=屯藥材的初始物料屬性輸入上位機(jī)1;所述上位機(jī)1從其歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中檢 索歷史案例，選取與所輸入的=屯藥材初始物料屬性相匹配的提取工藝參數(shù);如果無歷史 案例可循，則所述上位機(jī)1根據(jù)由歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫建立的提取動(dòng)力學(xué)模型選取提取工藝參 數(shù);下位機(jī)2接收來自所述上位機(jī)1的提取工藝參數(shù)信息，并控制中藥提取裝置3按所述提取 工藝參數(shù)進(jìn)行提取;在線檢測裝置4實(shí)時(shí)檢測所述中藥提取裝置3中提取液的=屯總皂巧濃 度，和/或S屯皂巧Rl、人參皂巧Rgl、人參皂巧Re、人參皂巧Rbl和人參皂巧Rd的濃度，該信 息通過所述下位機(jī)2實(shí)時(shí)反饋到所述上位機(jī)1;當(dāng)上位機(jī)1判斷提取液中=屯總皂巧的濃度， 和/或=屯皂巧RU人參皂巧RgU人參皂巧Re、人參皂巧Rbl和人參皂巧Rd的濃度，達(dá)到預(yù)定 值后，向所述下位機(jī)2發(fā)出指令，進(jìn)而控制所述中藥提取裝置3結(jié)束提取，從而實(shí)現(xiàn)定量提 取。
[0073] 實(shí)施例2
[0074] =屯定量提取的自動(dòng)控制方法，包括W下步驟：
[0075] I)將=屯藥材的初始物料屬性輸入上位機(jī)；
[0076] S批投料用S屯藥材經(jīng)檢測總皂巧含量分別為72.15，48.33，36.03mg/g，顆粒粒 徑為4~6目。
[0077] 2)所述上位機(jī)從其歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中檢索歷史案例，發(fā)現(xiàn)無歷史案例可循，上位 機(jī)根據(jù)由歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫建立的提取動(dòng)力學(xué)模型選取提取工藝參數(shù)；
[0078] 具體選取過程如下：
[0079] =批=屯藥材，固定溶媒比例為70%乙醇，提取溫度固定為80°C，溶媒倍量均為8 倍。提取液質(zhì)量需要到達(dá)的要求為提取液中總皂巧濃度控制在9mg/mL。根據(jù)建立的提取動(dòng) 力學(xué)模型，計(jì)算得到滿足提取液質(zhì)量要求的提取時(shí)間分別為28,61，292分鐘，W使提取液濃 度滿足質(zhì)量要求。
[0080] 3)下位機(jī)接收來自所述上位機(jī)的提取工藝參數(shù)信息，并控制中藥提取裝置按所述 提取工藝參數(shù)進(jìn)行提??；
[0081] 4)在線檢測裝置實(shí)時(shí)檢測所述中藥提取裝置中提取液的=屯總皂巧濃度，濃度， 和/或=屯皂巧Rl、人參皂巧Rgl、人參皂巧Re、人參皂巧肺1和人參皂巧Rd的濃度，該信息通 過所述下位機(jī)實(shí)時(shí)反饋到所述上位機(jī)；
[0082] 5)當(dāng)上位機(jī)判斷提取液中=屯總皂巧的濃度，濃度，和/或=屯皂巧R1、人參皂巧 Rgl、人參皂巧Re、人參皂巧Rbl和人參皂巧Rd的濃度，達(dá)到預(yù)定值后，向所述下位機(jī)發(fā)出指 令，進(jìn)而控制所述中藥提取裝置結(jié)束提取，從而實(shí)現(xiàn)定量提取。
[0083] 倘若按照"定時(shí)提取"方法進(jìn)行提取，條件為8倍量的70 %乙醇回流提取5小時(shí)。最 終的提取液濃度五種總皂巧濃度范圍為9.04mg/mL至19.43mg/mL。
[0084] 假設(shè)預(yù)期要求五種總皂巧濃度和為9mg/mL，根據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)力學(xué)模型計(jì)算出達(dá)到 預(yù)期濃度時(shí)3批藥材的提取時(shí)間分別為tl，t2和t3。通過提取時(shí)間的實(shí)時(shí)調(diào)整，提取液質(zhì)量 波動(dòng)顯著減小，結(jié)果見表1和圖2。
[0085] 表r定量提取"方法與"定時(shí)提取"方法結(jié)果比較
[0086]
[0087]實(shí)施例3=屯定量提取動(dòng)力學(xué)模型的建立方法
[008引取6批已知總皂巧含量的=屯藥材，分別加入相應(yīng)量的溶劑提取。每隔固定時(shí)間， 用底部塞有濾紙的吸管取約1.5mL樣品，并及時(shí)補(bǔ)充等量溶劑。直至達(dá)到浸提平衡為止。
[0089] 樣品經(jīng)微膜過濾后，進(jìn)HPLC分析。W五種主要皂巧(S屯皂巧Rl，人參皂巧Rgl、Re、 Rb 1和Rd)的濃度和作為提取液總皂巧濃度。
[0090] 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)涵蓋了不同批次的藥材和不同工藝參數(shù)，包括了浸提溫度(T)、浸提時(shí)間 (t)、溶媒比例化），藥材顆粒粒徑(r)和液固比(N)。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)見表2。
[0091] 表2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)表
[00921
[0093] 通過BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立提取動(dòng)力學(xué)模型，B巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用經(jīng)典的3層結(jié)構(gòu)組織。輸入 層由6個(gè)輸入變量組成，分別對應(yīng)藥材皂巧含量、提取溫度、溶媒倍量、溶媒比例、顆粒粒徑 和提取時(shí)間。輸出層只有一個(gè)輸出變量，即總皂巧濃度。隱含側(cè)神經(jīng)元傳遞函數(shù)為logsig， 輸出層神經(jīng)元的傳遞函數(shù)為線性函數(shù)purclin。
