CN114602209B - 一种车载式智能移动中药提取浓缩成套装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车载式智能移动中药提取浓缩成套装备，包括提取浓缩模块I、固渣资源化再利用模块II、CIP在线清洗模块III以及远程智能控制模块IV；其中，所述提取浓缩模块I与固渣资源化再利用模块II连接，CIP在线清洗模块III分别与提取浓缩模块I、固渣资源化再利用模块II连接，提取浓缩模块I、固渣资源化再利用模块II、CIP在线清洗模块III分别与远程智能控制模块IV连接且接受其控制。本发明实现了中药在非加热除菌环境的可移动加工，在保证中药提取浓缩高效性以及药液组分完整性的同时，兼顾废渣资源再利用，解决中药腐坏、加工品种单一、生产效率低以及污染处理落后等问题。

Description

一种车载式智能移动中药提取浓缩成套装备

技术领域

本发明涉及中药提取浓缩加工装备设计技术领域，具体涉及一种车载式智能移动中药提取浓缩成套装备。

背景技术

天然中药材的分布和生长离不开一定的自然条件。各种药材的生产，无论品种、产量和质量都有一定的地域性。一些如树脂类及胶类中药具有易腐易损性、时令性强等特点的中药，在流通过程中的损腐率较高，即使冷藏存储可适当延长原药材的保鲜期，但其药物有效成分也会受到一定程度的影响。如今的中药加工产业装备信息化、自动化和专业化水平相对落后，存在生产效率较低、耗能高、污染处理落后等问题。以往中药药材都是在原料产地集中收购和存放原料，然后将其包装运输到加工厂进行加工。由于原料产地距加工厂较远，所以在原料的贮存、包装和运输途中，药材顺坏、霉变损失严重，容易产生二次污染。另外，由于中药加工设备基本上是固定在厂房或车间，对不同季节、不同品种、不同产区的新鲜药材不能适时进行全年均衡生产，导致加工品种单一，设备利用率低，加之废水、废渣不能及时有效利用，从而严重影响了中药加工业的发展。

为了解决加工设备固定化以及原料运输问题，市面上出现了移动式车载加工装备，但是由于车辆面积的限制，加工装备未能进行移动装载适配及对应的模块化设计，因此大部分移动式车载装备完成一整套加工流程需要布置多台加工车辆，实现成本较高。中国实用新型专利CN214181997U公开了一种可移动式成套提取装备，该方案将提取操作的各环节功能模块化，并根据移动平台结构，经过对各模块的布局优化，能够实现整套提取设备装载至一车，原材料就近或就地提取。需要注意的是，对于不同种类、不同用量的药材，其提取及其他加工步骤的工艺参数均不同，而加工种类的多样化，是设计实现移动式加工装备的主要目的。因此，设计一个能够根据不同药材种类及配方，智能选取合适最优工艺参数的控制系统是保证中药加工灵活性及提取药业质量的重要环节。然而，该方案未涉及提取加工过程的控制系统，其成套移动式装备设计方案仍未完善。目前，许多中药生产加工参数控制一般采用如PID控制等常规的控制技术与人工经验相结合，由于中药加工实质是一个复杂的传质过程，系统具有复杂繁琐、干扰较强以及带有滞后控制的特点，故采用传统控制技术与人工经验结合的方法，会很难精确的控制加工参数，导致产品质量不稳定、提取效率低、原料消耗和能耗偏大等不良的结果，并且要实现加工药品的多样化，对人工调试经验的要求过高。另外，如果生产制造过程主要为单元操作和人工操作，加工过程数据将形成信息“孤岛”，现场设备的历史运行记录在人工操作的情况下无法得到记录，对药品浓缩经验总结，以及事故责任无法做出准确显示，存在信息化智能化水平低的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种车载式智能移动中药提取浓缩成套装备，通过对远程智能控制模块等的设计实现中药在非加热除菌环境的可移动加工，在保证中药提取浓缩高效性以及药液组分完整性的同时，兼顾废渣资源再利用，解决中药腐坏、加工品种单一、生产效率低以及污染处理落后等问题。

为了实现上述任务，本发明采用以下技术方案：

一种车载式智能移动中药提取浓缩成套装备，包括提取浓缩模块I、固渣资源化再利用模块II、CIP在线清洗模块III以及远程智能控制模块IV；其中，所述提取浓缩模块I与固渣资源化再利用模块II连接，CIP在线清洗模块III分别与提取浓缩模块I、固渣资源化再利用模块II连接，提取浓缩模块I、固渣资源化再利用模块II、CIP在线清洗模块III分别与远程智能控制模块IV连接且接受其控制；

