曲 晶1 李世慧2 李红贵3
1.吉林敖东洮南药业股份有限公司
吉林 白城 137100
2.浙江省嘉兴市嘉兴学院
浙江 嘉兴 314000；
3.湖南科伦制药有限公司
湖南 岳阳 414000
摘 要：针对塑料瓶大输液生产线在洗、灌、封生产中所存在的问题，主要包括装量不稳定、可见异物检测不合格、封盖质量不合格等，分析了问题产生的具体原因，并提出了相应的解决措施。
关键词：塑料瓶大输液生产线；装量不稳定；封盖；可见异物
0 引言
塑料瓶大输液洗、灌、封生产线[1]（图1）用于塑料瓶大容量注射剂的生产，该生产线能自动完成塑料瓶气洗、药液灌装、组合盖焊接封口等生产工序。其特点：洗、灌、封三位一体，结构紧凑，减少了中间环节受污染的风险，全过程采用机械手夹持瓶口送至各工位，不倒瓶，不磨损瓶身；气洗喷针插入待清洗塑料瓶内，三次喷吹高压离子风，同时在瓶口三次抽真空，高压离子风在被清洗瓶内形成一个循环对流通道；在清除塑料瓶内壁静电的同时，将瓶内绝大部分异物吹吸出瓶外；连续旋转灌装，采用自流等距恒速原理式漏斗灌装，药液中无机械摩擦产生的微粒；瓶口与复合塑料盖采用非接触热熔式焊盖封口，焊接牢固，不污染瓶口，并具有“无瓶不送盖、不焊盖”功能以及自动排气功能；PLC控制，触摸屏操作，控制准确，故障率低，自动化程度高。
但是，该生产线在生产中由于设备自身或者人为操作等原因，经常会发生装量不稳定、可见异物检测不合格、封盖质量不合格等问题。本文将着重分析产生这些问题的原因，并提出相应的解决措施，以保证产品质量，提高生产效率。
1 塑料瓶大输液生产线在洗、灌、封生产中存在的问题
1.1 装量不稳定
该生产线在灌装过程中，常常由于操作参数、液位、控制装量的电磁阀等因素影响，导致装量不符合质量标准要求，造成产品报废。产品装量不稳定情形如图2所示。
1.2 可见异物检测不合格
该生产线在气洗塑料瓶、灌装、封盖过程中，由于离子风发生装置、离子风检测装置、压缩空气过滤系统、药液过滤系统、生产环境、人员操作、操作参数等因素影响，在灯检时经常发现药液内含有铁屑、塑料屑、毛发、纤维等可见异物，造成可见异物检查结果不符合质量标准要求，导致产品报废。产品可见异物检测不合格情形如图3所示。
1.3 封盖质量不合格
该生产线在封盖过程中，由于设备和人员操作等因素影响，经常发生产品无盖、焊偏、焊化或虚焊发白等情况，不符合质量标准要求，导致产品报废。产品封盖质量不合格情形如图4所示。
2 解决措施
2.1 装量不稳定的原因及解决措施
装量控制原理：经离子风吹洗完毕的塑料瓶，由机械手传递到灌装部位，灌装喷嘴跟踪塑料瓶进行灌装。灌装位上部配有一个药液分配器（图5），来自配液工序的药液通过分配罐顶部的电磁阀（图6）流入分配器内，达到设定的液面高度后，主机开始运转进行灌装，灌装计量由触摸屏菜单中气缸的关断时间（灌装时间）控制，灌装计量也可在更换产品规格时进行调整或微调。灌装时间精度能达到0.01 s，时间控制准确可靠，从而保证计量一致。根据灌装量的大小，调整灌装时间，在正常状态下，由配液工序输送进入药液分配器内的药液与分配器内流入各个瓶子药液的总和相等，分配器内液面始终不会变化。在液面波动状态下，分配器内液面在一定的可控范围内变化。当灌装喷管下部缺瓶时，安装在该喷管上部的电控换向阀动作，气缸推出挤压硅胶管将药液切断，实现“无瓶不灌装”的功能。由于无瓶不灌装使得流入分配器内的药液大于分配器内流入瓶内的药液，造成分配器内液面升高，到一定位置时（这一位置过高将影响计量精度），安装在分配器顶部的液位控制装置将发出指令到分配器上部的电磁阀，使其自动关闭（或关小）。等液面降到设定高度后再自动开启（或开大），从而保证了灌装程序的有效运转。因此，影响装量的主要因素是液面高度、电磁阀灌装时间以及电磁阀灵敏度。
解决措施：
（1）保持液压稳定，确保药液分配器液面高度稳定。
