浅析中药提取生产与自动化控制

浅析中药提取生产与自动化控制

我国已投入使用的中药提取过程控制大多是独立运行的自控系统，这些系统极大地解决了优化控制问题，提高了生产安全性和生产效率，保证了设备控制的一致性，减少批间差异，确保了产品质量。但是，就目前运行情况来看，中药提取过程自控系统存在以下不足：(1)控制程序固定，在更换新产品时，往往需要专业编程人员才能添加、修改控制程序；(2)自控元件一旦出现故障，很难有识别信息系统能立即纠偏。

本文以提取车间的主要生产工序为例，分别阐述各工序的自控操作控制需要涉及或考虑的内容。

1 提取工序自控操作

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，提取罐的自控操作大致包括如下内容：

(1)检漏控制：进水阀门、转子流量计。完成功能：自动定量进检漏水、提示检漏。

(2)定量加溶媒：转子流量计、阀门。完成功能：加水到设定量。

(3)人工投料：完成功能：指示灯请求投料，人工投料完成后，按投料完成按钮。

(4)升温控制：温度变送器、压力变送器、蒸汽流量调节阀和直通阀。完成功能：自动开蒸汽流量调节阀和直通阀，检测罐内料液温度和夹套压力，温度升到设定值时，控制料液循环一定时间，如果温度降到设定值以下，继续升温过程，否则，进入恒温控制。

(5)恒温定时：温度变送器、压力变送器、蒸汽流量调节阀。完成功能：检测料液温度、夹套压力、控制调节阀开度保持料液温度在设定值±1 ℃范围内，计算机计时达设定时间，进入下一步。

(6)定时循环：泵、阀。完成功能：升温／恒温期间，按计算机设定的启动时间和间隔时间启／停循环操作。

1.1 设置

上位机输入本次投料品名、批号、浸泡时间、煎煮温度、煎煮时间、溶媒量、溶媒种类、煎煮次数等参数。

1.2 投料、浸渍

在计算机屏上按下启动按钮，系统自动开启溶酶阀，进行溶酶累计，适当设定溶酶量，然后控制系统关闭溶酶阀，暂停溶酶累计，向现场发投料请求信号。现场接到信号进行投料，投料过程中应检查原料质量，发现异常及时上报。投料结束并具备条件后，按下投料完成按钮，系统接到信号后开启溶酶阀，进行溶酶累计，达到规定溶酶量后控制系统关闭溶酶阀，停止溶酶累计，开始浸渍计时。

1.3 煎煮

浸渍计时时间到，开启提取罐上部和底部蒸汽加热调节阀升温至煎煮温度。启动提取罐上部调节阀调节回路，保持煎煮温度。开始计时，计时时间到，关闭加热阀，停止煎煮，提取罐向现场发出药请求。如果现场操作柱开关允许出药，提取罐开启出药阀、出药泵及双联过滤器，储罐开启进药阀，提取罐向储罐内出药。出药完毕后，按下出药完成按钮。根据工艺要求进行二次或多次煎煮，具体操作如前。出药过程中，系统自动调取判堵程序，如果提取罐堵了，向现场发送提取罐堵指示，现场操作人员处理后系统继续出药。放出煎煮液后，及时做好状态标志，标明品名、批号、数量、日期等。

1.4 出渣、清洗

在多次煎煮结束并按下出药完成按钮后，提取罐向现场发除渣请求，如果现场出渣车就位，则系统可用手动先开锁勾，再开罐底进行除渣，除渣完毕后，按下除渣完成按钮。当现场按下除渣完成按钮，控制系统向现场发出清洗请求，如果现场清洗允许开关在允许位置，系统自动开启清洗阀进行清洗，清洗完毕后，按下清洗完成按钮，清洗工作完成，程序结束。

2 浓缩工序自控操作

2.1 设置

上位机输入本次物料品名、批号、密度等参数。

2.2 进药

启动浓缩器真空(控制系统需要取真空泵反馈)，关闭与外界接口阀门，开启浓缩器内部相应阀门，真空度到一定值后，在计算机屏上或者现场按下启动按钮，开启进药阀、贮液罐出药阀，吸取药液。现场设停止按钮，可以紧急停止。

2.3 浓缩参量

当一效、二效进药至一定液位时，关闭进药阀，打开蒸汽阀和冷却循环水阀，系统进入浓缩1状态（一效，二效和储罐都有药液）。控制系统启动浓缩控制系统，配合相应的数学模型，控制好系统内的温度、压力、液位、密度等参量，使之运行在最佳状态，进药、蒸发达到平衡，浓缩高效、自动运行。

2.4 浓缩控制

当贮液罐无浓缩液时，启动判空程序，自动判断是否抽空。如果抽空，则自动关闭进药阀、出药阀门，浓缩器进入浓缩2状态（一效，二效有药液），继续浓缩。当倒药条件成立时，启动倒药程序，系统将二效药液分期、分批导入一效。倒药结束后，浓缩器转入浓缩3状态（只有一效有药液），继续浓缩到需要比重的药膏，启动密度判断程序，系统确认密度达到后，浓缩结束，关闭真空系统、蒸汽加热阀门，开启放空阀破真空，停止浓缩，并向现场发出药请求。如果现场出药手/自动开关在自动状态，收到调醇罐准备好进药信号后，调醇罐向双效浓缩器操作箱发允许出药指示，双效浓缩器出药阀和调醇罐的进药阀门自动开启，现场操作人员开启出药泵，当一效无药液时，启动判空程序，自动判断是否出药完毕，如果出药完毕，浓缩自动结束。如果现场出药手/自动开关在手动状态，现场操作人员可以根据现场情况通过“出药允许/出药禁止”开关控制浓缩器出药。

在真空浓缩时，为防止药膏产生发泡现象，“跑药”至真空系统或冷凝液内，系统设有灵敏度高、可靠性好的泡沫控制程序。当出现异常发泡情况时，泡沫控制程序迅速动作，进行消泡。冷凝液贮罐设有高低液位开关，当液位高时，冷凝液贮罐自动排放冷却液至低液位。

3 调醇工序自控操作

定时搅拌、排料控制：输送泵、阀。完成功能：自动选择出料路经，控制出料，品名、批号随料液传递，自动检测醇度。

3.1 设置

上位机输入本次调配液品名、批号、浓缩液温度、调配温度、调配浓度等参数。

3.2 调醇控制

将手/自动转换开关设为自动状态。系统收到浓缩罐出药请求信号，并且浓缩罐出药手/自动转换开关在自动档时，在计算机屏上按下启动按钮，调醇罐向浓缩罐发允许出药信号，进药阀自动打开同时流量计计量进药液量，药液进完后关闭进药阀，启动搅拌电机，开启冷却循环水阀进行冷却，当药液冷至工艺规定的范围内后关闭冷却循环水阀，开启乙醇阀门进乙醇。通过调配程序和流量计严格检测、控制溶媒量。调配过程中，调醇控制程序自动检测药液的含醇度，药液含醇度达到规定后自动关闭乙醇阀门，停止加乙醇。

如果现场手/自动转换开关在手动状态，现场操作人员可根据现场实际情况通过进药开关、进溶媒开关、搅拌开关、温控开关进行操作。现场进药量、进溶媒量根据操作人员实际经验进行控制，完全脱离自动控制程序。