[發(fā)明專利]一種流化床中藥顆粒制備過(guò)程聲發(fā)射監(jiān)控方法和系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010734810.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111897298A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 瞿海斌;趙潔;傅豪
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/418
• 分類號(hào): G05B19/418
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 徐關(guān)壽

本發(fā)明公開(kāi)了一種流化床制備中藥顆粒的聲發(fā)射監(jiān)控系統(tǒng)，包括設(shè)置于流化床床體的聲發(fā)射傳感器，用于接收流化床的聲信號(hào)數(shù)據(jù)；放大器和采集卡，用于放大和固定時(shí)間間隔采集聲信號(hào)數(shù)據(jù)；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)預(yù)處理程序模塊和多變量統(tǒng)計(jì)過(guò)程監(jiān)控程序模塊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及中藥顆粒生產(chǎn)過(guò)程的在線監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于聲發(fā)射技術(shù)的流化床制備中藥顆粒的過(guò)程監(jiān)控方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

流化床噴霧制粒技術(shù)為集混合、制粒、干燥操作一步完成的新型制粒技術(shù)。與其他方法相比，具有工藝簡(jiǎn)單、操作時(shí)間短、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)，在制藥行業(yè)中，流化床一步制粒技術(shù)已在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用。

中藥顆粒的質(zhì)量一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。制備過(guò)程的優(yōu)劣是影響中藥顆粒質(zhì)量的重要因素，保證顆粒生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定的關(guān)鍵在于對(duì)制粒過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，從而確保一致的生產(chǎn)流程最終得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。傳統(tǒng)的工藝控制策略是在制粒過(guò)程中間隔取樣，通過(guò)觀察或離線分析樣品調(diào)整工藝參數(shù)。離線的檢測(cè)方式操作繁瑣，檢測(cè)具有滯后性，不能滿足工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的要求。過(guò)程監(jiān)測(cè)技術(shù)可以對(duì)流化床制粒過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)在線測(cè)量，使藥品制粒環(huán)節(jié)可視化，對(duì)于加深制藥過(guò)程的理解，控制藥品的質(zhì)量以及保證藥品的一致性具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何實(shí)時(shí)且安全環(huán)保地對(duì)流化床中藥顆粒制備過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在第一方面提供了一種流化床中藥顆粒制備過(guò)程聲發(fā)射監(jiān)控方法，包括步驟：

(1)通過(guò)設(shè)置于流化床床體的聲發(fā)射傳感器采集聲信號(hào)數(shù)據(jù)；

(2)將采集到的流化床在正常工作狀態(tài)下的聲信號(hào)數(shù)據(jù)作為校正集；通過(guò)快速傅里葉變換將校正集的聲信號(hào)數(shù)據(jù)由時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)化為頻域信號(hào)，并將頻譜均分為N段，每段計(jì)算平均值，得到包含N個(gè)變量的分段平均頻譜；采用數(shù)據(jù)對(duì)齊算法對(duì)頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)齊處理；

(3)建立包括主成分控制模型、Hotelling's T2控制模型和DModX控制模型的多變量統(tǒng)計(jì)過(guò)程監(jiān)控模型；通過(guò)包含至少6個(gè)批次的正常工作狀態(tài)下流化床的聲信號(hào)數(shù)據(jù)的校正集對(duì)主成分控制模型、Hotelling's T2控制模型和DModX控制模型進(jìn)行訓(xùn)練；

(4)將訓(xùn)練所得的多變量統(tǒng)計(jì)過(guò)程監(jiān)控模型用于對(duì)流化床中藥顆粒的制備過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控。

進(jìn)一步地，步驟(1)中，聲發(fā)射傳感器被設(shè)置流化床的裝料室的取樣口高度處。

進(jìn)一步地，步驟(2)中，采用相關(guān)系數(shù)校正法對(duì)頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)齊。

進(jìn)一步地，步驟(3)中，主成分控制模型的主成分得分軌跡計(jì)算公式為：

式中，T_NOC為NOC批次的得分矩陣，為NOC批次的載荷矩陣，E_NOC為殘差矩陣；

采用均值±3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差為主成分控制模型的主成分控制圖的控制限。

進(jìn)一步地，步驟(3)中，Hotelling's T²控制模型的計(jì)算公式為：

式中，t_i是第i個(gè)主成分的得分，為t_i的方差，A表示主成分控制模型中主成分的數(shù)量；Hotelling's T²的控制限用用F分布來(lái)計(jì)算，公式為：

式中，K為校正集的批次數(shù)目，F(xiàn)為置信水平為1-α，自由度為(A，K-A)時(shí)F分布的臨界值。

進(jìn)一步地，步驟(3)中，DModX控制模型中任一批次的聲信號(hào)數(shù)據(jù)在k時(shí)刻的DModX值計(jì)算公式為：