在線檢測混料機混料均勻度
一、AOTF 近紅外技術(shù)用于混料分析的優(yōu)勢
目前，NIRS技術(shù)已成功應(yīng)用于谷物、煙草和化工等諸多行業(yè)產(chǎn)品的分析測試中，并成 為當(dāng)前國際上研究的熱門課題。國外應(yīng)用該技術(shù)在西藥成分檢測與質(zhì)量控制方面已相對比較 成熟，2002 年美國 FDA 已把該項技術(shù)作為一種標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法。國內(nèi)在近紅外光譜分析 領(lǐng)域也取得了重要進展。《中華人民共和國藥典》2005 版已將“近紅外分光光度法指導(dǎo)原 則”列入目錄。近年來，NIRS 技術(shù)已初步顯示出它在制藥分析領(lǐng)域應(yīng)用中的巨大潛力。
AOTF 近紅外憑借其檢測速度快、對樣品不需要預(yù)處理以及儀器全固化設(shè)計產(chǎn)生的優(yōu)異 抗震性能等優(yōu)勢，使其特別適合于做混料過程的在線檢測。AOTF 近紅外儀器不僅能夠完成 其他近紅外技術(shù)所能夠完成的檢測分析，其他近紅外分析技術(shù)解決不了或技術(shù)存在缺陷的分 析項目，AOTF 近紅外技術(shù)也可以很好的解決。
綜合 AOTF 近紅外技術(shù)的特點，AOTF 近紅外光譜儀特別適合于做混料過程的在線檢 測工作：
? 儀器采用 AOTF 分光系統(tǒng)，分光與切換全部采用光電控制，掃描速度非常快，可以達 到 16000 波長點/秒（32 次/秒）。對于這樣的分析速度，完全能夠滿足混料實時檢測 的需要。
???? AOTF 為全固化分光器件。無移動部件，抗震性能好，光譜儀光學(xué)部件采用全密封設(shè)計， 不受環(huán)境（如溫度、濕度、粉塵等）影響，儀器在線工作穩(wěn)定。因此，儀器可安裝在混 料機上，節(jié)省了光纖費用，而儀器與計算機之間的信號傳輸采用無線傳輸。
???? AOTF 近紅外光譜儀通過藍寶石視窗對混料機中的混料均勻度進行分析。完美的重力傳感技術(shù)，確保采集光譜的有效性，只有在視窗前有物料時才會觸發(fā)儀器工作。
? 采用 AOTF做混料均勻度分析，不需要建立數(shù)學(xué)模型，直接通過光譜比對，實時顯示混 料均勻度變化趨勢，快捷高效。
? 采用電子信號控制掃描。波長切換快，重現(xiàn)性好，程序化的波長控制，滿足了實時快速 檢測的需要。采用雙光路設(shè)計，參比光路和測樣光路，極大提高儀器的抗干擾能力。因 此，儀器在實際應(yīng)用中不必掃描背景信息，在儀器內(nèi)部自動完成背景過濾，直接得到就 是比較純正的近紅外有效信號。
AOTF 光譜儀可以選擇任何一個波長范圍進行連續(xù)掃描，可以根據(jù)被測物質(zhì)的有效波段進行選取掃描，不僅更合理，而且縮短掃描的時間，消除干擾信息，使測量的結(jié)果更準(zhǔn)確。
AOTF 近紅外光譜儀采用一體化全密封設(shè)計，無任何移動部件，保證了儀器在任何環(huán)境下都 能夠長期穩(wěn)定可靠運行，測量的數(shù)據(jù)可信度高。另外，儀器外部采用全不銹鋼板防爆設(shè)計， 堅固耐用，適用不同的車間環(huán)境。
AOTF 儀器內(nèi)部構(gòu)造簡單，使穿行于設(shè)備內(nèi)的光徑是簡短的，保證了光程設(shè)計的最短 化，使光能量的損失減少到最低，保證最大的光學(xué)效能輸出，信噪比非常高，比傅立葉型儀 器高 100 倍。信噪比這個指標(biāo)對近紅外儀器來說，是個非常重要的指標(biāo)。如果儀器的信噪 比低，那么在檢測的時候就不能取得足夠多的有效信號，一些含量很低的物質(zhì)就無法檢測， 比如 ppm 級含量的物質(zhì)；相反，如果儀器的信噪比高，則取得的信號強度就大，AOTF 近 紅外可以檢測到某些 ppm 級含量的物質(zhì)。因此這一點上，AOTF 突破了近紅外不能檢測 ppm 含量物質(zhì)的傳統(tǒng)觀念。
