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晋中中药提取智能化车间在线仪表校准方法研究
2023-02-16 09:37:37  |   发布者:   |   点击: 7607

  目前中药提取物生产行业正在进行生产设备的换代升级,各类性能强大的在线仪表得到了推广应用。通过对在线仪器仪表校准方法的研究,可有效保障在线仪表检测结果的准确性和溯源性,同时符合《药品生产质量管理规范及附录》等法规文件的要求。


  一、中药提取自动化车间常见生产设备及仪表

  1.主要生产工序

  现代化中药提取车间主要的生产工序包括:提取、醇沉、浓缩,对应工序的主要生产设备包括:提取罐、醇沉罐、单效浓缩器、双效浓缩器等。此类设备具有自动化程度高、设备外形高大的特点,直接导致在线仪表安装数量大、部分仪表安装位置不便于拆卸等问题。


  2.主要生产工序的仪表配备情况

  提取罐与醇沉罐配备的主要计量器具包括:温度传感器(铂电阻温度传感器或铂电阻温度变送器,以下简称“温度传感器”)、压力变送器、流量计;单效浓缩器、双效浓缩器,配备的主要计量器具包括:温度传感器、压力变送器、密度计。


  3.仪表校准过程的主要难点

  在中药提取智能化生产车间,生产设备外形高大,生产过程中设备多处于密闭状态,设备之间均通过固定管道连接,以提高生产效率、减少生产过程中的质量风险。设备的特征导致车间各类仪器仪表安装数量大、安装位置距离地面较高、仪表拆卸影响设备密合性等难点。如果将仪器仪表拆卸送至计量机构实验室校准,存在拆装工作量大、校准周期长、对生产过程影响大的困难。因此如何应用在线校准技术,解决中药提取智能化生产车间各类仪表的校准问题,成为当前急需解决的问题。


  二、校准方法

  1.提取罐、醇沉罐仪表在线校准

  提取罐和醇沉罐一般安装位置较高,底部处于安装平台下方,悬空便于排出药渣;顶部处于安装平台上方便于投料。温度传感器一般位于罐体中部,平台下方;压力传感器位于罐体顶部,平台上方;流量计一般位于平台上方固定管道上。


  (1)提取罐、醇沉罐温度传感器校准

  提取罐、醇沉罐正常生产加工过程中,放空阀常开,通过蒸汽或冷冻水实现罐体内部的升温降温。执行在线校准活动时,需在罐体内加入饮用水(要求罐内水位至少没过最上方温度传感器以上10cm),将饮用水升温或降温至规定的工艺温度稳定,可通过设备自带的搅拌、循环装置提高罐内水温均匀性。以手持式测温仪作为标准器具(标准器需经过校准并纠偏),将标准器对应的温度探头通过投料口吊放至对应的被检温度传感器附近。在标准器及被检温度传感器读数稳定后,1min内连续读取标准器及被检温度传感器读数,以读数平均值作为标准值、示值,计算示值误差。


  (2)提取罐、醇沉罐压力变送器校准

  提取罐、醇沉罐对应的压力变送器安装位置一般位于操作平台上部,便于人员检查、拆装。执行在线校准活动时,要求将压力变送器压力接口从罐体安装接口上取下,安装到便携式现场压力校验仪上。便携式现场压力校验仪一般带有手压式或自动加压装置,配置高精度标准压力计,可根据压力变送器的量程选择(3~5)个压力校准点,依次记录各校准点压力变送器示值、标准压力计示值,计算示值误差。


  (3)提取罐、醇沉罐流量计校准

  提取、醇沉工序,一般通过流量计控制介质投入量,介质一般为乙醇、纯化水、饮用水,流量计一般为电磁流量计或涡街流量计。目前行业内普遍使用外置超声波流量计开展流量计的在线校准,校准方案参考JJF(苏)228-2019《电磁流量计在线校准规范》规定的标准表法。该生产工序所安装管道为不锈钢材质,管道壁厚均匀,有长直管段,生产现场没有明显的机械振动,具备在线校准的条件。


