Технология клапанов и обращения с бутылками для фармацевтической упаковки

Матрица для сравнения технологий

Четыре принципа работы клапанов применяются практически во всех фармацевтических бутылках. Гравитационные клапаны и клапаны высокого давления регулируются по объему в зависимости от уровня или времени; вакуумные клапаны и клапаны изобарного действия (противодавления) используются для вспенивания или газирования продуктов, где важна чистота мениска. В приведенной ниже таблице представлен краткий список для выбора.

Самотечные клапаны являются самыми простыми и чистыми для сиропов с водянистой консистенцией, но они не могут обеспечить точность при приготовлении продуктов с различной вязкостью. Напорные клапаны снабжены насосом и являются рабочей лошадкой для жидкостей для полости рта средней вязкости. Вакуумные клапаны поднимают жидкость вверх и создают чистый мениск на пенящихся продуктах, но если вакуум слишком высок, они втягивают воздух и пену именно туда, где вы пытаетесь этого избежать. Изобарические клапаны поддерживают одинаковое давление продукта и бутылки во время наполнения и являются единственно правильным выбором для газированных напитков или продуктов с сильным пенообразованием; они работают медленнее и дороже.

Измеренные показатели производительности

В таблице приведены данные о линейке таблеток Monterrey до и после корректировки по схеме "звездочка", а также о перенастройке клапанов линии сиропов ОАЭ. Количество порций таблеток подсчитывается на выходе для отбраковки; точность заполнения определяется контрольным взвешивателем в течение 30 последовательных бутылок; скорость - это пропускная способность каждого клапана.

Цифры по Монтеррею показывают, что поломка никогда не была проблемой наполнения — это была просто обработка. Звездообразное колесо перемещалось с опозданием на 0,30 секунды относительно дозирующей головки, поэтому бутылки попадали под дозирующую головку не по центру, и таблетки падали на наклонное горлышко, разбивая хрупкие таблетки витамина D3 при ударе. Сервозакрепление звездчатого колеса на энкодере револьверной головки сократило погрешность до ±0,02 с, а поломку - до 0,15 %. На линии по производству сиропа в ОАЭ произошло обратное: вакуумный клапан, установленный слишком высоко, втягивал воздух и создавал пенообразный слой толщиной 11 мм, который сканер уровня показывал как "полный", что означало превышение требуемого объема. Снижение вакуума и переключение на срезку под давлением позволили увеличить пенообразование до 2 мм, а точность - до ±0,4 %.

Мы также измерили удар контейнера при загрузке: оказалось, что бокового удара в 0,9 г было достаточно для образования царапин на полиэтилене высокой плотности, а на стекле - для образования микротрещин у основания. Кулачок с плавным пуском и буферная звездочка снизили его содержание до 0,2 г, что соответствует пороговому значению в 0,3 г, которое большинство поставщиков бутылок устанавливают для обеспечения целостности основы.

Региональная карта соответствия

GMP ЕС (EudraLex, том 4, приложение 1).

Линии по производству жидкостей для приема внутрь и таблеток в бутылочках подпадают под нестерильные требования GMP, как правило, это требования класса С или D, а для любого открытого продукта - класс А. Приложение 1 (2022) требует ограничения на непосредственное вмешательство человека и документированный мониторинг окружающей среды; наполнитель бутылки должен поддаваться очистке, а поверхности, контактирующие с продуктом, должны быть изготовлены из нержавеющей стали 316L или сертифицированного аналога. ISO 15378 — стандарт GMP для первичных фармацевтических упаковочных материалов — применяется в связи с тем, что флакон является первичной упаковкой, поэтому детали для замены наполнителя и сам флакон должны иметь документацию, которую можно отследить. Записи о взвешивании/уровне соответствуют требованиям приложения 11 к целостности данных.

УПРАВЛЕНИЕ ПО санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (21 CFR 211)

Подраздел F (211.110) требует контроля объема заполнения в процессе производства, а раздел 211.103 касается заполнения контейнеров, готовых к отправке. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) допускает изменение веса по USP <41> и USP <431> для проверки объема жидкостей; для таблеток применяются требования к однородности содержимого (USP <905>) и IPC по весу. 21 CFR, часть 11, требования к целостности данных означают, что записи об объеме заполнения и браковке должны быть защищены от проверки. Комбинированные продукты могут подключаться к 21 CFR 820 (QSR) со стороны устройства. Инспекторы обычно запрашивают обоснование перерасхода жидкостей при малом объеме заливки.