[0094] 網(wǎng)絡(luò)初始權(quán)值和闊值通過粒子群算法進(jìn)行優(yōu)化。粒子群算法參數(shù)如下：Cl和c2皆 為1.49445,進(jìn)化次數(shù)100,種群規(guī)模50,速度范圍[-1,1]。適應(yīng)度函數(shù)為10折交叉驗(yàn)證均方 根誤差。圖3為隱含層數(shù)目為12時(shí)，PSO算法優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和闊值的過程圖。
[0095] 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)目首先可W根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估計(jì)，然后在估計(jì)值范圍 內(nèi)用試差法進(jìn)行優(yōu)選。
[0096] 本節(jié)采用經(jīng)驗(yàn)公式
里行估計(jì)，其中n為輸入層數(shù)目，m為輸出層 數(shù)目，a為常數(shù)，且ae [2,10]。在此基礎(chǔ)上，分別比較了隱含層數(shù)目從4至10的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié) 構(gòu)。由表3可知，當(dāng)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)目為12時(shí)，交叉驗(yàn)證均方根誤差最小，因此確定隱含層節(jié)點(diǎn) 數(shù)目為12。
[0097] 表3不同隱含層數(shù)目的網(wǎng)絡(luò)模型交叉驗(yàn)證結(jié)果
[009引
[0099] 最終選定網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為包括12個(gè)節(jié)點(diǎn)的隱含層，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0100] 圖4中，Input表示輸入?yún)?shù)(此處為對應(yīng)藥材皂巧含量、提取溫度、溶媒倍量、溶媒 比例、顆粒粒徑和提取時(shí)間）；〇utput表示輸出參數(shù)（此處為對應(yīng)提取液中五種主要皂巧 (尺1，1^1，1?6，肺1，1?(1)的濃度）；化(1(16111曰76'為隱含層，此處為包括12個(gè)節(jié)點(diǎn)的隱含層； 0u1:put Layer為輸出層。
[0101] 根據(jù)前述優(yōu)化結(jié)果，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定為6-12-1，網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和闊值由PSO-交叉驗(yàn) 證算法優(yōu)化所得。
[0102] 將271份樣品集按照70 %，15 %和15 %的比例劃分為訓(xùn)練集（train )、驗(yàn)證集 (validation)和測試集(test)訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)，訓(xùn)練參數(shù)設(shè)置如下：學(xué)習(xí)步數(shù)為1000;學(xué)習(xí)率為 0.1，學(xué)習(xí)算法為 Levenberg-Ma;rqua;r 化。
[0103] 訓(xùn)練結(jié)果如圖5所示，訓(xùn)練集、驗(yàn)證集和測試集相關(guān)系數(shù)(R)均達(dá)到0.99W上，擬合 效果好。圖5中，Training表示訓(xùn)練集，化Iidation表示驗(yàn)證集，Test表示測試集，All表示所 有樣品，R表示相關(guān)系數(shù)，橫坐標(biāo)表示標(biāo)準(zhǔn)化后的實(shí)測值，縱坐標(biāo)表示標(biāo)準(zhǔn)化后的預(yù)測值， 化化表示數(shù)據(jù)點(diǎn)，F(xiàn)it表示回歸線，Y = T表示示意線。
[0104] 雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在 本發(fā)明基礎(chǔ)上，可W對之作一些修改或改進(jìn)，運(yùn)對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因 此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的運(yùn)些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種三七定量提取的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括 上位機(jī)， 與所述上位機(jī)相連接的下位機(jī)， 與所述下位機(jī)相連接的中藥提取裝置， 與所述下位機(jī)和所述中藥提取裝置相連接的在線檢測裝置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機(jī)為工控機(jī)或服務(wù)器； 所述下位機(jī)為可編程邏輯控制器或計(jì)算機(jī);所述上位機(jī)與所述下位機(jī)通過有線通信網(wǎng)絡(luò)或 無線通信網(wǎng)絡(luò)連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述下位機(jī)與所述中藥提取裝置 通過有線通信網(wǎng)絡(luò)或無線通信網(wǎng)絡(luò)連接。