CN114660016A - 一种用于中药饮片加工的联动产线及智能反馈控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于中药饮片加工的联动产线及智能反馈控制方法，联动产线包括润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块以及控制***，所述润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块均与所述控制***电连接，所述近红外在线检测模块用于采集中药饮片的光谱数据以分析计算出中药饮片的水分含量和有效成分含量；所述中药饮片依次经所述润制模块、切制模块、干制模块加工处理后，进行近红外在线检测。本发明提供的用于中药饮片加工的联动产线及智能反馈控制方法实现中药饮片产品质量多指标在线实时监控，并实时反馈调整控制润制及干燥过程，保证最终产品质量的均一性和批次间的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及中药饮片生产流程技术领域，特别涉及一种用于中药饮片加工的联动产线及智能反馈控制方法。
背景技术
饮片作为中药制剂生产的重要原料，其质量的优劣直接影响中药的临床疗效和用药安全。我国饮片生产技术改造较晚，是中药各产业中最薄弱的环节。中药饮片联动生产工艺一般包括清洗、切片、干燥、挑选等工艺。目前中药饮片联动生产加工的生产条件简陋，大都使用单机人工辅助进行一些生产加工，其生产效率低，所需劳动力大，饮片的质量难以保证，严重影响了中药饮片加工和大批量生产；大部分加工设备智能化程度低，无法实时监控和数据采集，只能通过操作人员的经验来进行简单控制，生产效率低、人工成本大，产品质量的均一性以及批次之间的稳定性难以保证。此外，现有中药饮片质量相关的评价技术和方法过于单一，大部分评价方法只是简单地建立在“水分含量”基础之上的，对于饮片中有效成分含量涉及较少，且检测方式为离线取样，无法做到实时检测。
而近红外(NIR)光谱技术作为一种快速的过程分析技术，已经被成功应用于不同的分析领域，如食品、药物、石油等。近红外技术的广泛使用主要得益于其具有快速分析、样品处理简单、无需消耗试剂等特点，是一种快速无损的绿色分析技术。近年来，近红外技术已经越来越多的被应用于中药研究，包括药材产地鉴别、有效组分含量测定和制药过程的在线检测和监控。从近年来研究进展情况看来，近红外光谱分析技术是最有希望在中药生产过程实现在线检测及质量控制的过程分析技术之一。
在中药质量控制及生产应用领域，近红外光谱作为一种在线检测技术应用于指标成分的测定已有相关专利文献，如专利(CN02137234.9，CN200710022408.9，CN200810050095.2和CN200410090617.3)等。但是这些专利均为离线采集近红外光谱，也并没有将所建模型真正应用于在线检测，而且根据其检测结果对生产线进行调节还需人工执行，存在严重的滞后性，不能第一时间检出不合格产品从而进行自动调整。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种用于中药饮片加工的联动产线及智能反馈控制方法，所述技术方案如下：
一方面，本发明提供了一种用于中药饮片加工的联动产线，包括润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块以及控制***，所述润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块均与所述控制***电连接，所述近红外在线检测模块用于采集中药饮片的光谱数据以分析计算出中药饮片的水分含量和有效成分含量；所述中药饮片依次经所述润制模块、切制模块、干制模块加工处理后，进行近红外在线检测；
若所述近红外在线检测模块检测到中药饮片的水分含量大于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述控制***控制所述干制模块增大对中药饮片干燥和/或所述润制模块减少对中药饮片润湿；
若所述近红外在线检测模块检测到中药饮片的水分含量小于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述控制***控制所述干制模块减少对中药饮片干燥；
若所述近红外在线检测模块检测到中药饮片的有效成分含量小于第二预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述控制***控制所述润制模块减少对中药饮片润湿和/或所述干制模块减少对中药饮片干燥。
进一步地，所述干制模块采用隧道式干制，所述中药饮片通过传送带进入隧道吹扫；