所述提取浓缩模块I包括依次排列连接的超临界二氧化碳萃取模块1、提取缓冲罐、高压差连续提取分离机组、药液收集器；提取缓冲罐的两端分别连通于超临界二氧化碳萃取模块和高压差连续提取分离机组，用于缓存经超临界二氧化碳萃取模块转移的药渣；高压差连续提取分离机组包括依次连接的高压差提取模块、固液分离模块、膜过滤模块、浓缩模块；

固渣资源化再利用模块II包括履带式压渣机与固渣发酵罐，用于对提取浓缩模块I中产生的药固渣进行再利用处理；

CIP在线清理模块包括清水罐、回收罐、酸罐、碱罐、加热器、待清洗设备、过滤设备、废液处理器；利用清水罐、酸罐、碱罐对酸液、碱液、清水配置完成后，酸液、碱液、清水按照预设比例通过输送泵与流量控制阀的控制下通入加热器中构成清洗液，当清洗液酸碱度与温度达到设定要求后，清洗液将通过管道分别输送至待清洗设备中；所述待清洗设备分别为提取浓缩模块I与固渣资源化再利用模块II；

远程智能控制模块包括感知层、通信层和应用层，其中，所述感知层包括设备感知单元和通信单元，所述通信层为5G基站；所述应用层包括数据处理单元和访问终端，其中数据处理单元包括云服务器、数据分析系统；上述远程智能控制模块IV与提取浓缩模块I、CIP在线清理模块III通过电路相连，分别对中药提取浓缩、管道清洗过程进行远程控制以及工艺参数的采集与监控；远程智能控制模块利用感知层中的设备感知单元来采集各模块在生产加工过程中产生的工艺参数，并通过通信单元中的LoRa协议模块将不同信号类型的数据通过通信层发送给应用层，实现利用访问终端对中药生产过程中产生的工艺参数进行实时采集与监控；应用层中的数据处理单元用于对采集的参数进行处理、分析，并根据提取浓缩模块I、CIP在线清理模块III的功能建立对应的工艺参数数学模型，进而辨识关键工艺点和优化工艺参数；最后，将所述数学模型嵌入到自动化控制软件实现对提取过程的智能化控制，控制指令通过访问终端对中药提取浓缩加工进行远程控制。

进一步地，所述超临界二氧化碳萃取模块包含超临界二氧化碳机组，用于中药进行第一次提取，得到第一提取组分和药渣；高压差提取模块包括高压均质机组，用于对提取缓冲罐中转移的药渣进行第二次提取；固液分离模块采用固液分离机，用于将第二次提取的药液与固渣分离；膜过滤模块为微滤装置，用于对第二次提取液进行过滤，得到中药第二次提取清夜；最后，浓缩装置采用反渗透浓缩装置，用于对提取清液进行浓缩，得到中药第二提取组分，并存储在药液收集器中。

进一步地，所述履带式压渣机分别与提取浓缩模块I中的缓冲提取罐与固液分离模块通过管道相连，以将缓冲提取罐与固液分离模块中的中药固渣通入履带式压渣机中；履带式压渣机用于将药渣在履带输送过程中挤压水分，使药渣固废的水分依物料吸水性控制在45％～65％，并将药渣固废按配方总混存储至固渣发酵罐中，在线生产饲料、有机肥等再利用资源，实现提取废渣在线资源化。

进一步地，清水罐、酸罐和碱罐各自设置有进料管道和出料管道，在各进料管道上都设置有阀门，用于对酸液、碱液、清水等物料的添加和配置；在各出料管道上亦均设置有阀门，用于对清洗液酸碱度的配置。

进一步地，待清洗设备清洗完成后，清洗废液将通过连接在待清洗设备出口处的循环回流管道输送至过滤设备；所述过滤设备为多组过滤网，用于对清洗废液进行过滤，以便回收再利用；过滤后的清洗废液将收集至废液处理器。所述废液处理器分别连接有排废管与循环回流管道，废液处理器会对清洗废液进行测定，满足回收条件的废液将通过循环回流管道输送至回收罐中，未满足回收条件的清洗废液将通过排废管道排出。

进一步地，所述设备感知单元包括：电子秤，液位计、温度计、压力计、液相色谱仪、PH计、流量计、电导率测定仪与定位模块，访问终端为SCADA数据采集与监视控制系统。

进一步地，所述远程智能控制模块IV中的设备感知单元分别设置于提取浓缩模块I中的各单元，包括：在超临界二氧化碳萃取模块中设置电子秤、液位计、温度计与压力计，用于采集在对中药进行第一次提取时的温度、压力、液位信息；在提取缓冲罐中设置液位计和液相色谱仪，用于采集提取缓冲中所加入的溶剂体积以及第一提取组分中的提取物浓度；在高压差提取模块上设置液位计、温度计与压力计，在固液分离模块、膜过滤模块、浓缩模块、药液收集器上设置液位计，在浓缩模块上设置温度计，药液收集器中设置液相色谱仪，用于测量第二组分药液中的中药提取物浓度；其中所述的液位计，能够实时采集清洗液在待清洗设备中的液位高度，当液位充满待清洗设备时，系统将控制各清洗液输送阀门，关闭清洗液输送。

