塑料瓶输液车间设计浅论

塑料瓶输液车间设计浅论

我国自从天津大冢公司80年代引进第一条塑瓶生产线开始，塑料包装输液就开始了正规的工业化生产。塑料包装输液生产既是输液包装的一场革命，亦是输液生产工艺和技术的一场革命，其引进及消化吸收过程已经极大地推动了我国输液生产的发展。

未来一段时间内国内塑料包装输液在已引进企业普遍取得技术和市场的成功后，相信会有大发展。在包装形式和包装材料上，肯定会形成百花齐放的局面，不管是塑瓶还是软袋，不管是何种材料，都会有其相应的市场。根据塑料瓶装输液的特点和从国内市场与生产技术现状出发，综合对比我国目前以发展PP塑料瓶装输液更适宜。

塑料瓶装输液的特点有：

优点：

1.塑瓶为高分子聚合物，化学稳定性好，产品质量稳定可靠，干扰因素少，易于控制。灌入药液后无溶出物，不掉屑，不会造成药液变质。

2.原材料国产化率高，加工设备可实现国产化，生产成本低。全封闭药液不与胶塞接触。

3.制瓶、灌封在洁净区内完成，避免中间污染。不用洗瓶、省水，为一次性包装，不能重复使用避免交叉污染。

4.瓶轻、不易碎，但有一定坠落高度限制。塑料瓶可稍变形，比玻瓶污染减少。

缺点：

1.仍属于固定容积式包装、输注药液时需用气针，不能加压输液。有一定的透气性、透水性，不适合灌装氨基酸类大输液。

2.一般塑瓶透明度差，不利灯检。

3.瓶中有空气，输液不当会产生气栓。对氧敏感的药液要充氮气保护。

4.高温灭菌瓶会变形，只能用中低温灭菌(106℃<FONT<117℃)

建造塑料瓶输液车间在国内大范围展开还刚开始不久，进行此类车间的设计是国内多数医药设计单位的新课题，这里谈一谈我在设计工作中遇到的问题，和大家共同探讨。

一、设备方面：

塑料瓶输液生产线包含的主要设备有制瓶机，灌封线，配液罐，灭菌柜，检漏、灯检、贴签包装线等。

1、制瓶设备：

(1)制瓶原理与生产方法简介：

塑料瓶输液生产线与玻璃瓶输液生产线最大的不同就是增加了塑料瓶制瓶机设备。

塑料瓶一般由输液厂自己制造，减少了污染和制造成本，材质用聚丙烯或聚乙烯，其制造工艺大致经过原料混合、熔融、注射或挤出、吹塑后处理，冷却、检查、边角料粉碎再利用等步骤。塑料瓶成型方式可分为双轴延伸吹塑、中空成型、注射延伸吹塑成型三种方法。

吹塑成型是中空容器的主要成型方法。主要通过将热塑性材料挤出或注射成管状型坯(预备成型)，然后用模具将型环夹紧并通过模具内部的压缩空气喷咀向

型坯中吹入压缩空气，制成中空体并冷却固化。其工艺有中空吹塑成型或热型坯成型；注吹成型；冷型坯吹塑成型等。注射成型是由注射成型机将溶融状态的树

脂定量注射到膜腔间，冷却后取出。注射延伸吹塑成型(简称一步法)相对来说比较先进，制瓶的透明度较好，产量也较大些，并且不产生边角料，只不过国内的现有样机运行情况均不理想。至于制瓶、灌装、封口(无盖)的“三合一”输液瓶设备占地面积小、效率高，可是也存在一定缺陷，主要是透明度差、不均匀。一步法和“三合一”法的设备目前还只能依靠进口。

双轴延伸吹塑(简称二步法)、中空成型(简称挤吹法)的主要原理区别在于二步法使用注塑机制成瓶胚，在冷型坯内由热空气吹塑成型；而挤吹法是先制成管材，再用热型坯压制成型。广东克虏伯等公司的设备可以将制管材、压制成型、切割边角料等工序在一台机器里完成，但制瓶的透明度相对较差。而二步法设备必须先在注塑机上制瓶胚，对型坯进行二次吹热前需要对型坯进行冷却，而且冷却时间的长短直接影响成型后塑料瓶的透明性，因此整套设备占地面积较大。

(2)设备选择与布局安排：

选择什么样的制瓶设备，如何布局是设计塑瓶输液车间的核心问题。目前国内的制瓶机大致有几种：进口一步法注-拉-吹制瓶成型一体机，进口制瓶、灌装、封口(无盖)的“三合一”塑瓶输液生产设备，挤吹法中空成型机，二步法瓶胚双向拉伸成型机。从先进性上看当然是一步法注射延伸吹塑成型设备更好，但进口设备价格、到货期、考察、技术服务等诸多方面均很不理想，想大规模发展受到很大限制。近年来，国内新上的制瓶线多选用挤吹和二步法，挤吹设备占地面积较小生产效率也高，但出瓶的透明度要差于二步法设备。

