CN114100208B - 醇沉溶剂流速阶梯控制方法、醇沉罐及人工智能醇沉系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种醇沉溶剂流速阶梯控制方法、醇沉罐及人工智能醇沉系统，控制方法包括多阶段向醇沉罐内的红花浓缩液中加入乙醇：各个阶段控制乙醇进液流速满足Q=A+sin(T)×B其中，A、B为控制常数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，不同阶段具有不同的控制常数。本发明采用阶梯控制加醇流速，降低药渣残留红花黄色素比率，减少药品有效成分损失。

Description

醇沉溶剂流速阶梯控制方法、醇沉罐及人工智能醇沉系统

技术领域

本发明涉及中药生产领域，尤其涉及一种中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法、醇沉罐及人工智能醇沉系统。

背景技术

在制药生产过程中，乙醇沉淀法属于沉降式固液分离方法，是一种常用于中药水提浓缩液的纯化精制方法。药材先经水煎提取，其中生物碱、有机酸盐、氨基酸类等水溶性有效成分被提取出来，同时也浸提出很多水溶性杂质；乙醇沉淀法为在中药水提浓缩液中，加入乙醇，某些杂质成分在醇溶液中溶解度降低而析出沉淀，使得固液分离后的水提浓缩液得以精制。

红花乙醇沉淀法的目的是为了除去杂质且保留红花药物有效成分，因而沉淀单元操作工艺及其设备的适用性将密切关系着中药红花产品的安全性、稳定性和有效性，其与产品的剂型和质量是不可分割的有机整体。

最传统的中药红花醇沉操作过程为：将中药红花水提液浓缩至1.1~1.2，药液降温后，边搅拌边匀速加入高浓度乙醇使达规定含醇量，密闭冷藏24～48h，滤过，得到精制红花药液。这种操作方式在沉淀初始阶段就加入大量高浓度乙醇，由于沉淀反应过程的爆发性和复杂性，造成局部区域含醇量过高，淀粉、蛋白质类迅速沉析并包裹浓缩液。随着乙醇的增加包裹层质地越来越致密而难以分散，严重影响精制效果。

现有技术中也提出了一些简单粗暴的划分阶段加醇的醇沉方法，比如加醇总量为400升，划分四个阶段，各个阶段分别以不同的速度匀速加入100升乙醇。为了避免最传统的醇沉工艺中沉淀初始阶段就加入大量高浓度乙醇带来的弊端，通常在划分的第一阶段降低乙醇进液速率，导致该阶段加醇时间过长、生产效率过低；并且，利用目前分阶段加醇的醇沉方法对中药红花醇沉，红花黄色素、苷之类醇溶性成分的提取率依然不能让人满意，药品有效成分损失过大，且用醇量相比于最传统的醇沉操作并没有显著减少。

发明内容

本发明的目的是提供一种醇沉溶剂流速阶梯控制方法、醇沉罐及人工智能醇沉系统，在中药红花的醇沉过程中对乙醇加入量和加入流速进行精确控制，减少包裹现象，大幅提升沉淀生产效率，降低药渣残留红花黄色素比率，减少药品有效成分损失。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，包括以下多个阶段向醇沉罐内的红花浓缩液中加入乙醇：

第一阶段控制乙醇进液流速满足Q₁=A₁+f(T)×B₁，其中，A₁、B₁为第一阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₁%时，进入中间阶段；

所述中间阶段控制乙醇进液流速满足Q=i+f(T)×j，其中，i、j为中间阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的m%时，进入尾阶段；

所述尾阶段控制乙醇进液流速满足Q_n=A_n+f(T)×B_n，其中，A_n、B_n为尾阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且检测所述醇沉罐内混合液的乙醇浓度，直至测得的乙醇浓度达到预设的醇沉终点乙醇浓度阈值，则停止加入乙醇；

其中，A₁< A_n< i，B₁< B_n< j，E₁%<50%< m%。

进一步地，醇沉终点的药渣残留红花黄色素比率小于2%。

进一步地，所述f(T)为正弦函数或者余弦函数，所述第一阶段、中间阶段和尾阶段的f(T)为相同的或不同的三角函数。

进一步地，所述中间阶段包括第二阶段，所述第二阶段控制乙醇进液流速满足Q₂=A₂+f(T)×B₂，其中，A₂、B₂为第二阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₂%时，进入其下一阶段；其中，A₁< A_n< A₂，B₁< B_n<B₂。

进一步地，0.75≤A₁≤0.95，9.5%≤B₁≤10.5%；2.06≤A₂≤2.26，14.5%≤B₂≤15.5%；1.79≤A_n≤1.99，12.5%≤B_n≤13.5%。

进一步地，所述中间阶段包括第三阶段，其为所述第二阶段的下一阶段，所述第三阶段控制乙醇进液流速满足Q₃=A₃+f(T)×B₃，其中，A₃、B₃为第三阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₃%时，进入其下一阶段；其中，A₂< A₃，B₂< B₃，E₃%>50%。

进一步地，3.18≤A₃≤3.38，17.5%≤B₃≤18.5%；

22%≤E₁%≤28%，45%≤E₂%≤55%，65%≤E₃%≤75%。

进一步地，所述中间阶段包括第四阶段，其为所述第三阶段的下一阶段，所述第四阶段控制乙醇进液流速满足Q₄=A₄+f(T)×B₄，其中，A₄、B₄为第四阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₄%时，进入尾阶段；其中，A₂<A₄< A₃，B₂<B₄< B₃，80%≤E₄%≤95%。

