中药检验前处理智能设备的工艺参数验证与应用.docx

中药检验前处理智能设备是智慧中药检验技术在中药行业内的首次应用，实现了中药检测前处理由人工向智能化的转型。该智能设备由入料存盖系统、综合预处理系统、振荡系统、出料/超声系统、冷凝回流系统五大模块组成。通过考察该设备定量加液的精确度、介质加热时间和温度的精确度，证明了该设备可达到使用要求。选取合欢花为代表性药材，考察使用该智能设备和人工方法处理所得样品的结果一致性，以及处理多批次样品的用时情况。结果表明，该智能设备可实现中药前处理的智能分选，实现冷凝管在线自动清洁，并且多批次药材的处理效率可提升至94.40%o近年来，得益于制药技术水平的发展和人们健康观念的增强，中医药行业正迎来前所未有的发展热潮。中医药行业已成为一个庞大的经济实体，产业链涵盖中药材种植、加工、生产、销售等多个环节。制药企业不断加快中药制剂自动化技术的研究和引进，以促进医药行业技术水平的提高与发展山。现代科技手段的应用使得中医药行业的生产效率和质量得到大幅提升，也为中医药行业带来了更多的发展机会生，中药制剂涉及的中药材种类繁多、来源广泛，大多数药材具有多种活性成分，这些活性成分的含量还会随提取条件（温度、时间、溶剂）的变化而变化，所以检测前需进行标准化前处理，以提高检测的灵敏度和准确性。中药检验的前处理步骤一般为：称量一加液一多种前处理交错（水浴、振摇、静置、冷凝回流、萃取、过滤等）一定容一成像（含量测定），过程复杂、耗时长，简单品种的前处理耗时约2h,复杂品种更是达到12do因此，建立一个集检测、控制、优化、调度、管理于一体的中药智能制造系统迫在眉睫。中药检验前处理智能设备是智慧中药检验技术在中药行业内的首次应用，实现了中药检测前处理由人工向智能化的转型；通过将单个设备升级为自动化、一体化智能设备，实现了样品前处理的精准控制；同时，可避免操作人员与化学试剂的直接接触，有效隔离设备操作环境和外部环境，其冷凝管在线清洁功能还可有效降低共线污染和交叉污染的风险8明有利于提高试验结果的准确性。本研究阐述了该中药检验前处理智能设备的调试、参数确认和使用情况，并选取合欢花EE药材为代表性样品，对人工和中药检验前处理智能设备的前处理结果进行一致性比对，同时进行在线清洁效果测试，以期为制药企业进行中药检验前处理智能设备的验证以及推广和使用提供一些参考。1、仪器与试药DRT-Dsmart-QS型中药检验前处理智能设备（深圳市得瑞特控制技术有限公司）；XPR205型电子天平（瑞士梅特勒-托利多公司）；TLCVisualizer型薄层色谱数码成像系统（瑞士CAMAG公司）。棚皮甘对照品（含量93.5%,批号H1538-202007）、合欢花对照药材（批号121010-201705）（中国食品药品检定研究院）；合欢花（批号304051-2206029,由扬子江药业集团江苏龙凤堂中药有限公司初级工程师范田田鉴定）；乙醇、甲醇、正丁醇、乙酸乙酯、甲酸、三氯化铝（国药集团化学试剂有限公司）；甲苯（南京化学试剂股份有限公司）。2、方法与结果2.1中药检验前处理智能设备的构造及基本原理该智能设备由2个部分组成，分别为智能工作站逻辑控制系统(软件)和处理操作执行装置(硬件)。整机通过可编程逻辑控制器(programmableIogiccontroller,PLC)9控制，如图1所示。图1可编程逻辑控制器控制图该智能设备整体硬件的结构平面图如图2所示，由入料存盖系统、综合预处理系统、振荡系统、出料/超声系统、冷凝回流系统五大模块组成。图2设备结构设计平面图（八）与实物图(B)中药检验前处理智能设备能够精准控制时间参数，包括超声时间、振摇时间、冷凝时间、静置时间。冷凝系统固定在侧面，内部设有温度探头，可实现对温度的实时监控。每个系统的作用如下。入料存盖系统：自动化进样，自动化存取盖和样品转运。综合预处理系统：自动化扫码，智能配样，自动化开锁盖，自动化混匀和样品转运。振荡系统：样品静置，振荡处理和转运。出料/超声系统：样品静置，出料，错瓶收集，超声处理和转运。冷凝回流系统：实现对样品的智能化冷凝处理，智能化冷凝管自动清洁，以及样品的转运等。2.2验证项目和合格标准2.2.1多种前处理方法串联运行情况的确认设置振摇、超声、冷凝回流各模块功能，对上述模块的串联运行情况进行验证。机械抓手能够照二维码标签分配的方法，自动识别后将测试瓶送到相应的区域，未出现错误传输。上述现象说明扫码器对二维码的识别精准度能满足使用要求，机械抓手可实现在自动化轨道上的运行，各模块串联后可完成整个流程的运行。2.2.2定量加液精确度的确认中药前处理使用的溶剂多是易挥发或有毒有害的溶剂为最大程度减少因溶剂挥发或泄露造成的人员伤害事件，中药检验前处理智能设备中设置了自动加液功能。为了验证该智能设备加液步骤的精度和效率,根据实验室的日常使用量设定所需溶剂体积（分别设置为5、20和30mL）,独立进行体积变化测试（标准为：误差Wl%,重复性误差W0.5%）,每5min测量1次，共测量6次。