智能化浸渍活性炭制造装备

要实现浸渍活性炭制造装备智能化，首先应由间歇式半机械化操作向连续式自动化操作转变，由半封闭式向封闭式、清洁化生产转变，由人工操作与控制向程序化、模块化转变，由单一控制向工程系统化、智能化转变，采用MES 系统对生产信息化进行管理。

图1　智能工厂管控平台的总体架构［8］

采用机器视觉技术代替人眼进行测量和判断。机器视觉系统工作流程大致为：被摄取目标—经图像摄取装置—图像信号—经图像处理系统—数字信号—经抽取目标特征—判断结果并控制设备。该流程的实现需相应的硬件作为基础，如典型工业机器视觉系统构成的照明、镜头、相机、图像采集卡、视觉处理器等。物联网提供了传感器的连接，结合嵌入式系统本身的智能处理能力，能够对物体实施智能控制，并利用云计算、模式识别等各种智能技术，实现机器与机器之间、人和机器之间的通信，发展成为CPS 信息物理系统，在物理世界中进行信息交互。

具体到浸渍活性炭制造装备，可从以下几个方面着手考虑智能化建设。

2.3.1　基炭预处理

在线检测基炭的水分、粒度分布等信息，由程序确定是否需要以及如何进行预筛选、预加热、预干燥处理。

2.3.2　活性组分溶液制备

采用多工位称量配料系统，将所需的具有化学吸着或催化作用的活性物质、助催化剂原料或试剂按序定量加入溶剂中，可实现物料自动投料、密闭输送、精细称量、无尘配料的自动控制。该系统工作时，通过多台真空上料或机动上料的方式将多种物料分别加入高位暂存罐中，同时根据物料特性，可选择一种或几种喂料形式接入暂存罐下方实现配料功能。控制系统控制气密封启动，并分别控制喂料器将物料按比例投入配有专业秤的料桶中，称量好的物料通过输料系统进入溶液制备系统。

2.3.3　基炭浸渍活性组分

采用电加热双锥回转真空干燥机，实现基炭与活性组分溶液浸渍过程与物料干燥过程在同一体系完成，减少物料周转，提高浸渍精度，为提升煅烧激活质量和效率打基础。

采用真空上料机给电加热双锥回转真空干燥机加料。连续式真空上料模块由旋涡气泵、排气过滤除尘罐、除尘脉冲反吹喷嘴及压缩空气储罐、自控系统、真空吸料管路及快接接口、移动小车等组成，与真空干燥机快速连接，实现物料的密闭快速、长距离、柔性输送。设备简单，易于维护及清洗，易于实现自动化控制。

加料完成后，在设备回转的同时，通过设备自带的喷淋设施连续定量喷入活性组分溶液，使基炭浸润均匀，之后在加热夹套供热下使浸渍物料干燥。由于设备处于真空状态，浸渍物料表面的溶剂达到饱和时便蒸发，由设备配套的真空泵及时排出回收。物料内部的溶剂不断地向表面渗透、蒸发、排出，三个过程不断进行，浸渍物料在很短的时间内达到干燥状态。

2.3.4　浸渍物料煅烧激活

将干燥后的浸渍物料，气流密闭输送加入制药机械-沸腾干燥制粒机，进行物料的煅烧激活。煅烧后的尾气含有大量热能，可用于浸渍后物料干燥过程及后续的抗陈化剂升华浸润供热，降温后的气流进入尾气吸收处理装置。

在线取样，在完全密闭的情况下完成。取样过程中与外界隔离，不受内部负压影响，取完样的样品直接进入样品瓶中，不与外界环境暴露接触。

真空出料，全自动联机操作，无人工干预，出料速度快，产品不受外界环境影响。

煅烧进风气流经过三级过滤和除湿处理，过滤等级达H13，使得煅烧介质更加纯洁干燥，可有效提升煅烧品质。

通过物料温度传感器（PT100）检测物料温度，并通过物料温度与排风温度、氨气含量的比较进行煅烧终点判定。判定方法采用闭环回路的PID 控制，在PLC 内预先设定好的温度范围可以直接控制加热器的开启组数，同时也控制冷风阀的开启度，以减少温度的变化惯性梯度，使温度的变化范围控制在±2 ℃，这一点对于精准煅烧非常重要。(www.xing528.com)

2.3.5　半成品筛选分级

煅烧好的物料在全密闭负压状态下筛选分级。

2.3.6　浸渍抗陈化剂

选用真空上料机与三维运动混合机配套，在自动控制状态下，实现煅烧物料与抗陈化剂的固-固均匀混合作业。

2.3.7　定量包装

选用负压操作下的自动定量包装机器人码垛生产线。

2.3.8　抗陈化剂的升华浸润

利用煅烧尾气余热给升华浸润恒温室供热，温度可控并节能，还可实现物料智能化的运输。

2.3.9　热量衡算实现能源综合利用

将煅烧尾气余热应用于物料的干燥、抗陈化剂的升华浸润恒温，不仅减少了生产线所需热能的供应，同时减少了处理煅烧尾气需要降温的设施和能源，经测算综合节能可达50%以上。

2.3.10　在线清洗功能

设立清洗泵站，为活性组分溶液制备、基炭浸渍活性组分、浸渍物料煅烧激活三个制造过程装备完成在线清洗功能。采用压缩空气和氨水360°吹扫与清洗，实现切换产品或故障状态下制造装备内部的在线清理，彻底解决混料问题。

2.3.11　模块化设计理念

模块化设计将原有的连续工艺，根据制造过程性质不同分成若干不同模块组；所有这些模块既需要单独进行系统配置，同时又要将所有模块用PAT（Processing Analytical Technology）过程分析的手段进行采集，诸如定量称量的在线记录，批号在线打印存储，物料密闭传输过程记录，温度、压力、流量、颗粒分布、含水量、含氨量等过程参数的在线采集分析，反馈给中央集中控制等。对系统进行合理连接设计，最后组成一个完整的控制模块系统。

2.3.12　以cGMP 完善设计

cGMP 动态药品生产管理规范是现行药品生产管理规范，它要求产品生产和物流的全过程都必须验证，为国际领先的药品生产管理标准。将现代化医药制造技术与装备、标准和规范，融于浸渍活性炭制造装备，使其更加科学与合理。