中藥提取過程在線分析樣品前處理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種具有自動過濾和清洗功能的中藥提取過程在線分析樣品前處理裝置，由加壓水泵、自動切換閥、過濾器、自動沖洗裝置、和在線檢測分析裝置構(gòu)成。其中，雙路過濾器和自動沖洗裝置管道間通過切換閥相連，系統(tǒng)通過切換閥開斷的選擇和運行周期的設(shè)置進行自動沖洗。系統(tǒng)采用采用中央控制器進行參數(shù)設(shè)置和自動控制。本發(fā)明設(shè)計合理，可有效去除藥液中雜質(zhì)顆粒物，確保樣品以要求的溫度，恒定的流速進入在線檢測分析儀器，適用于中藥生產(chǎn)中藥液的在線分析與監(jiān)控。
【專利說明】中藥提取過程在線分析樣品前處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬中藥提取領(lǐng)域，涉及一種用于中藥提取過程在線分析樣品前處理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 光譜法是一種重要的過程分析技術(shù)，為了在中藥生產(chǎn)企業(yè)實施過程分析技術(shù)，必 須發(fā)展在線的光譜采集方法。以中藥材的提取過程為例，為了確保該過程的穩(wěn)定進行，必 須發(fā)展一種能夠?qū)崟r監(jiān)測樣品狀態(tài)的在線分析方法，近紅外光譜以其快速、準確、樣品無損 等優(yōu)勢成為分析方法的首選。近紅外光譜應(yīng)用于過程分析有多種模式，包括in line，on line, at line, off line等多種模式，其中on line模式是將中藥提取液經(jīng)由旁線引出， 當提取液流經(jīng)安裝在旁線管道上的流通池時，近紅外光譜儀在線采集其光譜并進行分析， 其特點是自動取樣，旁線分析，既無需人工采集樣品，又可調(diào)整采樣位置，避免直接將探頭 插入提取罐所造成的采樣位置單一，無法全面反映樣品狀態(tài)的缺點。但是，中藥材提取液成 分復(fù)雜，雜質(zhì)較多，較易污染乃至堵塞取樣管道及流通池，而流通池一旦受到污染，近紅外 光譜儀就難以采集到可用的樣品光譜。為了確保近紅外光譜儀的正常運行，必須研發(fā)一種 能夠?qū)α魅肓魍ǔ氐闹兴幪崛∫哼M行預(yù)處理的裝置，這種預(yù)處理裝置可以對中藥提取液進 行過濾和溫度控制，既不能過多地改變樣品狀態(tài)，又要能夠保證固體顆粒，粘性雜質(zhì)等不會 污染乃至堵塞流通池。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的中藥生產(chǎn)在線分析樣品預(yù)處理裝置方面 的空缺，提供一種中藥提取過程在線分析樣品前處理裝置，是一種具有自動沖洗功能的在 線分析中藥樣品預(yù)處理裝置。本發(fā)明通過以下述技術(shù)方案來實現(xiàn)： 本發(fā)明在線分析中藥樣品預(yù)處理裝置由第一濾芯（80 ym)、增壓泵、第一氣動閥、第二 氣動閥、第三氣動閥、第四氣動閥、第二濾芯（50 ii m)、第三濾芯（50 ii m)、第五氣動閥、第六 氣動閥、第七氣動閥、第八氣動閥、流通池、光纖、取樣閥、反沖進水口、廢液出口和取樣口構(gòu) 成。第一濾芯連接增壓泵，增壓泵的另一端同時連接第一氣動閥和第三氣動閥，第一氣動閥 的另一端連接第二氣動閥，第三氣動閥連接第四氣動閥，在第一氣動閥和第二氣動閥之間 連接第二濾芯，在第一氣動閥和第二氣動閥之間連接第二濾芯，第五氣動閥、第六氣動閥與 第二濾芯并聯(lián)連接，第七氣動閥、第八氣動閥與第三濾芯并聯(lián)連接，第五氣動閥和第七氣動 閥串聯(lián)連接后再連接廢液出口，第六氣動閥和第八氣動閥串聯(lián)連接后再連接流通池，流通 池的另一端連接取樣閥，取樣閥連接取樣口，第二氣動閥和第三氣動閥的另一端均連接反 沖進水口，取樣閥的管道與在線檢測用的提取罐連接。光譜信號經(jīng)光纖傳入光譜儀。
