Машина для розлива во флаконы: 10 революционных инноваций для высокоскоростной фармацевтической упаковки в 2025 году

Флаконы – небольшие стеклянные или пластиковые бутылочки – повсеместно используются в медицине и лабораториях. Они являются предпочтительными для хранения вакцин, инъекционных препаратов и реагентов из-за своей прозрачности, химической инертности и способности герметично закрываться. А машина для наполнения флаконов автоматизирует загрузку точных доз жидкости или порошка во флаконы, значительно ускоряя производство и обеспечивая стерильность. Эти машины обычно являются частью автоматизированной линии розлива, которая подает, очищает, наполняет, закупоривает и закрывает флаконы в одной непрерывной последовательности. В фармацевтическом производстве такие системы имеют решающее значение: они обеспечивают постоянную дозировку, минимизируют риск загрязнения и помогают соответствовать строгим требованиям FDA/EMA cGMP.

Машины для наполнения флаконов Объединяют несколько функций — от подачи и мойки флаконов до асептического наполнения и герметизации — для создания высокопроизводительной линии упаковки флаконов без загрязнения. Автоматизируя повторяющиеся задачи, они исключают человеческие ошибки. Например, автоматизированные датчики и точное управление насосами гарантируют, что каждый флакон наполняется до точного целевого объема, практически исключая переполнение или недолив. Интегрированные туннели мойки и депирогенизации удаляют частицы и стерилизуют флаконы (часто с использованием высокого тепла) перед наполнением, обеспечивая по-настоящему асептические условия наполнения флаконов. Благодаря производительности от десятков до сотен флаконов в минуту (некоторые линии обрабатывают 50–600 флаконов/мин и более) современные системы значительно увеличивают производство вакцин и лекарственных препаратов, что было критически важно во время внедрения пандемической вакцины.

Основные преимущества: Автоматизированное наполнение флаконов обеспечивает точность, скорость и безопасность. Общие преимущества включают:

  ●  Точное дозирование: Усовершенствованные насосы и весы гарантируют равномерные объемы заполнения с точностью часто в пределах ±0,5%. Такое безошибочное заполнение обеспечивает постоянство дозы и безопасность пациента.

  ●  Стерильная обработка: Гигиеническая конструкция и встроенная стерилизация (например, предварительно заполненные туннели сухого тепла и работа в чистом помещении) означают, что каждый флакон заполняется в среде, свободной от загрязнений. Вся линия может работать в чистом помещении, классифицированном по ISO, с фильтрацией HEPA или внутри изоляторов/RABS, чтобы соответствовать строгим стандартам стерильности.

  ●  Высокая пропускная способность: Интегрированные конвейеры, многоголовочные наполнители и станции быстрой укупорки обеспечивают высокоскоростное наполнение флаконов — от пилотных весов до коммерческих запусков. Например, линии могут обрабатывать до 36 000 флаконов в час. Такая пропускная способность ускоряет время вывода на рынок вакцин и биопрепаратов.

  ●  Соблюдение нормативных требований: По своей конструкции эти машины поддерживают руководящие принципы cGMP. Автоматизированная очистка (CIP/SIP), проверенные протоколы и барьерные системы помогают соответствовать требованиям FDA/EMA. Передовые системы даже выполняют внутрипроизводственный контроль 100% (взвешивание каждого флакона до/после наполнения) для проверки соответствия каждой единицы.

  ●  Универсальность: Быстросменные детали позволяют одной линии обрабатывать флаконы разных размеров, форм и составов. Современные машины подходят для всех вязкостей: от растворов, похожих на воду, до вязких суспензий. Одно и то же оборудование может переключаться между жидкими вакцинами, сыворотками, масляными настойками или даже лиофилизированными (высушенными заморозкой) порошками по мере необходимости.

  ●  Гарантия качества: Системы инспекции в линии (камеры, датчики и весовые проверки) немедленно выявляют дефекты. Каждый флакон можно проверить на правильный уровень наполнения, целостность пробки и колпачка или наличие твердых частиц. Этот автоматизированный контроль качества значительно сокращает количество отзывов продукции.

Основные этапы линии розлива во флаконы

Автоматизированное наполнение флаконов — многоступенчатый процесс с четко скоординированными шагами. Типичная линия выполняет следующую последовательность, каждый шаг обрабатывается специальным оборудованием:

  ●  Подача флаконов: Пустые флаконы загружаются (вручную или с помощью сортировщиков) на конвейер или карусель в вертикальном положении. Этот питатель распределяет и ориентирует флаконы для последующих операций.

