[发明专利]一种中药/天然植物提取的数学建模方法

说明书

本申请公开了一种中药/天然植物提取的数学建模方法，该方法首先根据提前设置好初始温度，人工给定罐体一个相应的蒸汽阀门开度；经过一定的时间使罐内温度达到了给定的初始温度后，再根据给定达到稳定时的温度相应增大蒸汽阀门开度，让罐内温度达到给定的稳定温度。这个过程可以通过人机交互控制温度的变化，为了把输入和输出的变量动态表示出来，可以每隔20s对罐体温度进行一次采集，然后把采集的数据集送入matlab的曲线拟合工具箱进行拟合。对于温度和压力的解耦，主要采用神经元的PID控制进行解耦，通过PID控制可以调整温度升降过程中的一些关键参数，从而实现对工艺参数的控制。本申请可以对相应参数实现更好的预测，从而提高新药开发的提取效率。

技术领域

本本申请涉及中药/天然植物提取技术领域，特别涉及一种中药/天然植物提取的数学建模方法。

背景技术

随着人民生活水平日益提高以及老龄化社会的到来，人类疾病谱发生了巨大变化，对中药/天然植物需求越来越高，迫切需要继承、发展、利用好中医配方。但是我国在中药/天然植物的产品生产过程中，自动化程度低尤其是提取技术欠缺，特别是提取工艺参数不详细以及工艺粗略，导致新药开发在提取效率问题上尤为明显。提取环节是中药产品生产的基础，而且提取环节中合理的工艺参数是整条工艺路线的重要指标。在提取技术方面，工艺参数是决定整条工艺路线质量的关键因素。在生产过程中，工艺参数是各细小环节的重要指标(包括罐内温度，罐内压力等等)。在生产中，如果没有严格控制好工艺参数，可能导致药物中损失严重以至于影响产品质量。

目前存在的提取技术有：蒸汽加热法、超声波提取法、微波萃取法、压差式提取法等等。

蒸汽加热法是目前药物提取最常用的方法，这种方法通过在提取罐内加入预先配好的药材和一定比例的纯净水，然后通过蒸汽加热的方法使药液中的有效成分从固态转换为液态和气态。但是蒸汽加热的过程中，对于固态转变成液态以及气态在量的方面没能实现很好的控制。尤其是罐内的温度与压力值不明确，导致提取精度没有达到理想的标准。

超声波提取法可以缩短提取时间、降低提取温度。但是在操作时，超声波噪音较大而且穿透范围很短，这不利于一些罐式设备的产业化。

微波萃取的适用范围比较广泛，主要是因为萃取效率高而且能量可控，这大大缩短了提取时间。然而，考虑到微波萃取与超声波提取一样，在穿透力方面存在局限性，而且成本高、辐射大，因此微波萃取的产业化前景也不是很好。

压差式提取法具有提取温度低，能耗相对较低等优点，但是整套装置必须在高压下进行，因此需要高额成本。

总的来说，一系列新技术在中药/天然植物提取中不断进行尝试，但基于医药行业的特殊性，新技术在新品种的应用中从开发到产业化需要8～12年的时间；而对于现产中药品种，技术改造必须达到“工艺无质的改变”的法规要求。

发明内容

本申请的目的是提供一种中药/天然植物提取的数学建模方法，该方法在现有蒸汽加热法的基础上，通过对工艺参数建立的数学模型，不仅可以在数值上有效控制相关参数在一种状态到另一种状态的转变，而且能够在给定的条件下对现象进行科学的评估并且预测系统的状态，可有效地解决现有提取方法不能对关键工艺参数进行有效控制的问题。

为了实现上述任务，本申请采用以下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种中药/天然植物提取的数学建模方法，包括以下步骤：

步骤1，建立提取装置的罐体内从初始温度到平衡温度的系统模型

在中药/天然植物提取过程中，从初始温度到平衡温度的系统模型表示为：

G1(s)＝K₁e^-ts/(T₁s+1)