（2）保证电磁阀灌装时间设定准确。
（3）保持电磁阀灵敏完好，按时检修。
2.2 可见异物检测不合格的原因及解决措施
2.2.1 保证生产环境符合要求
若大输液生产环境不符合要求，则药液在灌装过程中肯定会受到污染，造成产品的可见异物检测不合格。
解决措施：
（1）为降低污染和交叉污染风险，大输液灌装环境应按照GMP要求，在C+A级条件下进行生产。
（2）灌装间与非洁净区之间的压差不低于10 Pa，与其他同级别洁净区之间的压差应当不低于5 Pa，一定要确保和其他相同洁净度级别的不同功能区域（操作间）之间的压差梯度满足要求。
（3）温度应该控制在18～26 ℃、湿度应该控制在45%～65%。
（4）A级环境下（层流罩下）的水平风速≥0.54 m/s、垂直风速≥0.36 m/s；静态条件下≥0.5 μm的悬浮粒子数不超过3 520个/m3，静态条件下≥5 μm的悬浮粒子数不超过20个/m3；动态条件下≥0.5 μm的悬浮粒子数不超过3 520个/m3，动态条件下≥5 μm的悬浮粒子数不超过20个/m3。
（5）C级环境的静态条件下≥0.5 μm的悬浮粒子数不超过352 000个/m3，静态条件下≥5 μm的悬浮粒子数不超过2 900个/m3；动态条件下≥0.5 μm的悬浮粒子数不超过3 520 000个/m3，动态条件下≥5 μm的悬浮粒子数不超过29 000个/m3，房间换气次数≥25次/h。
不符合要求的压差示意如图7所示，层流罩如图8所示。
2.2.2 规范操作人员着装和操作动作
在生产过程中造成大输液可见异物检测不合格，操作人员的着装和操作动作不规范是不可忽视的因素。
解决措施：
（1）操作人员必须严格按照要求进行着装，皮肤和毛发不得外露。
（2）操作人员要严格按照操作规程进行操作，操作动作尽量要小和慢。操作时，身体的各部位要尽量避开清洗后瓶子的瓶口、灌装药液后的瓶口、清洗后的组合盖上方。
操作人员洁净服着装如图9所示，不规范操作如图10所示。
2.2.3 压缩空气过滤系统、药液过滤系统进行完整性测试
压缩空气过滤系统为用于洗瓶的离子风提供洁净空气，压缩空气内含有油、水、固体粒子和微生物，必须进行净化处理，且符合相应要求，否则会污染塑料瓶，造成可见异物和微生物含量检测不合格。在灌装工序中，压缩空气的主要控制项目是固体粒子和微生物，采用的设备是压缩空气过滤系统，其由0.22 μm的疏水性滤芯和316L不锈钢外壳组成。
药液过滤系统是用于保证大容量注射剂塑瓶产品的微生物和不溶性微粒检测符合要求的系统，药液内含有不溶性粒子和微生物，必须进行过滤处理，否则会造成产品的可见异物和微生物含量检测不合格。灌装工序的药液终端过滤系统由0.22 μm的亲水性滤芯和316L不锈钢外壳组成。
解决措施：在每批药液灌装前后，对压缩空气过滤系统、药液过滤系统进行完整性测试和滤芯的起泡点测试，完整性测试结果必须符合要求，滤芯起泡点数据必须符合该材质起泡点数据要求。
过滤系统如图11所示，完整性测试仪如图12所示。
2.2.4 确保离子风吹洗装置完好，可正常运行
离子风吹洗装置[2]的洗瓶原理：塑料瓶经传送带输送至洗瓶转盘，转盘上的机械手夹住瓶颈后将塑料瓶反转180°，使瓶口朝下，高压离子风喷针在上升凸轮的引导下插入瓶中。同时，瓶口与装有抽真空管的胶塞密合，喷针自插入瓶内起，一直跟踪塑料瓶做同步运动，转盘上每只夹瓶口的机械手对应一只离子风喷针和抽真空胶塞，每只喷针配有独立的离子发生装置，喷针顶部产生的离子由洁净压缩空气吹入瓶内，消除瓶内静电。同时，将瓶内已消除静电的微粒吹动，使其飘浮在瓶内，配置在胶塞上的真空管将清洗后的离子风及悬浮的微粒抽走。塑料瓶进入转盘被翻转成瓶口向下后，瓶子上方被固定在机架上，瓶外离子风发生装置由风扇向下吹出离子风，对瓶子外壁进行清洗。气洗工序完成后，气洗喷针在凸轮控制下迅速下降，离开瓶口，塑料瓶重新被翻转，呈瓶口向上状，送入灌装工序进行灌装。因此，影响洗瓶效果的主要因素是离子风吹洗装置是否完好，能否正常运行。