进一步地，所述设备感知单元将中药提取浓缩加工过程中的中药工艺参数采集后，采用LPWAN技术，并通过通信单元的LoRa协议模块，将各种不同类型的数据通过5G通信技术远程传输至应用层中的SCADA数据采集与监视控制系统，可实现对中药提取浓缩加工过程中产生的工艺参数进行实时采集与监控；同时将所述不同类型的数据上传至应用层中的云服务器，用于对中药提取浓缩加工过程中产生的工艺参数进行存储，对数据进行清洗、分析与挖掘，不断对工艺参数数学模型进行优化、建立，根据中药材的不同种类以及重量，来预测超二氧化碳萃取模块的提取温度与压力、提取缓冲罐中添加的溶剂体积、高压差提取模块的提取温度与压力、浓缩模块的浓缩温度，以得到最优的中药提取浓缩率，使第一、第二提取组分中的中药有效成分最大；经过工艺参数数学模型预测得到的参数将通过SCADA数据采集与监视控制系统及5G无线网络，对提取浓缩模块I的各单元进行远程控制。

进一步地，所述远程智能控制模块IV中的设备感知单元分别设置于CIP在线清洗模块III中的各单元，包括：在清水罐、回收罐、酸罐、碱罐和废液处理器中分别设置液位计，用于分别测量清水、酸液、碱液、清洗废液的液位，当罐内液位过低时，会开启物料输送阀门对配液进行补充；在回收罐、酸罐、碱罐和废液处理器中设置PH计，用于分别测量各罐中配液的PH值；在加热器中设置温度计，用于测量加热板中热清洗液的温度；在流量控制阀中设置流量计，系统根据采集的流量信息来对输送泵进行控制，确保清洗液在管道的流速保持在.m/s以上；废液处理器中设有电导率测定仪，电导率测定仪可实时对清洗液的电导率进行测定，根据测定结果，可以判定将清洗液回流至回收罐中，还是从排放管道排放。

进一步地，设备感知单元将CIP在线清洗过程中的配液、清洗液与清洗废液在各罐中的状态参数实时采集，采用LPWAN技术，并通过通信单元的LoRa协议模块，将各种不同类型的数据通过5G通信技术远程传输至应用层中的SCADA数据采集与监视控制系统，可实现对CIP在线清洗过程中配液、清洗液与清洗废液在各罐中的状态进行实时采集与监控；同时，所述状态参数上传至云服务器，用于CIP在线清洗过程中配液、清洗液与废液状态进行存储，并结合提取浓缩模块I中所采集的工艺参数数据，建立对应的CIP清洗液配置模型，针对不同种类与质量的中药配方，来配置最合适的PH值与温度的清洗液；最后，根据配置模型以及各配液、清洗液与清洗废液的状态，通过SCADA数据采集与监视控制系统及5G无线网络，对CIP在线清理过程进行远程控制。

与现有技术相比，本发明具有以下技术特点：

1.本方案所提出的车载式智能移动中药提取浓缩成套装备，在中药提取浓缩环节采用了超临界二氧化碳萃取与高压差提取联用的方案，首先保证了中药提取浓缩加工在低温无菌环境的高效加工和全组分提取。接着，本方案提出将固渣资源化再利用以及CIP在线清理与提取浓缩模块联用，实现多组次无菌加工的同时，兼顾了固废的资源回收利用，满足中药绿色加工条件。

2.本方案提出的远程智能控制模块，与移动中药提取浓缩成套装备的各处理模块通过控制电路与无线网络连接，能够突破连续复杂过程的智能化生产过程控制技术，实现现场装备与生产管理软件实现信息集成，建立生产信息管理数字化平台，数据挖掘可帮助生产管理者从数据中发现、总结、提取出隐含的、未知的、并有潜在利用价值的生产相关模式和规律，可用于指导和支持生产决策，分析工艺参数与物料参数之间的关系，建立工艺参数与提取液、浓缩液、醇沉上清液等中间体质量检测指标相关质量模型，进而辨识关键工艺点和优化工艺参数，完美解决信息“孤岛”问题。