进一步地，2.65≤A₄≤2.85，15.5%≤B₄≤16.5%。

进一步地，所述目标加醇体积通过以下方式计算得到：

V=k*W/D*c₂/(c₁-c₂)，其中，V为目标加醇体积，k为预设的杂质系数，W为红花浓缩液的进液重量，D为红花浓缩液的进液密度，c₁为乙醇的进液浓度，c₂为预设的醇沉终点乙醇浓度阈值。

进一步地，所述中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法在加醇之前还包括：调节所述醇沉罐内真空压力为小于0.1 MPa的情况下开启红花浓缩液进液阀门，并在红花浓缩液进液完成后，关闭红花浓缩液进液阀门、关闭真空阀门、打开放空阀门并开启搅拌电机。

另一方面，本发明提供了一种醇沉罐，被配置为对红花浓缩液进行醇沉，所述醇沉罐包括：

罐体，具有容置进液物质的腔体；

设置在所述罐体上的醇进液阀门，所述醇进液阀门被配置为与外部醇进液通道连通，所述醇进液阀门为可控电子阀门；

传感组件，包括被配置为检测醇进液流速的流速传感器、被配置为检测醇进液流量的流量传感器以及被配置为检测罐体内混合液中乙醇浓度的浓度传感器；

控制器，其输入端被配置为与所述传感组件电连接，其输出端被配置为与所述醇进液阀门电连接，所述控制器预存有计算机程序，所述控制器被配置为执行该计算机程序以根据如上所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法来控制所述醇进液阀门的开度。

进一步地，所述醇沉罐还包括设置在所述罐体上的中药浓缩液进液阀门、真空阀门、放空阀门以及被配置为对上述罐体内混合液进行搅拌的搅拌装置，其中，所述中药浓缩液进液阀门被配置为与外部浓缩液进液通道连通。

再一方面，本发明提供了一种人工智能中药醇沉系统，被配置为对中药浓缩液进行醇沉，所述醇沉系统包括控制器、成分测试仪及醇沉组件，

其中，所述醇沉组件包括：罐体，具有容置进液物质的腔体；设置在所述罐体上的醇进液阀门，所述醇进液阀门被配置为与外部醇进液通道连通，所述醇进液阀门为可控电子阀门；传感组件，包括被配置为检测醇进液流速的流速传感器、被配置为检测醇进液流量的流量传感器以及被配置为检测罐体内混合液中乙醇浓度的浓度传感器；

所述成分测试仪被配置为测量醇沉终点的药渣残留有效成分比率；

所述控制器的输入端被配置为与所述传感组件、成分测试仪电连接，其输出端被配置为与所述醇进液阀门电连接，所述控制器集成有AI芯片，所述AI芯片预存有醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型，所述初始模型为Q=A+f(T)×B，其中，A、B为某一阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自溶剂进液起的当前分钟数，所述醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型包括两个以上阶段的初始子模型，不同阶段的初始子模型的进液流速的控制常数不同；

所述控制器根据AI芯片的处理结果控制所述醇进液阀门的开度，并将所述成分测试仪的测试结果发送至所述AI芯片，所述AI芯片被配置为根据药渣残留有效成分比率的测试结果进行各阶段子模型的进液流速控制常数的自学习。

进一步地，所述醇沉组件的数量为多个，多个醇沉组件的传感组件连接同一个控制器；

所述AI芯片根据药渣残留有效成分比率的测试结果进行各阶段子模型的进液流速控制常数的自学习，包括：

S1、运行所述醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型，得到药渣残留有效成分比率值；

S2、以预设的幅值增大/减小当前进液流速的控制常数，运行更新的模型，得到药渣残留有效成分比率值；

S3、若S2得到的当前药渣残留有效成分比率值小于S1的药渣残留有效成分比率值，则重复执行步骤S2至S3；否则执行S4-S5；

S4、以小于预设幅值的幅度减小/增大当前进液流速的控制常数，运行更新的模型，得到药渣残留有效成分比率值；

S5、取最近三次测得的药渣残留有效成分比率值中的最小值，若该最小值低于预设的残留比率阈值，则以该最小值对应的进液流速的控制常数确定最优模型。

本发明提供的技术方案带来的有益效果如下：

a. 采用阶梯控制算法在中药红花醇沉过程中对乙醇加入量和加入流速进行精确控制，且在各个阶段均采用非匀速的加醇方法，包裹现象减少，沉淀生产效率提升，乙醇用量降低，醇沉终点的药渣残留红花黄色素比率由传统工艺的10%左右降低至2%左右；

b. 提出人工智能中药醇沉系统，以多个醇沉组件搭建网络，以AI芯片为网络核心，通过反馈形成闭环，调节AI芯片的醇沉溶剂流速阶梯控制模型的控制常数，最终得到最优模型来指导生产。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开的一个示例性实施例提供的醇沉罐的结构组成示意图；

