引言

灌裝機(jī)的在線稱重系統(tǒng)是國內(nèi)灌裝機(jī)較為先進(jìn)的抽樣稱重方式,經(jīng)過在線稱重系統(tǒng)的計算分析能夠在線檢測出單個產(chǎn)品裝量與目標(biāo)裝量是否一致,并由灌裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行自動裝量調(diào)整和自動剔廢[1],它取代了由操作人員離線天平稱重的傳統(tǒng)操作方式。一條具有在線稱重功能的灌裝機(jī)投入運(yùn)行后,在線稱重數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和可靠性直接關(guān)系到藥品的質(zhì)量和最終使用者的生命安全。那么稱重數(shù)據(jù)從哪里來?主要就是依靠稱重系統(tǒng)中前秤和后秤的稱量值,而隔離器內(nèi)部的風(fēng)壓過大或過小即我們常說的風(fēng)壓不平衡就會影響秤的稱量值,同樣如果秤的附近存在靜電的話也會影響秤的稱量值。這里就涉及了一個風(fēng)壓不平衡和靜電對灌裝稱重精度共同作用的問題。

1風(fēng)壓平衡和靜電對灌裝稱重精度影響問題的提出

某西林瓶灌裝線位于浙江省新昌縣某制藥廠,生產(chǎn)車間潔凈度采用C級+A級,隔離器采用ISoLAToR,灌裝機(jī)具有在線稱重系統(tǒng)功能,該車間生產(chǎn)的藥品目標(biāo)裝量5.2mL,灌裝精度要求為5.1~5.3mL。在設(shè)備試生產(chǎn)階段客戶總是反饋稱重系統(tǒng)不穩(wěn)定,在前三次模擬灌裝時稱重報表中經(jīng)常有灌裝裝量超出上下限范圍的現(xiàn)象,由于客戶馬上就要過GMP認(rèn)證,時間特別緊,于是專門組織專業(yè)技術(shù)力量奔赴現(xiàn)場對此問題進(jìn)行了分析、解決。

2現(xiàn)場情況調(diào)查及問題解決

現(xiàn)場在SCADA運(yùn)行系統(tǒng)中隨機(jī)調(diào)取灌裝機(jī)抽樣稱重報表117180401批次(表1)和117180501批次(表2)進(jìn)行查看,從稱重報表中的稱重數(shù)據(jù)可以看出1~6號灌裝泵的灌裝裝量很不穩(wěn)定、忽高忽低,有的甚至超出上下限范圍之外,而被剔廢的瓶子在離線天平上稱卻是合格的,正如客戶反映的現(xiàn)象一樣。現(xiàn)場首先由機(jī)械設(shè)計工程師對稱重結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查,看是否有機(jī)械上的問題,檢查結(jié)果并沒有發(fā)現(xiàn)稱重結(jié)構(gòu)有任何異常:其后經(jīng)過層層排查,發(fā)現(xiàn)隔離器的壓差一直在28~40Pa波動,按設(shè)計規(guī)定隔離器壓差應(yīng)穩(wěn)定在35Pa,經(jīng)過仔細(xì)調(diào)試,壓差穩(wěn)定以后稱得的數(shù)值明顯好轉(zhuǎn)。另外,在與秤的供應(yīng)商技術(shù)人員溝通以后得知靜電也會造成秤的波動,因而在稱重盤之前增加除靜電裝置對靜電進(jìn)行消除處理。經(jīng)過比對發(fā)現(xiàn),除靜電以后的在線裝量更接近于離線天平稱的裝量。

表1第一部分顯示了產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品批號、開始時間、結(jié)束時間、用戶、用戶等級:第二部分顯示了目標(biāo)重量為5.2g,高調(diào)整限值為5.3g,低調(diào)整限值為5.1g,高剔廢限值為5.3g,低剔廢限值為5.1g,意思是藥品的灌裝裝量是5.2g,低于5.1g和高于5.3g的都會被當(dāng)做廢品剔掉,同時灌裝泵自動調(diào)整裝量:第三部分橫排是灌裝泵六個泵的凈重,縱列是記錄的日期和時間。