附图说明

图1为本发明车载式智能移动中药提取浓缩成套装备的整体结构示意图。

图中标号说明：I提取浓缩模块，II固渣资源化再利用模块，IIICIP在线清洗模块，IV远程智能控制模块，100超临界二氧化碳萃取模块，101提取缓冲罐，102高压差提取模块，103固液分离模块，104膜过滤模块，105浓缩模块，106药液收集器，107阀门，108输送泵，108液位计，109温度计，110压力计，111液相色谱仪，112压渣机，113固渣发酵罐，114清水罐，115回收罐，116酸罐，117碱罐，118PH计，119流量控制阀，120流量计，121加热器，122过滤设备，123废液处理器，124电导率测定仪，125定位模块。

具体实施方式

本方案针对现有移动式加工成套设备在控制模块上设计方案的缺失，首先提出一种适用于移动式平台的超声波高压差中药提取浓缩成套装备，利用所述的远程智能控制模块，实现生产过程数据、设备状态数据的实时采集，将工艺参数和操作进行有效及严格的监测和控制，解决人工操作误差、成本高以及加工数据信息“孤岛”等问题；并引入在线清洗灭菌模块(CIP)以及固渣资源化再利用模块，实现中药的无菌非加热过程加工，不仅保证提取药液的成分质量，还有助于加工减排、提升中药加工的绿色制造水平。本方案还提出了远程智能控制模块设计方案，通过在中药提取浓缩装备中引入多种传感器，结合自动化、信息化、数字化、智能化控制技术，将工艺参数和操作进行有效及严格的监测和控制，最终实现高效稳定、自动化、智能化于一身的移动式中药加工工厂，提升中药产品质量、生产效率，降低生产成本。

请参阅图1，本发明的一种车载式智能移动中药提取浓缩成套装备是由相对独立的四个模块组成，包括提取浓缩模块I、固渣资源化再利用模块II、CIP在线清洗模块III以及远程智能控制模块IV组成；各模块内工艺流程自成体系，经合理的工艺流程和工程结构设计、安装，并基于兼容协议将前端多种传感器通过网络与智能控制模块相连，使整机式的成套装备分别在移动端和远程控制端搭建完成。其中，所述提取浓缩模块I与固渣资源化再利用模块II连接，CIP在线清洗模块III分别与提取浓缩模块I、固渣资源化再利用模块II连接，提取浓缩模块I、固渣资源化再利用模块II、CIP在线清洗模块III分别与远程智能控制模块IV连接且接受其控制。

(1)提取浓缩模块I

提取浓缩模块I由超临界二氧化碳萃取模块100、提取缓冲罐101、高压差连续提取分离机组、药液收集器106依次排列连接组成。

其中超临界二氧化碳萃取模块100包含超临界二氧化碳机组，用于中药进行第一次提取，得到第一提取组分和药渣；该第一提取组分可以通过对超临界二氧化碳萃取模块100中的分离釜的温度压力进行控制即可获得，无需使用溶剂，方便、简易。在一实施例中，超临界二氧化碳萃取模块100为CN110575679A所记载的超临界二氧化碳萃取机组。

提取缓冲罐101的两端分别连通于超临界二氧化碳萃取模块100和高压差连续提取分离机组，用于缓存经超临界二氧化碳萃取模块100转移的药渣。

药渣的进一步提取浓缩是由高压差连续提取分离机组执行，高压差连续提取分离机组包括依次连接的高压差提取模块102、固液分离模块103、膜过滤模块104、浓缩模块105。

高压差提取模块102包括高压均质机组，用于对提取缓冲罐101中转移的药渣进行第二次提取；固液分离模块103采用固液分离机，用于将第二次提取的药液与固渣分离；膜过滤模块104为微滤装置，用于对第二次提取液进行过滤，得到中药第二次提取清夜；最后，浓缩装置105采用反渗透浓缩装置，用于对提取清液进行浓缩，得到中药第二提取组分，并存储在药液收集器106中。上述提取浓缩模块I的各部分之间均由连接管路接通，连接管路中均设阀门107与输送泵108，并受远程智能控制模块IV控制。

上述提取浓缩模块I中各个处理环节均为10℃～50℃低温状态下的高效连续的提取方法，可有效保留中药材的活性营养成分，实现中药全组分提取率、保留率90％以上的高效连续提取的要求。另外，超临界二氧化碳提取可以在低温条件下≤50℃较好的实现小极性组分的高效提取并有较好的杀菌效果，而高压差提取机组是在完全在密闭管道内进行加工，可在保证物料接触内表面消毒完全的情况下，可有效防止外源性的微生物污染，其中的膜过滤模块104的过滤操属于非热杀菌技术，是利用膜的孔径将液体中的微生物进行隔离的物理阻留的方法，同时物料是在闭合回路中运转，减少了加热和空气对产品的影响。因此，本发明的提取浓缩模块设计方案能够满足中药提取浓缩加工的高效性、提取药液的高活性及无菌生产要求。