若检测到中药饮片的水分含量大于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述干制模块调高隧道内的进风量和/或进风温度，和/或调低所述传送带的电机转速；
若检测到中药饮片的水分含量小于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述干制模块调低隧道内的进风量和/或进风温度，和/或调高所述传送带的电机转速；
若检测到中药饮片的有效成分含量小于第二预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述干制模块调低隧道内的进风量和/或进风温度，和/或调低所述传送带的电机转速。
进一步地，所述润制模块通过在真空罐内的向中药饮片喷出水雾进行润制，若检测到中药饮片的水分含量大于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，或中药饮片的有效成分含量小于第二预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述润制模块调低喷水水温和/或喷水水量，和/或调高真空度。
进一步地，所述近红外在线检测模块针对不同类型的中药饮片均设有相应的算法模型，以能根据扫描的光谱数据得到相应中药饮片的水分含量和有效成分含量。
进一步地，所述近红外在线检测模块采用漫反射式探头，所述近红外在线检测模块的光谱扫描范围4000～10000cm-1，扫描次数为25-35次，分辨率为7-9cm-1。
进一步地，所述联动产线还包括传送模块，所述传送模块与所述控制***电连接，其用于使得中药饮片在所述润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块之间流转。
另一方面，本发明提供了一种智能反馈控制方法，所述智能反馈控制方法基于所述的用于中药饮片加工的联动产线，其包括以下步骤：
S1、将经过润制、切制、干制处理后的中药饮片按批次进行近红外光扫描，每一批次扫描若干次，以得到相应的近红外光谱数据；
S2、将所述近红外光谱数据输入预设的算法模型以计算出相应中药饮片的水分含量和有效成分含量；
S3、判断所述中药饮片测得的水分含量和有效成分含量处于相应预设范围的次数占相应批次总检测次数的比例是否均满足相应的质量比例值，若不满足，则执行S4-S5，若满足，则执行S6；
S4、将当前产出的中药饮片判定为不合格品，并相应调整润制模块和/或干制模块；
S5、对调整后新产出的中药饮片，执行步骤S1-S3；
S6、将当前产出的中药饮片判定为合格品，使其进入下一个生产流程。
进一步地，每次调整后需等待一段预设时间，再执行步骤S1-S3。
进一步地，若所述联动产线连续调整的次数超过预设值，则发出警报并通知相应的工作人员进行核查。
进一步地，每个批次的中药饮片在进行近红外光扫描时会减慢移动速度或暂停一段时间再移动。
本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：
a.实现了中药饮片生产线上的实时在线检测和反馈调整，大大提高了检测速度；
b.通过实时反馈调整产线，大大提高了合格率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的智能反馈控制方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本发明的一个实施例中，提供了一种用于中药饮片加工的联动产线，包括润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块以及控制***，所述润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块均与所述控制***电连接，所述近红外在线检测模块用于采集中药饮片的光谱数据以分析计算出中药饮片的水分含量和有效成分含量；所述控制***能够判断计算出的中药饮片水分含量和有效成分含量是否符合合格标准，并根据判断情况进行联动产线的对应调整。所述中药饮片依次经所述润制模块、切制模块、干制模块加工处理后，进行近红外在线监测；
若所述近红外在线检测模块检测到中药饮片的水分含量大于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述控制***控制所述干制模块增大对中药饮片干燥和/或所述润制模块减少对中药饮片润湿；
若所述近红外在线检测模块检测到中药饮片的水分含量小于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述控制***控制所述干制模块减少对中药饮片干燥；
