中藥提取過(guò)程動(dòng)態(tài)趨勢(shì)在線紫外分析方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種中藥提取過(guò)程動(dòng)態(tài)趨勢(shì)在線紫外分析方法，該方法包括實(shí)時(shí)采樣、紫外參考光譜及提取液光譜檢測(cè)、吸光度求取、光譜預(yù)處理以及吸光度變化率計(jì)算等步驟，通過(guò)分析吸光度變化情況來(lái)進(jìn)行中藥提取過(guò)程的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析。該方法經(jīng)過(guò)后期離線紫外以及固含物含量檢測(cè)的驗(yàn)證，可以準(zhǔn)確的反映藥物提取過(guò)程的進(jìn)行程度，提高過(guò)程的在線質(zhì)量控制水平，快速、非破壞性、實(shí)時(shí)獲取提取過(guò)程中的質(zhì)量信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與糾正異常操作，保證中藥產(chǎn)品安全、穩(wěn)定、有效。
【專(zhuān)利說(shuō)明】中藥提取過(guò)程動(dòng)態(tài)趨勢(shì)在線紫外分析方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及中藥的提取生產(chǎn)過(guò)程在線質(zhì)量控制和監(jiān)管，尤其涉及一種中藥提取過(guò) 程動(dòng)態(tài)趨勢(shì)在線紫外分析方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在我國(guó)中藥制藥工業(yè)多年的快速發(fā)展中，中藥現(xiàn)代化發(fā)揮了關(guān)鍵的作用，當(dāng)前中 藥生產(chǎn)加工工藝過(guò)程包括提取、濃縮、分離、干燥、藥物成型等操作單元。其中有效成分的提 取是中藥生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，目前中藥的提取生產(chǎn)過(guò)程基本上沒(méi)有客觀化的條件控制以 及質(zhì)量檢測(cè)，基本依靠人工經(jīng)驗(yàn)控制和離線檢測(cè)分析方法，存在著分析結(jié)果滯后的缺陷，生 產(chǎn)自動(dòng)化程度低，缺乏對(duì)生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量的控制，不同批次、不同廠家的同一產(chǎn)品在質(zhì)量上經(jīng) 常存在差異，缺乏統(tǒng)一的科學(xué)的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致療效的不穩(wěn)定和重現(xiàn)性差。因此，需要 提升提取過(guò)程的在線質(zhì)量控制水平，以達(dá)到可以快速、非破壞性、實(shí)時(shí)獲取提取過(guò)程中質(zhì)量 信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與糾正異常操作，保證中藥產(chǎn)品安全、穩(wěn)定、有效。
[0003] 常用的中藥檢測(cè)方法主要包括高效液相色譜法（HPLC)和光譜法。盡管HPLC分析 準(zhǔn)確，但樣品預(yù)處理復(fù)雜、分析時(shí)間長(zhǎng)（約30min)，分析人員工作量大，難以實(shí)現(xiàn)在線分析。 而光譜分析法以其速度快且無(wú)損的特點(diǎn)被廣泛用于實(shí)時(shí)在線分析。另外，由于水和乙醇對(duì) 紫外波段沒(méi)有吸收，因此紫外光譜可以有效反應(yīng)提取液中紫外活性成分的含量，同時(shí)，根據(jù) 朗伯比爾定律可以判斷提取液中紫外活性成分的含量變化。
[0004] 現(xiàn)有的國(guó)內(nèi)發(fā)明專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)枺?00710063804. 6,2010年12月08日授權(quán)）提出 了一種制藥過(guò)程中藥物成分的在線紫外光譜檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要用于紫外定量分析，需 要配備參比液、清洗液、標(biāo)準(zhǔn)液、稀釋液等，以蠕動(dòng)泵組的方式對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行稀釋與混合。 然而，該發(fā)明專(zhuān)利并未涉及中藥提取過(guò)程的進(jìn)程分析。
