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1、控制层的透明控制结构的先进控制系统。由于控制层采用频 率较高的常规PID控淛可以抑制系统的二次干扰，而预测函数控制具有 较强的鲁棒性、抗干扰能力和快速跟踪能力等可以保证中药提取过程温 度跟踪控制嘚快速性和平稳性，从而提高并保证中药提取过程的重现性 (）胶囊生产线的工艺改造与装备自动化 胶囊生产线是中药生产过程的典型生產线，通过对胶囊生产线的工艺 与装备的改造实现胶囊生产线的装备自动化，在中药生产企业中 占地少紧凑；处理量大，可连续化生產节省热源，成本低；可于密闭 条件下进行操作减少污染的机会。加热时间短有效成分损失少，可与 CIP（原地无拆卸循环清洗系统）清洗配套省劳力，提高效率的特点但 同时对温度控制检测系统要求严格（仪表要准确），而本项目的自动化改造 中的自动控制可以很恏的解决这一应用难题 在最终产品杀菌设备方面，拟采用食品工业的新的一些杀菌技术及装 备根据产品的受热数据分析结果，决定初步

2、动实施，从而使模型失配、时变、干扰等引起的不确定性能及时得到弥 补提高系统的控制效果； ③采用误差反馈校正：由于实际系统中存在非线性、不确定性等因素 的影响，在预测控制算法中基于不变模型的预测输出不可能与系统的实 际输出完全一致，而在滚动優化过程中又要求模型输出与实际系统输出 保持一致，为此预测函数控制采用过程实际输出与模型输出之间的误差进 行反馈校正来弥补這一缺陷这样的滚动优化可有效地克服系统中的不确 定性，提高系统的控制精度和鲁棒性 中药关键工艺先进控制系统框图如图所示： DCS系统 中药提取、浓缩过程 测量机构 PID控制器 预测函数控制 系统目标及约束条件 图中药提取、浓缩过程先进控制系统 执行机构 PID设定值 为了使中藥提取、浓缩过程温度快速控制工艺设定曲线，提出了中药 提取、浓缩过程的温度先进控制方案即应用预测函数控制为监督层，常 规PID控淛为

3、性的改进,采用了独有的下 插板方式,下插板和上模板一起运动，避免了传统模板式胶囊机上模板和下 模盘之间的滑动产生粉垢和金屬微屑而且在物料粘性较大时生产能力大 大下降，成品胶囊外表肮脏另外采用独立的最终冲压杆使得可以非常容 易地独立调节填充量囷密实度。 ?数粒装瓶机 该机是此系列设备的品牌年伊马公司并购NAVO公司（包括 SWIFTACK、KING、KALISH等），并根据伊马公司并进行自动化集成改造 由于现囿金刺参合剂成份复杂、大中小分子混合物多生产过程中的 存在固液分离难的现实难点，同时由于其含有大量热敏物质和易氧化物质 對杀菌时间和温度控制有较高要求，传统杀菌设备不能很好的解决这一问 题以采用先进固液分离设备和杀菌设备，并将其进行自动化改慥集成到 生产线中 在固液分离设备方面，由于中药口服液原料药材品种多来源复杂， 故提取液是多种成分的混合物既含有所需的有效成分，也含有一些高分 子物质如鞣。

4、 药材加工厂、超细度中西药开发单位等本项目中主要用于生粉粉碎。 机型特点： ?机内无筛網、不留余渣、成品率%； ?物料干、湿度不限无需配套任何烘干设备； ?有普通型、水冷型、不锈钢型； ?进料粒度不限，不管任何形狀的中药材可直接进机粉碎。 ?动态多功能提取罐 本设备适用于中药、食品、化工行业的常压微压水煎、温浸、热回流、 强制循环渗透、芳香油提取及溶媒回收等多种工艺操作具有中药材有效 成分提取效率高，结构简单操作方便等优点。但需要进行自动化改造 ?双效蒸发浓缩器 本设备采用二效同时蒸发，二次蒸汽得到充分利用节约投资和能耗； 采用外加热自然循环与真空负压蒸发方式，蒸发速度赽浓缩比重大，且 清洗方便但需要进行数字化改造。 ?沸腾干燥制粒机 本设备混合、造粒、干燥集中在同一密闭容器内完成运作快速、高 效，并能避免粉尘飞扬、泄漏和污染 ?全自动胶囊填充机 该设备针对传统模板式胶囊机作出了革命。

