CN117088314A - 一种药液零损失的灌装工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种药液零损失的灌装工艺方法，涉及食品、制药包装机械技术领域，其依次分为生产开始阶段、正式生产阶段、尾液排空阶段，生产开始阶段包括生产开始第一子阶段，生产开始第一子阶段包括以下步骤：采集容器的工位数据和皮重数据；以小于目标装量的定量值进行第一次灌装；读取当前容器毛重，得出容器内实际药液质量；以逐渐降速的方式对容器进行灌装；待装量接近目标装量时，灌装形式改成慢速滴灌。本发明有利于解决药液在整个无菌灌装生产过程中的损失和浪费情况，通过调整灌装工艺方法从而达到最小化药液损失的目的。

Description

一种药液零损失的灌装工艺方法

技术领域

本发明涉及食品、制药包装机械技术领域，尤其涉及一种药液零损失的灌装工艺方法。

背景技术

通过观察现有具备在线称重功能的西林瓶灌装机的生产工艺流程，可知在生产过程中各个阶段有很多情况可能导致药液的损失。在企业致力于降本增效，提倡智能生产的今天，对于产品价值较为昂贵的客户来讲，能够尽可能地将药液灌装流程中因工艺流程而导致的药液损失降低是极具效益的；对于灌装生产线的供应商来讲，设备具有损耗量小的特点亦能为其产品增添闪光点与竞争力。

基于现存的采用蠕动泵作为灌装泵的在线全称重灌装机，对其灌装工艺流程进行观察，我们不难发现药液的损失出现在设备生产的各个阶段，设备正常运行的情况下药液的损失主要源于以下几个流程：

1.生产开始前的准备阶段：

药液加入缓冲罐或药液袋中，连接蠕动泵进液软管。在开始正式灌装之前，操作者需要先排空所有蠕动泵软管中的空气，确保软管充满药液体；其次，操作者需要手动对每个蠕动泵的灌装量进行初步校准，如确定单圈容量，泵灌装量增益系数K值等。排除软管内空气，进行手动装量校准都将不可避免地造成一定量的药液损失。

2.正式生产阶段：

在操作者完成生产准备相关操作后，启动设备自动运行，设备按照先前准备阶段调整的泵的灌装参数自动进行灌装生产。生产过程中，具有根据在线称重结果对产品装量进行实时调节功能的灌装机虽能在一定程度上应对各类条件对产品装量的影响适当调节装量维持在目标装量上下一定的精度范围内，但仍有产生因装量超标或不足的剔废品的可能。由此可能产生的剔废品亦是药液损失的源头之一。

3.生产结束阶段：

当某一批次生产临近结束，药液袋或缓冲罐内的药液量将趋近枯竭，触发药液低液量报警，若操作者决定不再继续添加药液而选择结束当前批次终止生产，则残余在药液袋或缓冲罐及软管中的药液即被浪费。即便进入通常的尾液排空阶段，设备无视低液量报警继续进行灌装，在软管中出现空腔的情况下，以原有的方式及相同的速度进行灌装将导致批次最后的数瓶产品均因装量不足而被作为不合格品剔除，而实际上这几瓶装量不足剔废品内的药液总量，或许能够满足1-2瓶合格品的药液量，故此亦会造成药液的浪费。

综上所述，采用蠕动泵作为灌装泵的在线全称重西林瓶灌装机的药液损失主要来自于生产准备阶段的软管排空气、手动装量初步校准；生产阶段产生的装量不合格剔废品；生产结束阶段的药液残余、连续装量不足的剔废品这5种情况。

发明内容

本发明要解决的技术问题是药液在整个无菌灌装生产过程中的损失和浪费情况，通过调整灌装工艺方法从而达到最小化药液损失的目的。

为了达到上述目的，本发明的技术方案提供了一种药液零损失的灌装工艺方法，依次分为生产开始阶段、正式生产阶段、尾液排空阶段，生产开始阶段包括生产开始第一子阶段，生产开始第一子阶段包括以下步骤：

采集容器的工位数据和皮重数据；

根据预设经验参数值，以小于目标装量的定量值进行第一次灌装，以确保即使在软管内无气体情况下亦不会导致装量超标；

读取当前容器毛重，得出容器内实际药液质量；

根据实际药液质量和目标装量的差值大小，以逐渐降速的方式对容器进行灌装；

待装量接近目标装量时，灌装形式改成慢速滴灌；

当实际装量首次超过目标装量，设备将比较当前实际装量加一滴药液质量是否会大于当实际装量首次超过目标装量精度允许上限值；若不超过则再灌一滴，若超过则停止灌装。

优选的，生产开始阶段还包括生产开始第二子阶段和生产开始第三子阶段，生产开始第二子阶段与生产开始第一子阶段步骤相同。

优选的，生产开始第三子阶段包括以下步骤：

采集容器的工位数据和皮重数据；

确定泵灌装量增益系数K值；

校准泵灌装量增益系数K值。

优选的，校准泵灌装量增益系数K值步骤包括：

首先按照30％的目标装量进行第一次灌装，第一次灌装完成，获取到实际的灌装量与目标装量的30％进行对比；若偏差超出一定范围，则根据第一次灌装的量与目标装量30％的比例对泵灌装量增益系数K值进行校准。