[0005] 國(guó)內(nèi)發(fā)明專(zhuān)利（申請(qǐng)?zhí)枺?01310350212.8)針對(duì)中藥提取過(guò)程，提出了在線紫外光 譜檢測(cè)方法與系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)中藥提取液的自動(dòng)取樣、自動(dòng)配比稀釋、自動(dòng)獲取光譜、自 動(dòng)清洗等功能。本發(fā)明在該專(zhuān)利的基礎(chǔ)上，收集實(shí)時(shí)測(cè)量得到的藥液紫外吸光度曲線，計(jì)算 吸光度特征值的變化率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)藥液提取過(guò)程的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種中藥提取過(guò)程動(dòng)態(tài)趨勢(shì)在線紫 外分析方法。
[0007] 本發(fā)明的目的是提出一種中藥提取過(guò)程動(dòng)態(tài)趨勢(shì)在線紫外分析方法，該方法在中 藥提取過(guò)程動(dòng)態(tài)趨勢(shì)在線紫外分析系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括：提取罐循環(huán)管路、旁通手動(dòng) 閥、冷卻器入口溫度傳感器、進(jìn)樣手動(dòng)閥、水冷卻器、冷卻器出口溫度傳感器、進(jìn)樣電磁閥、 放樣電磁閥、樣品定量管、放空電磁閥、回樣電磁閥、回樣手動(dòng)閥、水入口管路、進(jìn)水電磁閥、 水定量杯、排水電磁閥、混合采樣池、攪拌電機(jī)、攪拌槳、視窗、紫外光纖、排污電磁閥、排污 管道、光源、紫外光纖、視窗、紫外光譜儀、PLC主機(jī)、溫度測(cè)量模塊和電磁閥組及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模 塊、數(shù)字通訊模塊、雙絞線、監(jiān)控計(jì)算機(jī)。
[0008] 所述提取罐循環(huán)管路主管路中安裝手動(dòng)閥，旁路依次與冷卻器入口溫度傳感器、 進(jìn)樣手動(dòng)閥、水冷卻器、冷卻器出口溫度傳感器、進(jìn)樣電磁閥、樣品定量管、回樣電磁閥、回 樣手動(dòng)閥相連形成循環(huán)管路，其中，樣品定量管上下端另外分別與放空電磁閥和排樣電磁 閥相連；水入口管路依次與進(jìn)水電磁閥、水定量杯、排水電磁閥、混合池與采樣池、排污電磁 閥相連；混合采樣池頂部與放樣電磁閥相連，底部?jī)蓚?cè)有視窗，攪拌電機(jī)與攪拌槳相連并伸 入混合采樣池內(nèi)部；排污管道分別與排污電磁閥和水定量杯的溢流管相連；
[0009] 所述光源直接受紫外光譜儀的控制；光源依次與紫外光纖、視窗、紫外光纖、紫外 光譜儀相連；
[0010] 所述PLC主機(jī)分別與溫度測(cè)量模塊和電磁閥組及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊相連；溫度測(cè)量模 塊與冷卻器入口溫度傳感器、冷卻器出口溫度傳感器相連；電磁閥組及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊與進(jìn) 樣電磁閥、放樣電磁閥、回樣電磁閥、放空電磁閥、進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥、排污電磁閥和 攪拌電機(jī)相連；監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過(guò)雙絞線與數(shù)字通訊模塊相連；數(shù)字通訊模塊分別與紫外光 譜儀和PLC主機(jī)相連。
[0011] 在線紫外分析方法包括以下步驟：
[0012] (1)關(guān)閉光源，利用紫外光譜儀進(jìn)行紫外光譜快速檢測(cè)，記錄得到的暗光譜SdaA ; 利用冷卻器入口溫度傳感器檢測(cè)工藝管路溫度，令有效采樣次數(shù)k = 0,并記錄初始溫度值 ?\ (0);設(shè)定濾波窗口寬度、光譜儀積分時(shí)間及采樣測(cè)量周期Ts ;