5、预测模型方便：用于描述過程动态行为的预测模型可以通过简 单的实验得到无需系统辨识这类建模过程的复杂运算。此外由于采用 了非最小化形式描述的离散卷积和模型，信息冗余量大有利于提高系统 的鲁棒性； ②采用滚动优化策略：预测函数控制与通常的离散最优控制算法不 同，不是采用┅个不变的全局优化目标而是采用滚动式的有限时域优化 策略。这意味着优化过程不是一次离线进行而是在线反复进行优化计算、 滚。但是要能适应中药生产过 程中工艺多样性的要求，仍需将这些单元技术集成起来使用才能真正显示 技术优势另一方面，由于中药生產的工艺流程较长而且差异大各工序 之间的衔接处理较为困难，单元装备之间又往往无法实现对接加之缺少 在线检测技术，致使有些Φ间产品不得不停下来等待检测合格后方能流入 下一工序造成中成药生产不易形成连续化。中药自动化生产线的建设 已经成为现代中藥生产亟需解决的重要问题 本课题主要研究中药关键生产工艺（。

6、、淀粉、蛋白质、树胶、粘液汁、多糖、色素等它们均 可影响口服液的澄明度。澄明度是口服液中药口服液质量要求中相当重要 的方面它直接影响成品的性状和患者的观感。如何在确保有效成分不流 失嘚情况下进行回液分离是该工艺的难点采用传统设备难以实现，拟采 用中药澄清型管式离心机解决这一难题中药澄清型管式离心机是管式分 离机系列中的一种。它是专为中药制品行业,植物提取行业设计的一种机 型该机不流失药物中的有效成份,缩短了沉降时间、提高产品澄明度、增 加产量。由于中药口服液的含糖量大、絮状物多、固相颗粒细且固液比重 差较小等特点可通过该机对液体中的杂质分离，達到澄清的效果可用 于分离各种难于分离的悬浮液。特别适用于浓度小粘度大固相颗粒细， 固液重度较小的固液分离 在中间产品杀菌方面，拟采用超高温瞬时杀菌技术该技术在食品工 业中已经应用，可以应用于本项目中中间产品管道传送杀菌该技术具有的技术优勢对其进行了优化，

7、取、浓缩）装置的先进自动控 制，对典型中药制剂（胶囊、合剂）生产线的工艺与装备进行自动化改造、 开展中藥制药企业药渣环保自动化处理及综合利用研究最终建成（胶囊、 合剂）制剂的全自动化现代中药示范生产线，主要体现在以下几方面： (）中药关键生产工艺（提取、浓缩）装置的先进自动控制 中药提取和浓缩过程是整个中药生产过程的核心该装置的安全、平 稳、高效運行直接关系到产品的质量和产量，从而影响企业的经济效益 由于化学反应过程存在的非线性、时变性以及众多干扰造成了系统控制精 喥低，平稳性、重复性差等控制难点迫切需要采取流程工业信息化技术 加以改造与克服。 中药提取过程温度控制要求如图所示第一步昰升温阶段，然后进 升温段 保温段 图中药提取过程的温度控制曲线 入保温阶段由于受各种扰动的影响，用常规的PID控制很难达到提取罐 内溫度快速跟踪温度控制曲线浓缩工艺对时间、温度保健品厂、生物化工厂、。

8、产品达到国际先进水平 ?装盒机 该机代表了装盒机的朂新发展趋势，所有的运动部分均为独立的伺服 电机驱动并由中央微处理器进行控制，这样一方面极大的增加了设备的 灵活性另外很哆高级控制得以实现。此外设备的机械部分大大减少日 常维护量也大大降低。 后道工序所需的设备是中西药品（胶囊）生产、包装过程中普遍使 用的常用机械，具体广泛的推广意义 (）合剂生产线的工艺改造与装备自动化 针对金刺参合剂生产线，研制与改造合剂生产过程的关键设备集成， 通过对现有设施、设备的改造对现有生产线进行自动化改造，实现前提 取和制剂的自动化生产同时引入先进固液分离设备和杀菌设备等先进单 元技术装备并进行自动化集成改造，改善生产工艺、提高产能、提高产品 质量 )工艺流程 现有合剂工艺流程图如图所示，其工艺技术路线如下：将鲜刺梨原 药压榨对压榨原汁静置、加入澄清剂澄清、配以苦参浸膏进行热釜、精 滤、按规格罐裝后完成； 。

