玉竹炮制中蒸制与烘干参数耦合优化方法与流程

本发明涉及中药材炮制过程控制，更具体地说，本发明涉及玉竹炮制中蒸制与烘干参数耦合优化方法。

背景技术：

1、玉竹根茎在传统炮制过程中通常需要经历浸润、蒸制、干燥以及多轮重复处理。对于采用反复蒸制与烘干路径的工艺而言，蒸制负责使玉竹受热、吸湿并发生组织软化，随后烘干又需要将蒸后获得的水分逐步迁出。两个工序在物料状态上彼此承接，因此蒸制结束时形成的内部与表层水分分布，会直接影响随后的脱水速度和内外均匀程度。

2、现有技术中的玉竹反复蒸烘工艺，在实际生产过程中还存在以下技术缺陷：

3、其一，蒸制阶段与烘干阶段多按照预先给定的时间、温度或经验干燥程度分别运行，蒸制结束后的真实水分分布没有作为烘干参数的直接输入。当不同批次玉竹的粗细、初始含水状态或蒸后吸水程度存在差异时，相同的烘干条件可能使表层先快速失水，而芯部水分尚未及时向外迁移，进而形成表层偏干而内部仍偏湿的状态。

4、其二，烘干过程通常以固定时长或单一整体含水终点作为结束依据，没有同时判断芯表水分差是否已经收敛。若只依据总失水量判断，整体含水状态达到目标并不等同于内外水分已经均衡；继续提高热风作用又可能进一步扩大内外差异，使同一批次不同位置、不同粗细玉竹的处理结果难以收敛。

5、其三，多轮蒸烘后玉竹的组织软化程度和再次吸湿、传热能力会发生变化，但现有固定轮次参数难以利用上一轮烘干后的物料状态反向修正下一轮蒸制。这样一来，前一轮产生的过干或迁移受限状态容易被带入下一轮，形成累积偏差，并出现重复过蒸或者下一轮蒸汽难以均匀作用的问题。

6、为此，推出玉竹炮制中蒸制与烘干参数耦合优化方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供玉竹炮制中蒸制与烘干参数耦合优化方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种玉竹炮制中蒸制与烘干参数耦合优化方法，包括s1-s6：

4、s1：完成当前轮次蒸制后，获取同批玉竹的芯部含水数据和表层含水数据，按照芯部含水数据与表层含水数据的差异确定芯表含水差，并依据芯表含水差确定当前轮次的蒸后水分分布状态；

5、s2：依据蒸后水分分布状态，从预设烘干参数映射关系中确定本轮烘干的初始温度、烘干环境相对湿度和热风强度，形成本轮烘干初始参数组；

6、s3：烘干过程中连续或周期性获取玉竹质量、烘干环境相对湿度、芯部含水数据和表层含水数据，形成烘干质量损失速率和芯表含水差变化趋势，并依据二者的组合状态动态修正本轮烘干参数组；

7、s4：根据芯表含水差的收敛程度、烘干质量损失速率和玉竹整体含水状态确定水分均衡状态，在整体含水状态进入本轮目标区间且水分均衡状态满足预设终点条件时结束本轮烘干；

8、s5：将烘干结束后的玉竹进行平衡放置，获取烘后回软率，并结合烘干终点的整体含水状态形成烘后再水化能力值；

9、s6：根据烘后再水化能力值和本轮水分迁移状态确定蒸制修正系数，并作用于下一轮参考蒸制时长，作为最终下一轮蒸制参数。

10、具体的，所述芯部含水数据和表层含水数据采用同一含水表示基准获取；所述芯部含水数据对应玉竹横截面几何中心至预设芯部边界的区域，所述表层含水数据对应玉竹外表面至预设表层边界的区域；

11、从同批玉竹的不同料层位置选取预设数量的代表性样本，分别获取芯部含水数据和表层含水数据并进行批次统计，按照芯部含水数据减去表层含水数据的方向确定芯表含水差；

12、当芯表含水差高于预设正向阈值时确定为内部高湿状态，当芯表含水差位于预设均衡区间时确定为近均衡状态，当芯表含水差低于预设负向阈值时确定为表层高湿状态。

13、具体的，所述预设烘干参数映射关系至少包括与内部高湿状态、近均衡状态和表层高湿状态分别对应的烘干起始参数组；

14、内部高湿状态对应的烘干作用强度低于近均衡状态对应的烘干作用强度，通过降低热风温度、降低热风流速和/或提高烘干环境相对湿度限制表层先行脱水；

15、近均衡状态调用当前轮次的参考烘干参数组；

16、表层高湿状态在不超过当前轮次允许烘干作用强度上限的条件下提高表面换湿能力，以使蒸制结果直接决定本轮烘干起始条件。

17、具体的，所述烘干质量损失速率根据相邻采样周期的玉竹质量变化、采样周期时长以及该采样周期起始时刻的玉竹质量确定，并对不同采样周期的时长进行归一化处理；

18、将当前采样周期的烘干质量损失速率与芯表含水差绝对值的变化方向进行联合判定；当烘干质量损失速率高于预设快速脱水阈值且芯表含水差绝对值连续增大时，判定表层脱水快于内部水分迁移，并降低烘干作用强度；