Юго-Восточная Азия

Индонезия (BPOM), Таиланд (FDA), Филиппины (FDA), Вьетнам (MOH) и Малайзия (NPRA) принимают документацию GMP, согласованную с PIC/S, и ISO 15378. Региональные риски для бутылочных линий связаны с адгезией этикеток и крышек из-за влажности, а также с тропическими условиями, которые снижают вязкость сиропа и изменяют характеристики наполнения, поэтому покупателям приходится корректировать объем наполнения в зависимости от сезонных экстремальных значений относительной влажности. В настоящее время некоторые компетентные органы ожидают получения сертификата на материал для изготовления бутылок (HDPE/PET/стекло), соответствующего требованиям стандарта ISO 15378, и маркировки на местном языке, подкрепленной данными о дозировке, которые можно отследить.

ближний Восток

Саудовская Аравия (SFDA) и ОАЭ (MOHAP) тестируют линии по производству бутылок на соответствие требованиям PIC/S GMP и требуют маркировки на арабском языке с данными о дозировке и браковке, которые можно отследить по партии. Низкая относительная влажность окружающей среды в Gulf (15-25 %) благоприятствует работе с бутылками, но делает сироп более склонным к статическому прилипанию к горлышку и пенообразованию при неправильной установке клапана, поэтому ввод клапана в эксплуатацию тщательно контролируется. SFDA ожидает подтверждения соответствия требованиям стандарта ISO 15378 для бутылок, произведенных за пределами стран Персидского залива, и непосредственно проверяет чистоту наполнителя и прослеживаемость замены компонентов. Проблемы, связанные с наличием горючей пыли, возникают только на линиях по производству таблеток из порошка в бутылках, где на станциях развинчивания и подсчета применяется та же логика классификации зон, что и при упаковке в пакеты.

Что происходит в полевых условиях

Повторяющиеся неисправности из наших журналов ввода в эксплуатацию оборудования для розлива в бутылки с указанием первопричины и устранения в полевых условиях.

1. Неправильный принцип работы клапана для продукта

Основная причина: гравитационный клапан используется для работы с вязким сиропом, а вакуумный - с непенящейся жидкостью, поэтому точность и скорость работы снижаются. Исправление: настройте клапан в соответствии с вязкостью и уровнем пенообразования — сила тяжести для жидких жидкостей без пенообразования, давление для жидкостей со средней вязкостью, вакуум для жидких жидкостей с пенообразованием, изобарический уровень для газированных жидкостей. Измените объем после любой замены продукта.

2. Смещение зубчатого колеса.

Основная причина: звездчатое колесо работает в разомкнутом режиме от отдельного привода, поэтому за смену оно на 0,2-0,4 секунды прижимается к наливной головке, и бутылки перемещаются не по центру, что приводит к поломке или неполному заполнению. Исправление: сервоприводом зафиксируйте звездообразное колесо на револьверном датчике и фиксируйте его при каждом запуске партии; удерживайте погрешность индекса на уровне ±0,05 с. В Monterrey только это позволило сократить разрыв таблеток с 2,3% до 0,15%.

3. Нет датчика наличия бутылки на загрузочной головке

Основная причина: отсутствует или отключен датчик "нет бутылки - нет наполнения", который позволяет клапану сливать продукт, когда бутылка отсутствует или заклинена, заливая револьверную головку и пол. Исправление: установите фотонный датчик или датчик приближения на каждой станции с жесткой блокировкой клапана; проверьте блокировку в протоколе проверки, а не только при установке.

4. Вспенивание в точке заполнения

Основная причина: слишком высоко установленный вакуумный клапан или клапан высокого давления, заполняющийся слишком быстро, захватывает воздух и образует пену, которая считывается сканером уровня как полная, с превышением требуемого объема. Исправление: уменьшите разрежение или добавьте трубку для наполнения снизу вверх, которая поднимается вместе с жидкостью; на линии UAE снижение разрежения позволяет сократить толщину пены с 11 мм до 2 мм и повысить точность с ±1,1 % до ±0,4 %.