從表1第三部分中可以很明顯地看到灌裝機(jī)的1~6號灌裝泵的灌裝稱重裝量很不穩(wěn)定,一會超上限,一會超下限。以2號泵為例,2018—04—30T19:22:08這個時間點(diǎn)的稱重裝量是5.066g,超過裝量下限5.1g,為廢品;2018—04—30T20:06:34這個時間點(diǎn)的稱重裝量是5.303g,超過裝量上限5.3g,為廢品。

同樣,從表2第三部分中同樣可以看到灌裝機(jī)的1~6號灌裝泵灌裝稱重裝量不穩(wěn)定問題。仍以2號泵為例,2018—05—06T17:54:10這個時間點(diǎn)的稱重裝量是5.316g,超過裝量上限5.3g,為廢品:2018—05—06T18:54:13這個時間點(diǎn)的稱重裝量是5.300g,超過裝量上限5.3g,為廢品:2018—05—06T19:23:00這個時間點(diǎn)的稱重裝量是5.076g,低于裝量下限5.1g,為廢品。

3機(jī)現(xiàn)場使用業(yè)工具進(jìn)行檢測和實驗

我們推測風(fēng)壓的不穩(wěn)定和靜電的存在都會影響稱重的精度,那么風(fēng)壓和靜電對稱重的影響究竟是怎樣的?現(xiàn)場針對隔離器風(fēng)機(jī)關(guān)閉、隔離器開啟后壓差不穩(wěn)定(為30~38Pa)、隔離器開啟后壓差穩(wěn)定在33~36Pa三種情況,利用SiemenSSout軟件Trace功能,對前后秤的數(shù)值波動情況進(jìn)行實時監(jiān)控,如圖1~3所示。

由圖1可以看出,隔離器風(fēng)機(jī)未開啟環(huán)境下,前秤WT078波動范圍是-0.002~0.001g,后秤WT104波動范圍是-0.002~0.001g,秤的波動僅為0.003g,即不受隔離器風(fēng)壓影響的情況下前后秤的波動都很小。

由圖2可以看出,隔離器開啟后壓差調(diào)整為30~38Pa,風(fēng)壓不平衡環(huán)境下,前秤WT078波動范圍是-0.003~0.009g,秤的波動為~.012g左右:后秤WT104波動范圍是-0.002~0.009g,秤的波動為0.011g左右,即受隔離器風(fēng)壓影響的情況下前后秤的波動都非常大。

由圖3可以看出,隔離器開啟后壓差調(diào)整為33~36Pa,風(fēng)壓平衡環(huán)境下,前秤WT078波動范圍是0.0045~0.005g,秤的波動為0.0005g左右:后秤WT104波動范圍是-0.005~0.055g,秤的波動為0.060g左右,即隔離器風(fēng)壓平衡后前秤的波動就很小,后秤波動仍然很大。

壓差平衡穩(wěn)定以后,我們給灌裝機(jī)的前秤和后秤都安裝了型號為A976-0127-MINI-PTFE的直流除靜電棒,進(jìn)行除靜電,然后用靜電檢測儀進(jìn)行靜電消除前和消除后的檢測對比,結(jié)果如表3所示。

如表3所示,靜電消除前1號灌裝5.2g的西林瓶在離線天平上稱的重量為5.222g,在靜電~.28kV的環(huán)境下在線稱重重量是5.132g:2號灌裝5.2g的西林瓶在離線天平上稱的重量為5.222g,在靜電~.11kV的環(huán)境下在線稱重重量是5.227g:3號灌裝5.2g的西林瓶在離線天平上稱的重量為5.222g,在靜電~.37kV的環(huán)境下在線稱重重量是5.314g:4號灌裝5.2g的西林瓶在離線天平上稱的重量為5.221g,在靜電~.~9kV的環(huán)境下在線稱重重量是5.223g?？梢钥闯?靜電越大,在線稱重的重量距離實際重量值偏差就越大。

