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东富龙之吹灌封(BFS)一体机结构形式及无菌保障

吹灌封(BFS)技术简介

       吹灌封技术即吹瓶-灌装-封口,该技术早在20世纪60年代就已经发展起来,是采用一种专用无菌包装技术,连续操作,将医用聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)颗粒制成容器,全自动地完成灌装和封口过程,快速地连续循环生产;它将数个制造工艺集成在同一设备中,以单一工序在无菌状态下完成塑料容器的整个吹塑、灌装和封口等过程,能有效地确保产品的使用安全。该技术具有生产成本和管理成本低、无菌稳定性好,成品内在质量高,产品交叉污染机率小等优点,可广泛应用在塑料包装的最终灭菌产品、无菌产品等生产领域。与传统的无菌灌装相比,吹灌封由于整个过程实现了自动化,并且塑料容器在高温环境下一次成型,免去了传统的洗瓶、灭菌工艺,大大节约了能源和资源,所以是一种先进的无菌生产工艺。

       从微生物学的角度看,此生产技术属于密闭容器生产工艺,成型和密封一体能最大限度的减少人为干预,达到无干预的无菌操作结果,而且环境暴露降低最低,从而保证了很高的无菌水平。BFS技术在国际是已使用约30年,污染率能够达到0.1%以下,结合培养基灌装数据的总结和分析吹灌封系统的污染率为0.001%。

       吹灌封(BFS)一体机(如图一)主要由以下几部分组成:(1)型坯挤出系统,实现由塑料粒子到塑料管坯的加工;(2)模具装置,实现容器成型;(3)灌装系统,自带A级风淋装置,与灌装针头一起实现无菌吹塑成型与产品灌装;(4)液压系统用于模具、挤出机提升等系统的驱动,有些机型上也用于挤出机系统的驱动。此外,还包括:电力系统、气动系统、真空系统、冷却系统、微粒清除系统、时间-压力法灌装系统、型坯封底系统、成品与废料传出系统以及CIP/SIP系统等。


图一:吹灌封(BFS)一体机

2、吹灌封(BFS)一体机结构形式

       吹灌封(BFS)一体机的结构形式,按照模具运动方式划分为往复式和旋转式结构。

2.1 模具往复式结构

       模具往复式结构是最常见的吹灌封(BFS)一体机的结构形式。按主要驱动方式划分为电动驱动和液压驱动;按A级(100级)风淋装置形式又可分为:高效过滤形式(如图二)和空气除菌过滤形式(如图三)。

       吹灌封(BFS)一体机自带A级风淋装置,并且通过除菌过滤器达到A级环境,是BFS设备最常见形式,其工作原理见图四。该装置从洁净室取风,先后经初级过滤与0.2μm的除菌空气过滤器过滤后,达到A级标准,进入A级风淋箱。无菌空气经风淋箱吹出后,笼罩在灌装部位,在灌装口形成风幕,对灌装针及灌装口进行保护。


图二:高效过滤形式


图三:空气除菌过滤形式


图四:A级风淋装置工作原理

2.2 模具旋转式结构

      根据模具数量不同可分为多副模具旋转式和单副模具旋转式结构。多副模具旋转式结构的灌装示意图(如五),该机型产量最高可达30000瓶/小时(2ml及以下产品),是滴眼剂和小容量注射剂大规模制造的首选机型。


图五:多副模具旋转式结构的灌装示意图


3、BFS生产工艺流程及无菌保障原理

3.1 BFS生产工艺流程

BFS生产工艺流程(如图六)通过由三个过程完成无菌产品的生产:


图六:BFS生产工艺流程

3.1.1 挤出成型

        塑料颗粒在温度为170~230℃、压力为350bar条件下,经过旋转的螺杆连续挤压形成管坯,由无菌空气保护的管坯穿过模具,当管坯到达正确长度时,主模具闭合并把管坯底部密封,切刀切断管坯,管坯顶部被开口保持夹定位,无菌空气继续保护模具中敞口的管坯。

3.1.2 无菌灌装

        模具被快速转移到吹/灌/装工位,设备自带的A级风淋装置中的无菌空气对吹瓶,灌装及封口工位进行保护。吹灌针机构快速下降到容器颈部部位,用洁净压缩空气(小容器成型采用抽真空法)按照模具的形状吹成容器;采用时间-压力法计量的药液立即被灌装在容器里,并排除容器内的无菌空气。

3.1.3 封口

       当吹灌针机构缩回后,头模闭合,使瓶子瓶子密封。密封后打开模具,已经完成成形、灌装并密封的瓶子被送出机器。

       设备开始进行下一个生产周期,依次重复,循环运行。

3.2 BFS生产的无菌保障原理

1、容器的成型方式是通过高温高压条件下,将塑料颗粒融化、吹塑成型。在整个过程中,无菌空气对塑坯内壁进行保护,确保了容器本身的无菌性。

2、容器敞口时间短,药液暴露时间更短,一个灌装循环周期用时13s以内,而容器的敞口时间大概在2~4s,灌装后至容器封口的时间,即药液暴露的时间更短。

3、BFS设备在灌装前,药液流经的管路在CIP/SIP后达到清洗标准、达到F0值≥8,并且系统始终处于正压状态,出现异常,及时报警提示并锁定运行程序,有效的避免了外界污染的,保证药液安全。

       BFS设备本身装有A级风淋装置,在A级之外,装有控制BFS系统的触摸屏、PLC等控制装置。通过这些控制装置,不仅可实现BFS系统本身的高度自动化同时,也可与其上下游的生产系统全面联接,以实现多个生产系统的自动、联动运行, 大限度地避免操作人员对无菌生产的干扰,提供了更高级别的无菌保障。


结语

       吹灌封(BFS)技术进行的无菌制剂生产是在C级洁净室工作,吹灌封工位是在设备自带的A级风淋装置下工作,塑料容器在无菌空气的保护下完成灌装和封口,即药液灌装后没有第二次污染的可能。由于设备加入了自动控制的在线清洗和在线灭菌技术,BFS设备在生产无菌制剂过程中最大限度地降低产品中不溶性微粒的数量并控制微生物和热源的污染。