5. Загрязнение при открытом обращении

Основная причина: операторы протягивают руку в зону заливки, чтобы устранить замятие, или RABS/ изолятор отключается, нарушая границу класса А. Исправление: конструкция без ручного вмешательства — устранение замятия с помощью индексированного реверса, RABS с отверстиями для перчаток и документированный мониторинг окружающей среды на горловине. Аудиторы в ЕС и странах Персидского залива сначала проверяют журнал учета операций.

6. Распределение веса тары и контейнера по табличкам

Основная причина: при подсчете по количеству таблеток предполагается однородная масса, но флакон на 100 грамм с одной разбитой таблеткой показывает малый вес и не соответствует весовому показателю IPC. Исправление: подсчитывайте по заданному весу с помощью контрольных весов и относитесь к поломке как к дефекту при транспортировке (см. Исправление с помощью звездочки), а не к допуску на дозировку. Проверка однородности содержимого в соответствии с USP <905> по-прежнему применяется.

7. Несовместимый материал для укупорки бутылки

Основная причина: к бутылке из полиэтилена высокой плотности прилагается крышка, а характеристики крутящего момента адаптированы для ПЭТ, поэтому уплотнение трескается при укладке на поддоны или протекает при транспортировке. Исправление: квалифицируйте треугольник бутылка-крышка-крутящий момент как систему, проверьте с помощью тестера крутящего момента три настройки для каждого материала и зафиксируйте крышку в соответствии с сертификатом бутылки по стандарту ISO 15378.

Примеры ввода в эксплуатацию

Пример 1 — Монтеррей, Мексика: витамин D3, 100 грамм, 150 мл полиэтилена высокой плотности

Продукт: таблетки витамина D3, 100 грамм, расфасованные во флаконы из полиэтилена высокой плотности объемом 150 куб. см, снабженные контейнером для осушителя, с завинчивающимися крышками. Как было установлено, на линии на выходе для отбраковки ломалось 2,3% таблеток, что значительно превышало 0,5%, разрешенные соглашением о качестве. Исследование показало, что звездообразное колесо подачи перемещалось с опозданием на 0,30 секунды по сравнению с дозирующей головкой, поэтому бутылки попадали под горлышко не по центру; таблетки падали на наклонное горлышко бутылки и разбивались при ударе. Боковой удар при транспортировке составил 0,9 г.

Исправление: мы сервозакрепили звездообразное колесо на энкодере револьверной головки, добавили процедуру самонаведения при каждом запуске партии и установили кулачок плавного пуска и буферную звездочку, которые снизили удар при передаче до 0,2 g. Был добавлен датчик наличия бутылок с жесткой блокировкой клапана, предотвращающий пропуски наполнения во время замятия. После устранения неполадок: погрешность в показателях звездочки осталась на уровне ±0,02 с, поломка снизилась до 0,15 %, а производительность линии составила 72 бутылки в минуту на клапан против 48 при предыдущем снижении. Соглашение о качестве было выполнено, и результаты аудита были аннулированы.

Пример 2 — ОАЭ: детский сироп, 120 мл ПЭТ, вакуумный клапан

Продукт: детский сироп от кашля, наполнитель 120 мл, ПЭТ объемом 150 мл, закрыт в соответствии с рекомендациями SFDA. Как выяснилось, в линейке использовались вакуумные клапаны, установленные на -0,6 бар, чтобы "получить чистый мениск", но в этом жидком, слегка пенящемся сиропе высокий вакуум вытягивал воздух и создавал пену толщиной 11 мм. Сканер vision level распознал пену как поверхность жидкости, поэтому бутылки были переполнены по объему, хотя и казались короткими, а точность наполнения составила ±1,1 %. Страховщик покупателя также отметил, что при очистке бутылок от пробок они были открыты.

Устранение неполадок: мы снизили разрежение в клапане до -0,15 бар, переключили разрез на трубку для заполнения снизу вверх с регулировкой давления, которая поднимается вместе с жидкостью, и закрыли зону заполнения RABS с защитой от заклинивания перчаточного отверстия. Высота пены снизилась до 2 мм, точность наполнения повысилась до ±0,4%, а сканер уровня больше не дает завышенных показаний. Производительность восстановлена с 48 до 72 бутылок в минуту на клапан. Эксперт SFDA принял к сведению данные о закрытых емкостях и о пересмотре объема в зависимости от сезонных экстремальных значений относительной влажности.

