流動層造粒は中薬顆粒製剤の製造に広く用いられているが、従来の造粒プロセスは操作員が流動層内の物料状態を観察し、経験に基づいて風量や噴霧速度を手動で調整することに依存しており、時間と労力を要し、知能化レベルが不足しているという問題がある。そこで、本論文では近赤外分光法に基づく流動値フィードバック制御システムを構築し、その制御性能を評価した。本システムは流動層造粒工程中の近赤外スペクトルをリアルタイムに取得し、物料の運動状態を解析して流動値指標を算出する。続いて、システムは流動値指標に基づき、あらかじめ設定された制御ルールに従って噴霧システム内の蠕動ポンプ回転速度を自動調整し、噴霧速度の動的制御を実現して流動値のリアルタイムフィードバック制御を達成する。実験結果は、本フィードバック制御システムが流動状態の悪化時に流動層の不安定現象の発生を効果的に防止し、流動値が良好な場合には噴霧を加速して造粒時間を短縮し、生産効率を向上させることを示した。手動制御方式と比較して、自動制御システムの噴霧時間は20%以上短縮され、流動値制御の面では手動制御と同等であった。噴霧時間の最適化において顕著なメリットを示した。また、送風温度、送風量、霧化圧力などの工程条件変化による干渉状態においても、良好な適用性と安定性を示した。したがって、構築した近赤外分光に基づく流動層造粒工程の流動値フィードバック制御システムは安定性と信頼性を有し、流動層造粒のスマート製造に強力な技術支援を提供できる。

近赤外分光法;流動層造粒;流動値解析;フィードバック制御;自動制御