[0004] 本發(fā)明的另一個目的是提供所述裝置在中藥生產(chǎn)中在線分析樣品中的應(yīng)用。
[0005] 本發(fā)明使用雙路過濾器，雙路過濾器以并聯(lián)方式連接，第一、第二和第三濾芯均可 卸載、更換。雙路過濾器和自動沖洗裝置管道間通過切換閥相連，通過切換閥開斷的選擇和 運行周期的設(shè)置進行自動沖洗。在藥液樣品處理的過程當中，每一個循環(huán)運行結(jié)束后，系統(tǒng) 會自動地用清潔的壓力水對雙路過濾器進行選擇性沖洗，將積存的雜質(zhì)沖洗干凈，防止阻 塞和避免積存的雜質(zhì)對下一次運行的干擾。過濾器出口處安裝帶針閥的流量計，可按照分 析儀器的要求智能控制樣品的流量和流速。與溫度傳感器相連的溫度控制器，實現(xiàn)了樣品 溫度的智能控制，為樣品分析的準確性和分析儀表的安全性提供了可靠的保障。經(jīng)過本發(fā) 明處理的藥液樣品可以直接進入光譜分析儀器的流通池，進行在線分析和監(jiān)控。光譜采集 后，可取樣進行離線分析，如果無需取樣，則藥液流入提取罐，避免損失。整套裝置采用自動 控制系統(tǒng)進行控制。該裝置可以直接與在線檢測分析儀器相連接，進行樣品在線分析和監(jiān) 控。裝置的各項工作參數(shù)可在自動控制系統(tǒng)的控制面板上進行設(shè)定，自動控制系統(tǒng)可實現(xiàn) 對設(shè)備的開關(guān)，報警，及狀態(tài)顯示。
[0006] 本發(fā)明經(jīng)過多次實驗證明，可以有效去除藥液中雜質(zhì)顆粒物，確保樣品以要求的 溫度，恒定的流速進入在線檢測分析儀器。本發(fā)明適用于中藥生產(chǎn)中藥液的在線分析與監(jiān) 控，對藥液具有耐腐蝕性，對中藥提取過程中的溫度、壓力具有耐受性，運行費用較低，易于 安裝，易于維護。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖，虛框范圍內(nèi)的部件可采用溫度自動控制系統(tǒng)進行 溫度控制。
[0008] 圖2是未經(jīng)預(yù)處理設(shè)備凈化的黃芪提取液的近紅外光譜。
[0009] 圖3是經(jīng)過預(yù)處理設(shè)備凈化后得到的黃芪提取液的近紅外光譜。
[0010] 圖4是三個批次提取過程中黃芪總皂苷的濃度變化趨勢圖。
[0011] 圖5是提取液樣品的近紅外在線光譜圖。
[0012] 圖6是總黃酮提取過程在線定量分析模型的相關(guān)圖。
[0013] 圖7是總糖提取過程在線定量分析模型的相關(guān)圖。
[0014] 圖8是總皂苷提取過程在線定量分析模型的相關(guān)圖。
[0015] 圖9是總黃酮提取過程預(yù)測集樣品趨勢圖。
[0016] 圖10是總糖提取過程預(yù)測集樣品趨勢圖。
[0017] 圖11是總皂苷提取過程預(yù)測集樣品趨勢圖。

【具體實施方式】
[0018] 本發(fā)明結(jié)合實施例和附圖作進一步的說明。
[0019] 實施例1 參見圖1，本發(fā)明在線分析中藥樣品預(yù)處理裝置由第一濾芯I (SOym)、增壓泵2、第一 氣動閥3、第二氣動閥4、第三氣動閥5、第四氣動閥6、（50 iim)第二濾芯7、（50 iim)第三濾 芯8、第五氣動閥9、第六氣動閥10、第七氣動閥11、第八氣動閥12、流通池13、光纖14、取 樣閥15、反沖進水口 16、廢液出口 17和取樣口 18構(gòu)成。第一濾芯1連接增壓泵2,增壓泵 2的另一端同時連接第一氣動閥3和第三氣動閥5,第一氣動閥3的另一端連接第二氣動閥 4,第三氣動閥5連接第四氣動閥6,在第一氣動閥3和第二氣動閥4之間連接第二濾芯7， 在第一氣動閥5和第二氣動閥6之間連接第二濾芯8,第五氣動閥9、第六氣動閥10與第二 濾芯7并聯(lián)連接，第七氣動閥11、第八氣動閥12與第三濾芯8并聯(lián)連接，第五氣動閥9和第 七氣動閥11串聯(lián)連接后再連接廢液出口 17,第六氣動閥10和第八氣動閥12串聯(lián)連接后再 連接流通池13,流通池13的另一端連接取樣閥15,取樣閥15連接取樣口 18,第二氣動閥4 和第三氣動閥5的另一端均連接反沖進水口 16,取樣閥15的管道與在線檢測用的提取罐連 接。
