黄桂荣

(江西国药有限责任公司，江西 南昌 330052)

1 引言

当前，国内药品生产的竞争日益激烈，生产高质量低成本的药品是药品生产企业生存的关键，也是赢得更多消费者的法宝，降低消耗，节约能源是降低产品成本的重要手段。因此，在药品生产中利用先进的生产设备和自动控制技术来保证生产质量;智能化、高精度的计量仪器仪表在药品生产中得到了广泛应用。在药品生产的每个环节，从原料药的发酵、提炼及干燥成品的每个环节，都需要对药品的中间体进行温度测量和控制，以保证药品工艺质量的稳定性。温度测量仪器在生产控制过程中就显得十分重要。下面就温度测量仪器在药品干燥中的应用进行探讨。

2 温度测量的分类

温度测量按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。

接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度高;但因测温传感器与被测物质需要进行充分的热交换，且需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象;同时受耐高温材料和药品本身的特性限制，不能用很高的温度进行干燥和测量，必须采取一些有效的控制方式来进行温度控制，以保证药品的干燥度和质量。通常用的接触式测温仪器一般是双金属温度计、热电阻、热电偶等。

非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温传感器不需与被测物质直接接触，测温范围广，不受测温上限的限制，反应速度比较快;设计、安装、调试方便。非接触式测温仪表一般指红外测温仪。

3 接触式测温仪器的选型与应用

双金属温度计、热电阻、热电偶接触式测温元件在制药生产中主要用于锅炉蒸汽温度、热风管道温度或者反应罐温度的测量，通过在测量设备上打孔固定。所测量的温度变化不大，变化缓慢，控制要求不高的测温场合。

热电阻作为温度测量传感器可以直接测量生产过程中的－200℃ ～500℃温度，热电阻是利用物质在温度变化时本身的电阻也随之变化的特性来测量温度的，所测的药品温度就是依据这个原理来测量的。

现代化的数字显示技术充分应用了PLC的模拟量输入模板，根据PLC的模拟量输入模板决定电压、电流输入方式，最新的Pt100热电阻、热电偶都带有转换模块，可以直接提供4～20mA的电流，使抗干扰性、通用性得到提高。热电偶用来直接测量各种生产过程中0～1800℃范围内的流体、蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。它是由两种不同成分的导体两端接合成回路，当两接合点温度不同时，就会在回路内产生热电势。当热电偶的工作端与参照端存在温差时，热电偶的热电势将随着测量端温度升高而增长，其大小只与热电偶材料和两端的温度有关，与热电极的长度、直径无关。转换器可将热电偶产生的热电势转换为4～20mA的电流信号。热电阻作为温度测量传感器可以直接测量各种生产过程中 －200℃ ～+500℃范围内的液体和气体介质以及固体表面的温度。热电阻是利用物质在温度变化时本身电阻也随之变化的特性来测量温度，所测的温度是感温元件所在测量范围内一定时间的平均温度。如果热电阻、热电偶输出为标准的4～20mA的电流信号，需将SIEMENS的模拟量输入模板的量程卡设为电流，PLC编程中可以调用SIEMENS的标准功能FC105SCALE使模拟信号转换为数字信号用于控制。如果热电阻没有转换为标准的4～20mA的输出电流信号，热电阻的接线可以直接与模拟量输入模板连接。使用时必须把SIEMENS的模拟量输入模板的量程卡设为PT100选项，PLC编程中温度值是模拟通道整数输入值的1/10。

4 自动控制系统在虫草菌粉干燥中的应用

电热干燥箱被广泛应用于药品的干燥过程，电热干燥箱主要由工作室、鼓风装置、自动控制系统组成，用蒸汽作为热源。适用于干燥、热处理及其加热，配套的鼓风装置可促成箱内热空气机械对流，温度均匀药品置于其内进行烘干可获的一致的结果，其工作室温度可用温度计测量，最高工作温度可达300℃，在此范围内可任意选定工作温度，选定温度后可借助自动控制系统使工作室温度恒定。

在早期的生产过程控制中，对温度的测量不受重视，测温元件较少，温度控制要求也不高。传统的电热干燥箱由双金属温度计测温，没有自动控制装置，测温反应迟缓，干燥温度约为110℃左右，干燥温度高，干燥质量不理想，能耗高。

随着技术进步和控制要求的逐步提高，在虫草生产控制中，测温元器件逐步增多，不仅要测量虫草发酵温度、热风温度，对蒸汽温度、对提炼温度等也进行测量，测量点大大增加，温度控制回路功能逐步完善，大部分温度测量信号作为反馈信号参与PID控制，使生产过程工作在所要求的范围之内，从而提高对产品质量的稳定控制，提高生产率，降低能耗。

针对原设备现状，我们对原电热干燥箱进行改造。测温元件采用PT100铂电阻进行测量，具有反应灵敏和信号可以远程输送的特点，通过对温度点进行温度测试及更换测温位置的实验来确定自动控温的温度及控温点，使用PT100的热电阻来测量干燥箱中的温度，PT100热电阻将温度信号变为电阻信号，传输到无纸记录仪，通过无纸记录仪设定控温温度，通过控制电磁阀的开关来控制进气阀的开度，将干燥箱的烘干温度控制在85℃，从而大大减小了蒸汽消耗，节能效果显著。

电热干燥箱自动控制图

5 主要技术经济指标和效益自查情况

一个干燥箱内虫草半成品的重量为350kg，含水量为50%，干燥箱烘干后重量为 150kg，含水量降低至7% 。原干燥箱的烘干温度为110℃，现干燥箱的烘干温度为85℃ 。按工程计算:通过焓熵表查85℃的饱和水蒸气和110℃的饱和水蒸气焓值，利用焓值差计算所节约热量焓值差 =461.33－355.92=105.41千焦尔/公斤，105410/4.182千卡/吨 =25206千卡/吨;水蒸气的重量大概是350×50% －150×7%=175－10.5=164.5公斤;即每个干燥箱每批次节约的热量为25206×0.1645=4146.387 千卡。

总之，温度测量在生产控制过程中十分重要。温度测量和控制精度不高，将直接影响药品的内在质量。必须从选型开始就严谨细致，使用过程中，加强维护和校验，使测温元器件发挥应有的性能，保证药品的工艺质量，节能降耗，提高企业的竟争能力。