一步法和挤吹法设备布局相对简单，主要是根据所选设备的特点，结合规范进行平面设计。二步法设备设计布局相对较难，不仅在于设备占地面积的如何有效利用，还要考虑好两步工序与灌装机器之间的有效衔接，以及瓶胚存放环节的处理方法。(鉴于各药厂的技术保密性，不便提供说明图纸)我个人认为将制胚、制瓶、灌装、封口连接成线是设计的最佳选择，也是设备生产企业的攻关课题。这样做能使生产布局流畅，便捷物流管理，面积利用率增加，减少瓶胚污染几率。

设计布局的另一个难题是：随着塑瓶输液生产规模的不断扩大，一条生产线已不能满足要求，如何把几条一样工艺或不一样工艺的生产线柔和到一个车间里，需要设计院各专业、生产企业、设备制造厂家几方共同想方设法。

2、灌装、封口设备：

制瓶后的灌装、封口设备，主要有进口和改装两种情况。从各企业使用看，进口设备也不是非常理想，所以才有厂家选择“三合一”生产线。目前国内用得相对较好的是衡阳千山的灌封设备。其工作原理为：塑瓶由进瓶机构推入定位卡子，定位卡子固定于链条上，链条作间歇运动，塑瓶由链条带动，依次完成空瓶真空检漏、离子空气吹吸洗瓶、充氮、灌装、理盖、加热、焊盖封口和出瓶等工序。

此外，也有厂家采用加丁基胶塞、铝铂封口轧盖技术。采用这种技术的灌装设备可以从老的玻璃瓶输液灌装线设备改装而来，也可在新的塑瓶灌封设备后加塞盖轧盖设备改装。因为这种方法的设备造价要低得多，上海、湖南均有设备厂在制做，甚至有的输液厂自己也在改装。不管采用何种灌封技术，设计都要从洗、灌、封三个关键环节入手，把握技术要领，调配各设备间的生产能力，选择合适配置方法，保证产品质量是对企业的基本要求。

灌封的还有一个重要的技术问题，就是采用什么样的塞盖，以及如何处理如何上盖如何封口。一般说来，采用内外盖、和塞组合焊盖封口技术的产品档次要稍高一些，但如果焊盖技术如

果处理不好，出的产品盖口会非常难看。采用加丁基胶塞、铝铂封口轧盖技术，方法虽然比较原始，但很实用，在焊盖技术没有完全掌握或考虑焊盖设备太贵的时候，有些输液厂倒很青睐这种做法。

3、浓稀配罐系统和灭菌设备：

浓稀配罐、药液输送泵、过滤装置和大输液水浴灭菌柜，是大输液车间最常见的设备。应用于塑料瓶输液生产，不同点在：塑瓶灌装温度不可太高，稀配罐要通冷却水降温，配好的药液要尽快灌装完毕；同时灌装设备的生产能力不是很大，如果选择交替灌装方式，浓稀配罐的容积不宜太大。

水浴灭菌柜的技术要求是如何解决塑瓶输液灭菌温度不能过高的问题，及根据塑料瓶的体积形状修改柜体容腔和车架、托盘。近几年国内已有两三家灭菌柜生产厂在塑瓶输液灭菌方面做得很出色了。此外，塑料瓶不象玻璃瓶易破碎，而且有的灌装机还可以发现坏瓶不灌，所以灌装下瓶到灭菌，再到灯检、包装上瓶，采用地轨运输是可行的。

4、检漏、灯检、贴签包装线：

检漏是软包装输液生产共有的难题，即使国外最先进的检漏设备也存在一些缺陷或某种不合理地方。

塑料瓶透明度较差，尤其是灭菌后的透明度下降是肯定的，灯检的难度大速度就慢，灯检房间的长度面积和瓶子的上台位置，设计时也在考虑之内。

不干胶贴签机、上环或上钩机器

、塑封装盒机国内能够买到，上环或上钩机器也可以加工订做，只要设备线路排好就问题不大了。

二、生产车间人工环境方面：

1、洁净级别的确定：

大容量注射剂灌、封、稀配的生产级别为一万级，灌封加局部百级层流，是GMP明确规定的。随着产品档次的提高，优质医药原料的使用及密闭配液系统的应用，许多厂减少了调碳工序，将浓配工序也设置成一万级。由于浓配工序本来所占面积就小，这样做显然是受欢迎的。洁净级别设计的难点在于制瓶工序的环境选择。国家药品监督管理局《药品包装用材料、容器管理办法(暂行)》第十六条(四)规定：生产Ⅰ类药包材产品，须同时具备与所包装药品生产相同的洁净度条件，并经国家药品监督管理局或省、自治区、直辖市药品监督管理部门指定的检测机构检查合格。(Ⅰ类药包材指直接接触药品且直接使用的药品包装用材料、容器。)从上面理解，制瓶与灌装生产应为相同级别，即一万级。而《药品生产质量管理规范》实施指南，则谈到大输液内包装材料的最终处理环境为一万级，就是说只要在一万级下清洗处理合格，制瓶可以设在十万级区。