19、当烘干质量损失速率处于预设稳定区间且芯表含水差绝对值连续减小时，维持当前烘干作用强度或按预设步长提高烘干作用强度。

20、具体的，当烘干质量损失速率低于预设迁移受限阈值、玉竹整体含水状态尚未进入本轮目标区间且芯表含水差绝对值未持续减小时，进入水分均衡阶段；

21、所述水分均衡阶段通过降低加热功率、降低热风流速和/或提高烘干环境相对湿度，使表层净失水速度下降，在预设均衡时段后重新获取芯部含水数据和表层含水数据；

22、若芯表含水差绝对值下降，则恢复主动烘干并根据下降程度重新确定烘干作用强度，若芯表含水差绝对值未下降，则按照预设异常处理规则限制继续升高烘干作用强度。

23、具体的，所述水分均衡状态根据当前芯表含水差的绝对值以及相邻采样周期芯表含水差绝对值的增量形成；

24、本轮烘干终点由整体含水状态和水分均衡状态共同限定，在整体含水状态未进入本轮目标区间、芯表含水差超出允许范围或者芯表含水差仍持续扩大的任一情况下，不将当前时刻确定为本轮烘干终点。

25、具体的，所述烘后回软率通过比较烘干结束时代表性玉竹样本的第一硬度与平衡放置后的第二硬度确定，所述第一硬度和第二硬度采用相同压缩条件、相同检测位置规则和相同加载终点获取；

26、当第二硬度低于第一硬度时，根据二者的相对下降程度形成烘后回软率，用于表征玉竹内部剩余水分向外重新分布所引起的软化程度；

27、还可在预设温湿度环境下获取平衡放置前后的短时质量变化形成再吸湿率，以所述再吸湿率作为烘后回软率的补充评价量。

28、具体的，将烘干终点的整体含水状态转换为剩余含水标准化值，将烘后回软率转换为回软标准化值，并按照预设权重进行融合得到烘后再水化能力值。

29、具体的，建立烘后再水化能力值与蒸制强度等级之间的反向映射关系，并以当前轮次对应的参考蒸制参数组作为修正基准；

30、当烘后再水化能力值高于预设基准区间时，下调下一轮蒸制强度等级；当烘后再水化能力值低于预设基准区间时，在预设允许范围内上调下一轮蒸制强度等级；当烘后再水化能力值位于预设基准区间时维持参考蒸制参数组；

31、采用饱和蒸汽进行蒸制时，蒸汽温度根据蒸汽压力的对应关系确定，不将蒸汽温度和蒸汽压力作为相互独立的控制量。

32、具体的，在执行多轮闭环前，基于现有固定蒸制与烘干工艺建立各轮次的参考蒸制参数组、参考烘干参数组、芯表含水差阈值、烘干质量损失速率阈值、水分均衡终点阈值以及烘后再水化能力基准区间；

33、当任一含水检测通道、质量检测通道或环境湿度检测通道出现缺失、越界或采样扰动时，剔除对应无效采样周期，并暂停扩大参数修正幅度；当有效数据不足以完成当前状态判定时，回退至当前轮次的参考参数组运行，直至重新获得满足判定条件的有效数据。

34、本发明的技术效果和优点：

35、本发明通过蒸后芯表水分状态-烘干参数-烘干过程水分迁移状态的第一闭环，将原本相互独立的蒸制和烘干步骤连接起来，若省略蒸后芯表含水状态而直接采用固定烘干参数，批次差异会首先表现为表层与芯部失水不同步，随后产生表层过干或内部高湿；本发明根据该差异调整热风温度、流速和环境相对湿度，可使烘干作用强度与蒸后真实状态相匹配，并通过质量损失速率持续校正。

36、本发明通过整体含水状态与水分均衡状态共同限定烘干终点，并在迁移受限时插入水分均衡阶段，避免只依赖固定时间或单一含水率终点，当总失水量已经接近目标但芯表差仍扩大时，系不会直接结束或继续盲目升温，而是优先恢复内外水分迁移条件，从而降低多轮蒸烘过程中内外状态偏差继续累积的可能；

37、本发明进一步利用烘后回软状态形成再水化能力值，并使该值反向生成下一轮蒸制参数，有利于减少重复过蒸并提高多轮工艺的可追踪性和批次一致性。