图2为本公开的一个示例性实施例提供的醇沉溶剂流速阶梯控制方法流程示意图；

图3为本公开的一个示例性实施例提供的人工智能中药醇沉系统的示意图；

图4为本公开的一个示例性实施例提供的AI芯片根据药渣残留有效成分比率的测试结果进行各阶段子模型的进液流速控制常数的自学习流程示意图；

其中，附图标记包括：01-压力传感器，02-浓度传感器，03-搅拌装置，04-真空阀门，05-放空阀门，06-中药浓缩液进液阀门，07-质量流量计，08-醇进液阀门，09-流量传感器，10-控制器，11-成分测试仪。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

本发明根据沉淀凝絮产生机理和对此实验操作分析和实际生产验证，采用阶梯控制算法在中药红花醇沉过程中对乙醇加入量和加入流速进行精确控制，且在各个阶段均采用非匀速的加醇方法，包裹现象减少，沉淀生产效率提升，乙醇用量降低，醇沉终点的药渣残留红花黄色素比率由传统工艺的10%左右降低至2%左右。

在本发明的一个实施例中，提供了一种醇沉罐，如图1所示，所述醇沉罐包括：

罐体，具有容置进液物质的腔体；

设置在所述罐体上的醇进液阀门08，所述醇进液阀门08被配置为与外部醇进液通道连通，所述醇进液阀门08为可控电子阀门；

传感组件，包括被配置为检测醇进液流速的流速传感器、被配置为检测醇进液流量的流量传感器09以及被配置为检测罐体内混合液中乙醇浓度的浓度传感器02（参见图1中的DT传感器）；

控制器10，其输入端被配置为与所述传感组件电连接，其输出端被配置为与所述醇进液阀门08电连接。

本实施例中通过以下方式计算目标加醇体积：

V=k*W/D*c₂/(c₁-c₂)，其中，V为目标加醇体积，k为预设的杂质系数，W为红花浓缩液的进液重量，D为红花浓缩液的进液密度，c₁为乙醇的进液浓度，c₂为预设的醇沉终点乙醇浓度阈值；在一个具体的实施例中，k可设为0.85，c₁可设为95%，c₂可设为75%。红花浓缩液的进液重量W可以由醇沉罐的质量流量计07测得，也可以在进液前提前测得待进液的红花浓缩液的重量。

本实施例中通过压力传感器01（参见图1中的PI传感器）监测醇沉罐内真空压力为0.08MPa时，开启中药浓缩液进液阀门06。在浓缩液进液结束后，关闭中药浓缩液进液阀门06、关闭真空阀门04、打开放空阀门05并开启搅拌装置03且进入乙醇进液阶段。

本实施例中的控制器10预存有计算机程序，所述控制器10被配置为执行该计算机程序以根据如下所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法来控制所述醇进液阀门08的开度：

第一阶段控制乙醇进液流速满足Q₁=A₁+sin(T)×B₁，其中，A₁、B₁为第一阶段进液流速的控制常数，T为当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₁%时，进入中间阶段；具体地，0.75≤A₁≤0.95，9.5%≤B₁≤10.5%，22%≤E₁%≤28%；

所述中间阶段控制乙醇进液流速满足Q=i+sin(T)×j，其中，i、j为中间阶段进液流速的控制常数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的m%时，进入尾阶段；

所述尾阶段控制乙醇进液流速满足Q_n=A_n+sin(T)×B_n，其中，A_n、B_n为尾阶段进液流速的控制常数，具体地，1.79≤A_n≤1.99，12.5%≤B_n≤13.5%；T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且检测所述醇沉罐内混合液的乙醇浓度，直至测得的乙醇浓度达到预设的醇沉终点乙醇浓度阈值，则停止加入乙醇；

其中，A₁< A_n< i，B₁< B_n< j，E₁%<50%< m%，以所述中间阶段包含第二阶段、第三阶段和第四阶段为例进行说明：

第二阶段控制乙醇进液流速满足Q₂=A₂+sin(T)×B₂，其中，A₂、B₂为第二阶段进液流速的控制常数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₂%时，进入第三阶段；其中，A₁< A_n< A₂，B₁< B_n<B₂，具体地，2.06≤A₂≤2.26，14.5%≤B₂≤15.5%，45%≤E₂%≤55%。

第三阶段控制乙醇进液流速满足Q₃=A₃+sin(T)×B₃，其中，A₃、B₃为第三阶段进液流速的控制常数， T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₃%时，进入第四阶段；其中，A₂< A₃，B₂< B₃，E₃%>50%，具体地，3.18≤A₃≤3.38，17.5%≤B₃≤18.5%，65%≤E₃%≤75%。

第四阶段控制乙醇进液流速满足Q₄=A₄+sin(T)×B₄，其中，A₄、B₄为第四阶段进液流速的控制常数， T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₄%时，进入尾阶段；其中，A₂<A₄< A₃，B₂<B₄< B₃，具体地，2.65≤A₄≤2.85，15.5%≤B₄≤16.5%，80%≤E₄%≤95%。

本发明的控制目标为醇沉终点的药渣残留红花黄色素比率小于2%，在一个可行的实施例中，如图2所示，中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制的流程如下：

第一阶段加入乙醇：控制器10控制调节醇进液阀门08开度，控制流量传感器09（本申请中的流量传感器集成有流速计算功能）显示乙醇加入流速Q₁=0.85+sin(T)*10% m³/h，T为自启动醇进液阀门08起的当前分钟数。累计加入乙醇体积达到目标加醇体积V的25%时进入第二阶段。

