黃桂榮

(江西國藥有限責任公司，江西 南昌 330052)

1 引言

當前，國內(nèi)藥品生產(chǎn)的競爭日益激烈，生產(chǎn)高質(zhì)量低成本的藥品是藥品生產(chǎn)企業(yè)生存的關(guān)鍵，也是贏得更多消費者的法寶，降低消耗，節(jié)約能源是降低產(chǎn)品成本的重要手段。因此，在藥品生產(chǎn)中利用先進的生產(chǎn)設備和自動控制技術(shù)來保證生產(chǎn)質(zhì)量;智能化、高精度的計量儀器儀表在藥品生產(chǎn)中得到了廣泛應用。在藥品生產(chǎn)的每個環(huán)節(jié)，從原料藥的發(fā)酵、提煉及干燥成品的每個環(huán)節(jié)，都需要對藥品的中間體進行溫度測量和控制，以保證藥品工藝質(zhì)量的穩(wěn)定性。溫度測量儀器在生產(chǎn)控制過程中就顯得十分重要。下面就溫度測量儀器在藥品干燥中的應用進行探討。

2 溫度測量的分類

溫度測量按測溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。

接觸式測溫儀表比較簡單、可靠，測量精度高;但因測溫傳感器與被測物質(zhì)需要進行充分的熱交換，且需要一定的時間才能達到熱平衡，所以存在測溫的延遲現(xiàn)象;同時受耐高溫材料和藥品本身的特性限制，不能用很高的溫度進行干燥和測量，必須采取一些有效的控制方式來進行溫度控制，以保證藥品的干燥度和質(zhì)量。通常用的接觸式測溫儀器一般是雙金屬溫度計、熱電阻、熱電偶等。

非接觸式儀表測溫是通過熱輻射原理來測量溫度的，測溫傳感器不需與被測物質(zhì)直接接觸，測溫范圍廣，不受測溫上限的限制，反應速度比較快;設計、安裝、調(diào)試方便。非接觸式測溫儀表一般指紅外測溫儀。

3 接觸式測溫儀器的選型與應用

雙金屬溫度計、熱電阻、熱電偶接觸式測溫元件在制藥生產(chǎn)中主要用于鍋爐蒸汽溫度、熱風管道溫度或者反應罐溫度的測量，通過在測量設備上打孔固定。所測量的溫度變化不大，變化緩慢，控制要求不高的測溫場合。

熱電阻作為溫度測量傳感器可以直接測量生產(chǎn)過程中的－200℃ ～500℃溫度，熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時本身的電阻也隨之變化的特性來測量溫度的，所測的藥品溫度就是依據(jù)這個原理來測量的。

現(xiàn)代化的數(shù)字顯示技術(shù)充分應用了PLC的模擬量輸入模板，根據(jù)PLC的模擬量輸入模板決定電壓、電流輸入方式，最新的Pt100熱電阻、熱電偶都帶有轉(zhuǎn)換模塊，可以直接提供4～20mA的電流，使抗干擾性、通用性得到提高。熱電偶用來直接測量各種生產(chǎn)過程中0～1800℃范圍內(nèi)的流體、蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。它是由兩種不同成分的導體兩端接合成回路，當兩接合點溫度不同時，就會在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電勢。當熱電偶的工作端與參照端存在溫差時，熱電偶的熱電勢將隨著測量端溫度升高而增長，其大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關(guān)，與熱電極的長度、直徑無關(guān)。轉(zhuǎn)換器可將熱電偶產(chǎn)生的熱電勢轉(zhuǎn)換為4～20mA的電流信號。熱電阻作為溫度測量傳感器可以直接測量各種生產(chǎn)過程中 －200℃ ～+500℃范圍內(nèi)的液體和氣體介質(zhì)以及固體表面的溫度。熱電阻是利用物質(zhì)在溫度變化時本身電阻也隨之變化的特性來測量溫度，所測的溫度是感溫元件所在測量范圍內(nèi)一定時間的平均溫度。如果熱電阻、熱電偶輸出為標準的4～20mA的電流信號，需將SIEMENS的模擬量輸入模板的量程卡設為電流，PLC編程中可以調(diào)用SIEMENS的標準功能FC105SCALE使模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號用于控制。如果熱電阻沒有轉(zhuǎn)換為標準的4～20mA的輸出電流信號，熱電阻的接線可以直接與模擬量輸入模板連接。使用時必須把SIEMENS的模擬量輸入模板的量程卡設為PT100選項，PLC編程中溫度值是模擬通道整數(shù)輸入值的1/10。