[0020] 各部件之間用不銹鋼快速接頭進行連接，用快接卡箍固定。虛框內(nèi)部分采用溫度 自動控制系統(tǒng)進行溫度控制。
[0021] 使用時，提取罐中的藥液在加壓水泵2的抽動下，經(jīng)由第一濾芯1流入管道，第一 氣動閥3和第六氣動閥10打開，提取液經(jīng)第二濾芯7過濾后進入流通池13。光譜信號經(jīng)光 纖14傳入光譜儀13。光譜采集的同時，可打開取樣閥15,通過取樣口 18取樣進行離線分 析，也可關(guān)閉取樣閥15,提取液流回提取罐。 第二濾芯7工作一段時間（可根據(jù)經(jīng)驗進行設(shè)定）后，部分堵塞，過濾效率降低，此時關(guān) 閉第一氣動閥3和第六氣動閥10,打開閥門5和第八氣動閥12,利用第三濾芯8對中藥提 取液進行過濾。同時，打開第二氣動閥4和第五氣動閥9和反沖進水口 16,對第二濾芯7進 行反沖清洗，清洗時間可根據(jù)經(jīng)驗進行設(shè)定，反沖后的廢水經(jīng)由廢液出口 17排出。
[0022] 以上操作均可在中央控制器的操作面板上進行，需要對過程進行監(jiān)測時，打開中 央控制器，設(shè)定相關(guān)參數(shù)，實時記錄樣品光譜，并可采樣進行離線分析驗證，過程結(jié)束時，設(shè) 備自動停止運行，并自動記錄運行時間，如果系統(tǒng)運行過程中發(fā)生故障，則控制系統(tǒng)會自動 報警，發(fā)出刺耳的警報聲，提醒使用者采取措施，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行。
[0023] 實施例2黃芪水提過程在線檢測 本實例以黃芪的提取過程為對象，通過采用本發(fā)明對提取過程中的料液進行過濾，利 用近紅外光譜儀采集到該提取過程的在線光譜，建立了四種皂苷濃度及其加和值(黃芪總 皂苷）與近紅外光譜之間的相關(guān)模型，并將黃芪總皂苷定量分析模型用于黃芪提取過程的 在線監(jiān)測上，即時反映黃芪提取過程中總皂苷的溶出信息，為黃芪提取過程的終點判斷和 工藝優(yōu)化提供參考。
[0024] 本項實例中，黃芪的提取過程持續(xù)120min，在此過程中通過Antaris MX FT-NIR 在線分析儀器對工廠黃芪提取過程進行監(jiān)測，儀器參數(shù)設(shè)置為：分辨率8 cnT1，掃描次數(shù)32 次，掃描光譜波數(shù)范圍：500(T10000 cnT1，每分鐘采集1次光譜。采集近紅外光譜的同時，每 隔10 min取一次樣品進行HPLC - MS分析，測得提取液中黃芪皂苷II、異黃芪皂苷II、黃 芪皂苷I和黃芪甲苷4種成分的濃度，以4種成分的濃度的加和值作為總皂苷對照值。利 用偏最小二乘回歸（PLSR)算法建立四種成分及黃芪總皂苷的定量分析模型，并將所建模型 用于黃芪提取過程的在線分析，實時反映提取液中黃芪總皂苷的濃度信息。圖2和圖3分 別是未經(jīng)預(yù)處理設(shè)備凈化和經(jīng)過預(yù)處理設(shè)備凈化后得到的黃芪提取液的近紅外光譜。
