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计算机控制技术在中药提取领域中的应用

2009年03月03日星期二21:39

中药提取是中药生产过程的重要环节，中药提取过程自动化是中药产业现代化的重要组成部分，如何将自动控制技术更好的应用于中药提取过程受到了越来越多的关注。本文就中药提取生产线自动控制系统设计中的相关问题与读者进行探讨。

一、中药提取生产过程特点

在过程工业中，广泛地采用间歇生产过程和连续生产过程。间歇生产过程又称批量生产过程，属于按照给定配方、生产一定量的产品的生产过程。

中药提取生产普遍采用批量生产过程，即：按给定配方、生产一定量的中药提取物。中药提取生产配方主要包括：生产的产品及其原料组分；所需生产设备；要求的生产操作（如加热、搅拌、沉淀等）。

二、批量生产过程控制技术

1、间歇控制模型

间歇生产过程控制可分为两部分，即：实时控制层和生产管理层，实时控制层可包括：实时生产管理、顺序控制、离散/调节控制、过程连锁、安全连锁、过程I/O；生产管理层可包括：生产计划、生产调度、配方管理等。

2、常用间歇控制系统类型

根据间歇生产过程的自动化程度，可将控制系统分为程序间歇控制和综合间歇控制，程序间歇控制系统一般指完成实时控制层功能的控制系统，综合间歇控制系统包含所有间歇控制模型中的内容。

三、设计中药提取计算机控制系统

根据我国现状，中药生产企业，一般把综合间歇控制系统分成两部分来搞，即生产管理部分（例如：ERP）和实时控制部分。这里讨论的中药提取计算机控制系统指实时控制部分也就是程序间歇控制系统

1、设计中药提取计算机控制系统可供选择的设计目标

生产过程远程计算机控制、监视

操作和控制灵活、迅速、准确、一致

缩短每批产品的生产周期

优化控制，提高原料、能源和设备利用率，减少废品率

计算机控制参数管理

f.计算机生产历程数据存储、查询和报表打印

g.过程连锁

h.可靠的安全连锁控制i.报警

j.电子签名

2、典型的控制系统方案

典型的中药提取工艺和中药提取生产线传统中药工艺：

药材??水洗??烘干??切碎??水提取三次??过滤??储存??减压浓缩??收膏??低温干燥

提取有效成分的现代中药制备工艺:

药材??水洗??烘干??切碎??水提取三次??过滤??树脂吸附??水洗涤??洗脱??减压浓缩??醇沉??过滤??减压浓缩??低温干燥或喷雾干燥??成品

中药提取生产线一般可设计为专用的单生产流程线；专用的多生产流程线；可重组、多生产流程线。

生产线常采用两种布局方式，流水线布局和分区式布局。采用流水线布局，工艺过程及设备排布一目了然，而分区域布局较为节省空间。

典型中药提取设备及其基本操作控制

提取罐控制（手动/自动）

中药固液萃取最常用的设备是提取罐，一般分为动态提取罐和静态提取罐，多个提取罐可构成套提装置。提取罐的基本操作控制大致包括如下内容：试漏控制、定量加溶媒、人工投料、升温控制、恒温定时、沸腾定时、定时循环、定时搅拌、排料控制、酒精回流、芳香油回收、排渣控制、反吹控制、直接蒸汽控制、清洗控制、煮罐、报警、安全连锁。

外循环单效蒸发器

外循环单效蒸发器，由加热器、蒸发器、分离器等组成，主要用于制药、植物药、化工、食品、乳品等领域的酒精回收与浓缩，也可用于料液浓缩。基本操作包括：定量进料、加热器蒸汽压力/温度控制、蒸发器真空控制、冷却水流量检测、冷却水温度检测、密度检测和收膏控制、自动消泡、液位控制、冷凝水排放或溶媒回收控制、清洗控制、煮罐控制等

双效或多效浓缩器

双效或多效浓缩器，由两个或多个加热器、蒸发器、分离器等组成，适用于制药、植物药、化工、食品、乳品等领域的料液浓缩。基本操作包括：定量进料、加热器蒸汽压力（温度）控制、蒸发器末效真空控制、冷却水流量检测、冷却水温度检测、倒料控制、密度检测和收膏控制、自动消泡、液位控制、冷凝水排放控制、清洗控制、煮罐控制等

搅拌沉淀罐控制

搅拌沉淀罐主要用于中药、食品、保健品、化工等的酒精沉淀。基本操作包括：进料、按配比进乙醇、搅拌、沉淀定时、冷却控制、出料、出渣、清洗。

溶媒配置罐控制

溶媒配置罐主要用于配置制定浓度的酒精。基本操作包括：精乙醇浓度检测，稀乙醇浓度检测，根据需要的浓度和配置量，计算精乙醇、稀乙醇和水的加入量，按计算量加入精乙醇、稀乙醇和水，打循环，温度控制，浓度检测，根据浓度偏差计算并加入适量精乙醇/稀乙醇/水。

其它常用工艺设备

其它常用工艺设备包括：间歇精馏塔、各类离心机、吸附柱、液液萃取设备、各类内循环浓缩器、中间储罐、计量罐等，它们的基本操作控制在此不一一叙述。

常见的计算机间歇控制系统

构成计算机间歇控制系统，一般有五类设备可供选择：DCS(集散控制系统)；PLC(可编程控制器)；SLC（单回路数字调节器）；IPC（工业PC机）。在大型应用中，以