大輸液塑瓶靜電的產(chǎn)生及應(yīng)對措施

方 超

0 引言

大輸液作為最常用的藥品制劑，市場需求巨大，近10年來我國輸液行業(yè)復(fù)合增長率達17.2%，2011年我國大輸液市場容量在100億瓶（袋）以上，而大輸液塑瓶由于其材質(zhì)輕、透明度好、微粒溶出少，對藥物的穩(wěn)定性影響小以及無環(huán)保污染等特點，在臨床上得到了廣泛使用，每年也以較快的速度遞增。隨著大輸液塑瓶產(chǎn)量的增加，質(zhì)量也得到更全面的重視。塑瓶輸液的生產(chǎn)質(zhì)量與塑瓶的清洗有很大關(guān)系，而塑瓶的清洗與塑瓶制造過程中產(chǎn)生的靜電又有密切的關(guān)系。

多年來，本人通過對數(shù)條輸液生產(chǎn)線，特別是4條塑瓶輸液生產(chǎn)線項目技改，總結(jié)出了大輸液塑瓶靜電的關(guān)鍵控制點。

1 問題的提出

1.1 塑瓶大輸液生產(chǎn)工藝

塑瓶大輸液生產(chǎn)的主要工藝流程為：聚丙烯顆?！⑺軝C制瓶胚→瓶胚冷卻輸送裝置→吹瓶機儲胚料斗→吹瓶機吹瓶→空瓶傳送裝置→洗瓶灌裝封口機→滅菌→燈檢→包裝。

聚丙烯顆粒由注塑機制出瓶胚，瓶胚經(jīng)冷卻輸送裝置冷卻后，傳送到吹瓶機的瓶胚料斗，通過排胚、理胚及輸送裝置將瓶胚輸送至吹瓶機內(nèi)進行加熱、吹瓶，吹瓶機吹出的塑瓶由機械手輸送至洗灌封機組，對塑瓶進行清洗、灌裝藥液、封口，然后送入水浴式滅菌柜進行滅菌，滅菌后的產(chǎn)品經(jīng)燈檢、包裝后檢驗出廠。

1.2 靜電產(chǎn)生的環(huán)節(jié)

1.2.1 制胚階段

（1）聚丙烯原料帶入的靜電。聚丙烯原料是直徑約3 mm的顆粒，在從生產(chǎn)工廠運輸?shù)绞褂命c的過程中，包裝袋內(nèi)粒子之間相互摩擦產(chǎn)生靜電，這種靜電在加入料筒后依然存在，經(jīng)檢測靜電荷在240～300 V之間。

（2）聚丙烯粒子在注塑機、模具內(nèi)加工成瓶胚時產(chǎn)生的靜電。聚丙烯粒子進入注塑機炮筒內(nèi)，經(jīng)螺桿的剪切轉(zhuǎn)動使粒料與粒料之間、粒料與炮筒內(nèi)壁之間產(chǎn)生摩擦，產(chǎn)生的靜電附著在熔融的聚丙烯內(nèi)，經(jīng)炮筒注射入模具內(nèi)制成瓶胚，導(dǎo)致瓶胚帶有大量靜電荷。瓶胚所帶靜電荷一般在2 000～2 400 V之間。

1.2.2 瓶胚在冷卻輸送裝置中因運動摩擦產(chǎn)生靜電

在注塑制瓶胚的過程中，聚丙烯分子因受熱雙鍵斷裂而產(chǎn)生應(yīng)力，這些應(yīng)力必須在吹瓶前進行消除，否則會導(dǎo)致瓶子外觀霧化，嚴重影響成品率。消除應(yīng)力的方法：使瓶胚在循環(huán)輸送帶上強行冷卻，但在循環(huán)的過程中，瓶胚之間又會不斷摩擦而產(chǎn)生靜電。經(jīng)檢測此階段產(chǎn)生的靜電荷在2 600～3 000 V之間。