将制瓶工序放在一万级区，无非是级别提高，能耗增加，万级区面积扩大，管理难度加大。但从整个生产车间布局来看却是非常有利的。如果是单条生产线的设计，我建议不妨使用同一级别；如果是多条生产线的设计，那就要综合考虑了。

2、净化空调方案设计与空调运行管理：

生产工艺方案的设计必须和净化空调方案的设计密切配合，选择什么样的工艺方案、工艺布局或工艺设备，从一开始就要结合净化空调的设计。例如，根据设备间的生产能力的不同，需调整生产班次，净化空调就必须能依照要求，调整送回风管路的开关和风量大小，如果这样的要求较高，就需要设计空调自控装置，否则生产将出现麻烦或运行成本增加。还有制瓶设备的发热量一般很大，就需要考虑有设备自净风装置，从吊顶内进风，设备自带净风设施，

热风集中排出车间，减少向洁净室散热。

如果是多条生产线，空调设计就更复杂了。首先要考虑制瓶工序是否集中设置，还要考虑各生产线交替运行的情况等等。所以说空调运行管理方面是特别重要的，设计时就要安排周到。

三、有利于生产管理方面

车间设计不能脱离于生产管理之外，每一步工作都必须结合生产管理的实际情况，尽可能地优化布局，方便生产任务的调度，简便物流输送，理顺人员的进出操作路线。

1、生产线的平面布局设计：

大输液生产线涉及布局的最主要特点

是整条设备生产线的路线很长(塑瓶输液有制瓶工序，生产线更长)，而且尽量要求从头到尾连接成自动输送线，一般避免从中间断开。设计中就要多动脑筋，把这条“长龙”在确定的位置上排得顺畅协调，还要不影响物料输送，方便人员进入。相对来说，塑瓶输液生产线的设计是有难度的，尤其是多条生产线的组合设计就更加困难了。

2、生产任务的调度：

输液生产企业的生产品种、生产规格、生产产量千差万别，更换品种规格、调节产量等要求，在设计中就要考虑进去。设备之间的生产能力如何匹配、如何协调，生产中浓稀配液罐的交替配液交替送灌，同一生产线单台设备关停对生产管理的障碍，同一洁净区域多条生产线的交替运行情况。只有把涉及生产调度的种种情况联系到设计中去，才能方便企业将车间利用率发挥出来，生产效益才明显。当然也不必生搬硬套，过分强求一定要每个地方都布置得非常高明，关键是每一步骤每一工序都有合适的处理办法，合理是最重要的。

3、物料、产品的运输：

塑瓶输液车间的物料、产品运输在方式上有两种：一是间歇方式，通过传递窗或缓冲间，软包装人工运输；二是连续方式，通过传送带或轨道，机械运输。第一种运输方式决定设计要考虑到生产线洁净区内外的进出线路应相对集中，送入的原辅料、塑料粒子、塞子盖子等尽量从一个或位置相近外清间进入，进入后的路线应尽量缩短从而减少污染的几率，输送也能够快捷。第二种运输方式决定设计传送带或轨道的安排形式时要学习自动物流系统的原理特点，把设备位置调到最合适的地方。

4、人进与人净系统的安排：

工作人员进出生产工段的在设计塑瓶输液车间时有两种情况值得注意。其一是线路问题，因塑瓶输液车间的特点是工序比较多而且有点分散，人员进出不同工段的线路就有长有短。虽然现在不太要求人流路线必须完全避开物流、也不太要求去非洁净区的人流是否较远，但是设计中仍然要考虑人流线路与物流关系的合理性及非洁净区人员的方便性。减少人员在工作中的往返，以及避免人物流有污染的交差，却是设计工作中必须做到的。

其二是洁净区更衣间的设置问题，这里主要谈谈多条塑瓶输液生产线的组合车间人净系统设置，至于进入的更衣程序就不多提了。从生产管理角度人净系统要设置集中较好，但塑瓶输液生产工序之间要求有差异，不同生产线和制瓶工序空调系统又有相对独立的设置要求，人净系统的集中设置就存在困难。如死板地把人净系统集中，可能会出现错误或弄出不合适的多

余建筑构造。我个人认为，不同配液、灌封生产线各设一套人净，制

瓶再设一套人净，并没有什么不可，因为这样做了以后起码生产调度要方便些。当然如果有更好的办法解决人净系统的分散，也是非常值得商讨借鉴的。