[0013] (2)對(duì)管路溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，令A(yù)t A + 1，利用冷卻器入口溫度傳感器得到當(dāng) 前工藝管路溫度?\ (k)，結(jié)合前一次采樣值?\ (k-Ι)，若(k) >?\ (k-Ι)且1^〈1\ (k) <T2th，或 I\(k) > T2th，則工藝運(yùn)行滿(mǎn)足在線分析儀工作要求，說(shuō)明工藝已進(jìn)入提取狀態(tài)且循環(huán)正常， 執(zhí)行步驟3,對(duì)提取液進(jìn)行采樣；反之，則工藝運(yùn)行不滿(mǎn)足工作要求，令k = 0,記錄當(dāng)前溫度 值為(0)，并重新執(zhí)行步驟2 ;其中，Tlth為判斷工藝處于提取狀態(tài)的閾值、T2th為判斷工藝 處于保持沸騰狀態(tài)的閾值；
[0014] (3)進(jìn)行提取液采樣測(cè)量，自動(dòng)配比及積分時(shí)間調(diào)節(jié)，設(shè)備排污與清洗，具體包括 以下子步驟：
[0015] (3. 1)參考光譜測(cè)量：打開(kāi)進(jìn)水電磁閥，向水定量杯充水；待水定量杯充滿(mǎn)后，溢 流水流入排污管道，此時(shí)關(guān)閉進(jìn)水電磁閥、排污電磁閥，并打開(kāi)排水電磁閥，待定量水進(jìn)入 混合采樣池后，測(cè)量參考光譜，并記錄所得到的參考光譜S Mf ;
[0016] (3.2)自動(dòng)配比稀釋與混合：關(guān)閉進(jìn)樣電磁閥與回樣電磁閥，打開(kāi)放樣電磁閥與 放空電磁閥，使樣品定量管中的樣品全部流入混合采樣池；同時(shí)打開(kāi)攪拌電機(jī)，啟動(dòng)攪拌槳 使提取液與溶劑混合均勻，并完成稀釋?zhuān)恢笤訇P(guān)閉放樣電磁閥與放空電磁閥；重復(fù)此步 驟直到加入規(guī)定罐數(shù)的提取液；
[0017] (3. 3)提取液光譜檢測(cè)：打開(kāi)光源，利用紫外光譜儀測(cè)量提取液光譜StM ;
[0018] (3. 4)混合液排污與清洗：打開(kāi)排污電磁閥，將混合液全部流入排污管道后，再關(guān) 閉排污電磁閥；再打開(kāi)進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥使水直接進(jìn)入混合采樣池，并打開(kāi)攪拌電機(jī) 幫助清洗；清洗完畢后關(guān)閉進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥，再打開(kāi)排污電磁閥將污水排走，完成 后關(guān)閉攬祥電機(jī)；
[0019] (3. 5)吸光度曲線求取及光譜預(yù)處理：由光譜StM和SMf及SdaA按下式求取吸光 度A，
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種中藥提取過(guò)程動(dòng)態(tài)趨勢(shì)在線紫外分析方法，該方法在中藥提取過(guò)程動(dòng)態(tài)趨勢(shì) 在線紫外分析系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，所述系統(tǒng)包括：提取罐循環(huán)管路（1)、旁通手動(dòng)閥（2)、冷卻器 入口溫度傳感器（3)、進(jìn)樣手動(dòng)閥（4)、水冷卻器（5)、冷卻器出口溫度傳感器（6)、進(jìn)樣電 磁閥（7)、放樣電磁閥（8)、樣品定量管（9)、放空電磁閥（10)、回樣電磁閥（11)、回樣手動(dòng) 閥（12)、水入口管路（13)、進(jìn)水電磁閥（14)、水定量杯（15)、排水電磁閥（16)、混合采樣 池（17)、攪拌電機(jī)（18)、攪拌槳（19)、視窗（20)、紫外光纖（21)、排污電磁閥（22)、排污管 道（23)、光源（24)、紫外光纖（21)、視窗（20)、紫外光譜儀（25)、PLC主機(jī)（28)、溫度測(cè)量 模塊（26)和電磁閥組及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（27)、數(shù)字通訊模塊（29)、雙絞線（30)、監(jiān)控計(jì)算機(jī) (31);所述提取罐循環(huán)管路（1)主管路中安裝手動(dòng)閥（2)，旁路依次與冷卻器入口溫度傳感 