第二阶段加入乙醇：控制器10控制调节醇进液阀门08开度，控制流量传感器09显示乙醇加入流速Q₂=2.16+sin(T)*15% m³/h，T为自启动醇进液阀门08起的当前分钟数（并非在第二阶段分钟数清零重新计时，而是从第一阶段初始起累计，下面第三阶段、第四阶段、第五阶段中的T同理）。累计加入乙醇体积达到目标加醇体积V的50%时进入第三阶段。

第三阶段加入乙醇：控制器10控制调节醇进液阀门08开度，控制流量传感器09显示乙醇加入流速Q₃=3.28+sin(T)*18% m³/h，T为自启动醇进液阀门08起的当前分钟数。累计加入乙醇体积达到目标加醇体积V的70%时进入第四阶段。

第四阶段加入乙醇：控制器10控制调节醇进液阀门08开度，控制流量传感器09显示乙醇加入流速Q₄=2.75+sin(T)*16% m³/h，T为自启动醇进液阀门08起的当前分钟数。累计加入乙醇体积达到目标加醇体积V的90%时进入第五阶段。

第五阶段加入乙醇：控制器10控制调节醇进液阀门08开度，控制流量传感器09显示乙醇加入流速Q₅=1.89+sin(T)*13% m³/h，T为自启动醇进液阀门08起的当前分钟数。同时利用浓度传感器02检测罐内物料混合液中乙醇浓度达到设定的醇沉终点乙醇浓度阈值c₂时，第五阶段结束。

关闭醇进液阀门08，关闭搅拌电机03，沉淀溶剂进液工作完成，进入后续生产阶段。

由于各个阶段的流速函数中的参量T并非在新阶段清零分钟数，而是从第一阶段初始起累计的分钟数，避免在阶段转换期形成流量突变而造成淀粉、蛋白质类迅速沉析并包裹浓缩液的现象；可以想象每个阶段的流量呈正弦曲线，到转换为下一阶段的时候正弦曲线的周期和幅值发生变化，无论是在不同阶段，还是在同一阶段的不同时间，加入乙醇的流速都实时发生着变化。经过测验得证，本发明的醇沉溶剂流速阶梯控制方法能够在较短的时间内达到设定的醇沉终点乙醇浓度阈值，使用的乙醇量有所减少，更重要的是，药渣残留红花黄色素比率相较于传统醇沉工艺的10%左右有较大的降幅，大大提升了药品的有效成分比率。

实施例1：

中药红花提取浓缩液重量W=500kg，浓缩液密度D=1.18kg/m3，加入乙醇浓度为95%，终点乙醇浓度为75%，则计算目标加醇体积为V=1350.64 升。

经过实际生产测验，A₁=0.75，B₁=9.5%，A₂=2.06，B₂=14.5%，A₃=3.18，B₃=17.5%，A₄=2.65，B₄=15.5%，A₅=1.79，B₅=12.5%，进行沉淀。加入乙醇实际情况如下表：

阶段	加入时间	加入乙醇流速	加入乙醇量
				第一阶段	24.9分钟	0.75+sin（T）*9.5% m³/h	332.45升
第二阶段	9.4分钟	2.06+sin（T）*14.5% m³/h	333.63升
				第三阶段	4.9分钟	3.18+sin（T）*17.5% m³/h	270.51升
第四阶段	5.9分钟	2.65+sin（T）*15.5% m³/h	271.15升
				第五阶段	4.3分钟	1.79+sin（T）*12.5% m³/h	130.17升
加乙醇时间合计	49.4分钟	加乙醇量合计	1337.91升
				最终乙醇浓度	75.16%	沉淀凝絮观察情况	无明显凝絮
药渣残留红花黄色素比率	1.75%	计算偏差	0.94%

对比例1：

经过实际生产测验，A₁=0.1，B1=2%，A₂=1，B₂=5%，A₃=1.2，B₃=6%，A₄=1.5，B₄=7%，A₅=0.2，B₅=3%，进行沉淀。加入乙醇实际情况如下表：

阶段	加入时间	加入乙醇流速	加入乙醇量
				第一阶段	182.5分钟	0.1+sin（T）*2% m³/h	334.65升
第二阶段	19.7分钟	1+sin（T）*5% m³/h	335.12升
				第三阶段	13.4分钟	1.2+sin（T）*6% m³/h	274.71升
第四阶段	10.8分钟	1.5+sin（T）*7% m³/h	276.23升
				第五阶段	38.8分钟	0.2+sin（T）*3% m³/h	135.76升
加乙醇时间合计	265.2分钟	加乙醇量合计	1356.47升
				最终乙醇浓度	75.28%	沉淀凝絮观察情况	稍有凝絮
药渣残留红花黄色素比率	4.82%	计算偏差	0.43%

对比例2：

采用传统常规生产方法，采用恒定流速2.1 m³/h均匀加入乙醇，最后人工取样测量乙醇浓度并人工多次添加乙醇，调配至最终浓度75%。

实际应用情况对比如下表：

分项	实施例1	对比例1	对比例2
				加乙醇时间	49.4分钟	265.2分钟	65.5分钟
加乙醇量合计	1337.91升	1356.47升	1650.96升
				沉淀凝絮观察情况	无明显凝絮	稍有凝絮	多处明显凝絮
药渣残留红花黄色素比率	1.75%	4.82%	10.24%

