基于中药提取与制剂的智能控制系统的制作方法

本发明涉及中药生产智能化控制，尤其是基于中药提取与制剂的智能控制系统。

背景技术：

1、中药提取与制剂是中药制药生产的核心环节，提取工艺的温度、压力、时间等参数直接决定有效成分的溶出率与产品质量，制剂工序的参数稳定性直接影响成品均一性。传统中药生产多依赖人工经验设定工艺参数，通过人工巡检与手动调节控制生产过程，存在以下突出问题：

2、其一，人工调控精度低、滞后性强，无法根据药液实时状态动态调整参数，易导致有效成分过度提取或提取不足，批次间质量差异大；

3、其二，多批次并行生产时，各生产线独立控制、缺乏协同调度，蒸汽、压缩空气等公用工程分配不均，造成各罐生产进度不一致、能耗偏高；

4、其三，提取、浓缩、干燥、制剂各工段之间数据割裂，无法实现全流程联动控制，中间品转序依赖人工衔接，生产效率低且易引入人为误差；其四，缺乏量化的批次均一性评价手段，质量评估依赖事后抽检，难以在生产过程中主动干预、保障批次一致性。

5、随着智能制造技术在制药行业的推广，现有部分中药生产线引入了基础自动化控制，但大多仅实现单参数单点控制，缺乏针对中药提取机理的算法优化与多工段协同能力，无法从根本上解决产品均一性与生产效率的矛盾。

6、因此，针对上述技术问题有必要提出基于中药提取与制剂的智能控制系统。

技术实现思路

1、本发明提供了基于中药提取与制剂的智能控制系统，通过多维度数据采集、内置算法优化与多工段闭环联动，实现中药提取与制剂全流程的智能化精准控制，提升多批次产品均一性，降低人工干预误差，提高生产效率与能源利用率。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、基于中药提取与制剂的智能控制系统，包括数据采集单元、中央控制单元、多批次并行执行单元、工艺参数优化单元、实时反馈校正单元以及制剂终端控制单元；

4、所述数据采集单元用于实时采集中药提取工段与制剂工段的多类工艺参数数据并传输至中央控制单元；

5、所述中央控制单元用于接收工艺参数数据，调用工艺参数优化单元生成控制指令，并下发至多批次并行执行单元与制剂终端控制单元；

6、所述多批次并行执行单元用于控制至少两组独立的提取生产线，按指令并行执行提取作业并独立调节单批次参数；

7、所述工艺参数优化单元内置中药提取工艺知识库与算法模型，用于根据药材属性与质量目标计算最优工艺参数曲线；

8、所述实时反馈校正单元用于将在线检测的中间质量数据反馈至中央控制单元，对工艺参数进行动态闭环修正；

9、所述制剂终端控制单元用于根据提取工段输出参数，自动调控浓缩、干燥与制剂成型工序的运行参数；所述数据采集单元包括温度传感器、压力传感器、液位传感器、药液浓度在线检测仪、流量传感器以及ph值检测器；所述温度传感器与压力传感器分别布置于提取罐罐体的上、中、下三个位置，用于采集罐内三维温压分布数据。

10、优选地，所述多批次并行执行单元包含至少两个独立控制的提取罐组，每个提取罐组配置独立的加热模块、加压模块、搅拌模块与出液模块；各提取罐组之间通过中央控制单元实现任务调度与参数隔离，支持不同品种、不同工艺的批次同时生产。

11、优选地，所述工艺参数优化单元内置中药提取工艺知识库，所述知识库存储有不同药材品种、不同炮制规格对应的基准提取温度、压力、时长、溶媒用量参数，以及对应成品的质量标准阈值；所述工艺参数优化单元通过提取温度动态预测算法计算单批次最优提取温度时序曲线，所述算法满足公式：

