中药提取过程在线紫外光谱分析系统的开发及其工业应用

【摘要】现代中药的生产过程由一系列的单元操作组成,其中提取过程是中药生产的关键环节之一,先进的提取工艺和质量控制手段对提高中药产品质量、增强中药的疗效和稳定性非常重要。本文旨在利用紫外光谱分析技术,通过分析各个批次提取过程的紫外光谱变化规律,建立能够对大多数中药材的提取过程终点进行判断的模型；在此基础上,研发一套适合于工业现场应用的中药提取过程在线分析系统,以保证中药的疗效,并减少制药成本。本文的主要工作包括：(1)对采用紫外光谱法实现中药提取过程在线分析进行可行性研究。首先搭建了近红外、紫外两套实验平台,对银杏叶、金银花等5种典型中药材提取液进行光谱测量与比较。实验结果表明,对于以水为主、有效成份含量低的中药材提取液,近红外光谱灵敏度低,信噪比较差。而紫外光谱不仅有较好的灵敏度和信噪比,而且吸光度的大小与提取液浓度有良好的线性关系；但对于浓度较大的提取液样品,需要进行一定倍数的稀释,再检测其紫外光谱。在上述实验结果的基础上,到某一中药厂提取车间进行了离线取样,并测量了其紫外谱图。通过对这些谱图的处理和分析发现,紫外吸收光谱特征峰高低能较好地反映提取过程中提取液浓度随时间的变化趋势。(2)开发研制了一套中药提取过程在线紫外光谱分析系统。该系统的硬件主要包括预处理装置、自动取样装置、光学系统、PLC控制系统、数据传输与远程监控装置5个部分。预处理装置负责提取液的过滤与降温；自动取样装置负责对提取液的自动采样与一定比例的稀释；光学系统负责紫外谱图的测量；PLC控制系统负责样品温度的检测和光源、电磁阀、电机的控制；数据传输与远程监控装置负责数据传输、谱图显示、趋势分析等。该系统的软件包括下位机软件和上位机软件两部分,其中下位机软件安装于PLC中,负责定时将样品温度信号传输给上位机,并从上位机接受指令对光源、电磁阀等动作；上位机软件安装于工业PC机中,负责整个流程的控制和光谱的采样、处理、显示、分析等功能。(3)将该系统应用于工业中药提取过程。这套系统安装在北京康仁堂药业有限公司的提取车间,已完成土茯苓、金银花、丹参等50余种中药材,200多批次的提取过程监控。通过在线检测结果与离线分析结果比较,证明该系统有较高的可靠性与重复性,能较好反映提取过程的变化趋势,实现对提取过程的终点判断。
【作者】郭正飞；
【导师】戴连奎；
【作者基本信息】浙江大学，模式识别与智能系统，2014，硕士
【关键词】中药提取过程；紫外光谱；在线分析；趋势判断；工业应用；

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