(M全出料液在罐内的液位，并根据液位与体积量之间的关系计算出料液的量。当液位传感器IO检测到某种料液的进料量达到预设值，即关闭相关阀门，停止这种料液的输送。通过上述方式，可控制不同进料管线的开关来确保加料量符合工艺要求。图7为本发明的各单元检测与控制操作的示意图。以中和罐为例说明在控制单元中如何利用监控软件进行操作。1)界面中白色方框中的数字表示需要人工输入的设定值，如表示搅拌转速人工输入的设定值为90rpm,设定呻.M自1表示设定90目标pH值为7.5,输入设定值并回车无误后，进一步按下..确定」按钮，设定值方能生效。2)界面中不在方框中的数字表示测量信息与测量值，如PH值6.9表示pH的当前测量值为6.9。3)白色按钮表示开关的切换控制，例如，？戌J和,关ll可分别对计量泵和开关阀进行开或关的控制，按一下按钮开，则再按一下关。其阀门状态可由阀门颜色判断，瞎表示阀门关闭，哲表示阀门打开。4)，控制手相l表自动控制回路的控制状态,使用手动控制方式时，需人工对阀门开度进行操作；使用自动控制方式时，阀门开度由计算机计算设定。当使用自动控制方式时，需要人工输入目标设定值；手动控制方式时，设定值失效。自动方式使用与否可由设定值数值方框判断，如雌fKl^JgJ中的数字"7.5"后显示"自"，表示控制操作为计算机自动控制，设柳toni中的数字"7.5"后显示"手"，表示手动控制。实施例板蓝根中药液体制剂的生产、精制过程。板蓝根是常用中药，在许多中药液体制剂中均有使用，其提取、精制过程较为典型，因此以板蓝根为例，对生产线的操作过程进行说明。提取、精制过程所用设备列表如下。表l生产线设备列表<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>工艺步骤如下1、药材煎煮取板蓝根药材10kg,放入提取单元的提取罐中，监控软件设定加6倍量水，加水量由液位检测单元的液位传感器4企测，当加水量到达设定值时，监控软件控制进水阀门关闭。监控软件设定加热温度为100°C，温度由温度检测单元的温度传感器检测。打开蒸汽发生器开关，待蒸汽压力上升到0.15MP时，打开提取罐蒸汽阀门，温度上升到100。C时记时，煎煮1小时。在煎煮过程中，温度会发生波动，如温度下降，温度传感器将检测到的温度数据传输到计算机上的监控软件，监控软件根据温度下降的速度及下降程度计算出加热蒸汽阀门开度应该增加的量，并将这一指令传送到加热蒸汽阀，阀门会开大，使温度回升并维持在设定值。煎煮结束后，打开真空泵及提取液储罐真空阀，打开提取罐出料阀，使提取液经过过滤器被抽入储液罐。再向提取罐中加4倍量水，同样条件煎煮l小时，提取液经过滤后同样打入提取液储罐。2、提取液浓缩开启浓缩/回收乙醇单元的浓缩罐进料阀及真空阀，打开储液罐出料阀，将滤液抽入浓缩罐，设定温度为70°C,开启蒸汽阀，浓缩至体积为10L,停止浓缩。浓缩液体积由液位传感器4全测。3、醇沉开启醇沉单元的醇沉罐进料阀及真空阀，开启浓缩罐出料阀，将浓缩液打入醇沉罐，加入乙醇使含醇量为60%，醇沉24小时，打开上清液罐进料阀及真空泵，打开醇沉罐出料阀，将醇沉上清液打入上清液罐。4、收醇开启浓缩/回收乙醇单元的浓缩罐进料阀及真空泵，开启上清液罐出料阀，将醇沉上清液打入浓缩罐，设定温度为70°C,开启蒸汽阀，回收乙醇，至乙醇浓度低于10ppm，停止浓缩。乙醇浓度由乙醇传感器检测。5、脱色开启脱色罐进料阀及真空阀，开启浓缩罐出料阀，将收醇液打入脱色罐，加入1%的药用活性炭，设定加热温度为100°C,打开脱色罐蒸汽阀门，温度上升到IO(TC时记时，加热15分钟。脱色结束后，打开真空泵及成品罐真空阀，打开脱色罐出料阀，使脱色液经过过滤器被抽入成品罐，备用。在上述生产过程中，当温度值与设定值产生0.5%的偏差，加热蒸汽阀门即开始工作，使整个工艺过程尽可能维持在较为稳定的状态。在该生产线上进行5批提取实验，提取液中总氮浓度的范围为9.12~9.75mg/ml,波动范围为6.68%。在未实现自动化的生产设备上进行同样的实验，得到总氮浓度的范围为8.15-10.61mg/ml,其波动范围为26.23%。这一结果表明，本发明的自动化生产线能大大提高产品质量的稳定性。权利要求1.一种中药液体制剂自动化生产线，其特征在于，其包括对中药材进行提取、精制的以管路连接的提取单元、浓缩/回收乙醇单元、醇沉单元、混合单元，还包括与上述各单元连接的对上述各单元进行自动检测、从而对上述各单元进行调控的自动检测与控制系统。2、根据权利要求1所述的中药液体制剂自动化生产线，其特征在于，还可以包括水解单元和中和单元。3、根据权利要求1或2所述的中药液体制剂自动化生产线，其特征在于，上述的自动检测与控制系统包括工艺参数在线检测单元、化学分析量在线检测单元、指标成分在线检测单元、自动报警单元中的至少一个以及控制单元组成。4、根据权利要求3所述的中药液体制剂自动化生产线，其特征在于，所述的工艺参数在线检测单元，包括温度检测单元、压力检测单元、液位检测单元、搅拌转速检测单元中的一个或多个；所述的化学分析量在线检测单元，包括pH值检测单元、乙醇含量检测单元、氨含量检测单元中的一个或多个；所述的自动报警单元，包括工艺报警单元和安全报警单元中的一个或多个。5、根据权利要求3所述的中药液体制剂自动化生产线，其特征在于，所述控制单元是通过监控软件进行调控的。6、根据权利要求3所述的中药液体制剂自动化生产线，其特征在于，上述的自动检测与控制系统还可以包括进料与出料单元，该进料与出料单元包括进料与出料时序单元、进料量比例单元，均由控制单元进行调控。7、根据权利要求1或2所述的中药液体制剂自动化生产线，其特征在于，还可以包括手动控制与自动控制切换单元。全文摘要本发明涉及一种中药液体制剂自动化生产线，其包括对中药材进行提取、精制的以管路连接的提取单元、浓缩/回收乙醇单元、醇沉单元、混合单元，还包括与上述各单元连接的对上述各单元进行自动检测，从而对上述各单元进行调控的自动检测与控制系统。本发明的中药液体制剂自动化生产线可实现中药液体制剂生产过程的自动化，保证产品质量的稳定，降低生产成本，确保生产过程的安全性。文档编号A61J3/00GK101249042SQ20081009065公开日2008年8月27日申请日期2008年4月7日优先权日2008年4月7日发明者乔延江,史新元,路艾申请人:北京中医药大学