【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固体口服制剂连续化湿法制粒的，尤其涉及一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统及其控制方法。
技术介绍
1、在固体口服制剂连续化生产中，固体口服制剂压丸需要进行连续化双螺杆高剪切湿法制粒工序。固体口服制剂生物疗效一致性受控于连续化双螺杆湿法制粒品质的一致性和工艺的可重现性。这就要求连续化双螺杆湿法制粒机要满足用户所需的理想制粒粒径和狭窄的粒径分布范围，使其制粒关键质量属性参数具有高度的一致性，且同时具有高的制粒收率，实现高品质和高效的连续化制粒生产。所以连续化双螺杆湿法制粒需要配备一种制粒粒径、粒径分布、制粒形貌与制粒收率的在线实时精细化可控制粒的在线监测与控制系统。
2、传统的连续化双螺杆湿法制粒机的制粒粒径、粒径分布均是基于制粒液喷液流量的单一参数控制方法，而制粒液的喷液主要有二方面的作用效应，效应1为在喷液后的相邻润湿原料粉粒之间形成液桥接触力，其主要受控于制粒区润湿原料粉粒的制粒液体积分数含量、制粒液黏度和表面张力等；效应2为喷液润湿可使原料粉体润湿软化和表面增黏，润湿软化增黏的原料粉粒会形成黏弹塑性接触力，其主要受控于润湿软化黏性粉体的表面能、制粒螺杆原料粉体的预压缩密度与制粒ke块的周期性高强度研压、高剪切应力的协同耦合作用，显然制粒品质受控于连续化双螺杆湿法制粒系统的螺杆结构和制粒过程，如何在线调控液桥接触力和黏弹塑性接触力是实现终点制粒关键质量属性一致性的技术关键。
3、目前传统连续化双螺杆湿法制粒的控制系统主要通过配置固定黏度的制粒液，放入制粒液罐，在黏度恒定条件下，通过控制制粒液
4、双螺杆高剪切湿法制粒机的制粒性能与制粒终点关键制粒属性的关键影响因素是制粒液的液桥接触力、润湿软化黏性原料粉体的黏弹塑性接触力、以及制粒过程中双螺杆旋转形成的原料粉体预压缩与制粒ke块旋转形成周期性高强度研压、高剪切应力的协同耦合作用效应。要想构建以科学求质量，以技术保成功的精细化科学定量的制粒关键质量属性及其一致性在线实时的可控科学制粒，既要实现制粒液液桥接触力与润湿软化黏性原料粉体的黏弹塑性接触力在线精细化调控，又要实现制粒过程中双螺杆旋转形成的原料粉体预压缩、制粒ke块旋转形成周期性高强度研压、高剪切应力协同耦合作用效应的科学定量的表征及其精细化调控。
5、本专利技术实验研究发现润湿软化黏性原料粉体的表面能对其经历的高强度研压、预压缩及粘接剂浓度极为敏感，润湿软化黏性原料粉体经历过双螺杆同向共轭旋转的预压缩与ke块的周期性高强度研压过程，其表面能显著提高。以果糖粉体为例，经历原料粉体预压缩与周期性高强度研压过程，可以使果糖粉体的分散表面能大幅增大，由自然状态原料粉体的35mj/m2增至为95mj/m2，其增幅高达171％，并且随着制粒液的粘接剂浓度增大，其表面能也增加。以mcc粉体为例，如以pvp作为制粒粘结剂，当其制粒液的pvp含量由0％增至5％，其表面能增幅高达121％。由此可见，连续化双螺杆湿法制粒过程中的润湿原料粉体的表面能远远大于其自然状态下原料粉体的表面能。由此可见，可以通过润湿原料粉体在双螺杆预压缩与周期性高强度研压的当量等效工况下实验测量的表面能，来科学定量表征双螺杆预压缩与周期性研压协同耦合作用效应的本质特征，本专利技术将此实测表面能引入至eepa黏弹塑性接触力模型中，就可以科学定量表征双螺杆预压缩与周期性研压协同耦合作用效应对制粒区润湿原料粉体黏弹塑性接触力的本质影响，以此提高控制系统对制粒过程的预测与控制精度。
6、综上分析可知，双螺杆对原料粉体预压缩、周期性高强度研压及高剪切应力的动力学响应可以改变喷液后的润湿原料粉体表面能，对双螺杆的制粒过程和制粒品质产生至关重要的关键影响。为此要实现连续化双螺杆湿法制粒过程的精细化科学定量的在线实时控制，必须要构建基于润湿原料粉体制粒液体积分数含量与表面能、粘结剂浓度、螺杆转速的多参数协同耦合的新型制粒粒径、粒径分布和制粒收率的精细化在线实时模型预测控制模型，方能实现上述目标。
技术实现思路
1、为解决上述传统连续化双螺杆湿法制粒机基于制粒液喷液流量的调控方法难以真实反映润湿软化黏性粉体的黏性接触力、以及双螺杆旋转对原料粉体预压缩与周期性研压的动力学响应等关键影响，导致无法实现制粒过程的在线精细化科学定量控制，本专利技术提供了一种基于润湿原料粉体制粒液体积分数含量和表面能、粘接剂浓度、螺杆转速的多参数协同耦合的连续化双螺杆湿法制粒控制系统，实现了以科学求质量，以技术保成功的精细化科学定量的关键质量属性一致性在线实时可控的连续化双螺杆高剪切湿法制粒。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，应用于固体口服制剂连续化双螺杆湿法制粒机，是一种基于润湿原料粉体制粒液体积分数含量与表面能、粘接剂浓度、制粒液流量多参数协同耦合的制粒粒径、粒径分布、粒径收率在线实时控制系统，其特征在于：包括制粒液流量与粘接剂浓度控制模块、原料粉体失重喂料控制模块、制粒粒径与制粒收率模型预测控制模块、润湿原料粉体制粒液体积分数含量控制模块，所述制粒液流量与粘接剂浓度控制模块、粉体失重喂料控制模块、制粒粒径与粒径收率模型预测控制模块、润湿原料粉体制粒液体积分数含量控制模块均与控制系统主机相联；