(2)固渣资源化再利用模块II

固渣资源化再利用模块II是由履带式压渣机112与固渣发酵罐113组成，用于对提取浓缩模块I中产生的药固渣进行再利用处理。

履带式压渣机112分别与提取浓缩模块I中的缓冲提取罐101与固液分离模块103通过管道相连，以将缓冲提取罐101与固液分离模块103中的中药固渣通入履带式压渣机112中；履带式压渣机112用于将药渣在履带输送过程中挤压水分，使药渣固废的水分依物料吸水性控制在45％～65％，并将药渣固废按配方总混存储至固渣发酵罐113中，在线生产饲料、有机肥等再利用资源，实现提取废渣在线资源化，基本不排放固体废料，满足中药绿色生产加工要求；该模块各部分之间由连接管路接通，连接管路中均设阀门107与输送泵108，受远程智能控制模块控制。

(3)CIP在线清洗模块III

CIP在线清理模块由清水罐114、回收罐115、酸罐116、碱罐117、加热器121、待清洗设备、过滤设备122、废液处理器123组成。清水罐114、酸罐116和碱罐117各自设置有进料管道和出料管道，在各进料管道上都设置有阀门107，用于对酸液、碱液、清水等物料的添加和配置；在各出料管道上亦均设置有阀门107，用于对清洗液酸碱度的配置。

利用清水罐114、酸罐116、碱罐116对酸液、碱液、清水配置完成后，酸液、碱液、清水按照预设比例通过输送泵108与流量控制阀119的控制下通入加热器121中构成清洗液，其中加热器121为板式加热器，用于对清洗液进行加热；当清洗液酸碱度与温度达到设定要求后，清洗液将通过管道分别输送至待清洗设备中；本实施例中所述待清洗设备分别为提取浓缩模块I与固渣资源化再利用模块II，待清洗设备的入口和出口处均设置有阀门。

待清洗设备清洗完成后，清洗废液将通过连接在待清洗设备出口处的循环回流管道输送至过滤设备122；所述过滤设备122为多组过滤网，用于对清洗废液进行过滤，以便回收再利用；过滤后的清洗废液将收集至废液处理器123。所述废液处理器123分别连接有排废管与循环回流管道，废液处理器123会对清洗废液进行测定，满足回收条件的废液将通过循环回流管道输送至回收罐115中，未满足回收条件的清洗废液将通过排废管道排出。

CIP在线清洗模块III能够在每次对中药提取浓缩前对加工设备及联通管道进行清洗消毒，并排出各个设备中残留的药渣固废，实现了中药无菌加工环境。另外，清洗废液的资源回收再利用，也满足了中药加工的绿色生产。

(4)远程智能控制模块IV

远程智能控制模块由感知层、通信层和应用层组成，其中，所述感知层由设备感知单元和通信单元组成，设备感知单元包括：电子秤99，液位计108、温度计109、压力计110、液相色谱仪111、PH计118、流量计120、电导率测定仪124与定位模块125；所述通信单元为LoRa协议模块；所述通信层为5G基站；所述应用层包括数据处理单元和访问终端，其中数据处理单元由云服务器，数据分析系统，工艺参数预测模型组成；本实施例中，访问终端为SCADA数据采集与监视控制系统。

上述远程智能控制模块IV与提取浓缩模块I、CIP在线清理模块III通过电路相连，分别对中药提取浓缩、设备管道清洗过程进行远程控制以及工艺参数的采集与监控。远程智能控制模块主要是利用感知层中的设备感知单元来采集各模块在生产加工过程中产生的工艺参数，并通过通信单元中的LoRa协议模块将不同信号类型的数据通过通信层发送给应用层，实现利用访问终端对中药生产过程中产生的工艺参数进行实时采集与监控；接着，应用层中的数据处理单元会对采集的参数进行处理、分析，帮助生产管理者从数据中发现、总结、提取出隐含的、未知的、并有潜在利用价值的生产相关模式和规律，可用于指导和支持生产决策，并根据提取浓缩模块I、CIP在线清理模块III的功能建立对应的工艺参数数学模型，进而辨识关键工艺点和优化工艺参数；最后，将中药提取数学模型嵌入到自动化控制软件实现对提取过程的智能化控制，控制指令通过SCADA数据采集与监视控制系统对中药提取浓缩加工进行远程控制。