若所述近红外在线检测模块检测到中药饮片的有效成分含量小于第二预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述控制***控制所述润制模块减少对中药饮片润湿和/或所述干制模块减少对中药饮片干燥。
其中，所述干制模块采用隧道式干制，所述中药饮片通过传送带进入隧道吹扫；
若检测到中药饮片的水分含量大于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述干制模块调高隧道内的进风量和/或进风温度，和/或调低所述传送带的电机转速；
若检测到中药饮片的水分含量小于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述干制模块调低隧道内的进风量和/或进风温度，和/或调高所述传送带的电机转速；
若检测到中药饮片的有效成分含量小于第二预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述干制模块调低隧道内的进风量和/或进风温度，和/或调低所述传送带的电机转速。
所述润制模块通过在真空罐内的向中药饮片喷出水雾进行润制，若检测到中药饮片的水分含量大于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，或中药饮片的有效成分含量小于第二预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述润制模块调低喷水水温和/或喷水水量，和/或调高真空度。
所述近红外在线检测模块针对不同类型的中药饮片均设有相应的算法模型，以能根据扫描的光谱数据得到相应中药饮片的水分含量和有效成分含量。所述近红外在线检测模块采用漫反射式探头，所述近红外在线检测模块的光谱扫描范围4000～10000cm-1，扫描次数为25-35次，分辨率为7-9cm-1。
需要说明的是，中药饮片的有效成分对应预设的一种或多种药物成分。，药物成分和水分都对应有相应的技术指标，在光谱数据和测定的各种技术指标之间建立一种对应关系，使从光谱数据可以知道各种技术指标，并将这种对应关系用数学模型表示，形成相应的算法模型。每种类型的饮片会对应到不同的算法模型。
在本发明的一个实施例中，所述用于中药饮片加工的联动产线还包括传送模块、净选模块、筛选模块、包装模块，所述传送模块、净选模块、筛选模块、包装模块均与所述控制***电连接，其用于使得中药饮片在所述净选模块、润制模块、切制模块、干制模块、筛选模块、近红外在线检测模块、包装模块之间流转，传送模块可利用传送带、机械手等设备进行流转处理。所述净选模块用于中药饮片的净选，所述筛选模块用于中药饮片的柔性筛选，所述包装模块用于包装满足预设的水分含量和有效成分含量条件的中药饮片。
所述联动产线的控制***采用DCS***，将联动产线中净选模块、润制模块、切制模块、干制模块、筛选模块、近红外在线检测模块、包装模块等单元设备模块联成一体，形成了中药饮片加工联动体系。联动体系中近红外在线检测模块选用漫反射式探头，主要实时采集干燥后饮片的漫反射光谱，并进行水分含量、有效成分含量的实时分析；其光谱扫描范围4000～10000cm-1，扫描次数为32次，分辨率为8cm-1，以装置内置背景为参比进行光谱采集；由于联动体系中润制、干制两个模块均对产品质量指标(水分、有效成分含量)有着显著性影响，故反馈控制主要集中在润制和干制两个单元模块；润制模块中所调节的工艺参数为水温、加水量、真空度；干制模块为隧道式，所调节的工艺参数为进风温度、进风量以及电机转速。干制模块通过调整电机电源的频率来实现对电机转速的调节。
具体地，经过净选、润制、切制、干燥和柔性筛选联动处理后饮片，通过控制***将饮片送入近红外在线检测单元模块进行光谱实时采集，分析饮片中水分及有效成分含量；光谱扫描范围4000～10000cm-1，扫描次数设置为32次，分辨率为8cm-1，以装置内置背景为参比；若饮片水分及有效成分含量在目标范围内，则控制***将饮片自动包装放行；若饮片水分及有效成分含量偏离目标范围，则通过控制***对润制、干燥两模块进行智能反馈调节控制，来控制饮片水分和有效成分含量。
所述控制***以偏离3％为水分含量的控制限，以偏离5％为有效成分含量的控制限进行以下控制：
若饮片水分含量大于第一预设范围的占比超过3％，控制***反馈调节以干制模块为主，辅以润制模块；进风量、进风温度一定范围内升高，电机的电源频率降低延长干燥时间；
若饮片水分含量小于第一预设范围的占比比超过3％，进风量、进风温度一定范围内降低，电机的电源频率升高来减少干燥时间；
若有效成分含量＜第二预设范围的占比比超过5％，控制***反馈调节以润制模块为主，辅以干制模块；一定范围内降低水温以及加水量，提高真空度；适当降低进风温度及电机的电源频率。
以上参数调节控制均建立在近红外在线检测模块结果的基础上，由控制***自动反馈调节控制。