实施例1与对比例2相比，加乙醇效率提升效率24.6%，乙醇用量减少18.96%，药渣残留有效成分（红花黄色素）比率减少82.9%。

实施例2：

中药红花提取浓缩液重量W=500kg，浓缩液密度D=1.18kg/m3，加入乙醇浓度为95%，终点乙醇浓度为75%，则计算目标加醇体积为V=1350.64 升。

经过实际生产测验，A₁=0.95，B₁=10.5%，A₂=2.26，B₂=15.5%，A₃=3.38，B₃=18.5%，A₄=2.85，B₄=16.5%，A₅=1.99，B₅=13.5%，进行沉淀。加入乙醇实际情况如下表：

阶段	加入时间	加入乙醇流速	加入乙醇量
				第一阶段	20.1分钟	0.95+sin（T）*10.5% m³/h	334.16升
第二阶段	8.6分钟	2.26+sin（T）*15.5% m³/h	335.42升
				第三阶段	4.7分钟	3.38+sin（T）*18.5% m³/h	272.63升
第四阶段	5.6分钟	2.85+sin（T）*16.5% m³/h	274.31升
				第五阶段	3.9分钟	1.99+sin（T）*13.5% m³/h	132.26升
加乙醇时间合计	42.9分钟	加乙醇量合计	1348.78升
				最终乙醇浓度	75.16%	沉淀凝絮观察情况	无明显凝絮
药渣残留红花黄色素比率	1.83%	计算偏差	0.13%

对比例3：

经过实际生产测验，A₁=0.2，B₁=20%，A₂=1.3，B₂=25%，A₃=1.5，B₃=30%，A₄=1.4，B₄=28%，A₅=1，B₅=22%，进行沉淀。加入乙醇实际情况如下表：

阶段	加入时间	加入乙醇流速	加入乙醇量
				第一阶段	49.7分钟	0.2+sin（T）*20% m³/h	331.26升
第二阶段	14.2分钟	1.3+sin（T）*25% m³/h	336.18升
				第三阶段	9.9分钟	1.5+sin（T）*30% m³/h	273.69升
第四阶段	10.7分钟	1.4+sin（T）*28% m³/h	277.51升
				第五阶段	7.4分钟	1+sin（T）*22% m³/h	136.89升
加乙醇时间合计	91.9分钟	加乙醇量合计	1355.53升
				最终乙醇浓度	75.19%	沉淀凝絮观察情况	稍有凝絮
药渣残留红花黄色素比率	5.27%	计算偏差	0.36%

实际应用情况对比如下表：

分项	实施例2	对比例3	对比例2
				加乙醇时间	42.9分钟	91.9分钟	65.5分钟
加乙醇量合计	1348.78升	1355.53升	1650.96升
				沉淀凝絮观察情况	无明显凝絮	稍有凝絮	多处明显凝絮
药渣残留红花黄色素比率	1.83%	5.27%	10.24%

实施例1与对比例2相比，加乙醇效率提升效率34.5%，乙醇用量减少18.3%，药渣残留有效成分（红花黄色素）比率减少82.1%。

实施例3：

中药红花提取浓缩液重量W=500kg，浓缩液密度D=1.18kg/m3，加入乙醇浓度为95%，终点乙醇浓度为75%，则计算目标加醇体积为V=1350.64 升。

经过实际生产测验，A₁=0.85，B₁=10%，A₂=2.16，B₂=15%，A₃=3.28，B₃=18%，A₄=2.75，B₄=16%，A₅=1.89，B₅=13%，进行沉淀。加入乙醇实际情况如下表：

阶段	加入时间	加入乙醇流速	加入乙醇量
				第一阶段	22.5分钟	0.85+sin（T）*10% m³/h	332.55升
第二阶段	9.2分钟	2.16+sin（T）*15% m³/h	333.64升
				第三阶段	4.8分钟	3.28+sin（T）*18% m³/h	270.56升
第四阶段	5.5分钟	2.75+sin（T）*16% m³/h	271.05升
				第五阶段	4.1分钟	1.89+sin（T）*13% m³/h	130.14升
加乙醇时间合计	46.1分钟	加乙醇量合计	1337.94升
				最终乙醇浓度	75.06%	沉淀凝絮观察情况	无明显凝絮
药渣残留红花黄色素比率	1.65%	计算偏差	0.94%

对比例4：

经过实际生产测验，A₁=0.1，B₁=60%，A₂=0.3，B₂=70%，A₃=0.4，B₃=80%，A₄=0.35， B₄=75%，A₅=0.2，B₅=65%，进行沉淀。加入乙醇实际情况如下表：

阶段	加入时间	加入乙醇流速	加入乙醇量
				第一阶段	50.6分钟	0.1+sin（T）*60% m³/h	337.82升
第二阶段	31.1分钟	0.3+sin（T）*70% m³/h	335.93升
				第三阶段	20.6分钟	0.4+sin（T）*80% m³/h	275.18升
第四阶段	16.8分钟	0.35+sin（T）*75% m³/h	279.65升
				第五阶段	16.1分钟	0.2+sin（T）*65% m³/h	138.71升
加乙醇时间合计	135.2分钟	加乙醇量合计	1367.29升
				最终乙醇浓度	75.22%	沉淀凝絮观察情况	稍有凝絮
药渣残留红花黄色素比率	4.81%	计算偏差	1.2%