  ●  Промывка флаконов: Первая станция обработки тщательно очищает флаконы. Вода под высоким давлением или WFI (вода для инъекций) распыляется, а струи воздуха промывают как внутреннюю, так и внешнюю часть каждого флакона, удаляя пыль, остатки или частицы.

  ●  Стерилизация (депирогенизация): Промытые флаконы попадают в туннель с горячим воздухом (обычно 200–400 °C) для достижения депирогенизации. Это уничтожает бактерии, споры и эндотоксины, обеспечивая стерильность флаконов. Стерилизация сухим теплом является стандартом для стеклянных контейнеров.

  ●  Наполнение: Стерильные флаконы перемещаются на станцию розлива, где дозируется жидкий препарат. Используя прецизионные насосы и насадки, машина подает отмеренный объем лекарства в каждый флакон. Современные наполнители используют такие технологии, как роторно-поршневые насосы, перистальтические насосы или дозаторы времени-давления для обеспечения точной дозировки (обсуждается ниже). Все наполнение выполняется в асептических (стерильных) условиях для защиты продукта.

  ●  Укупоривание: Сразу после заполнения машина для укупорки вставляет резиновые или силиконовые пробки в горлышко каждого флакона. Автоматизированные системы Pick-and-Place или непрерывной укупорки находят и проталкивают пробки, чтобы запечатать флакон. Этот шаг часто включает в себя «укупорку» азотом (газирование) для уменьшения свободного пространства кислорода для чувствительных биопрепаратов.

  ●  Сублимационная сушка (опционально): Для инъекционных порошков частично закупоренные флаконы загружаются в лиофилизатор (сублимационную сушилку) после наполнения. Лиофилизатор замораживает продукт и удаляет воду под вакуумом, стабилизируя термочувствительные составы. Многие линии наполнения включают в себя интегрированный сублимационный туннель для таких процессов.

  ●  Укупорка/герметизация: После закупорки (или после лиофилизации) флаконы закрываются колпачками. Машина для укупорки флаконов надевает алюминиевые откидные или пластиковые колпачки на пробку. Машина ориентирует колпачки с помощью вибрационной чаши, помещает их на флакон, затем использует вращающиеся или прижимные ролики для их надежной обжима. Это постоянное уплотнение предотвращает утечки и несанкционированный доступ.

  ●  Проверка и маркировка: На заключительном этапе каждый запечатанный флакон проверяется камерами или датчиками на наличие дефектов (например, неправильное наполнение, отсутствие пробки, несоосность колпачка) и проверяется по весу на точность. Дефектные единицы отбраковываются. Наконец, струйный принтер или аппликатор этикеток наносит на флакон информацию о продукте (номер партии, срок годности и т. д.). Затем маркированные флаконы собираются для упаковки.

Каждый из этих этапов зависит от точного оборудования и датчиков для поддержания качества продукции и производительности. Вся линия розлива флаконов часто закрыта или работает в условиях ламинарного потока/изолятора для сохранения стерильности.

Типы систем наполнения флаконов

Оборудование для наполнения флаконов поставляется во многих конфигурациях, подходящих для различных масштабов производства и областей применения. Основные разновидности включают:

  ●  Настольные машины: Компактные «лабораторные» наполнители (иногда называемые настольными или малодозовыми) служат для научно-исследовательских лабораторий или опытного производства. Например, настольные наполнители с керамическим насосом могут обрабатывать небольшие партии (десятки флаконов в минуту) инъекционных препаратов или косметики. Эти устройства часто объединяют наполнение и укупорку в одном корпусе и являются переносными или настольными.

  ●  Полуавтоматический против полностью автоматического: Некоторые системы являются полуавтоматическими: оператор загружает лотки с флаконами, а машина выполняет наполнение и укупорку. Полностью автоматические линии включают в себя разгрузчики и конвейеры, требующие минимального ручного вмешательства. Автоматические модели могут объединять питатели, мойки, наполнители, пробки и укупорщики в одну непрерывную сборочную линию для работы без участия человека.