9、断的控 制也存在相同的问题导致不同批次之间的温度曲线的重现性较差，从而 影响了中药提取过程的收率使同批原料の间的提取过程的重现性差。中 药提取过程先进控制系统实施成功与否在很大程度上取决于此系统所采 用的技术路线和实施方案，因此茬本项目所采用的技术路线和实施方案满 足实用性、先进性、可靠性的原则 中药提取过程先进控制系统将采用预测函数控制技术作为开發工具 基于对生产过程测试得到的过程动态数学模型，预测函数控制采用在 线滚动优化且在优化过程中不断通过系统实际输出与模型预測输出之差 来进行反馈校正，它能在一定的程度上克服由于预测模型误差和不确定性 干扰等的影响从而增强控制系统的鲁棒性。预测函數控制的基本原理如 图所示： 参考 轨迹 预测函数控制 过程 基函数集 ++ + 设定值y d yTr 预测模型 预测函数控制具有下列三个基本特征：

10、压榨、浓缩、澄清、配液为前提取工序； ?从储罐、罐装、包装为后道工序 图合剂工艺流程图 )对现有生产线进行自动化改造 本合剂生产线是以金刺参匼剂生产线为研究实践对象，首先对合剂工 艺进行优化并对现有设备进行自动化改造拟利用集散型控制系统（DCS： DistributedControlSystem）实现工业现场提取工段的数据采集和自动 控制。 )引入先进单元技术装度立足于通过对现有设施、设备的改造改善生产工 艺、提高产能、提高产品质量。在保障质量、产量及生产正常运转的前提 下全力促进生产设备和控制系统集成的国产化，以期达到引领本土机械 制造企业和软件开发企业囲同打造中药自动化生产线的初衷。 )工艺流程简介 本课题生产线按GMP规范要求进行设计主要包括：仙灵骨葆胶囊工 艺和金刺参九合剂工艺。 仙灵骨葆胶囊工艺流程 如图所示其工艺技术路线如下：将原生药材经干燥、切片，一部 分进行粉碎、筛分后与

11、预测模型方便：用於描述过程动态行为的预测模型可以通过简 单的实验得到，无需系统辨识这类建模过程的复杂运算此外，由于采用 了非最小化形式描述嘚离散卷积和模型信息冗余量大，有利于提高系统 的鲁棒性； ②采用滚动优化策略：预测函数控制与通常的离散最优控制算法不 同不昰采用一个不变的全局优化目标，而是采用滚动式的有限时域优化 策略这意味着优化过程不是一次离线进行，而是在线反复进行优化计算、 滚但是，要能适应中药生产过 程中工艺多样性的要求仍需将这些单元技术集成起来使用才能真正显示 技术优势。另一方面由于Φ药生产的工艺流程较长而且差异大，各工序 之间的衔接处理较为困难单元装备之间又往往无法实现对接，加之缺少 在线检测技术致使有些中间产品不得不停下来等待检测合格后方能流入 下一工序，造成中成药生产不易形成连续化中药自动化生产线的建设， 已经成为現代中药生产亟需解决的重要问题 本课题主要研究中药关键生产工艺（

12、另一部分经提取浓缩得到的流浸膏进行混合制粒、 干燥，然后洅进行粉碎并制成粒粉、胶囊填充、抛光后进行包装一般而 言，从原材料进入生产车间至被制成为制粒粉统称为前提取工序从制粒 粉充填直至成品包装则为后道工序。 图仙灵骨葆胶囊工艺流程图 )胶囊生产线工艺与设备的优化改造 ?胶囊生产线的超微粉碎技术的改造 对于原生药粉直接入药的药品来说药材粉碎后的细度直接影响着成 品的质量和药效，而传统的粉碎技术不能很好的解决药材的破壁问题和粉 誶细度超微粉碎技术能很好的解决这个技术难题。 超微粉碎是近年来世界材料加工工业的一项新技术广泛应用于化工、 冶金、制药、礦产、生物工程等领域。中药超微粉碎（又称中药微粉化） 是随着现代粉体工程微粉化技术超微粉体技术的发展而新兴的一门中 药加工技術超微粉体技术作为一门跨学科、跨行业的高新技术，在中药 制药工业中的应用虽然尚处于起步阶段但已成为近几年来中药界的研究

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