对比例5：

经过实际生产测验，A₁=5，B₁=40%，A₂=7，B₂=60%，A₃=9，B₃=80%，A₄=8，B₄=70%，A₅=6，B₅=50%，进行沉淀加入乙醇实际情况如下表：

阶段	加入时间	加入乙醇流速	加入乙醇量
				第一阶段	3.9分钟	5+sin（T）*40% m³/h	333.19升
第二阶段	2.8分钟	7+sin（T）*60% m³/h	336.21升
				第三阶段	1.8分钟	9+sin（T）*80% m³/h	279.95升
第四阶段	2.1分钟	8+sin（T）*70% m³/h	283.17升
				第五阶段	1.5分钟	6+sin（T）*50% m³/h	142.38升
加乙醇时间合计	12.1分钟	加乙醇量合计	1374.9升
				最终乙醇浓度	75.35%	沉淀凝絮观察情况	大量凝絮
药渣残留红花黄色素比率	13.59%	计算偏差	1.8%

应用情况对比如下表：

分项	实施例3	对比例4	对比例5	对比例2
					加乙醇时间	46.1分钟	135.2分钟	12.1分钟	65.5分钟
加乙醇量合计	1337.94升	1367.29升	1374.9升	1650.96升
					沉淀凝絮观察情况	无明显凝絮	稍有凝絮	大量凝絮	多处明显凝絮
药渣残留有效成分（红花黄色素）比率	1.65%	4.81%	13.59%	10.24%

实施例3与对比例2相比，加乙醇效率提升效率30.6%，乙醇用量减少19%，药渣残留有效成分（红花黄色素）比率减少83.9%。

综合实施效果对比，实施例3较实施例1和实施例2实现更优的控制效果。

对比例6：

目标加醇体积为V=1350.64升，分为四个加醇阶段，每个加醇阶段的加醇量为337.66升，第一加醇阶段的加醇速度为10 L/min，耗时33.766 min；第二加醇阶段的加醇速度为20 L/min，耗时16.884 min；第三加醇阶段的加醇速度为30 L/min，耗时11.25 min；第四加醇阶段的加醇速度为40 L/min，耗时8.442 min。

应用情况对比如下表：

分项	实施例3	对比例6
			加乙醇时间	46.1分钟	70.34分钟
加乙醇量合计	1337.94升	1350.64升
			沉淀凝絮观察情况	无明显凝絮	稍有凝絮
药渣残留红花黄色素比率	1.65%	5.23%

可见，实施例3较对比例6无论从加醇时间、用醇量，还是从残留有效成分比率讲，都具有明显优势，并且，对比例显然是按照目标加醇体积作为实际加醇量的，这就导致对比例6中无法确保醇沉终点的罐内混合物中乙醇浓度达到目标浓度阈值，除非在计算目标加醇体积时候需要留有足够裕量，但是这势必又会造成用醇量的浪费。

经过多次实际生产效果对比，中药红花沉淀溶剂流速自动阶梯控制方法的分阶段流速控制相对于传统方式在降低有效成分损失、节约乙醇用量、提高生产效率等方面有明显效果。

在本发明的一个实施例中，本发明提供了一种人工智能中药醇沉系统，被配置为对中药浓缩液进行醇沉，如图3所示，所述醇沉系统包括控制器10、成分测试仪11及醇沉组件，

其中，所述醇沉组件包括：罐体，具有容置进液物质的腔体；设置在所述罐体上的醇进液阀门08，所述醇进液阀门08被配置为与外部醇进液通道连通，所述醇进液阀门08为可控电子阀门；传感组件，包括被配置为检测醇进液流速的流速传感器、被配置为检测醇进液流量的流量传感器09以及被配置为检测罐体内混合液中乙醇浓度的浓度传感器02；

所述成分测试仪11被配置为测量醇沉终点的药渣残留有效成分比率；

所述控制器10的输入端被配置为与所述传感组件、成分测试仪11电连接，其输出端被配置为与所述醇进液阀门08电连接，所述控制器10集成有AI芯片，所述AI芯片预存有醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型，所述初始模型为Q=A+f(T)×B，其中，A、B为某一阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自溶剂进液起的当前分钟数，所述醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型包括两个以上阶段的初始子模型，不同阶段的初始子模型的进液流速的控制常数不同；

所述控制器根据AI芯片的处理结果控制所述醇进液阀门08的开度，并将所述成分测试仪的测试结果发送至所述AI芯片，所述AI芯片被配置为根据药渣残留有效成分比率的测试结果进行各阶段子模型的进液流速控制常数的自学习。

需要说明的是，从数学函数关系上来讲，正弦函数与余弦函数仅存在相位上的偏移，因此，以上与正弦函数作出说明的实施例可以转换为以余弦函数或其他三角函数作为各个阶段的流速模型函数，不应以sin()函数作为对本发明保护范围限定的依据。