3、所述制粒液流量与粘接剂浓度控制模块用于粘接剂浓度在线可调控的制粒液动态实时制备，及制粒液输送流量与制粒液的粘接剂浓度在线实时监测与控制；
4、所述粉体失重喂料控制模块用于所述制粒机原料粉体失重喂料速率在线实时监测与控制；
5、所述制粒粒径与制粒收率模型预测控制模块用于实现所述制粒机终点制粒关键质量属性d10、d50、d90、粒径跨度q、制粒收率y的在线实时监测与精细化科学定量控制；
6、润湿原料粉体制粒液体积分数含量控制模块用于所述制粒机制粒区内的润湿原料粉本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，应用于固体口服制剂连续化双螺杆湿法制粒机，是一种基于润湿原料粉体制粒液体积分数含量与表面能、粘接剂浓度、制粒液流量多参数协同耦合的制粒粒径、粒径分布、粒径收率在线实时控制系统，其特征在于：包括制粒液流量与粘接剂浓度控制模块、原料粉体失重喂料控制模块、制粒粒径与制粒收率模型预测控制模块、润湿原料粉体制粒液体积分数含量控制模块，所述制粒液流量与粘接剂浓度控制模块、粉体失重喂料控制模块、制粒粒径与粒径收率模型预测控制模块、润湿原料粉体制粒液体积分数含量控制模块均与控制系统主机相联；
2.根据权利要求1所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述制粒液流量与粘接剂浓度控制模块包括水溶剂储罐、用于输送水溶剂的水溶剂恒流泵、用于调控水溶剂恒流泵转速的第一变频器、水溶剂流量变送器、粘接剂储罐、用于输送粘接剂的粘接剂恒流泵、用于调控粘接剂恒流泵转速的第二变频器、粘接剂流量变送器、用于调控制粒液流量与粘接剂浓度的双闭环比值控制器和用于水溶剂与粘接剂快速均匀混合制备制粒液的小型单螺杆混合装置，所述第一变频器、水溶剂流量变送器、第二变频器和
3.根据权利要求2所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述制粒粒径与制粒收率模型预测控制模块包括制粒粒径在线检测系统、制粒粒径、制粒收率与润湿原料粉体的制粒液体积分数含量与表面能、制粒液粘接剂浓度的协同耦合关联预测模型、制粒粒径与制粒收率模型预测控制器，所述制粒粒径在线检测系统、制粒粒径与制粒收率模型预测控制器均与控制系统主机相联，所述制粒粒径、制粒收率与润湿原料粉体的制粒液体积分数含量、润湿原料粉体表面能、及粘接剂浓度的协同耦合关联预测模型通过所述制粒机的制粒过程智能数字化模拟仿真构建。
4.根据权利要求3所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述原料粉体失重喂料控制模块包括喂料控制器、称重传感器和第四变频器，所述第四变频器用于调控所述螺杆失重喂料机的螺杆驱动电机转速，所述称重传感器与喂料控制器相联，用于在线实时检测单位时间螺杆失重喂料机原料粉体的失重量，获得所述制粒机原料粉体的在线喂料速率，并将在线实时检测数据信号发送反馈给喂料控制器，所述喂料控制器根据原料粉体在线喂料速率与用户设定的喂料速率偏差，向第四变频器发送调控指令，所述第四变频器通过调整输出频率，控制所述螺杆失重喂料机的螺杆驱动电机转速，从而实现原料粉体喂料速率的实时控制；所述喂料控制器与制粒粒径、制粒收率模型预测控制器相联，所述喂料控制器将原料粉体在线喂料速率信号反馈给制粒粒径与制粒收率模型预测控制器。
5.根据权利要求3所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述制粒粒径在线检测系统包括倾斜输送流道和在线颗粒分析仪，所述倾斜输送流道设于所述制粒机出料口下方，用于将出料口的终点颗粒匀速缓慢输出，提高粒径检测精度，所述在线颗粒分析仪设于倾斜输送流道的正上方，用于实时检测终点颗粒粒径、粒径分布及粒径形貌，获得终点颗粒的d10、d50、d90、粒径跨度和制粒收率的数值，所述在线颗粒分析仪与控制系统主机相联，并将实时检测的终点颗粒d10、d50、d90、粒径跨度、制粒收率数据信号发送反馈给控制系统主机。
