引言

灌裝機的在線稱重系統(tǒng)是國內灌裝機較為先進的抽樣稱重方式,經過在線稱重系統(tǒng)的計算分析能夠在線檢測出單個產品裝量與目標裝量是否一致,并由灌裝執(zhí)行機構進行自動裝量調整和自動剔廢[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投入運行后,在線稱重數(shù)據(jù)的穩(wěn)定和可靠性直接關系到藥品的質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,而隔離器內部的風壓過大或過小即我們常說的風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壓不平衡和靜電對灌裝稱重精度共同作用的問題。

1風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,生產車間潔凈度采用C級+A級,隔離器采用ISoLAToR,灌裝機具有在線稱重系統(tǒng)功能,該車間生產的藥品目標裝量5.2mL,灌裝精度要求為5.1~5.3mL。在設備試生產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認證,時間特別緊,于是專門組織專業(yè)技術力量奔赴現(xiàn)場對此問題進行了分析、解決。

2現(xiàn)場情況調查及問題解決

現(xiàn)場在SCADA運行系統(tǒng)中隨機調取灌裝機抽樣稱重報表117180401批次(表1)和117180501批次(表2)進行查看,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?，F(xiàn)場首先由機械設計工程師對稱重結構進行檢查,看是否有機械上的問題,檢查結果并沒有發(fā)現(xiàn)稱重結構有任何異常:其后經過層層排查,發(fā)現(xiàn)隔離器的壓差一直在28~40Pa波動,按設計規(guī)定隔離器壓差應穩(wěn)定在35Pa,經過仔細調試,壓差穩(wěn)定以后稱得的數(shù)值明顯好轉。另外,在與秤的供應商技術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行消除處理。經過比對發(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第一部分顯示了產品名稱、產品批號、開始時間、結束時間、用戶、用戶等級:第二部分顯示了目標重量為5.2g,高調整限值為5.3g,低調整限值為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的都會被當做廢品剔掉,同時灌裝泵自動調整裝量: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這個時間點的稱重裝量是5.076g,低于裝量下限5.1g,為廢品。

3機現(xiàn)場使用業(yè)工具進行檢測和實驗

我們推測風壓的不穩(wěn)定和靜電的存在都會影響稱重的精度,那么風壓和靜電對稱重的影響究竟是怎樣的?現(xiàn)場針對隔離器風機關閉、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)值波動情況進行實時監(jiān)控,如圖1~3所示。

由圖1可以看出,隔離器風機未開啟環(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整為30~38Pa,風壓不平衡環(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整為33~36Pa,風壓平衡環(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,進行除靜電,然后用靜電檢測儀進行靜電消除前和消除后的檢測對比,結果如表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,隔離器內部風壓平衡(壓差35Pa穩(wěn)定)且靜電消除的環(huán)境下,灌裝機1~6號灌裝泵的灌裝稱重裝量非常穩(wěn)定,目標裝量為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整為33~36Pa,風壓平衡環(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生的誤差,表1的試驗數(shù)據(jù)也驗證了這一點。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灌裝機的稱重報表可以看出,在風壓平衡、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,都在目標值5.2g附近。精度可達到±1%,遠遠高于客戶對稱重±1.5%的要求。

4實際應用

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

5結語

灌裝系統(tǒng)在線稱重技術配合隔離技術,正越來越多地在藥廠的無菌車間被使用,可以達到在凍干核心區(qū)域內部盡量減少操作人員干預防止交叉污染的目的,那么在線稱重的精度就至關重要。在保證灌裝機稱重系統(tǒng)機械設計和裝配精度的前提下,隔離器內部的風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,關乎藥品使用者的生命安全。由于現(xiàn)場是無菌環(huán)境,相關的實驗數(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稱重系統(tǒng)的同行有借鑒和參考意義。