  2.单效、双效浓缩器仪表在线校准

  单效、双效浓缩器用于提取液与醇沉液的浓缩,主要利用真空减压干燥的基本原理,提高浓缩效率。设备在工作时处于密封负压状态,且工作温度较高。主要仪表包括压力变送器、温度传感器、液位计、密度计。压力变送器、液位计位于浓缩器顶部,距地面较高;温度传感器、密度计位于浓缩器中下部。


  (1)单效、双效浓缩器温度传感器校准由于单效、双效浓缩器在工作时处于密闭状态,在执行该工序温度传感器校准工作时,要求设备处于停用状态。该工序温度传感器安装位置距地面较近,便于拆装,一般使用恒温油槽或干体炉配置二等标准铂电阻作为计量标准器具。校准时,将恒温油槽或干体炉安置在被测温度传感器附近,将被测温度传感器与标准铂电阻同时插入恒温油槽或干体炉中,待温度稳定后,同步记录被测温度传感器与标准铂电阻的读数,计算示值误差。部分浓缩器具备预留取样或传感器接口,可在生产开始前,在被测温度传感器附近的预留接口安装参比探头,在生产过程中同步记录被测温度传感器与参比探头的温度曲线进行比对,分析被测温度传感器的示值误差。


  (2)单效、双效浓缩器压力变送器校准该工序压力变送器安装在罐体顶部,距地面较高,不便于使用现场压力校验仪。浓缩器与真空泵连通,设备本身有压力控制能力,无需外接手压式或自动加压装置。在执行校准工作时,一般在设备空载状态时进行,通过预留接口或温度传感器接口安装标准数字压力计,确保被测压力变送器与标准压力计工作在同一压力环境,检查设备密封状态后,开启真空泵,逐步降低罐体内压力。达到所需压力校准点后关闭真空阀门,压力稳定后分别读取被测压力变送器与标准压力计读数,计算示值误差,校准点应至少包括零位与实际工作压力。


  (3)单效、双效浓缩器密度计校准浓缩工序一般使用音叉式密度计判断浓缩终点,是该工序重要的工艺参数监测仪表。由于密度参数受环境温度影响较大,生产现场难以满足各类密度标准溶液的存放要求,因此参考上海市质量监督检验技术研究院选用的便携式U型管型密度计作为密度标准器具。在执行校准工作时,可选用不同密度的水、中药提取液、浓缩液作为被测溶液,分别使用被测音叉式密度计和便携式U型管型密度计对溶液密度进行测试,记录读数,计算示值误差。


  (4)单效、双效浓缩器液位计校准浓缩工序一般选用电容式或压力式液位计,浓缩器的罐体为异型罐,底部有圆弧形过渡、罐体下方有大口径长管道,液位参数一般以罐内溶液体积的形式表示。在进行液位计的校准时,以质量流量计作为计量标准器,将质量流量计接入饮用水管道,确保各部分连接紧密无滴漏,关闭罐体放空、排污阀门,向罐体内加注饮用水。在加注时可分阶段暂停,以记录不同液位高度下质量流量计读数与被测液位计读数,分析示值误差。如所用的液位计显示结果液位高度,可选用连通器式玻璃管液位计、钢直尺作为计量标准器具。将连通器式玻璃管液位计通过底部放空阀门连接至罐体后,向罐体内加注饮用水,分别读取被测液位计液位高度读数和外接连通器式玻璃管液位计液面高度,计算示值误差。


  三、结束语

  目前中药行业正在经历转型升级,逐步由机械化生产向智能化生产过渡。先进的过程检测仪表,是实现中药提取全过程自动化、智能化的基础,而仪表技术的发展也为计量工作带来全新的挑战。当前在线仪表的校准技术逐渐成熟,各类精密标准器具也逐步“走出”实验室,计量技术人员应结合生产工艺特点,制定合理有效的校准方案,对在线仪表检测结果的准确性进行监控,为药品质量控制提供有效的保障。


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