Часто задаваемые вопросы для покупателей

Как правильно выбрать заправочный клапан?

Клапан должен соответствовать вязкости и пенообразованию, а не цене. Для жидких непенящихся сиропов необходим самотечный клапан; для жидкостей средней вязкости - клапан высокого давления (дозируемый насосом); для жидких пенящихся жидкостей - вакуумный клапан, поддерживающий низкий вакуум; для газированных продуктов или продуктов с высоким содержанием пены требуется изобарическое противодавление. Изменяйте объем наполнителя после каждого изменения продукта или вязкости, поскольку один и тот же клапан ведет себя по-разному в разных диапазонах.

Влияет ли материал бутылки на настройку наполнителя?

Да. Полиэтилен высокой плотности, ПЭТ и стекло по-разному ведут себя в области горловины и основания: полиэтилен высокой плотности прогибается и может сместиться при сильном ударе колесом-звездочкой, стекло может получить микротрещины в основании при боковом ударе силой тяжести ~ 0,3 g, а ПЭТ нуждается в регулировке крутящего момента, соответствующей более мягкому посадочному месту крышки. Система "треугольник бутылка-крышка-момент затяжки" соответствует требованиям стандарта ISO 15378.

Бутылки для таблеток и бутылки для жидкости — разные устройства?

Принцип наполнения отличается: для таблеток используется дозатор или устройство для взвешивания, в то время как для жидкостей используется клапан. Но управление бутылками — звездообразное колесо, подача и блокировка "нет бутылки - нет наполнения" — обычное дело, поэтому моноблок может использовать и то, и другое, если продукт относится к одному семейству бутылок. Для смешанных линий по производству таблеток и саше или стерильных упаковок храните их отдельно, чтобы защитить границы класса А.

Моноблочный или отдельный наполнитель?

Моноблок (наполнитель, крышка и часто этикетка на одной револьверной головке) сводит к минимуму использование в открытом виде и является предпочтительным в соответствии с требованиями Приложения 1 ЕС и стран Персидского залива, поскольку продукт подвергается воздействию по кратчайшему пути. Использование автономных наполнителей оправдано только в тех случаях, когда частота замены или диапазон размеров флаконов слишком широк для одной турели, или когда требуется специальная укупорочная машина для特殊 укупорки. Для большинства фармацевтических линий по производству флаконов моноблок выигрывает по соответствию требованиям.

Почему мой сканер уровня заполнения показывает завышенные показания?

Почти всегда пенится. При слишком высоком давлении в вакуумном клапане или при быстром заполнении под давлением образуется пенообразный слой, который сканер воспринимает как поверхность жидкости, поэтому объем продукта завышен. Уменьшите вакуум, добавьте трубку для наполнения снизу вверх или переключите на изобарический режим для вспенивания продукта. На конвейере в ОАЭ это позволило повысить точность с ±1,1 % до ±0,4 %.

Какое время вращения звездочки является приемлемым?

Погрешность в указателе поворота звездочки не должна превышать ±0,05 с по отношению к коду револьверной головки; мы сервоблокируем его и фиксируем при каждом запуске партии. Задержка на 0,30 секунды (в нашем случае в Монтеррее) приводит к поломке планшета в 2,3 % случаев и смещению его центра заполнения. Датчик и сервозакладчик дешевы по сравнению с продуктом и предотвращают потери при проверке.

Автор: Хелен Сюй (Helen Xu), главный инженер по промышленному применению.

Хелен Сюй (Helen Xu) - главный инженер по промышленному применению с 9-летним опытом работы в области проектирования упаковочного оборудования и машин для розлива жидкостей, выбора модели оборудования и полной оптимизации производственных процессов на производственной линии. Он специализируется на предоставлении индивидуальных решений по упаковке и фасовке для фармацевтической, пищевой и химической промышленности, обладая большим практическим опытом в области соблюдения GMP, стандартов менеджмента качества ISO 9001 и интеграции крупномасштабных линий по производству фасовки и упаковки "под ключ".