[发明专利]一种熔融物料混合过程监测方法及系统

说明书

本发明提供一种熔融物料混合过程监测方法及系统，方法包括：混料罐内，将一种或多种原料药均匀分散在熔融基质中进行搅拌；采用双光源光束聚焦于混料罐的监测视窗内侧，近红外光谱仪得到反射回来的近红外吸收光谱进行信号预处理；使用标准白板进行重复性试验，多次采集经过混合物料反射回来的近红外吸收光谱并进行信号预处理；通过光谱差异度计算方法分析采集的近红外吸收光谱，量化近红外吸收光谱的变化率生成混合均匀度指标。本发明开发了用于熔融物料混合过程非侵入性监测方法及系统，以光谱偏差作为混合均匀度指标，可快速判定物料的混合过程终点，解决了熔融物料混合均匀度缺少在线判断方法、监测探头污染等问题。

技术领域

本发明属于药品生产领域，涉及药品物料混合方向，具体涉及一种熔融物料混合过程监测方法及系统。

背景技术

药品生产过程通常由多个单元步骤组成，每个步骤应给予监测与控制，来确保符合质量要求。混合过程处于药品生产过程的前端，影响最终产品的质量一致性。因此如何监控混合过程及确定混合终点对整个生产过程至关重要。目前，制药行业通常使用离线取样测定，采用化学、光谱等分析方法确定样品的组成来评估混合物的含量均匀性。传统的方法费时费力，干扰混合过程，甚至破坏混合平衡，产生误差。且此类方式容易造成样品破坏，增加药品污染风险。

作为应用广泛的过程分析工具，近红外具备快速便捷、信息丰富、易于与光纤耦合进行远距离测量等优势。通常，建立校准模型可进行快速定量测定，但是开发模型需要进行大量的实验，在模型建立后，对校准模型的维护和更新也较为复杂，在一定程度上阻碍了其实际应用。

在均匀度的研究方面，采用不同的光谱技术来评判混合终点，如近红外光谱、拉曼光谱、光导荧光光谱等，常用的判定标准有：①基于样本估算的标准差(STDEV)曲线变平并与波长横轴平行的时间，检测原理是达到混合终点时热力学驱动力趋于零；②标准差—混合时间曲线上的拐点；③将各时间点的预测组分浓度与粉末分散率确定的目标浓度进行比较。

针对熔融物料混合过程缺乏有效的监测手段，且存在监测探头污染等问题，开展相关研究。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种熔融物料混合过程监测方法及系统，利用近红外光谱技术快速无损的特点，开发了用于熔融料液混合过程非侵入性监测的方法系统，以光谱偏差作为混合均匀度指标，可快速判定物料混合过程终点，解决了熔融物料混合均匀度缺少在线判断方法、监测探头污染等问题。

在本发明的第一个方面，提供一种熔融物料混合过程监测方法，方法步骤包括：

步骤S1、混料罐内，将一种或多种原料药均匀分散在熔融基质中，采用搅拌器进行搅拌；

步骤S2、采用双光源光束聚焦于混料罐的监测视窗内侧以监测物料混合过程中的物料状态，以平行的近红外光束透过监测视窗的玻璃，两束光聚焦于监测视窗的第二端面，不同类型的物料以及不同的物料状态形成的吸收光谱不同，近红外光谱仪得到反射回来的近红外吸收光谱进行信号预处理；

步骤S3、使用标准白板进行重复性试验以减少误差，多次采集经过混合物料反射回来的近红外吸收光谱并进行信号预处理；

步骤S4、通过光谱差异度计算方法分析步骤S3中的近红外吸收光谱中的变化趋势以判断混料罐内物料混合的均匀程度，量化近红外吸收光谱的变化率生成混合均匀度指标。

在一个优选实施方式中，所述光谱差异度计算方法包括移动窗标准偏差法、平均光谱移动窗标准差法、差分光谱移动窗标准差法和F-test法。

在一个优选实施方式中，所述步骤S1之前，首先分别存取物料在打开和关闭光源条件下白板的反射光强图谱。

在一个优选实施方式中，步骤S2和步骤S3中的所述信号预处理包括：去除含有噪声的“毛刺”信号以获得“平滑”的真实曲线信号，然后选择卷积平滑结合标准正则变换法进行预处理以消除光谱基线漂移。