中药提取生产与自动化控制初探


blueski推荐 [2011-3-2]
出处:中国制药装备
作者:简继华
 

(四川雅安三九药业有限公司,四川 雅安 625000)
 
 要:从中药提取生产操作的工序操作要领出发,从提取、浓缩、调醇、碱析、热回流工序5方面探讨了其自动化控制。
关键词:中药提取生产;自动化控制;提取;浓缩;调醇;碱析;热回流
 
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,二效和贮罐都有药液)。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,自动判断贮罐是否抽空。如果抽空,则自动关闭进药阀、贮罐出药阀门,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。
 
4 碱析工序自控操作
 
4.1 设置
上位机输入本次调配液品名、批号、药液温度、调配pH值等参数。
4.2 碱析控制
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,调配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,开启进试液阀门进pH调节试液。通过调配程序通过流量计严格检测、控制试液量。调配过程中,调醇控制程序自动检测药液的pH值,药液pH值达到规定后自动关闭试液阀门,停止加试液。
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(试液)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。
 
5 热回流工序自动操作
 
5.1 设置
上位机输入本次热处理液品名、批号、热处理时间、热处理温度等参数。
5.2 热回流控制
将现场操作柱手/自动转换开关转换在自动状态。当收到调pH罐出药请求信号,并且调pH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,热处理罐向调pH罐发允许出药信号,进药阀自动打开完成进药(负压完成进药)。现场按下加药完成按钮,再在计算机屏上按下启动按钮,控制系统自动开启蒸汽加热阀,采用智能调节,结合夹套加热压力升温至煮沸温度,通过温控回路调节蒸汽加热阀,保持煮沸温度。开始计时,现场保温状态指示灯亮,计时时间到,关闭加热阀,停止煮沸,现场保温完成指示灯亮,系统自动开启冷却水阀,直至温度降到设定温度,现场降温完成指示灯亮,程序结束。在热处理自动控制过程中搅拌电机可以按设定周期启停。
如果现场操作柱手/自动开关在手动状态,现场按下加药完成按钮,将升温投入/切除转换开关转到投入档,系统开启升温回路自动升温至煮沸温度并开始计时,现场保温状态指示灯亮,计时时间到,关闭加热阀,停止煮沸,现场保温完成指示灯亮,将升温投入/切除转换开关转到切除档,同时将降温投入/切除转换开关转到投入档,系统自动开启冷却水阀,直至温度降到设定温度,现场降温完成指示灯亮,将降温投入/切除转换开关转到切除档。在升温或降温过程中,如果将搅拌电机投入/切除按钮转到投入档,搅拌电机开始搅拌,如果搅拌电机投入/切除按钮转到切除档,搅拌电机停止搅拌。
 
6 结语
 
通过自控控制系统与批生产管理信息系统集成,实现了生产过程的总体优化,极大地提高了企业生产效率,大力降低生产成本,减少批间差异,确保了产品质量,最大限度地杜绝安全隐患,为企业增添了活力,特别是为中药现代化打下了坚实的基础。