6.根据权利要求1所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述润湿原料粉体的制粒液体积分数含量控模块包括倾斜输送流道、用于在线实时检测终点湿颗粒湿度的多光纤探头近红外光谱检测仪、用于实时调控制粒液喷液流量与制粒螺杆原料粉体输送流量比值的流量定比控制器和用于调控所述制粒机的双螺杆驱动减速机转速的第三变频器，所述倾斜输送流道设于所述制粒机出料口下方，用于将出料口的终点颗粒匀速缓慢输出，提高粒径检测精度，所述多光纤探头近红外光谱检测仪、流量定比控制器均与控制系统主机相联；
7.根据权利要求3所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述制粒粒径、制粒收率与润湿原料粉体的制粒液体积分数含量与表面能、制粒液粘接剂浓度的协同耦合关联预测模型的构建方法，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述制粒粒径与制粒收率模型预测控制器是在控制系统主机上编写所述步骤S15中获得的制粒粒径d90、制粒收率Y与润湿原料粉体的制粒液体积分数含量、润湿原料粉体表面能、制粒液粘接剂浓度的协同耦合关联控制预测模型、制粒收率Y与螺杆转速协同耦合关联控制预测模型、及对应关联控制预测模型的控制算法的嵌入式计算程序，使制粒粒径与制粒收率模型预测控制器能通过在线实时调控润...
【技术特征摘要】
1.一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，应用于固体口服制剂连续化双螺杆湿法制粒机，是一种基于润湿原料粉体制粒液体积分数含量与表面能、粘接剂浓度、制粒液流量多参数协同耦合的制粒粒径、粒径分布、粒径收率在线实时控制系统，其特征在于：包括制粒液流量与粘接剂浓度控制模块、原料粉体失重喂料控制模块、制粒粒径与制粒收率模型预测控制模块、润湿原料粉体制粒液体积分数含量控制模块，所述制粒液流量与粘接剂浓度控制模块、粉体失重喂料控制模块、制粒粒径与粒径收率模型预测控制模块、润湿原料粉体制粒液体积分数含量控制模块均与控制系统主机相联；
2.根据权利要求1所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述制粒液流量与粘接剂浓度控制模块包括水溶剂储罐、用于输送水溶剂的水溶剂恒流泵、用于调控水溶剂恒流泵转速的第一变频器、水溶剂流量变送器、粘接剂储罐、用于输送粘接剂的粘接剂恒流泵、用于调控粘接剂恒流泵转速的第二变频器、粘接剂流量变送器、用于调控制粒液流量与粘接剂浓度的双闭环比值控制器和用于水溶剂与粘接剂快速均匀混合制备制粒液的小型单螺杆混合装置，所述第一变频器、水溶剂流量变送器、第二变频器和粘接剂流量变送器均与双闭环比值控制器相联，所述双闭环比值控制器与控制系统主机相联；
3.根据权利要求2所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述制粒粒径与制粒收率模型预测控制模块包括制粒粒径在线检测系统、制粒粒径、制粒收率与润湿原料粉体的制粒液体积分数含量与表面能、制粒液粘接剂浓度的协同耦合关联预测模型、制粒粒径与制粒收率模型预测控制器，所述制粒粒径在线检测系统、制粒粒径与制粒收率模型预测控制器均与控制系统主机相联，所述制粒粒径、制粒收率与润湿原料粉体的制粒液体积分数含量、润湿原料粉体表面能、及粘接剂浓度的协同耦合关联预测模型通过所述制粒机的制粒过程智能数字化模拟仿真构建。
4.根据权利要求3所述的一种连续化双螺杆湿法制粒控制系统，其特征在于：所述原料粉体失重喂料控制模块包括喂料控制器、称重传感器和第四变频器，所述第四变频器用于调控所述螺杆失重喂料机的螺杆驱动电机转速，所述称重传感器与喂料控制器相联，用于在线实时检测单位时间螺杆失重喂料机原料粉体的失重量，获得所述制粒机原料粉体的在线喂料速率，并将在线实时检测数据信号发送反馈给喂料控制器，所述喂料控制器根据原料粉体在线喂料速率与用户设定的喂料速率偏差，向第四变频器发送调控指令，所述第四变频器通过调整输出频率，控制所述螺杆失重喂料机的螺杆驱动电机转速，从而实现原料粉体喂料速率的实时控制；所述喂料控制器与制粒粒径、制粒收率模型预测控制器相联，所述喂料控制器将原料粉体在线喂料速率信号反馈给制粒粒径与制...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘振峰，周国发，黄德杰，彭云龙，张升军，杨春艳，
申请(专利权)人：宜春万申智能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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