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述在線檢測裝置包括傳感器、 近紅外光譜檢測器、紫外光譜檢測器;所述在線檢測裝置與所述下位機(jī)和所述中藥提取裝 置通過有線通信網(wǎng)絡(luò)或無線通信網(wǎng)絡(luò)連接。5. -種三七定量提取的自動(dòng)控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 將三七藥材的初始物料屬性輸入上位機(jī)； 2) 所述上位機(jī)從其歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中檢索歷史案例，選取與所輸入的三七藥材初始物 料屬性相匹配的提取工藝參數(shù)； 如果無歷史案例可循，則所述上位機(jī)根據(jù)由歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫建立的提取動(dòng)力學(xué)模型選 取提取工藝參數(shù)； 3) 下位機(jī)接收來自所述上位機(jī)的提取工藝參數(shù)信息，并控制中藥提取裝置按所述提取 工藝參數(shù)進(jìn)行提取； 4) 在線檢測裝置實(shí)時(shí)檢測所述中藥提取裝置中提取液的三七總皂苷濃度，和/或三七 皂苷R1、人參皂苷Rgl、人參皂苷Re、人參皂苷Rbl和人參皂苷Rd的濃度，該信息通過所述下 位機(jī)實(shí)時(shí)反饋到所述上位機(jī)； 5) 當(dāng)上位機(jī)判斷提取液中三七總皂苷的濃度，和/或三七皂苷R1、人參皂苷Rgl、人參皂 苷Re、人參皂苷Rbl和人參皂苷Rd的濃度達(dá)到預(yù)定值后，向所述下位機(jī)發(fā)出指令，進(jìn)而控制 所述中藥提取裝置結(jié)束提取，從而實(shí)現(xiàn)定量提取。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述初始物料屬性包括三七藥材 總皂苷含量、三七藥材顆粒粒徑;所述提取工藝參數(shù)包括提取溶媒倍量、提取溶媒比例、提 取時(shí)間、提取溫度。7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述提取動(dòng)力學(xué)模型通過BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立，采用經(jīng)典的3層結(jié)構(gòu)組織，輸入層由6個(gè)輸入變量組成，分別對應(yīng)三七藥材總 皂苷含量、三七藥材顆粒粒徑、提取溶媒倍量、提取溶媒比例、提取時(shí)間、提取溫度;輸出層 為提取液總皂苷濃度，和/或三七皂苷R1、人參皂苷Rgl、人參皂苷Re、人參皂苷Rbl和人參皂 苷Rd的濃度；隱含側(cè)神經(jīng)元傳遞函數(shù)為logsig，輸出層神經(jīng)元的傳遞函數(shù)為線性函數(shù) purclin。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù) 目首先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估計(jì)，然后在估計(jì)值范圍內(nèi)用試差法進(jìn)行優(yōu)選； 優(yōu)選地，采用經(jīng)驗(yàn)公式:η?ι= +a進(jìn)行估計(jì)隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)目，其中η為輸入層數(shù) 目，m為輸出層數(shù)目，a為常數(shù)，且ae[2,10]。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為6-12-1， 網(wǎng)絡(luò)權(quán)值和閾值由PSO-交叉驗(yàn)證算法優(yōu)化所得。10. 權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的自動(dòng)控制系統(tǒng)，或權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的自動(dòng)控制 方法在三七制劑生產(chǎn)過程中的應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三七定量提取的自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)，與所述上位機(jī)相連接的下位機(jī)，與所述下位機(jī)相連接的中藥提取裝置，與所述下位機(jī)和所述中藥提取裝置相連接的在線檢測裝置。本發(fā)明三七定量提取的自動(dòng)控制系統(tǒng)及方法，運(yùn)用歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫及提取動(dòng)力學(xué)模型，通過調(diào)整三七提取過程工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)“定量提取”，可以用于指導(dǎo)生產(chǎn)。與傳統(tǒng)的“定時(shí)提取”相比，本發(fā)明可提高三七制劑質(zhì)量一致性，有利于提取過程節(jié)能減耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，可在血塞通(凍干)等三七制劑的生產(chǎn)過程中推廣使用。
【IPC分類】G01N21/33, G05B19/418, G01N21/359, A61K36/258
【公開號】CN105717067
【申請?zhí)枴緾N201610284927
【發(fā)明人】方同華, 程翼宇, 瞿海斌, 許照芹, 席桂才, 張永年, 王春生, 孫海峰, 孫淑娜, 季慶亮, 徐秀杰, 周廣紅, 賈文娟, 王維龍
【申請人】哈爾濱珍寶制藥有限公司
【公開日】2016年6月29日
【申請日】2016年5月3日