接下来将分别阐述远程智能控制模块IV对提取浓缩模块I、CIP在线清理模块III远程控制的具体实施方式。

要实现远程智能控制模块IV对中药提取浓缩加工过程中工艺参数的采集、监控与控制，所述远程智能控制模块IV中的设备感知单元分别设置于提取浓缩模块I中的各单元，包括：在超临界二氧化碳萃取模块100中设置电子秤99、液位计108、温度计109与压力计110，用于采集在对中药进行第一次提取时的温度、压力、液位等信息；在提取缓冲罐101中设置液位计108和液相色谱仪111，用于采集提取缓冲中所加入的溶剂体积以及第一提取组分中的提取物浓度；在高压差提取模块102上设置液位计108、温度计109与压力计110，在固液分离模块103、膜过滤模块104、浓缩模块105、药液收集器106上设置液位计108，在浓缩模块105上设置温度计，药液收集器106中设置液相色谱仪111，用于测量第二组分药液中的中药提取物浓度。上述设备感知单元将中药提取浓缩加工过程中的中药工艺参数采集，采用LPWAN技术，并通过通信单元的LoRa协议模块，将各种不同类型的数据通过5G通信技术远程传输至应用层；其中所述的液位计108，能够实时采集清洗液在待清洗设备中的液位高度，当液位充满待清洗设备时，系统将控制各清洗液输送阀门，关闭清洗液输送。

上述设备感知单元采集的工艺参数上传至应用层中的SCADA数据采集与监视控制系统，可实现对中药提取浓缩加工过程中产生的工艺参数进行实时采集与监控。

上述设备感知单元采集的工艺参数同时上传至应用层中的云服务器，用于对中药提取浓缩加工过程中产生的工艺参数进行存储，云服务器具有高并发数据接入功能和云存储方案，能够实现海量感知数据的实时网络接入和存储任务。基于云平台强大的计算能力和完善的业务组件的数据分析系统，能够实现对海量历史工艺参数数据进行清洗、分析与挖掘，不断对工艺参数数学模型进行优化、建立，根据中药材的不同种类以及重量，来预测超二氧化碳萃取模块100合适的提取温度与压力、提取缓冲罐101中添加合适的溶剂体积、高压差提取模块102合适的提取温度与压力、浓缩模块105合适的浓缩温度，以得到最优的中药提取浓缩率，使第一、第二提取组分中的中药有效成分最大。经过工艺参数数学模型预测得到的参数将通过SCADA数据采集与监视控制系统及5G无线网络，对提取浓缩模块I的各单元进行远程控制。

要实现远程智能控制模块IV对CIP清洗过程的监控与控制，所述远程智能控制模块IV中的设备感知单元分别设置于CIP在线清洗模块III中的各单元，包括：在清水罐114、回收罐115、酸罐116、碱罐117和废液处理器123中分别设置液位计108，用于分别测量清水、酸液、碱液、清洗废液的液位，当罐内液位过低时，会开启物料输送阀门107对配液进行补充；在回收罐115、酸罐116、碱罐117和废液处理器123中设置PH计118，用于分别测量各罐中配液的PH值；在加热器121中设置温度计109，用于测量加热板中热清洗液的温度；在流量控制阀119中设置流量计120，系统根据采集的流量信息来对输送泵进行控制，确保清洗液在管道的流速保持在1.5m/s以上。废液处理器123中设有电导率测定仪124，电导率测定仪124可实时对清洗液的电导率进行测定，根据测定结果，可以判定将清洗液回流至回收罐115中，还是从排放管道排放。

上述设备感知单元将CIP在线清洗过程中的配液、清洗液与清洗废液在各罐中的状态参数实时采集，采用LPWAN技术，并通过通信单元的LoRa协议模块，将各种不同类型的数据通过5G通信技术远程传输至应用层。

上述设备感知单元采集的PH值、温度与液位等所有状态参数上传至应用层中的SCADA数据采集与监视控制系统，可实现对CIP在线清洗过程中配液、清洗液与清洗废液在各罐中的状态进行实时采集与监控。

上述设备感知单元采集的PH值、温度与液位等所有状态参数同时上传至应用层中的云服务器，用于CIP在线清洗过程中配液、清洗液与废液状态进行存储，并结合提取浓缩模块I中所采集的工艺参数数据，建立合适的CIP清洗液配置模型，针对不同种类与质量的中药配方，来配置最合适的PH值与温度的清洗液。最后，根据配置模型以及各配液、清洗液与清洗废液的状态，通过SCADA数据采集与监视控制系统及5G无线网络，对CIP在线清理过程进行远程控制。

另外，该成套装备的车辆移动载具中设有定位模块124，用于对移动载具地理信息的实时监控。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种车载式智能移动中药提取浓缩成套装备，其特征在于，包括提取浓缩模块(I)、固渣资源化再利用模块(II)、CIP在线清洗模块(III)以及远程智能控制模块(IV)；其中，所述提取浓缩模块(I)与固渣资源化再利用模块(II)连接，CIP在线清洗模块(III)分别与提取浓缩模块(I)、固渣资源化再利用模块(II)连接，提取浓缩模块(I)、固渣资源化再利用模块(II)、CIP在线清洗模块(III)分别与远程智能控制模块(IV)连接且接受其控制；