结果如表1所示。可见，加液量为20和30mL时，误差和重复性误差远小于标准值，故日常可正常使用；但当加液量为5mL时，误差结果远高于1%,重复性误差达到187%,也超出标准值。因此，日常加液量W5mL时不建议使用该设备的自动加液功能；若选用，则需与人工结果进行比对，通过风险评估后再使用。表1定量加液的精确度测试结果测试次数5mL组20mL组30mL组实测体积/mL误差”/%实测体积/mL误差'7%实测体积/mL误差”/%第I次4.882.4020.050.2530.020.07第2次4.960.8020.030.1530.030.10第3次5.081.6020.020.1030.020.07第4次4.921.6020.050.2530.010.03第5次5.020.4020.100.5030.020.07第6次5.122.4020.050.2530.020.07平均值mL5.0020.05一30.02RSD271.870.140.02注：“误差=|（溜得值-设定值）|/测定值XlO0%：*RSD=（标准偏差/平均值）x100%.2.2.3振摇、超声、回流模块定时精确度的确认中药前处理步骤中的振摇、超声、回流时间对样品的提取效果和提取效率有直接影响。一般而言，提取效果与提取时间成正比。提取时间过短，达不到浸出目的；时间过长，挥发性成分损失过大，提取液中的杂质也会增多。对于成分复杂且不易提取的中药，可适当延长提取时间；而对于含有挥发性成分且有效成分易提取的中药，则可适当缩短提取时间皿。根据实际操作经验，设置振摇时间分别为20、60、120min,超声时间分别为20、60、120min,回流时间分别为60、120、180min,进行独立测试（定时控制精度：0.1s,此为控制器内部定时精度，执行机构略有延迟），用秒表进行确认，测量6次以确认时间控制的精确度，结果如表2所示。可见，振摇、超声、回流时间的实测值与设定值之差低于10s,且重复性均小于0.5%,提示振摇、超声、回流模块的定时控制精确度能满足使用要求。表2时间控制的精确度试验结果测试项目设定时间Zmin指标名称及单位测试次数,RSD/%1次2次3次4次5次6次平均值实测时间/S120512051203120312021203I2040.1020实测值与设定值之差/s553323RD/%0.210.210.120.120.080.12实测时间/S36073605360436063605360436050.03振摇时间60实测值与设定值之差/S754654RD/%0.100.070.060.080.070.06一一实测时间/s72077205720472067205720472050.02120实测值与设定值之差/S754654RD/%0.050.030.030.040.040.03实测时间/S12061205120212031202120412040.1420实测值与设定值之差/s652324一一RD/%0250.210.080.120.080.17实测时间/s36053607360436053606360436050.03超声时间60实测值与设定值之差/s574534RD/%0.070.100.060.070.040.06实测时间/s72067203720472067202720472040.02120实测值与设定值之差/s634624RD/%0.040.020.030.040.010.03实测时间/s36053605360636063603360436050.0360实测值与设定值之差/S556634RD/%0.070.070.080.080.040.06实测时间/s72087206720472067205720772060.02回流时间120实测值与设定值之差/S864657RD/%0.060.040.030.040.030.05实测时间/s108071080510804108061080510804108050.01180实测值与设定值之差/s754654RD/%0.030.020.020.030.020.02一一注：RD=（实测值与设定值之差）/（实测值与设定值之和）x100%.2.2.4介质温度控制精确度的确认提取温度过高会使药物的某些有效成分受到破坏而失效，同时无效成分、辅助成分的浸出量也会增多；而提取温度过低，会导致分子运动变慢，不利于提取。因此，需控制供试品和溶剂受热均匀且保持在恒定的温度范围内，以提高提取效率和冷凝效果MO根据日常经验,在中药检验前处理阶段通过控制介质温度调节提取温度，一般以水为介质；根据常用介质的沸点范围，设置介质温度分别为45、90、100,考察随着提取时间的延长，介质温度的波动度能否满足要求。待中药检验前处理智能设备中的介质温度达到平衡后（温度波动度在±1内），用温度计测量水浴中间位置和4个角落的温度，将平均值作为实测值，每10min测量1次，观察水浴1h期间