12、；

13、式中为t时刻的目标提取温度；为该药材对应的基准提取温度；为t时刻的药液实时浓度；为浓度-温度耦合系数；为温度衰减系数；为有效成分溶出累积增益系数；为τ时刻的有效成分溶出速率；所述算法根据实时浓度与溶出速率动态调整升温速率与保温温度，匹配有效成分的溶出规律。

14、优选地，所述实时反馈校正单元采用多参数耦合校正策略，同时关联调节提取温度、提取压力与搅拌转速三个参数；当在线检测的药液有效成分含量偏离设定阈值时，优先调节温度参数，其次调节压力参数，最后调节搅拌转速；所述实时反馈校正单元设置有校正死区与最大校正步长；当参数偏差小于校正死区阈值时不执行校正，当偏差大于最大校正步长时按最大步长分级校正，避免参数剧烈波动影响药液稳定性。

15、优选地，所述系统还包括批次均一性评估模块，所述批次均一性评估模块通过均一性评价算法量化计算多批次产品的质量一致性水平，所述算法满足公式：

16、；

17、式中，为批次均一性指数，取值范围为0~1，数值越接近1代表均一性越好；为统计批次总数；为第i批次的核心质量指标检测值；为所有批次核心质量指标的平均值；所述核心质量指标包括浸膏得率、有效成分含量与干膏粉水分。

18、优选地，所述制剂终端控制单元包括浓缩控制子模块、干燥控制子模块与成型控制子模块；所述浓缩控制子模块用于控制减压浓缩的真空度、加热温度与浓缩终点密度；所述干燥控制子模块用于控制喷雾干燥或真空干燥的进风温度、出风温度与进料速率；所述成型控制子模块用于控制制粒、压片或灌装工序的运行参数；所述浓缩控制子模块与提取工段联动，根据提取液的实时浓度自动调整浓缩真空度与加热蒸汽压力；当提取液浓度高于基准值时降低真空度，当浓度低于基准值时提高真空度，保证浓缩时长与浸膏密度稳定。

19、优选地，所述多批次并行执行单元通过压力自适应分配算法实现多提取罐的蒸汽压力均衡调控，所述算法满足公式：

20、；

21、式中为第j号提取罐的目标蒸汽压力；为系统总蒸汽设定压力；为第j号提取罐的当前装液体积；为所有运行提取罐的总装液体积；为质量偏差压力补偿系数；为目标有效成分溶出率；为第j号提取罐的当前有效成分溶出率；所述算法根据各罐装液量与溶出进度动态分配蒸汽压力，实现多罐并行生产的进度同步与质量均衡。

22、优选地，所述系统还包括生产追溯模块，所述生产追溯模块记录每一批次的药材批号、投料量、全时段工艺参数曲线、中间品检测数据与成品检验结果，生成唯一批次追溯码，支持全流程数据回溯与质量溯源。

23、优选地，所述系统还包括异常预警模块，所述异常预警模块基于历史生产数据建立参数异常阈值模型；当实时采集的温度、压力、浓度参数超出正常波动范围时，触发分级预警，轻微异常自动执行参数修正，严重异常自动暂停对应生产线并推送告警信息。

24、与现有技术相比，本发明有益效果：

25、1、通过全流程传感器采集与算法自动优化，实现关键工艺参数的闭环精准控制，大幅减少人工操作误差，参数控制精度较人工控制提升80%以上；支持多组提取罐独立并行运行，通过压力自适应分配算法均衡公用工程负载，可同时生产不同品种批次，综合生产效率提升40%以上。

26、2、通过温度动态预测、实时反馈校正与均一性量化评估三重机制，主动管控批次质量波动，产品有效成分含量rsd值可控制在3%以内，批次均一性大幅改善。

27、3、打通提取、浓缩、干燥、制剂全工段数据链路，实现上下游工序参数自动匹配，减少中间转序人工衔接环节，降低人为质量风险；全流程参数自动记录与追溯，满足药品生产质量管理规范要求，便于质量审计与生产复盘。