下面以两种药材饮片为例进行说明：
以饮片白芍为例
经过净选、润制、切制、干燥和柔性筛选联动处理后白芷，通过控制***将饮片送入近红外在线检测单元模块进行光谱实时采集，分析饮片中水分及芍药苷含量；光谱扫描范围4000～10000cm-1，扫描次数设置为32次，分辨率为8cm-1，以装置内置背景为参比；若饮片水分及芍药苷在目标范围内，则控制***将饮片自动包装放行；若饮片水分及芍药苷偏离目标范围，则通过控制***对润制、干燥两模块进行智能反馈调节控制，来控制饮片水分和芍药苷含量。以水分含量为例，若饮片水分含量高于目标范围的占比大于3％，则控制***反馈调制控制干燥模块，进风温度由60℃上升到63℃，电机的电源频率降低使得干燥总时间延长63min。
以甘草为例
经过净选、润制、切制、干燥和柔性筛选联动处理后甘草，通过控制***将饮片送入近红外在线检测单元模块进行光谱实时采集，分析饮片中水分及甘草酸含量；光谱扫描范围4000～10000cm-1，扫描次数设置为32次，分辨率为8cm-1，以装置内置背景为参比；若饮片水分及甘草酸在目标范围内，则控制***将饮片自动包装放行；若饮片水分及甘草酸偏离目标范围，则通过控制***对润制、干燥两模块进行智能反馈调节控制，来控制饮片水分和甘草酸含量。以甘草酸含量为例，若饮片甘草酸含量低于目标范围的占比大于5％，则控制***反馈调制控制润制模块，水温由34℃降低到32℃，加水量由4倍降低到3.5倍，保持真空度0.07MPa不变。
在本发明的一个实施例中，提供了一种智能反馈控制方法，所述智能反馈控制方法基于所述用于中药饮片加工的联动产线，参见图1，其包括以下步骤：
S1、将经过润制、切制、干制处理后的中药饮片按批次进行近红外光扫描，每一批次扫描若干次，以得到相应的近红外光谱数据；
S2、将所述近红外光谱数据输入预设的算法模型以计算出相应中药饮片的水分含量和有效成分含量；
S3、判断所述中药饮片测得的水分含量和有效成分含量处于相应预设范围的次数占相应批次总检测次数的比例是否均满足相应的质量比例值，比如质量比例值取90％，若不满足，则执行S4-S5，若满足，则执行S6；
S4、将当前产出的中药饮片判定为不合格品，并相应调整润制模块和/或干制模块；
S5、对调整后新产出的中药饮片，执行步骤S1-S3；
S6、将当前产出的中药饮片判定为合格品，使其进入下一个生产流程。
其中，每次调整后需等待一段预设时间，再执行步骤S1-S3，因为调整起作用需要一段时间，才能检测调整的好坏。若所述联动产线连续调整的次数超过预设值，则发出警报并通知相应的工作人员进行核查。
每个批次的中药饮片在进行近红外光扫描时会减慢移动速度或暂停一段时间再移动。需要说明的是，所述控制***可以控制近红外在线检测模块进行周期性监测，例如每间隔5分钟进行一批次的检测，每批次检测会扫描35次。
若同时出现饮片水分含量大于第一预设范围的占比超过3％，饮片水分含量小于第一预设范围的占比比超过3％，则进行警报并通知相应技术人员，说明近红外光扫描可能出现异常，需要着重检修。
本发明提供的用于中药饮片加工的联动产线及智能反馈控制方法用于中药饮片加工过程，实现中药饮片产品质量多指标在线实时监控，并实时反馈调整控制润制及干燥过程，保证最终产品质量的均一性和批次间的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于中药饮片加工的联动产线，其特征在于，包括润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块以及控制***，所述润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块均与所述控制***电连接，所述近红外在线检测模块用于采集中药饮片的光谱数据以分析计算出中药饮片的水分含量和有效成分含量；所述中药饮片依次经所述润制模块、切制模块、干制模块加工处理后，进行近红外在线检测；
若所述近红外在线检测模块检测到中药饮片的水分含量大于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述控制***控制所述干制模块增大对中药饮片干燥和/或所述润制模块减少对中药饮片润湿；
若所述近红外在线检测模块检测到中药饮片的水分含量小于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述控制***控制所述干制模块减少对中药饮片干燥；
若所述近红外在线检测模块检测到中药饮片的有效成分含量小于第二预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述控制***控制所述润制模块减少对中药饮片润湿和/或所述干制模块减少对中药饮片干燥。