器（3)、進(jìn)樣手動(dòng)閥（4)、水冷卻器（5)、冷卻器出口溫度傳感器（6)、進(jìn)樣電磁閥（7)、樣品定 量管（9)、回樣電磁閥（11)、回樣手動(dòng)閥（12)相連形成循環(huán)管路，其中，樣品定量管（9)上 下端另外分別與放空電磁閥（10)和排樣電磁閥（8)相連；水入口管路（13)依次與進(jìn)水電 磁閥（14)、水定量杯（15)、排水電磁閥（16)、混合池與米樣池（17)、排污電磁閥（22)相連； 混合采樣池（17)頂部與放樣電磁閥（8)相連，底部?jī)蓚?cè)有視窗（20)，攪拌電機(jī)（18)與攪拌 槳（19)相連并伸入混合采樣池（17)內(nèi)部；排污管道（23)分別與排污電磁閥（22)和水定 量杯（15)的溢流管相連；所述光源（24)直接受紫外光譜儀（25)的控制；光源（24)依次與 紫外光纖（21)、視窗（20)、紫外光纖（21)、紫外光譜儀（25)相連；所述PLC主機(jī)（28)分別 與溫度測(cè)量模塊（26)和電磁閥組及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（27)相連；溫度測(cè)量模塊（26)與冷卻器 入口溫度傳感器（3)、冷卻器出口溫度傳感器（6)相連；電磁閥組及電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊（27)與 進(jìn)樣電磁閥（7)、放樣電磁閥（8)、回樣電磁閥（11)、放空電磁閥（10)、進(jìn)水電磁閥（14)、排 水電磁閥（16)、排污電磁閥（22)和攪拌電機(jī)（18)相連；監(jiān)控計(jì)算機(jī)（31)通過(guò)雙絞線（30) 與數(shù)字通訊模塊（29)相連；數(shù)字通訊模塊（29)分別與紫外光譜儀（25)和PLC主機(jī)（28) 相連；其特征在于，包括以下步驟： (1) 關(guān)閉光源（24)，利用紫外光譜儀（25)進(jìn)行紫外光譜快速檢測(cè)，記錄得到的暗光譜 SdaA ;利用冷卻器入口溫度傳感器（3)檢測(cè)工藝管路溫度，令有效采樣次數(shù)k = 0,并記錄初 始溫度值?\ (0);設(shè)定濾波窗口寬度、光譜儀積分時(shí)間及采樣測(cè)量周期Ts ; (2) 對(duì)管路溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采樣，令，利用冷卻器入口溫度傳感器（3)得到當(dāng) 前工藝管路溫度?\ (k)，結(jié)合前一次采樣值?\ (k-Ι)，若(k) >?\ (k-Ι)且1^〈1\ (k) <T2th，或 I\(k) > T2th，則工藝運(yùn)行滿(mǎn)足在線分析儀工作要求，說(shuō)明工藝已進(jìn)入提取狀態(tài)且循環(huán)正常， 執(zhí)行步驟3,對(duì)提取液進(jìn)行采樣；反之，則工藝運(yùn)行不滿(mǎn)足工作要求，令k = 0,記錄當(dāng)前溫度 值為?\ (0)，重新執(zhí)行步驟2 ;其中，Tlth為判斷工藝處于提取狀態(tài)的閾值、T2th為判斷工藝處 于保持沸騰狀態(tài)的閾值； (3) 進(jìn)行提取液采樣測(cè)量，自動(dòng)配比及積分時(shí)間調(diào)節(jié)，設(shè)備排污與清洗，具體包括以下 子步驟： (3. 1)參考光譜測(cè)量：打開(kāi)進(jìn)水電磁閥（14)，向水定量杯（15)充水；待水定量杯（15) 充滿(mǎn)后，溢流水流入排污管道（23)，此時(shí)關(guān)閉進(jìn)水電磁閥（14)、排污電磁閥（22)，并打開(kāi)排 水電磁閥（16)，待定量水進(jìn)入混合采樣池（17)后，測(cè)量參考光譜，并記錄所得到的參考光 譜 Sref ; (3. 2)自動(dòng)配比稀釋與混合：關(guān)閉進(jìn)樣電磁閥（7)與回樣電磁閥（11)，打開(kāi)放樣電磁閥 (8)與放空電磁閥（10)，使樣品定量管（9)中的樣品全部流入混合采樣池（17);同時(shí)打開(kāi) 攪拌電機(jī)（18)，啟動(dòng)攪拌槳（19)使提取液與溶劑混合均勻，并完成稀釋?zhuān)恢笤訇P(guān)閉放樣 電磁閥（8)與放空電磁閥（10);重復(fù)此步驟直到加入規(guī)定罐數(shù)的提取液； (3. 