AOTF 近紅外光譜儀用于混料機的在線檢測不僅能夠做混料均勻度的定性檢測，還可 以通過建立數(shù)學(xué)模型做精度很高的定量分析。由于 AOTF 的信噪比較傅立葉變換技術(shù)高100 倍，因此，AOTF 技術(shù)可以對藥物中痕量物質(zhì)進行含量檢測，多次的實驗已經(jīng)證明，在液體 狀態(tài)下可以對 ppm 含量的物質(zhì)準(zhǔn)確檢測，在粉末狀態(tài)下，可以有效檢測幾十個 ppm 的含 量。AOTF 近紅外儀器以其優(yōu)異的在線性能，對藥物的混合全過程進行檢測，為生產(chǎn)工藝的 提高提供有力的數(shù)據(jù)支持。在世界 500 強的企業(yè)中已經(jīng)應(yīng)用 AOTF 近紅外光譜儀的客戶有 100 多家，如輝瑞、葛蘭素史克等制藥企業(yè)，目前在高端客戶應(yīng)用當(dāng)中是最多的。AOTF 將 分析從實驗室轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場和在線，是近紅外技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的必然趨勢。
二、案例分析
? ? ? 美國 BRIMROSE 公司具有 20 多年 AOTF 近紅外在醫(yī)藥行業(yè)應(yīng)用的經(jīng)驗，精心開發(fā) 的 Luminar4030 型號是混料機專用近紅外儀器，在全球擁有 4000 多臺/套正在使用中，為 客戶創(chuàng)造著豐厚的價值。如國際上一些知名品牌的制藥公司輝瑞、拜耳、阿斯利康、葛蘭素 史克等均為美國 BRIMROSE 公司的客戶。混料過程是制藥過程中一個非常重要的環(huán)節(jié)， 對成品藥的藥效有著至關(guān)重要的影響。 Luminar 4030 真正意義上解決了在混合過程中混合均勻度的問題，實現(xiàn)了混料過程中對混合均勻度的實時在線檢測，提高了工作效率，使產(chǎn) 品的質(zhì)量得到了有力的保證。 此外，該儀器還可在實驗室中應(yīng)用，對藥品中的有效成分進 行定量分析，同時還可用來檢測微生物，提高了實驗室分析的工作效率。
以承德頸復(fù)康藥業(yè)集團有限公司為例，采用的儀器是 Luminar 4030 近紅外光譜儀。腰 痛寧膠囊是承德頸復(fù)康藥業(yè)的主打產(chǎn)品，它是根據(jù)中醫(yī)藥理論選用馬錢子、乳香、沒藥、全 蝎、僵蠶、甘草等十多位中藥組成，經(jīng)現(xiàn)代中藥學(xué)理論加工制成。諸藥配伍，共奏溫經(jīng)通絡(luò)、 祛風(fēng)散寒、祛濕止痛之功效。
? ? ?? 腰痛寧制劑的混料采用的是常州市震華干燥設(shè)備有限公司生產(chǎn)的EYH-1500A 滾式(二 維)混合機。該混料機在以 9 r/min 旋轉(zhuǎn)的同時，還在以 5 r/min 的速度在搖擺，運動軌跡比 較復(fù)雜。在采用 AOTF 近紅外儀器之前，由于不知道混料中的物料的實際均勻度，普遍都 采用較長的混料時間，一般都混 5 個小時。這主要是因為混料的某些組分是有毒成分，必須混料達到足夠的均勻，否則是要出事故的。這樣的生產(chǎn)效率（一天 8 個工作小時），一 般一天最多混兩罐料，有時候一罐混不完，第二天再接著混。