所述提取浓缩模块(I)包括依次排列连接的超临界二氧化碳萃取模块(100)、提取缓冲罐(101)、高压差连续提取分离机组、药液收集器(106)；提取缓冲罐(101)的两端分别连通于超临界二氧化碳萃取模块(100)和高压差连续提取分离机组，用于缓存经超临界二氧化碳萃取模块(100)转移的药渣；高压差连续提取分离机组包括依次连接的高压差提取模块(102)、固液分离模块(103)、膜过滤模块(104)、浓缩模块(105)；

固渣资源化再利用模块(II)包括履带式压渣机(112)与固渣发酵罐(113)，用于对提取浓缩模块(I)中产生的药固渣进行再利用处理；

CIP在线清洗模块(III)包括清水罐(114)、回收罐(115)、酸罐(116)、碱罐(117)、加热器(121)、待清洗设备、过滤设备(122)、废液处理器(123)；利用清水罐(114)、酸罐(116)、碱罐(117)对酸液、碱液、清水配置完成后，酸液、碱液、清水按照预设比例通过输送泵与流量控制阀(119)的控制下通入加热器(121)中构成清洗液，当清洗液酸碱度与温度达到设定要求后，清洗液将通过管道分别输送至待清洗设备中；所述待清洗设备分别为提取浓缩模块(I)与固渣资源化再利用模块(II)；

远程智能控制模块包括感知层、通信层和应用层，其中，所述感知层包括设备感知单元和通信单元，所述通信层为5G基站；所述应用层包括数据处理单元和访问终端，其中数据处理单元包括云服务器、数据分析系统；上述远程智能控制模块(IV)与提取浓缩模块(I)、CIP在线清洗模块(III)通过电路相连，分别对中药提取浓缩、管道清洗过程进行远程控制以及工艺参数的采集与监控；远程智能控制模块利用感知层中的设备感知单元来采集各模块在生产加工过程中产生的工艺参数，并通过通信单元中的LoRa协议模块将不同信号类型的数据通过通信层发送给应用层，实现利用访问终端对中药生产过程中产生的工艺参数进行实时采集与监控；应用层中的数据处理单元用于对采集的参数进行处理、分析，并根据提取浓缩模块(I)、CIP在线清洗模块(III)的功能建立对应的工艺参数数学模型，进而辨识关键工艺点和优化工艺参数；最后，将所述数学模型嵌入到自动化控制软件实现对提取过程的智能化控制，控制指令通过访问终端对中药提取浓缩加工进行远程控制；

所述履带式压渣机(112)分别与提取浓缩模块(I)中的提取缓冲罐(101)与固液分离模块(103)通过管道相连，以将提取缓冲罐(101)与固液分离模块(103)中的中药固渣通入履带式压渣机(112)中；履带式压渣机(112)用于将药渣在履带输送过程中挤压水分，使药渣固废的水分依物料吸水性控制在45%～65%，并将药渣固废按配方总混存储至固渣发酵罐(113)中，在线生产饲料、有机肥再利用资源，实现提取废渣在线资源化；

待清洗设备清洗完成后，清洗废液将通过连接在待清洗设备出口处的循环回流管道输送至过滤设备(122)；所述过滤设备(122)为多组过滤网，用于对清洗废液进行过滤，以便回收再利用；过滤后的清洗废液将收集至废液处理器(123)；所述废液处理器(123)分别连接有排废管与循环回流管道，废液处理器(123)会对清洗废液进行测定，满足回收条件的废液将通过循环回流管道输送至回收罐(115)中，未满足回收条件的清洗废液将通过排废管道排出；

所述远程智能控制模块(IV)中的设备感知单元分别设置于提取浓缩模块(I)中的各单元，包括：在超临界二氧化碳萃取模块(100)中设置电子秤(99)、液位计(108)、温度计(109)与压力计(110)，用于采集在对中药进行第一次提取时的温度、压力、液位信息；在提取缓冲罐(101)中设置液位计(108)和液相色谱仪(111)，用于采集提取缓冲中所加入的溶剂体积以及第一提取组分中的提取物浓度；在高压差提取模块(102)上设置液位计(108)、温度计(109)与压力计(110)，在固液分离模块(103)、膜过滤模块(104)、浓缩模块(105)、药液收集器(106)上设置液位计(108)，在浓缩模块(105)上设置温度计，药液收集器(106)中设置液相色谱仪(111)，用于测量第二组分药液中的中药提取物浓度；其中所述的液位计(108)，能够实时采集清洗液在待清洗设备中的液位高度，当液位充满待清洗设备时，系统将控制各清洗液输送阀门，关闭清洗液输送；