解决措施：
（1）确保离子风吹洗装置的喷针位置准确。
（2）喷针没有损坏或者堵塞，喷针放电正常，抽气阀无堵塞，各环节动作同步。
（3）离子风吹洗装置应带有监控装置及上下限可报警功能，离子风吹洗压力控制在0.2～0.25 MPa。
（4）抽真空装置能准确控制真空度。
（5）离子风在线检测装置应能及时发现洗瓶质量好坏，并能随时监控喷针工作是否正常。
离子风喷针如图13所示，抽气阀堵塞如图14所示。
2.2.5 清洁洗、灌、封联动线表面、组合盖理盖斗及滑道
该生产线在灌装过程中，由于塑料瓶和组合盖在洗、灌、封联动线上运行时与设备摩擦会产生塑料屑，塑料屑一旦进入塑料瓶药液内就会造成产品的可见异物检测不合格。
解决措施：
（1）在组合盖输盖轨道末端，安装洁净压缩空气吹洗系统，在生产过程中使用洁净压缩空气对组合盖进行吹洗。
（2）在每批生产结束后，按照设备清洁规程对洗、灌、封联动线表面、组合盖理盖斗及滑道进行彻底清洁。
安装吹洗系统如图15所示，理盖斗内塑料屑如图16所示。
2.3 封盖质量不合格的原因及解决措施
封盖的工作原理：该工序主要是对灌装药液后的塑料瓶进行焊盖封口，采用双层加热板进行非接触热熔式焊盖封口。灌药后的塑料瓶经出瓶机构、交接机构、焊盖进瓶机构进入焊盖部位，机械手夹住瓶颈。同时，组合盖由理盖斗整理传送至输盖轨道。焊盖进瓶处设置有瓶身振动扶正装置，以利于焊盖和排气。当进瓶机构处的光电开光感应瓶子时，输盖轨道末端的挡盖气缸推出，瓶盖往前进入取盖机构，拨盖盘拨出瓶盖，运行至交接处时，取盖头沿凸轮曲线下行抓取瓶盖。几乎在挡盖气缸推出的同时，加热机构的推进气缸推出，加热机构将瓶盖与瓶口端面同时加热熔化成糊状，然后取盖头再沿凸轮曲线下行将瓶盖与瓶口压合熔焊在一起，在压合之前，可调节排气机构以排出瓶内的适量空气再进行压合熔焊，以保证后续工序的产品质量。之后，取盖头沿凸轮曲线上行脱离，焊盖后的瓶子经出瓶机构送入出瓶轨道，进入下道工序。
在这种封盖模式的生产过程中，如果输盖滑道不畅通就会造成有些瓶子无盖，封口夹具如果有故障就会焊偏，加热片如果有故障就会造成焊盖焊化或虚焊发白。因此，输盖滑道是否畅通、封口夹具和加热片是否有故障是影响封盖质量的主要因素。
解决措施：
（1）输盖滑道故障：每批清场时检查滑道上的螺丝有无松动，在滑道下气缸出盖口处加弹簧片，保证盖子稳定不会掉落。
（2）封口夹具故障：每批清场时检查封口夹具有无松动，给倒杆注油，检查上下夹具间隙和位置，运行中发现封盖不合格品时第一时间确定夹具号码进行检修。
（3）加热片故障：每批清场时查看加热片有无明显变形，检查各连接点牢固性，每月检修打磨处理铜鼻子接线板，必要时进行更换，每3个月更换一组加热片，并常备组装完好的备件。
弹簧片安装如图17所示，加热片影响封盖如图18所示。
3 结语
本文通过总结塑料瓶大输液生产线在洗、灌、封过程中可能存在的问题，分析了问题产生的原因，并提出了相应的解决措施，既为生产线的顺利运行提供了保障，又最大限度地保证了产品质量，帮助企业提高了经济效益。
[参考文献]
[1] 王成明.大输液塑瓶洗灌封设备的设计要点[J].化工与医药工程，2006，27（4）：16-17.
[2] 周仓.大输液塑瓶洗瓶设备的设计改进[J].化工与医药工程，2012，33（5）：49-52.
作者1简介：
曲晶（1970—），女，吉林洮南人，高级工程师
研究方向：
固体制剂、口服液、注射剂的研发
作者2简介：
李世慧（1999—），女，山东威海人
研究方向：
化学制药
作者3简介：
李红贵（1968—），男，湖南岳阳人，工程师
研究方向：
口服液、注射剂的研发