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【解码药品连续制造】上海上药杏灵科技药业股份有限公司—— 革新技术深化银杏酮酯智能制造
中药作为我国医药卫生体系的重要组成部分,其生产工艺复杂、物料来源多样、质量控制环节多,实现从传统间歇式生产向连续化制造的转型,是产业突破瓶颈、实现高质量发展的内在需要。然而,中药连续制造面临药材质量波动大、工艺衔接复杂、在线质控手段不足、行业标准尚待完善等一系列挑战。上海上药杏灵科技药业股份有限公司(以下简称上药杏灵)以主导产品银杏酮酯的智能生产实践为切入点,在中药连续制造领域开展了系统性探索。
技术落地面临三大难点
中药连续制造并非简单地将批次流程串联,而是需在物料性质多变、工艺环节复杂、质量属性多元的情况下,实现全过程稳态控制。上药杏灵在推进银杏酮酯连续生产过程中,遇到了三大难点。
一是药材物质基础波动导致工艺参数动态调整需求高。银杏叶原料中,总黄酮、萜类内酯等有效成分受药材种植地域、采收季节影响显著,传统批次生产可通过“前处理+检验”进行物料调剂,而连续制造要求生产线具备“实时感知—反馈—调节”能力,否则易发生中间体含量漂移,影响成品质量均一性。
二是多单元工序连续衔接存在“传递累积偏差”风险。银杏酮酯生产过程中,从提取、浓缩到柱层析、干燥,各工序设备状态、流体传输、热力学参数等需无缝匹配。传统批次生产允许工序间暂停与调整,连续制造则要求全流程动态平衡,某一环节参数的微小偏差都可能在后续工序中被放大,导致整批产品质量偏离。
三是缺乏适用中药复杂体系的在线质量监测与实时放行方法。中药成分复杂,关键质量属性(如银杏酮酯中银杏酸限量≤5ppm)的检测通常依赖离线色谱分析,耗时较长,难以支撑连续生产的实时质量决策。建立原位、快速、无损的在线质量监测体系,是实现连续制造闭环控制的关键。
探索系统化创新路径
针对上述连续制造技术应用难点,上药杏灵在银杏酮酯生产过程中创新搭建了一体化PAT(过程分析技术)系统、工艺数字孪生系统、模块化连续生产单元、全流程协同智控平台,为中药连续制造提供了有益借鉴。
为解决在线质量控制难题,上药杏灵构建了“感知—建模—调控”一体化PAT系统。通过在柱层析工序中引入近红外光谱(NIRS)化学计量学联用技术,结合机器学习算法,上药杏灵建立了洗脱起点与终点的实时判断模型。该模型可动态监测馏分中黄酮类成分的浓度变化,自动触发馏分收集与切换,替代传统人工经验判断,使层析过程控制精度提升约30%。在提取环节,上药杏灵部署了高光谱成像系统,实时监控药材投料均匀性与浸出液色值变化,通过模型预测提取终点,避免过提或欠提,提高了批次间一致性。
同时,上药杏灵基于DCS系统(分散控制系统)采集的5040个工艺参数点,构建了银杏酮酯生产全流程数字孪生模型。该模型融合热力学、流体动力学与化学反应动力学算法,可模拟不同原料属性下的工艺行为,预测关键参数(如温度、压力、流量)的最优控制轨迹,实现“虚拟—实体”协同调控。
为应对多品种、小批量的生产需求,上药杏灵设计了模块化连续生产单元,以支持柔性化工艺切换。将提取、纯化、干燥等工序设计为标准化模块单元,各单元间通过智能物流系统(如管链输送、泵送管网)连接,支持快速重组与参数重置。例如,银杏酮酯颗粒剂生产线的干燥单元采用模块化流化床设计,可根据上一工序产出物料的含水量、粒径分布,自动调整进风温度、风速与时间,实现“干进干出”,避免了传统批次干燥中存在的物料结块、不均匀等问题。
此外,上药杏灵还搭建了全流程协同智控平台,实现“人机料法环”动态优化。在“感知—管理—决策”三层架构基础上,上药杏灵进一步开发了连续制造协同控制系统(CMCC),整合制造执行系统(MES)、实验室信息管理系统(LIMS)、质量管理体系(QMS)、电池管理系统(BMS)等,通过知识图谱技术,构建工艺规则库与异常处理策略库。协同智控平台具备自学习能力,可根据历史生产数据不断优化控制策略。例如,针对蒸汽单耗偏高问题(原1.8T/kg),通过分析历史能耗数据与生产节奏关联性,自动调整蒸汽供应曲线,实现按需供能,将单耗降至1.4T/kg。
实现多维度突破
通过系统化的技术创新,上药杏灵在银杏酮酯连续制造中取得了多维度突破。
在质量方面,优质产品达标率提升7%,关键质量属性的CPK(过程能力指数)持续增强,反映出工艺控制的稳定性与先进性。在生产效率方面,产品生产周期缩短约30%,实现了产能与效能的同步优化。在绿色制造方面,蒸汽单耗降低22%,废水COD(化学需氧量)降解率高达99%,节能降耗效果突出。此外,上药杏灵还通过参与制定T/CIS 11005—2023《中药生产过程柱层析洗脱起点与终点的实时判断 近红外光谱法》等团体标准,积极推动中药连续制造技术规范化。
实现中药连续制造是一项系统工程,需在工艺理解、技术集成、管理创新等层面协同突破。上药杏灵通过PAT技术深度融合、数字孪生动态调控、模块化生产线设计、搭建协同智控平台,初步构建起符合中药特点的连续制造模式,为行业提供了可落地、可复制的实践路径。未来,随着AI(人工智能)算法、物联网、先进传感技术的进一步发展,中药连续制造将向自适应、自优化、全透明方向发展,有望成为中药产业高质量、绿色化、智能化发展的重要引擎。(作者系上海上药杏灵科技药业有限公司总经理)
(责任编辑:刘思慧)
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