所述设备感知单元将中药提取浓缩加工过程中的中药工艺参数采集后，采用LPWAN 技术，并通过通信单元的LoRa协议模块，将各种不同类型的数据通过5G通信技术远程传输至应用层中的SCADA数据采集与监视控制系统，可实现对中药提取浓缩加工过程中产生的工艺参数进行实时采集与监控；同时将所述不同类型的数据上传至应用层中的云服务器，用于对中药提取浓缩加工过程中产生的工艺参数进行存储，对数据进行清洗、分析与挖掘，不断对工艺参数数学模型进行优化、建立，根据中药材的不同种类以及重量，来预测超临界二氧化碳萃取模块(100)的提取温度与压力、提取缓冲罐(101)中添加的溶剂体积、高压差提取模块(102)的提取温度与压力、浓缩模块(105)的浓缩温度，以得到最优的中药提取浓缩率，使第一、第二提取组分中的中药有效成分最大；经过工艺参数数学模型预测得到的参数将通过SCADA数据采集与监视控制系统及5G无线网络，对提取浓缩模块(I)的各单元进行远程控制；

设备感知单元将CIP在线清洗过程中的配液、清洗液与清洗废液在各罐中的状态参数实时采集，采用LPWAN 技术，并通过通信单元的LoRa协议模块，将各种不同类型的数据通过5G通信技术远程传输至应用层中的SCADA数据采集与监视控制系统，可实现对CIP在线清洗过程中配液、清洗液与清洗废液在各罐中的状态进行实时采集与监控；同时，所述状态参数上传至云服务器，用于CIP在线清洗过程中配液、清洗液与废液状态进行存储，并结合提取浓缩模块(I)中所采集的工艺参数数据，建立对应的CIP清洗液配置模型，针对不同种类与质量的中药配方，来配置最合适的pH值与温度的清洗液；最后，根据配置模型以及各配液、清洗液与清洗废液的状态，通过SCADA数据采集与监视控制系统及5G无线网络，对CIP在线清理过程进行远程控制。

2.根据权利要求1所述的车载式智能移动中药提取浓缩成套装备，其特征在于，所述超临界二氧化碳萃取模块(100)包含超临界二氧化碳机组，用于中药进行第一次提取，得到第一提取组分和药渣；高压差提取模块(102)包括高压均质机组，用于对提取缓冲罐(101)中转移的药渣进行第二次提取；固液分离模块(103)采用固液分离机，用于将第二次提取的药液与固渣分离；膜过滤模块(104)为微滤装置，用于对第二次提取液进行过滤，得到中药第二次提取清夜；最后，浓缩模块(105)采用反渗透浓缩模块，用于对提取清液进行浓缩，得到中药第二提取组分，并存储在药液收集器(106)中。

3.根据权利要求1所述的车载式智能移动中药提取浓缩成套装备，其特征在于，清水罐(114)、酸罐(116)和碱罐(117)各自设置有进料管道和出料管道，在各进料管道上都设置有阀门(107)，用于对酸液、碱液、清水物料的添加和配置；在各出料管道上亦均设置有阀门(107)，用于对清洗液酸碱度的配置。

4.根据权利要求1所述的车载式智能移动中药提取浓缩成套装备，其特征在于，所述设备感知单元包括：电子秤(99)，液位计(108)、温度计(109)、压力计(110)、液相色谱仪(111)、PH计(118)、流量计(120)、电导率测定仪(124)与定位模块(125)，访问终端为SCADA数据采集与监视控制系统。

5.根据权利要求1所述的车载式智能移动中药提取浓缩成套装备，其特征在于，所述远程智能控制模块(IV)中的设备感知单元分别设置于CIP在线清洗模块(III)中的各单元，包括：在清水罐(114)、回收罐(115)、酸罐(116)、碱罐(117)和废液处理器(123)中分别设置液位计(108)，用于分别测量清水、酸液、碱液、清洗废液的液位，当罐内液位过低时，会开启物料输送阀门(107)对配液进行补充；在回收罐(115)、酸罐(116)、碱罐(117)和废液处理器(123)中设置pH计(118)，用于分别测量各罐中配液的PH值；在加热器(121)中设置温度计(109)，用于测量加热板中热清洗液的温度；在流量控制阀(119)中设置流量计(120)，系统根据采集的流量信息来对输送泵进行控制，确保清洗液在管道的流速保持在1.5m/s以上；废液处理器(123)中设有电导率测定仪(124)，电导率测定仪(124)可实时对清洗液的电导率进行测定，根据测定结果，判定将清洗液回流至回收罐(115)中，还是从排放管道排放。