4 自動控制系統(tǒng)在蟲草菌粉干燥中的應用

電熱干燥箱被廣泛應用于藥品的干燥過程，電熱干燥箱主要由工作室、鼓風裝置、自動控制系統(tǒng)組成，用蒸汽作為熱源。適用于干燥、熱處理及其加熱，配套的鼓風裝置可促成箱內(nèi)熱空氣機械對流，溫度均勻藥品置于其內(nèi)進行烘干可獲的一致的結(jié)果，其工作室溫度可用溫度計測量，最高工作溫度可達300℃，在此范圍內(nèi)可任意選定工作溫度，選定溫度后可借助自動控制系統(tǒng)使工作室溫度恒定。

在早期的生產(chǎn)過程控制中，對溫度的測量不受重視，測溫元件較少，溫度控制要求也不高。傳統(tǒng)的電熱干燥箱由雙金屬溫度計測溫，沒有自動控制裝置，測溫反應遲緩，干燥溫度約為110℃左右，干燥溫度高，干燥質(zhì)量不理想，能耗高。

隨著技術(shù)進步和控制要求的逐步提高，在蟲草生產(chǎn)控制中，測溫元器件逐步增多，不僅要測量蟲草發(fā)酵溫度、熱風溫度，對蒸汽溫度、對提煉溫度等也進行測量，測量點大大增加，溫度控制回路功能逐步完善，大部分溫度測量信號作為反饋信號參與PID控制，使生產(chǎn)過程工作在所要求的范圍之內(nèi)，從而提高對產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定控制，提高生產(chǎn)率，降低能耗。

針對原設備現(xiàn)狀，我們對原電熱干燥箱進行改造。測溫元件采用PT100鉑電阻進行測量，具有反應靈敏和信號可以遠程輸送的特點，通過對溫度點進行溫度測試及更換測溫位置的實驗來確定自動控溫的溫度及控溫點，使用PT100的熱電阻來測量干燥箱中的溫度，PT100熱電阻將溫度信號變?yōu)殡娮栊盘?，傳輸?shù)綗o紙記錄儀，通過無紙記錄儀設定控溫溫度，通過控制電磁閥的開關(guān)來控制進氣閥的開度，將干燥箱的烘干溫度控制在85℃，從而大大減小了蒸汽消耗，節(jié)能效果顯著。

電熱干燥箱自動控制圖

5 主要技術(shù)經(jīng)濟指標和效益自查情況

一個干燥箱內(nèi)蟲草半成品的重量為350kg，含水量為50%，干燥箱烘干后重量為 150kg，含水量降低至7% 。原干燥箱的烘干溫度為110℃，現(xiàn)干燥箱的烘干溫度為85℃ 。按工程計算:通過焓熵表查85℃的飽和水蒸氣和110℃的飽和水蒸氣焓值，利用焓值差計算所節(jié)約熱量焓值差 =461.33－355.92=105.41千焦爾/公斤，105410/4.182千卡/噸 =25206千卡/噸;水蒸氣的重量大概是350×50% －150×7%=175－10.5=164.5公斤;即每個干燥箱每批次節(jié)約的熱量為25206×0.1645=4146.387 千卡。

總之，溫度測量在生產(chǎn)控制過程中十分重要。溫度測量和控制精度不高，將直接影響藥品的內(nèi)在質(zhì)量。必須從選型開始就嚴謹細致，使用過程中，加強維護和校驗，使測溫元器件發(fā)揮應有的性能，保證藥品的工藝質(zhì)量，節(jié)能降耗，提高企業(yè)的竟爭能力。