Полуавтоматическая машина для укупорки/обжима флаконов XBZG-50

  ●  Интегрированные линии розлива: Крупные производственные линии объединяют все этапы от начала до конца. Например, машина для наполнения и укупорки флаконов может наполнять и укупоривать в одном модуле, за которым следует отдельный модуль укупорки и маркировки. Эти линии являются в высокой степени настраиваемыми (модульными) и часто соответствуют стандартам чистых помещений ISO. Некоторые конструкции, такие как модульные системы изоляторов, позволяют собирать несколько машин в одном стерильном корпусе.

  ●  Ротационные и линейные конфигурации: Флаконы можно обрабатывать на вращающихся колесах (вращающихся поворотных столах) или линейных конвейерах. Ротационные наполнители часто предлагают более высокие скорости и компактные макеты для больших партий. Линейные машины более гибки для переналадки и обслуживания. Оба типа достигают высокой точности, но выбор макета зависит от потребностей завода.

  ●  Системы, готовые к лиофилизации: Многие современные наполнители включают встроенную камеру лиофилизации (сублимационной сушки) для продуктов, требующих заполнения порошком. Линия может подавать заполненные флаконы непосредственно в подключенную сублимационную сушилку, а затем продолжать укупоривать и маркировать сухие заполненные продукты без ручного переноса. Такая компоновка экономит место и сохраняет стерильность.

  ●  Ампулы и другие форматы: Хотя эта статья посвящена флаконам, существуют аналогичные машины для наполнения ампул и шприцев. Некоторые линии для флаконов можно адаптировать (с помощью деталей для изменения формата) для работы с ампулами или трубками. Термин «машина для наполнения ампул и флаконов» относится к этим гибридным конструкциям, которые могут наполнять несколько типов контейнеров.

В целом, варианты варьируются от автоматических машин для наполнения и укупорки флаконов до полных линий упаковки флаконов (включая печать и упаковку в коробки). Малые машины для наполнения флаконов являются экономически эффективной точкой входа для мелкосерийного производства, в то время как полностью автоматизированные машины для упаковки флаконов удовлетворяют потребности в высокой пропускной способности.

Технологии розлива и насосы

Точность заполнения флакона зависит от выбора технологии дозирования. Распространенные системы заполнения включают:

  ●  Роторно-поршневой насос (RKP): Насос объемного вытеснения, в котором жидкость всасывается в камеру вращающимся поршнем. RKP могут работать с широким диапазоном вязкостей, от водянистых до сиропообразных, с высокой точностью. Вращающийся поршень непрерывно дозирует жидкость, что делает его идеальным для непрерывного и повторяющегося наполнения флаконов.

  ●  Перистальтический насос (ПП): В этом насосе на основе трубок ролики сжимают гибкую трубку, чтобы втянуть жидкость, а затем выталкивают ее. Поскольку жидкость контактирует только со стерильной трубкой, перистальтические насосы минимизируют риск загрязнения. Они подходят для деликатных биологических препаратов или растворителей. Точность высока при правильной калибровке, а износ трубки можно контролировать с помощью планового обслуживания.

  ●  Насос с вращающейся мембраной (RDP): Этот насос использует гибкую диафрагму, которая вращается внутрь и наружу для перемещения жидкости. Подобно перистальтическим насосам, продукт касается только диафрагмы, обеспечивая отличную химическую совместимость и стерилизуемость. RDP хорошо подходят для стерильных сред и могут достигать очень жестких допусков дозирования.

  ●  Наполнитель с временным давлением (TPF): Резервуар для хранения находится под давлением, а электронные клапаны открываются на рассчитанное время для заполнения каждого флакона. Объем заполнения зависит от давления и времени. TPF прост и быстр, часто используется для свободно текущих жидкостей, где сверхвысокая точность менее критична. Однако современные системы TPF включают датчики для повышения точности для фармацевтического использования.

  ●  Системы массового расхода (объемные): Не подробно описано в источниках выше, но часто используется: гравиметрический или массовый расходомер обеспечивает точность веса заполнения путем прямого измерения веса. Эти системы часто дополняют вышеуказанные насосы для окончательного контроля качества.

XBGB-20 Настольная линия по розливу и производству флаконов (подача флаконов/укупорка/укупорка колпачками)

Многие передовые линии объединяют несколько типов насосов (например, роторно-поршневой насос для вязких продуктов и перистальтический насос для водных растворов) в комбинированном наполнителе. Целью всегда является сверхточное дозирование – как отмечает один источник, «нет различий в заполнении партий продукта» с современной автоматизацией.