如图3所示，所述醇沉组件的数量为多个，多个醇沉组件的传感组件连接同一个控制器，本实施例的人工智能中药醇沉系统可以用于实验室场景，醇沉组件中的醇沉罐罐体可以做成迷你罐，比如为生产用醇沉罐体积的十分之一，并采用多组醇沉组件并行，以提高实验室测验效率，缩短确定最优模型控制常数的耗时，再以实验室的研究成果指导生产，提高生产效率且提高生产质量。

如图4所示，所述AI芯片根据药渣残留有效成分比率的测试结果进行各阶段子模型的进液流速控制常数的自学习，包括以下步骤：

S1、运行所述醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型，得到药渣残留有效成分比率值；

S2、以预设的幅值增大/减小当前进液流速的控制常数，运行更新的模型，得到药渣残留有效成分比率值；

S3、若S2得到的当前药渣残留有效成分比率值小于S1的药渣残留有效成分比率值，则重复执行步骤S2至S3；否则执行S4-S5；

S4、以小于预设幅值的幅度（比如50%幅值）减小/增大当前进液流速的控制常数，运行更新的模型，得到药渣残留有效成分比率值；

S5、取最近三次测得的药渣残留有效成分比率值中的最小值，若该最小值低于预设的残留比率阈值，则以该最小值对应的进液流速的控制常数确定最优模型。

若该药渣残留有效成分比率最小值低于预设的残留比率阈值高于预设的残留比率阈值，则需要以该药渣残留有效成分比率最小值对应的模型结合S1中的初始模型，取长补短，生成更优初始模型。

在本发明的一个实施例中，初始模型有多个，模型的控制参数除了控制常数A、B，还有具体划分的阶段数量，以及各个阶段的加入乙醇目标量，不同的初始模型之间至少有一项控制参数有较大的区别，在步骤S1之前，先分别以不同的初始模型来控制醇沉的加醇流速（加醇流速以外的基础条件均相同，比如罐体、进液浓缩液、乙醇初始浓度和终点浓度等），并得到各自对应的药渣残留有效成分比率，综合药渣残留有效成分比率值、加醇时间、加醇量以设定的权重值确定最优初始模型，并确定步骤S2中基于最优初始模型的控制常数的幅值偏移方向（估计优化方向为增大控制常数的方向还是减小控制常数的方向）。

具体地，综合药渣残留有效成分比率值、加醇时间、加醇量以设定的权重值确定最优初始模型的方式包括：若其中至少有一项药渣残留有效成分比率低于设定的待优化阈值（比如5%或4%），则直接选择其中一个初始模型作为最优初始模型；否则，需要结合各个初始模型，生成一个新的模型，使得其对应的药渣残留有效成分比率低于设定的待优化阈值，则以这个新生成的模型作为最优初始模型。这样为S5中最近三次测得的药渣残留有效成分比率值中的最小值低于预设的残留比率阈值（比如2%）提供大的可能。

本实施例的人工智能中药醇沉系统旨在探究不同的中药醇沉中的加醇流速对药渣残留有效成分比率的影响，随着不同的中药对应的醇沉溶剂流速阶梯控制最优模型的确定，可以不断优化和更新AI芯片存储的醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型。

并且，本实施例的人工智能中药醇沉系统不仅适用于实验室，同样适用于实际的现有的生产系统，以实际工况得到更准确的数据结果，在现有的生产工艺上不断改进工艺参数，得到宝贵的、更准确的控制方案。

本人工智能中药醇沉系统实施例与上述中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法实施例属于同一发明构思，即可以通过引用的方式将上述方法实施例的全部内容并入本系统实施例。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (15)

1.一种中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，包括以下多个阶段向醇沉罐内的红花浓缩液中加入乙醇：

第一阶段控制乙醇进液流速满足Q₁=A₁+f(T)×B₁，其中，A₁、B₁为第一阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₁%时，进入中间阶段；

所述中间阶段控制乙醇进液流速满足Q=i+f(T)×j，其中，i、j为中间阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的m%时，进入尾阶段；

所述尾阶段控制乙醇进液流速满足Q_n=A_n+f(T)×B_n，其中，A_n、B_n为尾阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且检测所述醇沉罐内混合液的乙醇浓度，直至测得的乙醇浓度达到预设的醇沉终点乙醇浓度阈值，则停止加入乙醇；

其中，A₁< A_n< i，B₁< B_n< j，E₁%<50%< m%。

2.根据权利要求1所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，醇沉终点的药渣残留红花黄色素比率小于2%。

3.根据权利要求1所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，所述f(T)为正弦函数或者余弦函数，所述第一阶段、中间阶段和尾阶段的f(T)为相同的或不同的三角函数。

4.根据权利要求1所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，所述中间阶段包括第二阶段，所述第二阶段控制乙醇进液流速满足Q₂=A₂+f(T)×B₂，其中，A₂、B₂为第二阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₂%时，进入其下一阶段；其中，A₁< A_n< A₂，B₁< B_n<B₂。

5.根据权利要求4所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，0.75≤A₁≤0.95，9.5%≤B₁≤10.5%；2.06≤A₂≤2.26，14.5%≤B₂≤15.5%；1.79≤A_n≤1.99，12.5%≤B_n≤13.5%。

6.根据权利要求4所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，所述中间阶段包括第三阶段，其为所述第二阶段的下一阶段，所述第三阶段控制乙醇进液流速满足Q₃=A₃+f(T)×B₃，其中，A₃、B₃为第三阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₃%时，进入其下一阶段；其中，A₂< A₃，B₂< B₃，E₃%>50%。

