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中药提取与自动控制
中药提取与自动控制
(第二版)
杨建新
2013.11.26
摘要:中药制药企业完成了GMP改造任务后,企业素质普遍提升,但
是还普遍存在生产效率低,资源利用不够有效的问题,提高生产效率、
降低生产成本、提高竞争力,成为企业关注的问题。本文初步探讨如
何利用计算机集成的自动化技术技术,构建中药提取自动化系统。
关键词:
间歇生产过程:以顺序的操作步进行批量产品生产的过程;
处方(recipe):专门确定某个特定产品生产要求的一组必要信
息;(笔者注:处方中包含配方(formula)和处方程序 (recipe
procedure))
注 :本 部 分定义的处方有4 种:通用处方、现场处方、主处方和
控制处方。
配方(formula):一种包括过程输人、过程参数和过程输出的处方
信息; (注:formula 在有些相关资料中被译为公式,笔者认为有
些不妥)
过程参数 (process parameter):制造一种材料所需的但不属
于过程输人或者过程输出类别的信息。
注 : 过 程参数信息的例子有温度、压力和时间;
批 过 程( batch process):指 在 有 限的时间内,使用一台或
多台装置,通过一组有序的处理活动来处理输人材料量,生产有
限量材料的过程;注: batch process常有被错译成批处理的情况。
过程 控 制 (process control):包含提供顺序控制、调节控
制和离散控制以及采集和显示数据所需控制功能的控制活动。
一、中药提取生产过程
中药提取生产过程,是依据GMP 规范,按给定的配方,生产一定
数量产品的过程。中药提取生产采用批量生产方式,也叫间歇生产方
式。其主要特点是:小批量、多品种,其特征是:物料流动的不连续
性、物料和设备的非稳态性、产品及其工艺的不确定性和设备资源的
动态调度分配。不连续性是指物料输入、输出是断续的,单元操作是
按顺序进行的,设备运行是间断的。非稳态性是指生产过程中物料和
设备都时常处于变化状态。不确定性指的是要根据市场需求生产不同
产品,和增加新产品。
为了提高设备对不同产量和类似工艺的适应能力,中药提取生产
设备需要具有良好的柔性,能生产多种工艺相近似的产品。一种产品
生产完成,对设备进行清洗后,即可生产另一种产品。
中药提取过程单元,一般安装多台操作设备(如提取罐、浓缩器),
配置大小不同的多组兼用设备 (如:缓冲罐、储罐),设备按串联和
并联结构排布,组成串、并联结构提取过程单元,设备单元之间采用
固定管道连接或非固定软管连接。设备以连续、半连续、间歇方式工
作。
中药提取过程单元按生产的产品划分,可分为单品种过程单元、
多品种单流程过程单元,多品种多流程过程单元。单品种过程单元的
生产工艺流程、原料配比和工艺参数都是确定的。多品种单流程过程
单元可以生产一族不同规格的产品,产品生产工艺流程相同,参数变
化。多品种多流程过程单元可以生产不同品种的产品,产品生产流程
和工艺参数都可以改变。除此之外,还有中试过程单元,中试过程单
元大多采用多品种多流程形式。
目前常用的中药提取单元设备主要包括:多功能提取罐、热回流
提取装置、外循环真空减压浓缩器、内循环真空减压浓缩器、球形浓
缩器、搅拌沉淀罐、冷沉罐、离心机、板框过滤器、精馏塔、溶剂配
置罐、脱色罐、结晶罐、大孔树脂吸附洗脱装置、膜分离/膜浓缩装
置、超临界萃取装置、微波提取装置、超声波萃取装置、储罐等。
二、中药提取生产过程对自动控制的需求
对设备单元进行精确控制,严格按顺序执行每一步操作,使每批
产品生产实现最优控制,从而获得经济效益是中药提取企业对自动控
制的基本需求。
中药提取过程是间歇生产过程,其具体自动控制需求可以根据中
药提取过程特点并参照间歇控制模型来考虑,一般有顺序控制、开关
控制、调节控制、联锁控制、人机界面、数据管理、与管理信息系统
集成等要求。
1、顺序控制
中药提取生产属于批量生产过程,也叫间歇生产过程。间歇生产
过程是以顺序的操作步进行批量产品生产的过程。过程组元和单元设
备,必须按工艺规定的顺序进行操作,例如产品生产要顺序经历提取、
浓缩、醇沉、酒精回收等过程,又如提取罐试漏、投料、加热、等温
提取、排料、排渣等必须按照规定的顺序和时间进行。要求控制系统
能够进行顺序控制;
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