Поддержание стерильности

Стерильность является главным приоритетом при наполнении флаконов. Чтобы предотвратить загрязнение, производители применяют несколько мер безопасности:

  ●  Чистая среда: Наполнение флаконов обычно происходит в чистых помещениях ISO класса 5 (класс A) или 7 (класс B) или в изоляторах. Высокоэффективные фильтры и поток воздуха с положительным давлением не допускают попадания частиц в зону наполнения.

  ●  Стерилизация компонентов: Все контактные части (трубы, сопла, клапаны) стерилизуются такими методами, как SIP (стерилизация паром на месте) или гамма-облучением. Инструменты изготавливаются из нержавеющей стали или инертных материалов (например, керамические поршни), чтобы выдерживать стерилизацию. Предварительно стерилизованные флаконы, пробки и колпачки часто поставляются в лотках или туннелях, чтобы избежать внешнего загрязнения.

  ●  Системы ограждений: Наполнители часто помещаются в барьерные изоляторы или RABS (системы барьеров с ограниченным доступом). Операторы загружают материалы через перчаточные порты, а интерфейсы машин разработаны для легкой стерилизации. Такое физическое разделение не допускает попадания микробов в воздух.

  ●  Проверенные процедуры: Каждый этап очистки и стерилизации проверен (биологическими индикаторами) для обеспечения стерильности >10^-6. Процессы документируются в соответствии с рекомендациями 21 CFR Часть 11 и Приложение 1.

Вместе эти меры обеспечивают асептическую загрузку флаконов. Например, после мойки и стерилизации флаконы могут подаваться через стерильный туннель или роботизированную передачу, поэтому они никогда не будут находиться на открытом воздухе до тех пор, пока не будут запечатаны. Результатом является стерильность фармацевтического уровня: исследования сообщают об «отсутствии микробного присутствия» в среде заполнения после надлежащей стерилизации.

Контроль качества и инспекция

Контроль качества встроен в современные линии розлива флаконов. Внутрипроизводственный контроль (IPC) может включать:

  ●  Проверка веса: Как уже упоминалось, многие системы взвешивают каждый флакон до и после наполнения. Цитируемый источник отмечает, что весовой IPC 100% является стандартным, гарантируя «точную проверку заполненного содержимого».

  ●  Проверка зрения: Высокоскоростные камеры сканируют флаконы на предмет уровня заполнения, положения пробки, целостности колпачка и этикеток. Автоматизированные системы могут мгновенно отмечать недозаполненные, переполненные или неправильно запечатанные флаконы.

  ●  Целостность газа: В частности, для критических лекарственных препаратов можно измерять концентрацию кислорода и давление в свободном пространстве (например, обнаружение утечек высокого напряжения для крышек).

  ●  Мониторинг программного обеспечения: Данные со всех датчиков регистрируются для проверки. Сигнализация срабатывает при любом отклонении.

Эти шаги контроля качества значительно снижают вероятность отправки некачественного продукта. На практике линии достигают качества первого прохода, близкого к 100%, что позволяет производителям соблюдать строгие пороги отзыва. Как утверждает одно отраслевое руководство, интегрированные инспекционные подразделения «снижают вероятность отзыва продукции».

Отраслевые приложения

Машины для наполнения флаконов используются во многих отраслях, где требуется стерильная упаковка небольшого объема:

  ●  Фармацевтика: Самый большой потребитель. Жизненно важные препараты (вакцины, антибиотики, биопрепараты, внутривенные инъекции) обычно расфасовываются во флаконы. Точность и стерильность наполнители флаконов делают их идеальными для парентеральных составов.

  ●  Биофармацевтические препараты: Для биотехнологической терапии (моноклональные антитела, клеточная/генная терапия) поддержание чистоты продукта имеет жизненно важное значение. Наполнители, которые могут бережно обращаться с ценными биопрепаратами в асептических условиях, являются незаменимыми.

  ●  Биотехнологии и исследования: Диагностические реагенты, буферы и лабораторные химикаты часто аликвотируются во флаконы. Наполнители используются в биотехнологических лабораториях и пилотных установках для дозирования ферментов, антител и молекулярных биологических реагентов в стерильные флаконы. (Даже университеты и группы НИОКР используют настольные наполнители для небольших партий.)