1.2.3 吹瓶

瓶胚在吹成空瓶之前被加熱成融化的臨界狀態(tài)，然后向瓶胚內(nèi)吹入潔凈的高壓壓縮空氣，直徑約2 cm的瓶胚在1 s之內(nèi)被迅速膨脹成直徑約8 cm的瓶子，組成瓶胚的聚丙烯分子在極短的時間內(nèi)因被重新排列而產(chǎn)生高強度的摩擦，從而導(dǎo)致吹制好的瓶子上帶有較大的靜電電荷，電荷量在5 000～6 000 V之間。

1.3 靜電的危害

帶有靜電荷的瓶胚、塑瓶對環(huán)境中的毛發(fā)、飛塵、懸浮粒子有極強的吸附性，如不及時消除，會對后續(xù)的工序造成較大的麻煩以及會對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生極大的安全隱患。

2 除靜電標準的確定

塑瓶生產(chǎn)各階段產(chǎn)生的靜電量如累積到洗瓶階段去除，由于靜電量較大，洗瓶負擔(dān)較重，難以保證洗瓶質(zhì)量，很容易導(dǎo)致灌裝藥液后的成品不溶性微粒、可見異物及微生物等超標。因此，要將塑瓶生產(chǎn)各階段產(chǎn)生的靜電量去除，去除后的靜電殘留值不至影響洗瓶質(zhì)量。

開啟洗瓶機，將洗瓶機每轉(zhuǎn)1圈氣洗的瓶子定為1組并編號，每組分別檢測氣洗后的靜電壓，然后灌入經(jīng)0.22μm折疊濾芯過濾的注射用水，檢測不溶性微粒、可見異物及微生物，得出殘留靜電與不溶性微粒、可見異物及微生物的關(guān)系，如表1所示。

表1 殘留靜電與不溶性微粒、可見異物及微生物的關(guān)系

經(jīng)多次取不同規(guī)格的塑瓶（500 mL、250 mL、100 mL）測試，得出靜電在1 200 V以下時，不溶性微粒、微生物及可見異物均符合塑瓶清洗要求。為更好地控制產(chǎn)品質(zhì)量，從降低風(fēng)險角度考慮，將安全靜電殘留值上限控制在1 000 V。

3 消除靜電的措施

在產(chǎn)生靜電的生產(chǎn)環(huán)節(jié)應(yīng)采取有效措施消除靜電，以有效控制產(chǎn)品質(zhì)量?，F(xiàn)在如果以200瓶/min的生產(chǎn)線為例，介紹消除靜電的措施及效果。

3.1 注塑機注出瓶胚靜電的消除

注塑機注出的瓶胚，在被機械手取出后放置在冷卻輸送裝置水平輸送帶的入口端，在入口端的上方安裝離子發(fā)生器，潔凈壓縮空氣將離子發(fā)生器產(chǎn)生的正負離子吹到瓶胚的表面，以中和瓶胚表面的靜電。為達到均勻、有效地去除靜電，在瓶胚上方約7 cm處并列安裝6只離子發(fā)生器，以兼顧到輸送帶的寬度，保證通過輸送帶的瓶胚有較好的除靜電效果。瓶胚靜電消除前后的對照表如表2所示。