如表3所示,靜電消除后1號灌裝5.2g的西林瓶在離線天平上稱的重量為5.222g,在靜電~.~5kV的環(huán)境下在線稱重重量是5.221g:2號灌裝5.2g的西林瓶在離線天平上稱的重量為5.222g,在靜電~.~7kV的環(huán)境下在線稱重重量是5.219g:3號灌裝5.2g的西林瓶在離線天平上稱的重量為5.222g,在靜電~.~5kV的環(huán)境下在線稱重重量是5.223g:4號灌裝5.2g的西林瓶在離線天平上稱的重量為5.222g,在靜電~.~2kV的環(huán)境下在線稱重重量是5.225g。可以看出,靜電消除后,在線稱重的重量距離實際重量值偏差很小。

最終查看稱重報表數(shù)據(jù)如表4所示。

由表4第三部分中可以看到,隔離器內(nèi)部風(fēng)壓平衡(壓差35Pa穩(wěn)定)且靜電消除的環(huán)境下,灌裝機(jī)1~6號灌裝泵的灌裝稱重裝量非常穩(wěn)定,目標(biāo)裝量為5.2g,實際稱重重量都在5.2g附近,都沒有超出上下限值范圍。

由現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)分析可得出如下結(jié)論:

(1)隔離器未開啟環(huán)境下秤的波動僅為0.003g:隔離器開啟后壓差在30~38Pa波動時秤的波動為0.012g甚至更大:隔離器開啟后壓差調(diào)整為33~36Pa,風(fēng)壓平衡環(huán)境下前秤波動僅為0.0005g左右。所以,隔離器壓差波動越大,對秤的數(shù)值影響就越大:隔離器壓差波動越小,對秤的數(shù)值影響就越小。

(2)我們知道消除靜電可避免由靜電作用而產(chǎn)生的誤差,表1的試驗數(shù)據(jù)也驗證了這一點(diǎn)。靜電越大對在線稱重的重量影響就越大,裝量距離實際重量的偏差也越大:靜電越小對在線稱重的重量影響就越小,裝量距離實際重量的偏差也就越小。

(3)由表4灌裝機(jī)的稱重報表可以看出,在風(fēng)壓平衡、壓差穩(wěn)定且靜電消除的環(huán)境下,灌裝精度就非常穩(wěn)定,都在目標(biāo)值5.2g附近。精度可達(dá)到±1%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于客戶對稱重±1.5%的要求。

4實際應(yīng)用

在線稱重系統(tǒng)在西林瓶灌裝生產(chǎn)線上有廣泛的應(yīng)用,特別是在藥廠采用IS0LAT0R隔離器或生產(chǎn)有毒制劑時更為重要。隨著中國GMP、中國藥典等相關(guān)行業(yè)法規(guī)的改版,對于無菌生產(chǎn)要求的提高,隔離技術(shù)在灌裝線上變得必不可少,而由于隔離器的使用,隔離器內(nèi)部的環(huán)境例如風(fēng)速、壓差、西林瓶與輸送帶產(chǎn)生的靜電等種種原因,經(jīng)常會出現(xiàn)稱重系統(tǒng)受干擾導(dǎo)致稱重重量不準(zhǔn)確的情況,一旦遇到稱重不準(zhǔn)確的情況,問題就非常棘手,難以快速解決,在這里提醒廠家和設(shè)計單位,一定要考慮到這一點(diǎn)。

5結(jié)語

灌裝系統(tǒng)在線稱重技術(shù)配合隔離技術(shù),正越來越多地在藥廠的無菌車間被使用,可以達(dá)到在凍干核心區(qū)域內(nèi)部盡量減少操作人員干預(yù)防止交叉污染的目的,那么在線稱重的精度就至關(guān)重要。在保證灌裝機(jī)稱重系統(tǒng)機(jī)械設(shè)計和裝配精度的前提下,隔離器內(nèi)部的風(fēng)壓和靜電對稱重系統(tǒng)中前秤和后秤數(shù)值的影響是非常大的,直接影響灌裝精度,關(guān)乎藥品使用者的生命安全。由于現(xiàn)場是無菌環(huán)境,相關(guān)的實驗數(shù)據(jù)都是穿著三層無菌服通過不斷測試獲得的,實屬不易,希望對后面研究灌裝機(jī)稱重系統(tǒng)的同行有借鑒和參考意義。