  ●  Ветеринарная медицина: Ветеринарные вакцины и лекарства для домашних животных/сельскохозяйственных животных все чаще упаковываются во флаконы. Автоматизированные наполнители флаконов гарантируют, что ветеринарные инъекции соответствуют тем же стандартам безопасности, что и лекарства для людей.

  ●  Косметика и средства личной гигиены: Косметика высокого класса (например, сыворотки с гиалуроновой кислотой, инъекционные препараты, такие как ботокс) продаются в стеклянных флаконах. Производители косметики используют линии розлива флаконов для дозирования этих чувствительных жидкостей и обеспечения санитарной герметизации.

  ●  Химикаты и специальные жидкости: Некоторые нефармацевтические отрасли промышленности используют системы наполнения флаконов. Например, производители сельскохозяйственных пестицидов, ароматизаторов или масел для электронных сигарет используют аналогичные наполнители для едких или дорогостоящих жидкостей.

  ●  Продукты питания и нутрицевтики: Несколько линий разливают концентрированные ароматизаторы, ферменты или пробиотические суспензии во флаконы или аналогичные небольшие бутылочки, используя технологию точного розлива из фармацевтической промышленности.

Подводя итог, можно сказать, что любая отрасль, где требуется точная дозировка и стерильная упаковка небольших объемов, может использовать машины для наполнения флаконов.

Ведущие производители и решения

Глобальные поставщики оборудования предлагают ряд решений для наполнения флаконов. Системы варьируются от настольных наполнителей до полностью интегрированных производственных линий. Лучшие поставщики проектируют машины, которые соответствуют стандартам ISO и могут быть настроены (например, модульные конструкции для работы с различными форматами флаконов). Например, один поставщик отмечает, что их компактные наполнители флаконов могут производить жидкости, полутвердые вещества или порошки в стерильных чистых помещениях. Другой сообщает, что их линии охватывают скорости от 10 до 600 флаконов/мин с переключением без инструментов. Многие сайты поставщиков подчеркивают универсальность (наполнение всего, от вакцин до косметики) и расширенные функции, такие как проверки наполнения 100%.

Ключевые факторы при выборе системы включают требуемую скорость вывода, форматы контейнеров, уровень автоматизации и функции соответствия. Обычные опции включают сервоприводное движение для высокой скорости, многоголовочные массивы наполнения, интегрированную обработку пробок/флаконов и полную возможность отслеживания и контроля. Поддержка обслуживания и валидации также важны, поскольку фармацевтические компании должны квалифицировать оборудование для использования GMP.

Соображения относительно стоимости: Цены сильно различаются. Простой настольный наполнитель может стоить несколько десятков тысяч долларов, тогда как сложная асептическая линия розлива может обойтись в сотни тысяч и более. Цена зависит от пропускной способности, характеристик чистого помещения/изоляции, индивидуальной автоматизации и местных правил.

Будущие тенденции и инновации

Индустрия машин для наполнения флаконов продолжает развиваться. Текущие тенденции включают:

  ●  Гибкость и скорость: Растет спрос на более быструю смену формата (для многопродуктовых объектов). Машины с быстросъемными кассетами и автоматической сменой формата стали более распространенными.

  ●  Сдерживание и безопасность: Высокоэффективные препараты (OEB 5) требуют усиленной изоляции. Растут наполнители на основе изоляторов и одноразовые (утилизируемые) пути движения жидкостей.

  ●  Умное производство: Интеграция с Industry 4.0 — аналитика данных, удаленный мониторинг и предиктивное обслуживание — на подъеме. Данные с датчиков в реальном времени могут оптимизировать урожайность и устранять неполадки до того, как они приведут к простою.

  ●  Воздействие на окружающую среду: Некоторые производители изучают более экологичные решения, такие как очистка без растворителей (сокращение потребления воды) и сокращение отходов в буфере (поскольку интеллектуальные алгоритмы заполнения сокращают потери жидкости).

  ●  Глобальная стандартизация: Поскольку развивающиеся рынки инвестируют в биотехнологии, приоритетными становятся стандартизированные решения по наполнению флаконов, соответствующие мировым стандартам GMP.

В целом, достижения в области точного машиностроения и автоматизации делают современные машины для наполнения флаконов Высокая надежность и эффективность. Благодаря сочетанию асептической обработки с технологиями Industry 4.0 эти машины гарантируют, что инъекционные препараты, необходимые пациентам, поступают на рынок безопасно и быстро.

Часто задаваемые вопросы (FAQ) о машине для наполнения флаконов