? ? ?? 在混料的傳統(tǒng)觀念上，頸復(fù)康的技術(shù)人員普遍認(rèn)為混料的時間越長，物料的狀態(tài)均勻。 采用了 AOTF近紅外檢測技術(shù)之后，在混料的光譜趨勢圖上分析，一般在混料 20 分鐘至 1 小時時，物料基本上已經(jīng)達到了均勻的狀態(tài)。再往后延長混料時間，均勻度也不會有太大的波動，甚至有時候會出現(xiàn)不均勻的情況。這個分析結(jié)果與混料機廠家給的理論混料時 間 20 分鐘是相吻合的。為了慎重期間，我們集中對 10 罐料的混合過程進行了取樣分析。 最終，調(diào)整混料工藝時間為1個小時，這樣的調(diào)整大大的提高了混料的工作效率。以前一天 最多混兩罐料，現(xiàn)在一天可以混 5 罐料，甚至 6 罐料，生產(chǎn)效率提高了 4 倍多。
如上圖所示為AOTF近紅外在線檢測的混料均勻度的MBSD趨勢線示意圖，由于 Luminar4030儀器對混料均勻度的判斷是通過光譜比對的方式進行的，所以不需要建立數(shù)學(xué) 模型，直接顯示的光譜間的差異，MBSD值越低樣品狀態(tài)越均勻。
三、結(jié)論
? ? ?? 對制藥企業(yè)來說，混料是幾乎每種藥品都會有的一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，混料均勻度好壞直接 影響到成品藥的藥效。對混料均勻度的檢測，一般的做法是在認(rèn)為混料均勻的時刻停機，然 后在混料罐中物料的不同部位取樣進行實驗室化驗分析，如果其中某種成分的含量值一致的 話，即認(rèn)為混料達到均勻。由于該做法的時效性差，所以一般確定混料均勻的時刻后，以后 就不再做化驗分析，以該時間來進行混料。對混料過程的理解僅憑經(jīng)驗和實驗，無法提供精 確有效的信息，無法對藥物在混料過程中產(chǎn)生的質(zhì)量問題進行跟蹤。目前的制藥企業(yè)對混料 均勻度沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法，普遍都是采用延長混料時間的方法來確保最終混料的均 勻，但這樣做往往是大大降低了生產(chǎn)效率，而最后的混料的均勻度也不能保證。
采用AOTF近紅外光譜儀進行混料均勻度檢測，無須建模，快速高效。儀器直接安裝在 混料機上，儀器隨混料機一起轉(zhuǎn)動，通過藍寶石視窗對混料的均勻度進行在線實時的檢測分 析。分析結(jié)果以MBSD趨勢圖和數(shù)據(jù)表的形式給出，簡明、直觀，對混料過程中的混料均勻 度情況一目了然，大大縮短了混料時間，提高了混料的效率。
AOTF近紅外光譜儀對混料過程中的物料均勻度情況進行分析，驗證分析的結(jié)果完全能夠達到實際應(yīng)用的要求，具有巨大的應(yīng)用價值：
（1）采用近紅外儀器對混料的均勻度進行非接觸、無損測量，綠色環(huán)保、快速高效。AOTF近紅外儀器抗震性好，能夠隨混料機一起旋轉(zhuǎn)，在線檢測混料的均勻度。
（2）快速高效，節(jié)省成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。對均勻度的分析是以光譜比對的方式來實 現(xiàn)的，無須取樣分析，無須建立數(shù)學(xué)模型，速度快，實時顯示混料的均勻度變化情況。
（3）實時分析，提高工作效率。通過在線觀察近紅外分析的均勻度趨勢線，可以實時知道 混料的均勻度情況。一般可提高工作效率4-5倍，而且減少了因人為操作所產(chǎn)生的批次性差異， 保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。
