从“经验驱动”到“数智驱动” 破解无菌原料药两大结晶工艺难题

一滴料液，能有多难控制？一粒已经成型的晶体，又该如何在不被破坏的情况下，始终悬浮在结晶罐中？

对于无菌原料药生产而言，这两个看似细微的问题，却可能影响结晶过程的稳定性、批次一致性，以及后续过滤、洗涤和干燥等多个环节。

在某国内知名药企无菌原料药项目中，客户提出了两项极具挑战性的需求：一是滴加量很小，却要求滴加速度精准、稳定；二是在尽量减少剪切、保护成型晶型的同时，解决原工艺中的晶体沉底问题。

传统的手动操作和常规搅拌设计，已经难以满足新的工艺要求。面对难题，亚光没有简单地“换一个阀门”或“加大搅拌转速”，而是从自动控制、设备结构和数字仿真三个层面协同攻关。

1.6 L/min小流量精准滴加闭环控制示意

方案价值：让“人工手感”变成“自动纠偏”

技术路径：计算机模拟 → 流场分析 → 结构优化 → 效果验证

第一步｜数字分析：先把看不见的罐内流场“算出来”

设备运行时，外部看到液面在运动，并不代表罐底不存在低速区域。为了让搅拌系统的设计拥有更充分的数字依据，亚光引入CFD计算流体动力学仿真，对速度场、轴向循环、颗粒轨迹和液位变化进行分析。

数字分析帮助工程团队理解复合桨叶之间的流动协同关系，并为桨叶结构、罐底区域强化方式及运行参数的优化提供参考，让方案不再只依靠经验类比。

 CFD数字分析后台

CFD数字分析后台实录（动态图）

第二步｜搅拌桨结构优化：复合桨叶协同＋罐底反吹

亚光没有依靠“蛮力”增加搅拌强度，而是针对主体、近壁和罐底区域分别设计流动作用，并通过气体反吹补强最易发生晶体沉积的位置。

特殊结构设计：机翼斜叶桨＋锚框式低剪切力搅拌桨＋底部轴流小桨叶＋罐底反吹

第三步｜效果验证：确认优化后的循环与颗粒悬浮状态

仿真结果显示，复合桨叶之间形成协同作用：罐内流体呈现边缘上升、中心下降的周期性循环；桨叶覆盖区域未出现明显流动死区；在仿真计算周期内，颗粒未出现明显沉底和聚集现象。

优化结构的CFD颗粒运动及流场仿真（动态图）

方案价值：兼顾晶型保护与晶体充分悬浮

精准滴加和防止晶体沉底，看似是两个独立问题，实际上都指向同一个目标：让结晶工艺更加稳定、可控、可重复。

围绕该项目，亚光进一步将结晶、固液分离、洗涤、干燥、冷却、粉体转移和无菌分装等环节纳入整体设计。生产系统支持分段CIP在线清洗，以及分段或整体SIP在线灭菌；结晶后的物料通过除菌过滤后的洁净氮气密闭输送至过滤洗涤干燥机，完成过滤、洗涤、减压干燥与冷却。

在自动化层面，系统采用PLC与HMI进行过程控制，并配置后台监控和数据处理功能。滴加、温控、结晶、过滤、洗涤、干燥及清洁灭菌，不再是相互割裂的设备动作，而是能够被组织、控制和记录的完整工艺过程。

制药装备的真正价值，不只是把设备制造出来，更在于能否理解工艺，并帮助客户解决真实生产问题。