2.根据权利要求1所述的用于中药饮片加工的联动产线，其特征在于，所述干制模块采用隧道式干制，所述中药饮片通过传送带进入隧道吹扫；
若检测到中药饮片的水分含量大于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述干制模块调高隧道内的进风量和/或进风温度，和/或调低所述传送带的电机转速；
若检测到中药饮片的水分含量小于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述干制模块调低隧道内的进风量和/或进风温度，和/或调高所述传送带的电机转速；
若检测到中药饮片的有效成分含量小于第二预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述干制模块调低隧道内的进风量和/或进风温度，和/或调低所述传送带的电机转速。
3.根据权利要求1所述的用于中药饮片加工的联动产线，其特征在于，所述润制模块通过在真空罐内的向中药饮片喷出水雾进行润制，若检测到中药饮片的水分含量大于第一预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，或中药饮片的有效成分含量小于第二预设范围的次数占总检测次数的比例超过相应的安全比例值，则所述润制模块调低喷水水温和/或喷水水量，和/或调高真空度。
4.根据权利要求1所述的用于中药饮片加工的联动产线，其特征在于，所述近红外在线检测模块针对不同类型的中药饮片均设有相应的算法模型，以能根据扫描的光谱数据得到相应中药饮片的水分含量和有效成分含量。
5.根据权利要求1所述的用于中药饮片加工的联动产线，其特征在于，所述近红外在线检测模块采用漫反射式探头，所述近红外在线检测模块的光谱扫描范围4000～10000cm-1，扫描次数为25-35次，分辨率为7-9cm-1。
6.根据权利要求1所述的用于中药饮片加工的联动产线，其特征在于，还包括传送模块，所述传送模块与所述控制***电连接，其用于使得中药饮片在所述润制模块、切制模块、干制模块、近红外在线检测模块之间流转。
7.一种智能反馈控制方法，其特征在于，所述智能反馈控制方法基于如权利要求1-6任意一项所述的用于中药饮片加工的联动产线，其包括以下步骤：
S1、将经过润制、切制、干制处理后的中药饮片按批次进行近红外光扫描，每一批次扫描若干次，以得到相应的近红外光谱数据；
S2、将所述近红外光谱数据输入预设的算法模型以计算出相应中药饮片的水分含量和有效成分含量；
S3、判断所述中药饮片测得的水分含量和有效成分含量处于相应预设范围的次数占相应批次总检测次数的比例是否均满足相应的质量比例值，若不满足，则执行S4-S5，若满足，则执行S6；
S4、将当前产出的中药饮片判定为不合格品，并相应调整润制模块和/或干制模块；
S5、对调整后新产出的中药饮片，执行步骤S1-S3；
S6、将当前产出的中药饮片判定为合格品，使其进入下一个生产流程。
8.根据权利要求7所述的智能反馈控制方法，其特征在于，每次调整后需等待一段预设时间，再执行步骤S1-S3。
9.根据权利要求8所述的智能反馈控制方法，其特征在于，若所述联动产线连续调整的次数超过预设值，则发出警报并通知相应的工作人员进行核查。
10.根据权利要求7所述的智能反馈控制方法，其特征在于，每个批次的中药饮片在进行近红外光扫描时会减慢移动速度或暂停一段时间再移动。
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| CN202210069460.4A CN114660016A (zh) | 2022-01-21 | 2022-01-21 | 一种用于中药饮片加工的联动产线及智能反馈控制方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115256510A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-11-01 | 张家港市绿色中药饮片有限公司 | 一种提高中药饮片的切片控制精度的方法及*** |
| CN115836976A (zh) * | 2023-02-23 | 2023-03-24 | 四川新荷花中药饮片股份有限公司 | 天南星科毒性饮片生产智能控制***的生产方法 |
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2022
- 2022-01-21 CN CN202210069460.4A patent/CN114660016A/zh active Pending
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