3)提取液光譜檢測(cè)：打開(kāi)光源（24)，利用紫外光譜儀（25)測(cè)量提取液光譜StM ; (3. 4)混合液排污與清洗：打開(kāi)排污電磁閥（22)，將混合液全部流入排污管道（23)后， 再關(guān)閉排污電磁閥（22);再打開(kāi)進(jìn)水電磁閥（14)、排水電磁閥（16)使水直接進(jìn)入混合采 樣池（17)，并打開(kāi)攪拌電機(jī)（18)幫助清洗；清洗完畢后關(guān)閉進(jìn)水電磁閥（14)、排水電磁閥 (16)，再打開(kāi)排污電磁閥（22)將污水排走，完成后關(guān)閉攪拌電機(jī)（18); (3. 5)吸光度曲線求取及光譜預(yù)處理：由光譜Stc;m、SMf及SdaA按下式求取吸光度A，
根據(jù)紫外光譜儀（25)提供的轉(zhuǎn)換參數(shù)將像素點(diǎn)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)，對(duì)得到的吸光度A 的序列進(jìn)行紫外波段提取、線性插值、壞點(diǎn)去除及濾波處理，得到預(yù)處理后的有效吸光度序 列：{A(i)}，i = ni，. . .，n2，其中，ηι為有效光譜波段的最小波長(zhǎng)，n2為有效光譜波段的最大 波長(zhǎng)，i的單位為納米； 經(jīng)過(guò)以上步驟，完成當(dāng)前時(shí)刻的光譜采樣及預(yù)處理； (4) 計(jì)算吸光度變化率 (4. 1)計(jì)算吸光度特征值：根據(jù)步驟3得到的有效吸光度序列，選取吸光度特征峰區(qū) 域，求取該區(qū)域吸光度均值，作為當(dāng)前吸光度序列特征值C(k):
其中，η/n2'分別為特征峰區(qū)域兩端首尾波長(zhǎng)，A⑴為i波長(zhǎng)下的吸光度值； (4. 2)得到特征值序列并計(jì)算吸光度變化率：基于每次測(cè)量得到的吸光度特征值組成 吸光度特征值序列{C (t) 11 = 1，…，k}，如果上述序列元素個(gè)數(shù)k小于濾波窗口寬度，則返 回步驟2,繼續(xù)收集下一時(shí)刻吸光度；若序列元素個(gè)數(shù)k大于或等于濾波窗口寬度，則首先 采取左側(cè)窗口多項(xiàng)式濾波方法進(jìn)行濾波，得到濾波后的特征值序列{C f (t) 11 = 1，…，k}，根 據(jù)下式計(jì)算當(dāng)前吸光度特征值的變化率I (k):
根據(jù)變化率I (k)確定吸光度的變化情況，以判斷藥液的提取情況； (4. 3)數(shù)據(jù)保存與顯示：將測(cè)量得到的參考光譜、提取液光譜、暗光譜、提取時(shí)間、吸光 度保存到后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)當(dāng)前測(cè)量得到的參考光譜、提取液光譜、吸光度以及吸 光度變化率； (5) 根據(jù)步驟4. 2得到的當(dāng)前吸光度變化率I (k)，并結(jié)合之前時(shí)刻所得到的變化率數(shù) 據(jù)，對(duì)中藥提取過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)趨勢(shì)分析：如果連續(xù)η個(gè)變化率保持在閾值T之內(nèi)，則判斷提 取過(guò)程已進(jìn)入穩(wěn)定階段，其中，Τ值選取5%?10%，η的設(shè)定原則為：滿(mǎn)足η次采樣時(shí)間 nTs占據(jù)該種類(lèi)藥物平均提取時(shí)間的此時(shí)系統(tǒng)提醒用戶(hù)提取達(dá)到停點(diǎn)要求，同時(shí)轉(zhuǎn) 8 4 到步驟2,進(jìn)入下一周期的測(cè)量；若變化率未滿(mǎn)足穩(wěn)定條件，直接轉(zhuǎn)到步驟2,進(jìn)入下一周期 測(cè)量。
【文檔編號(hào)】G01N21/33GK104122221SQ201410377580
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月3日
【發(fā)明者】劉薇, 戴連奎, 付靜, 張志強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京康仁堂藥業(yè)有限公司, 杭州派析光電科技有限公司