[0025] 黃芪提取液中物質(zhì)復(fù)雜，既有藥材中的溶出物質(zhì)，也有難溶的顆粒物質(zhì)存在，存在 著明顯的散射效應(yīng)。消除散射效應(yīng)最常用的兩種方法是MSC (多元散射校正）和SNV (標 準正則變化)，兩種方法都可以有效消除顆粒分布不均勻及顆粒大小產(chǎn)生的散射影響。近紅 外光譜測量的是樣品振動光譜的3級和4級倍頻吸收，樣品背景顏色和其他因素常導(dǎo)致光 譜出現(xiàn)明顯的位移或漂移，常采用微分處理的方法進行基線校正。其中，一階導(dǎo)數(shù)可以有效 的消除光譜平移對測量的影響，二階導(dǎo)數(shù)可消除光譜旋轉(zhuǎn)對測量的影響。但微分處理在除 去低頻基線的同時，還會放大高頻的噪聲，因此在微分處理前，通常都要進行平滑處理以濾 去噪聲。常用的平滑方法有平均窗口平滑方法，Savitsky-Golay平滑方法和Norris導(dǎo)數(shù) 濾波平滑等。本實例通過對比，選用MSC、二階微分和Norris平滑對建模光譜進行預(yù)處理。
[0026] 本實例選用PLSR算法建立了 4種黃芪皂苷的定量分析模型，所建的模型以相關(guān)系 數(shù)（R)評價真實值與預(yù)測值的相關(guān)性；以校正集的均方根偏差（Root mean square errors of calibration, RMSEC)來評價模型的擬合效果；以校正集樣品的交叉驗證均方差（Root mean squared error of cross-validated prediction, RMSECV)為指標優(yōu)化建模參數(shù)，選 擇合適的主成分數(shù)；以RMSEP考核模型對未知樣品的預(yù)測效果。R，RMSEC，RMSECV，RMSEP 的計算公式分別為：

【權(quán)利要求】
1. 一種中藥提取過程在線分析樣品前處理裝置，其特征在于，由第一濾芯（1)、增壓泵 (2)、第一氣動閥（3)、第二氣動閥（4)、第三氣動閥（5)、第四氣動閥（6)、第二濾芯（7)、第 三濾芯（8)、第五氣動閥（9)、第六氣動閥（10)、第七氣動閥（11)、第八氣動閥（12)、流通池 (13)、光纖（14)、取樣閥（15)、反沖進水口（16)、廢液出口（17)和取樣口（18)構(gòu)成，第一濾 芯（1)連接增壓泵（2 )，增壓泵（2 )的另一端同時連接第一氣動閥（3 )和第三氣動閥（5 )，第 一氣動閥（3)的另一端連接第二氣動閥（4)，第三氣動閥（5)連接第四氣動閥（6)，在第一氣 動閥（3)和第二氣動閥（4)之間連接第二濾芯（7)，在第一氣動閥（5)和第二氣動閥（6)之 間連接第二濾芯（8)，第五氣動閥（9)、第六氣動閥（10)與第二濾芯（7)并聯(lián)連接，第七氣動 閥（11)、第八氣動閥（12)與第三濾芯（8)并聯(lián)連接，第五氣動閥（9)和第七氣動閥（11)串 聯(lián)連接后再連接廢液出口（ 17)，第六氣動閥（10)和第八氣動閥（12)串聯(lián)連接后再連接流 通池（13 )，流通池（13 )的另一端連接取樣閥（15 )，取樣閥（15 )連接取樣口（ 18 )，第二氣動 閥（4)和第三氣動閥（5)的另一端均連接反沖進水口（ 16)，取樣閥（15)的管道與在線檢測 用的提取罐連接，光譜信號經(jīng)光纖（14)傳入光譜儀（13)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中藥提取過程在線分析樣品前處理裝置，其特征在于， 第一濾芯（1)孔徑為80 y m，第二濾芯（7 )和第三濾芯（8 )孔徑為50 y m，過濾器可卸載進行 清洗和更換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中藥提取過程在線分析樣品前處理裝置，其特征在于， 各部件之間用不銹鋼快速接頭進行連接，用快接卡箍固定。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中藥提取過程在線分析樣品前處理裝置在中藥生產(chǎn)中 在線分析樣品中的應(yīng)用。
【文檔編號】G01N1/34GK104406836SQ201410615785
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】瞿海斌, 李文龍, 程翼宇 申請人:浙江大學(xué)