制造业是国民经济的主体。如今，工业4.0智能化时代、“互联网＋”时代即将到来，“互联网＋制造业”将成为全球制造业发展的新趋势。《中国制造2025》提出要加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展^[1-4]，《药品生产质量管理规范（2010年修订）》及其附录“计算机化系统”、《药品数据管理规范（征求意见稿）》《药品记录与数据管理要求（试行）》《中华人民共和国电子签名法》等制药行业法规及标准也均对智能制造与权限管理提出了明确要求^[5-10]。根据以上法规要求，本文采用西门子博途v15.1自动化编程软件对中药材高温瞬时灭菌设备进行了智能化的设计建造，为论证其智能化设计各项控制功能的有效性，考察其灭菌效果，对中药材高温瞬时灭菌新设备进行了性能确认。

1 高温瞬时灭菌智能化设计

1.1 灭菌新方法概述

本次试验采用的高温瞬时灭菌新设备经中国中药协会中药新技术专业委员会认定为中药新技术产品、江苏省重点推广应用新技术新产品，拥有瞬时对药品、食品粉末进行灭菌的系统等8项发明专利和一体框架隔离式管道流通粉末灭菌系统等11项实用新型专利^[11-12]。其工作原理为：中药材按照定量给料系统设定的进料速度、搅拌旋转速度，在蒸汽桨中进行旋转，同时灭菌介质纯净过热蒸汽被送入灭菌系统，搅拌桨带动物料旋转，使物料悬浮于高速流动的过热蒸汽中，从而达到杀死微生物、实现高温瞬时灭菌的目的。在该灭菌过程中，物料受热均匀；在灭菌后，汽料分离冷却系统会将物料分离并进行急骤冷却，保证物料成分不受破坏；最后，物料会经出料阀控制送至无菌储料罐，高温瞬时灭菌工艺流程如图1所示。该高温瞬间灭菌的温度为135℃～210℃，灭菌时间为2～20 s，具有生产效率高，杀菌效果好，可连续生产，灭菌后的中药材无结块呈粉状，无需进行二次烘干、粉碎等优点^[13]，可更好地保留有效成分。而且配备的计算机系统具有数据存储、实时打印等功能，可保证灭菌数据的完整性和可追溯性。另外，也配置了CIP（原位清洗）/SIP（原位消毒）、臭氧消毒（浓度≥1000 ppm）功能，可彻底防止多产品共线可能引起的污染、交叉污染等质量风险^[14]。

图1  高温瞬时灭菌工艺流程图

1.2 智能化设计与计算机化系统权限分级设计

本试验运用信息技术与制造技术，采用西门子博途v15.1自动化编程软件对高温瞬时灭菌新设备进行了智能化设计，计算机化系统采用三级权限设计（Ⅲ级为操作员OP、Ⅱ级为工艺员User、Ⅰ级为管理员Admin），可使高温瞬时灭菌升温、进料、灭菌、气粉分离冷却等灭菌过程达到生产操作程序化、参数执行标准化、产品质量均一化的设计目标。

1.3 计算机化系统三级权限

1.3.1管理员Ⅰ级权限

输入用户名（Admin）及登录密码，即可进入管理员操作界面，在这里可进行人员、账户的分配设置，权限的修改、变更、禁用和删除，设置用户名和登录密码等操作，进行计算机化系统的系统时间锁定、解除、校准设置以及系统软件数据的恢复、备份和重新安装等权限管理。

1.3.2工艺员Ⅱ级权限

输入用户名(User）及登录密码，即可进入工艺员操作界面，在这里可进行定量进料速度、搅拌旋转速度、蒸汽压力、灭菌压力、灭菌温度、灭菌时间、物料出口温度等关键工艺参数的设置，进行系统输入信息的复核以及系统软件数据的备份、修改、删除、历史数据的查阅等权限管理。

1.3.3操作员Ⅲ级权限

输入用户名（OP）及登录密码,即可进入操作员操作界面，在这里可以通过计算机化系统监控生产运行，可进行计算机化系统的具体操作，高温瞬时灭菌生产运行状态如图2所示。 

图2  高温瞬时灭菌生产运行状态

2 灭菌效果性能确认

2.1 性能确认方法

每次取中药黄芩粉10 kg,工艺员设定定量进料速度为50 kg/h、灭菌温度为160℃，灭菌时间为8 s，物料出口温度为30℃；管理员对设定参数、运行参数的一致性进行复核；操作员进行设备进料、灭菌生产过程监控、出料等具体操作。对中药黄芩粉进行连续3次的高温瞬时灭菌，通过对灭菌前与灭菌后的需氧菌、霉菌等微生物限度，水分、总灰分、浸出物等参数进行比较，并进行薄层鉴别，确认高温瞬时灭菌设备自动化控制功能的有效性，确认中药黄芩粉高温瞬时灭菌设备的灭菌效果。

2.2 微生物、水分、总灰分、浸出物检查

2.2.1检查方法

按《中华人民共和国药典（2020年版）》对中药黄芩粉高温瞬时灭菌前、灭菌后微生物、水分、总灰分、浸出物进行对比检查。

2.2.2合格标准

微生物限度：需氧菌总数＜1000 CFU/g；霉菌和酵母菌总数＜100 CFU/g；水分：不得超过12.0%；总灰分： 不得超过6.0%；浸出物：不得少于40.0%。

2.2.3检查结果

微生物、水分、总灰分、浸出物检查结果详见表1。

2.2.4 结果分析

通过表1的数据可以得出：需氧菌总数、霉菌和酵母菌总数在灭菌前均无法计数，灭菌后均小于10 CFU/g；灭菌前药材所含水分高于灭菌后，说明高温瞬时灭菌不会增加物料水分；总灰分的数值在灭菌前、灭菌后无变化；浸出物在灭菌前、灭菌后无变化；各项检查均符合标准要求，且检查数据重现性良好。

2.3 薄层鉴别检查

2.3.1检查方法

按《中华人民共和国药典（2020年版）》对中药黄芩粉进行高温瞬时灭菌前与灭菌后的薄层鉴别对比检查。

2.3.2合格标准

薄层鉴别：供试品色谱中，在与对照药材色谱相应的位置上，显相同颜色的斑点；在与对照品色谱相应的位置上，显三个相同的暗色斑点。

2.3.3检查结果

高温瞬时灭菌前薄层鉴别结果如图3所示，高温瞬时灭菌后薄层鉴别结果如图4所示。