一种中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法技术

本发明专利技术提供一种中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法，包括：使用近红外光谱仪和近红外水分仪采集中药材的近红外光谱数据，多功能传感器采集中药材工艺过程的各项指标参数；根据近红外光谱仪和近红外水分仪采集的近红外光谱数据构建成分识别模型和水分含量检测模型；根据多功能传感器采集的指标参数构建中药材本体知识图谱以及中药材工艺知识图谱；根据成分识别模型和水分含量检测模型，并结合中药材本体知识图谱以及中药材工艺知识图谱，应用近红外光谱仪、近红外水分仪和多功能传感器构建监测系统对整个中药材炮制工艺过程的关键工艺参数进行在线监测。本发明专利技术可实现中药材炮制工艺过程的在线快速检测控制，保证产品的质量稳定可控。的质量稳定可控。的质量稳定可控。

【技术实现步骤摘要】
一种中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法


[0001]本专利技术涉及到中药材检测
，尤其涉及到一种中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法。

技术介绍

[0002]随着社会的发展，中医药需求比重逐年增高，中药炮制是指药物在应用或制成各种剂型前，根据医疗、调制、制剂的需要，而进行必要的加工处理的过程，它是我国独有的一项中药制药技术。中药炮制是一项传统的制药技术，是中医药的特色和优势，也是连接中医学和中药学的关键点。我国中药制药产业虽经数千年发展，但产业化程度低，产业格局呈“多、小、散、乱”的特点，中药制药在质量检测方面存在的问题阻碍着中药制药工业的发展，同时企业自主创新力不足，依旧以人工和简易机械辅助为主的落后方式生产，缺乏与现代生产相适应的应用技术和智能装备。
[0003]近红外光谱技术(near infrared spectroscopy，NIRS)是近年来发展迅速的一种绿色分析技术，是随着计算机技术的发展而推广出来的一种新的分析技术，以其快速方便、适应在线分析和无损分析的特点，在制药领域的过程分析和鉴定方面得到了的重视和应用。该技术通过对少量样品进行快速测定，在短短几分钟内可以得到数十个样本的数据，近年来已被广泛用于中药材产地鉴别、真伪鉴别、炮制机理研究等领域。
[0004]当前中药生产过程中由于工艺流程长、影响因素多、离线检测时间长而导致产品质量不稳定的问题阻碍着中药制药工业的发展，目前大多数基于近红外光谱技术的检测方法都是离线采集近红外光谱，并没有将所建模型真正应用于在线检测，如何利用近红外光谱分析技术实现中药生产过程的在线检测及质量控制，是现有相关技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术的上述不足，本专利技术提供一种中药炮制工艺过程的近红外在线监测方法，有效解决中药炮制过程中由于工艺流程长、影响因素多、离线检测时间长而导致产品质量不稳定的问题。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法，包括如下步骤：
[0007]使用近红外光谱仪和近红外水分仪采集中药材的近红外光谱数据，多功能传感器采集所述中药材工艺过程的温度、湿度和气压指标参数；
[0008]根据所述近红外光谱仪和近红外水分仪采集的近红外光谱数据构建成分识别模型和水分含量检测模型；
[0009]根据所述多功能传感器采集的指标参数构建中药材本体知识图谱以及中药材工艺知识图谱；
[0010]根据所述成分识别模型和水分含量检测模型，并结合所述中药材本体知识图谱以
及中药材工艺知识图谱，应用所述近红外光谱仪、近红外水分仪和多功能传感器构建监测系统对整个中药材炮制工艺过程的关键工艺参数进行在线监测。
[0011]作为优选的，所述使用近红外光谱仪和近红外水分仪采集中药材的近红外光谱数据，多功能传感器采集所述中药材工艺过程的温度、湿度和气压指标参数具体包括：
[0012]使用傅里叶变换近红外光谱仪对多种批次的中药材通过积分球漫反射方式采集光谱；
[0013]使用三波段近红外水分仪采集中药材在不同阶段的水分状况，得到原始近红外光谱；
[0014]使用多功能传感器采集中药材在浸泡、蒸制、干燥关键工艺过程中的温度、湿度、气压指标参数。
[0015]作为优选的，所述傅里叶变换近红外光谱仪的光谱扫描范围为10000
‑
4000cm
‑1,分辨率为8cm
‑1，扫描次数为64次，每批次样品测定5次，取平均光谱。
[0016]作为优选的，所述使用近红外光谱仪和近红外水分仪采集中药材的近红外光谱数据，多功能传感器采集所述中药材工艺过程的各项指标参数还包括：
[0017]对中药材的核苷类成分、浸出物含量、草酸钙针晶、蛋白质以及指纹图谱进行分析并表征，形成所述中药材的成分图谱，用于后续在线分析监测步骤中判断中药材的工艺参数是否达标。
[0018]作为优选的，所述成分识别模型的构建步骤具体包括：