表2 瓶胚靜電消除前后的對照表

表2表明：通過6個離子發(fā)生器可以去除約50%的靜電量。除靜電后的瓶胚經(jīng)冷卻輸送裝置進行冷卻、應(yīng)力消除。

3.2 吹瓶前瓶胚靜電的消除

瓶胚在冷卻輸送過程中會因互相摩擦產(chǎn)生靜電，這些靜電荷在進入吹瓶工序前要消除，不然，瓶胚會吸附瓶胚柱口拉絲，在吹瓶階段加熱過程中導(dǎo)致拉絲融化粘連在瓶壁上，導(dǎo)致廢品的產(chǎn)生。瓶胚離開冷卻輸送裝置后，被瓶胚排列機構(gòu)自動排成一列，瓶胚口向上，沿固定軌道依次向吹瓶機輸送。在固定軌道上方垂直安裝離子發(fā)生器，確保通過的每只瓶胚均能被離子器吹到，通過離子發(fā)生器的潔凈壓縮空氣從瓶胚口上方將正負離子吹向軌道上的瓶胚，將瓶胚內(nèi)外的靜電中和，達到除靜電的目的。為保證除靜電效果，并列安裝3只離子器發(fā)生器，從離子發(fā)生器吹出的離子風(fēng)依次吹向瓶胚。該階段靜電去除前后的對照表如表3所示。

表3 吹瓶前瓶胚靜電去除前后的對照表

3.3 灌裝前塑瓶除靜電

在塑瓶輸液灌裝崗位要實現(xiàn)瓶子、料液、組合蓋等物料的有序組合，灌裝前塑瓶的靜電如果不消除，大量的靜電荷會吸附空氣中的微粒，這些微粒在灌裝時會連同料液一起帶入成品，導(dǎo)致成品的不溶性微粒超標，該階段靜電的去除采用氣洗裝置。根據(jù)生產(chǎn)速度，該裝置共設(shè)計有54個氣洗頭，每個氣洗頭自帶1套離子發(fā)生器，經(jīng)過離子發(fā)生器的潔凈離子風(fēng)，對塑瓶內(nèi)、外壁吹洗，中和瓶子所帶的電荷和已經(jīng)吸附的微粒，同時通過抽氣裝置將瓶內(nèi)洗瓶后的氣體抽出后排出，以達到清洗的效果。該階段靜電去除前后的對照表如表4所示。

表4 灌裝前塑瓶除靜電前后的對照表

4 靜電去除效果分析

為驗證靜電對產(chǎn)品的影響，對除靜電的效果進行了檢測、分析，情況如下：

分別取以下幾種情況下灌裝后的樣品：（1）不經(jīng)過靜電去除的產(chǎn)品；（2）只進行注塑階段靜電消除的產(chǎn)品；（3）只進行吹瓶前靜電消除的產(chǎn)品；（4）只進行灌裝前靜電消除的產(chǎn)品；（5）只進行注塑階段、吹瓶前靜電消除的產(chǎn)品；（6）只進行吹瓶前靜電消除、灌裝前靜電消除的產(chǎn)品；（7）進行注塑階段靜電消除、吹瓶前靜電消除、灌裝前靜電消除的產(chǎn)品?？紤]抽樣產(chǎn)品的均勻性、隨機性、代表性，每種情況下的樣品連續(xù)取樣3次，每次取3瓶，分別檢測產(chǎn)品的靜電殘留值。檢測結(jié)果對比如表5所示。

表5 產(chǎn)品靜電殘留量對比表

通過試驗可以看出，在不同的階段單獨除靜電和復(fù)合除靜電效果不同，只有在進行了注塑、吹瓶前、灌裝前3階段同時除靜電后的塑瓶灌裝的產(chǎn)品，靜電殘留值可穩(wěn)定做到1 000 V以下，灌裝藥液后檢測不溶性微粒、可見異物及微生物才能符合藥典規(guī)定的標準。

5 結(jié)語

我公司4條塑瓶大輸液生產(chǎn)線采用在塑瓶生產(chǎn)的注塑、吹瓶前、灌裝前3階段同時除靜電，然后灌裝藥液，成品率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］金耀.大輸液行業(yè)度過“艱難的一年”部分公司轉(zhuǎn)移重心》［N］.理財周報，2012-5-21

［2］洪定一主編，聚丙烯—原理、工藝與技術(shù)［M］.中國石化出版社，2002

［3］國家食品藥品監(jiān)督管理局藥品認證管理中心編寫，藥品GMP指南［M］.中國醫(yī)藥科技出版社，2011

［4］國家藥典委員會編.中華人民共和國藥典（2010年版）［M］.中國醫(yī)藥科技出版社，2010