7.根据权利要求6所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，3.18≤A₃≤3.38，17.5%≤B₃≤18.5%；

22%≤E₁%≤28%，45%≤E₂%≤55%，65%≤E₃%≤75%。

8.根据权利要求6所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，所述中间阶段包括第四阶段，其为所述第三阶段的下一阶段，所述第四阶段控制乙醇进液流速满足Q₄=A₄+f(T)×B₄，其中，A₄、B₄为第四阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自第一阶段初期起的当前分钟数，且控制乙醇进液体积累计达到目标加醇体积的E₄%时，进入尾阶段；其中，A₂<A₄< A₃，B₂<B₄< B₃，80%≤E₄%≤95%。

9.根据权利要求8所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，2.65≤A₄≤2.85，15.5%≤B₄≤16.5%。

10.根据权利要求1所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，所述目标加醇体积通过以下方式计算得到：

V=k*W/D*c₂/(c₁-c₂)，其中，V为目标加醇体积，k为预设的杂质系数，W为红花浓缩液的进液重量，D为红花浓缩液的进液密度，c₁为乙醇的进液浓度，c₂为预设的醇沉终点乙醇浓度阈值。

11.根据权利要求1所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法，其特征在于，调节所述醇沉罐内真空压力为小于0.1 MPa的情况下开启红花浓缩液进液阀门，并在红花浓缩液进液完成后，关闭红花浓缩液进液阀门、关闭真空阀门、打开放空阀门并开启搅拌电机。

12.一种醇沉罐，被配置为对红花浓缩液进行醇沉，其特征在于，所述醇沉罐包括：

罐体，具有容置进液物质的腔体；

设置在所述罐体上的醇进液阀门，所述醇进液阀门被配置为与外部醇进液通道连通，所述醇进液阀门为可控电子阀门；

传感组件，包括被配置为检测醇进液流速的流速传感器、被配置为检测醇进液流量的流量传感器以及被配置为检测罐体内混合液中乙醇浓度的浓度传感器；

控制器，其输入端被配置为与所述传感组件电连接，其输出端被配置为与所述醇进液阀门电连接，所述控制器预存有计算机程序，所述控制器被配置为执行该计算机程序以根据如权利要求1至11中任一项所述的中药红花醇沉溶剂流速阶梯控制方法来控制所述醇进液阀门的开度。

13.根据权利要求12所述的醇沉罐，其特征在于，还包括设置在所述罐体上的中药浓缩液进液阀门、真空阀门、放空阀门以及被配置为对上述罐体内混合液进行搅拌的搅拌装置，其中，所述中药浓缩液进液阀门被配置为与外部浓缩液进液通道连通。

14.一种人工智能中药醇沉系统，被配置为对中药浓缩液进行醇沉，其特征在于，所述醇沉系统包括控制器、成分测试仪及醇沉组件，

其中，所述醇沉组件包括：罐体，具有容置进液物质的腔体；设置在所述罐体上的醇进液阀门，所述醇进液阀门被配置为与外部醇进液通道连通，所述醇进液阀门为可控电子阀门；传感组件，包括被配置为检测醇进液流速的流速传感器、被配置为检测醇进液流量的流量传感器以及被配置为检测罐体内混合液中乙醇浓度的浓度传感器；

所述成分测试仪被配置为测量醇沉终点的药渣残留有效成分比率；

所述控制器的输入端被配置为与所述传感组件、成分测试仪电连接，其输出端被配置为与所述醇进液阀门电连接，所述控制器集成有AI芯片，所述AI芯片预存有醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型，所述初始模型为Q=A+f(T)×B，其中，A、B为某一阶段进液流速的控制常数，f(T)为三角函数，T为自溶剂进液起的当前分钟数，所述醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型包括两个以上阶段的初始子模型，不同阶段的初始子模型的进液流速的控制常数不同；

所述控制器根据AI芯片的处理结果控制所述醇进液阀门的开度，并将所述成分测试仪的测试结果发送至所述AI芯片，所述AI芯片被配置为根据药渣残留有效成分比率的测试结果进行各阶段子模型的进液流速控制常数的自学习。

15.根据权利要求14所述的人工智能中药醇沉系统，其特征在于，所述醇沉组件的数量为多个，多个醇沉组件的传感组件连接同一个控制器；

所述AI芯片根据药渣残留有效成分比率的测试结果进行各阶段子模型的进液流速控制常数的自学习，包括：

S1、运行所述醇沉溶剂流速阶梯控制初始模型，得到药渣残留有效成分比率值；

S2、以预设的幅值增大/减小当前进液流速的控制常数，运行更新的模型，得到药渣残留有效成分比率值；

S3、若S2得到的当前药渣残留有效成分比率值小于S1的药渣残留有效成分比率值，则重复执行步骤S2至S3；否则执行S4-S5；

S4、以小于预设幅值的幅度减小/增大当前进液流速的控制常数，运行更新的模型，得到药渣残留有效成分比率值；

S5、取最近三次测得的药渣残留有效成分比率值中的最小值，若该最小值低于预设的残留比率阈值，则以该最小值对应的进液流速的控制常数确定最优模型。

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