[0019]采用第一预处理方法对所述近红外光谱仪采集获得的平均光谱进行预处理；
[0020]将预处理后的近红外光谱作为自变量，将样品类型的编码值作为因变量，采用偏最小二乘判别分析方法建立合格与不合格中药材的判别模型，并以分类准确性为指标对所述判别模型的判别结果进行评价；
[0021]求取所述平均光谱的二阶导数光谱，采用多元散射矫正进行对所述二阶导数光谱进行预处理，运用欧式距离计算样品的相似度；
[0022]应用K近邻分类算法对所述相似度进行聚类分析，并结合偏最小二乘判别分析方法构建中药材炮制品的识别模型。
[0023]作为优选的，所述第一预处理方法包括：多元散射校正、标准正则变换、SG平滑、小波去噪、SG平滑加一阶导数方法、SG平滑加二阶导数方法。
[0024]作为优选的，所述水分含量检测模型的构建步骤具体包括：
[0025]采用第二预处理方法对所述近红外水分仪采集的原始近红外光谱进行预处理，得到标准化近红外光谱；
[0026]采用数学处理方法对所述标准化近红外光谱进行数学处理；
[0027]采用改进偏最小二乘法对数学处理后的光谱数据进行回归分析，建立水分含量检测模型；
[0028]采用定标决定系数以及交互验证相关系数进行模型评价。
[0029]作为优选的，所述第二预处理方法包括：标准正常化和去散射处理方法。
[0030]作为优选的，所述中药材本体知识图谱整理记录中药材的本质属性，包括其具有的特征、药性、功效以及使用方法。
[0031]作为优选的，所述中药材工艺知识图谱记录中药材在浸泡、蒸制、干燥过程中的关
键工艺参数和检测结果。
[0032]本专利技术提供的一种中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法应用近红外成分在线检测技术、三波段红外水分在线检测技术以及多功能传感器，将中药炮制、调剂、提取加工等工艺过程的中的关键数据以及传统经验转变为工艺参数，能有效消除形状干扰，实时监测中药生产炮制提取分离等制造过程，结合水分监测在线分析模型，开展中药材浸泡、蒸制、干燥等工艺过程的在线快速检测控制，保证产品的质量稳定可控。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0034]图1为本专利技术实施例提供的中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法流程图；
[0035]图2为根据本专利技术实施例提供的姜半夏炮制工艺过程在线监测系统示意图；
[0036]图3为根据本专利技术实施例提供的近红外及多功能传感器的数据采集示意图；
[0037]图4为根据本专利技术实施例提供的近红外成分识别模型构建过程示意图；
[0038]图5为根据本专利技术实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法，其特征在于，包括如下步骤：使用近红外光谱仪和近红外水分仪采集中药材的近红外光谱数据，多功能传感器采集所述中药材工艺过程的温度、湿度和气压指标参数；根据所述近红外光谱仪和近红外水分仪采集的近红外光谱数据构建成分识别模型和水分含量检测模型；根据所述多功能传感器采集的各项指标参数构建中药材本体知识图谱以及中药材工艺知识图谱；根据所述成分识别模型和水分含量检测模型，并结合所述中药材本体知识图谱以及中药材工艺知识图谱，应用所述近红外光谱仪、近红外水分仪和多功能传感器构建监测系统对整个中药材炮制工艺过程的关键工艺参数进行在线监测。2.根据权利要求1所述的中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法，其特征在于，所述使用近红外光谱仪和近红外水分仪采集中药材的近红外光谱数据，多功能传感器采集所述中药材工艺过程的温度、湿度和气压指标参数具体包括：使用傅里叶变换近红外光谱仪对多种批次的中药材通过积分球漫反射方式采集光谱；使用三波段近红外水分仪采集中药材在不同阶段的水分状况，获得原始近红外光谱；使用多功能传感器采集中药材在浸泡、蒸制、干燥关键工艺过程中的温度、湿度、气压指标参数。3.根据权利要求2所述的中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法，其特征在于，所述傅里叶变换近红外光谱仪的光谱扫描范围为10000
‑
4000cm
‑1,分辨率为8cm
‑1，扫描次数为64次，每批次样品测定5次，取平均光谱。4.根据权利要求2所述的中药材炮制工艺过程的近红外在线监测方法，其特征在于，所述使用近红外光谱仪和近红外水分仪采集中药材的近红外光谱数据，多功能传感器采集所述中药材工艺过程的各项指标参数还包括：对所述中药材的核苷类成分、浸出物含量、草酸钙针晶、蛋白质以及指纹图谱进行分析并表征，形成所述中药材的成分图谱，用于后续在线分析监测步骤中判断中药材的工艺参数是...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦昊，温浩然，吴丹雯，陶明，封朝辉，
申请(专利权)人：广东省科学院智能制造研究所，
类型：发明
国别省市：