优选的，泵灌装量增益系数K值校准完成后，以和生产开始第一子阶段相同的补灌方式以逐渐减慢的速度完成剩余的灌装；若偏差保持在一定范围之内，则不校准K值，以和生产开始第一子阶段相同的补灌方式以逐渐减慢的速度完成剩余的灌装。

优选的，生产开始第三子阶段末尾还包括以下步骤：

重复连续“生产开始阶段3次数”偏差保持在一定范围之内，依次改变装量按照70％，80％的目标装量重复上述流程对K进行校准，并以和生产开始第一子阶段相同的补灌方式以逐渐减慢的速度完成剩余的灌装；

当80％的灌装量重复连续“生产开始阶段3次数”偏差保持在一定范围之内，改变装量为目标装量的100％进行灌装，对容器进行一次性灌装；若灌装量小于合格范围装量下限，则调整K值并补灌；若装量大于合格范围装量上限，则仅调整K值；

待重复连续“生产开始阶段3次数”实际灌装量与目标装量偏差保持在一定范围之内(配方参数设定的装量调整范围内)，则认为泵灌装量增益系数K值已调整完成，生产开始第三子阶段结束。

优选的，正式生产阶段包括以下步骤：

完成软管排空气；

K值求取；

若实际灌装量发生改变，则进入补灌的运行状态，补灌完成后进入正常生产运行状态。

优选的，尾液排空阶段包括尾液排空第一子阶段，尾液排空第一子阶段包括以下步骤：

估算出残余药液量可灌的成品药瓶数；

设定“尾液阶段1次数”，此参数次数设定应小于预估残余药液量可灌的瓶数/泵数量；

以与正式生产阶段相同的方式对瓶子进行灌装，每次灌装后累计次数，直至达到“尾液阶段1次数”。

优选的，尾液排空阶段还包括尾液排空第二子阶段，尾液排空第二子阶段包括以下步骤：

以小于目标装量的80％灌装后，再进行逐渐降速的方式对容器进行滴灌；

达到目标装量允许下限值后停止此瓶灌装，以相同的方式灌装下一瓶，累计灌装瓶数达到设定的“尾液阶段2次数”后，停止灌装，将剩余瓶子送出设备后，即可结束批次；若累计瓶数达到设定的“尾液阶段2次数”之前就因无药液可灌导致持续一定时间无法达到目标装量允许下限值，则认定药液全部灌完。

优选的，生产准备阶段中，目标装量为目标装量精度允许下限值。

优选的，生产准备阶段中实际装量首次超过目标装量时，药液质量为根据实验得出的预设经验值。

综上所述，本发明包括以下有益技术效果：

本发明要解决的技术问题是药液在整个无菌灌装生产过程中的损失和浪费情况，通过调整灌装工艺方法从而达到最小化药液损失的目的。

附图说明

图1为本发明一种药液零损失的灌装工艺方法的流程图；

图2为本发明一种药液零损失的灌装工艺方法的生产准备阶段简图；

图3为本发明一种药液零损失的灌装工艺方法的正式生产阶段简图；

图4为本发明一种药液零损失的灌装工艺方法的灌装校称过程简图；

图5为本发明一种药液零损失的灌装工艺方法的生产准备阶段-称重校准第一操作界面图；

图6为本发明一种药液零损失的灌装工艺方法的生产准备阶段-称重校准第二操作界面图；

图7为本发明一种药液零损失的灌装工艺方法的生产准备阶段-产品准备操作界面图；

图8为本发明一种药液零损失的灌装工艺方法的正式生产阶段操作界面图；

图9为本发明一种药液零损失的灌装工艺方法的生产结束阶段操作界面图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开一种药液零损失的灌装工艺方法，以针对可能造成药液损失的数种情况介绍最小化损失智能灌装工艺的应对方式：

1.生产开始阶段：

具备最小化损失智能灌装功能的灌装机将生产准备阶段划分为3个子阶段。操作者在将药液加入缓冲罐或药液袋中，连接蠕动泵进液软管等工作完成后，即可启动灌装机。灌装机被启动后，灌装针架在伺服电机驱动下将运动到毛重称重模块(后秤)上方，并在整个生产开始阶段维持在此位置直至生产开始阶段结束。涉及的参数设定有：“生产开始阶段1次数”、“生产开始阶段2次数”、“生产开始阶段3次数”。

生产开始第一阶段，蠕动泵软管中空气尚未排空，容器被伺服电机驱动进料星轮送进设备，先后经过瓶在位检测传感器，皮重称重模块(前称)，被先后采集到工位数据和皮重数据。

在此之后，容器将被运输到毛重称重模块(后秤)上方，容器就位置后，在毛重称重模块(后秤)上方的灌装针将下降到瓶口以下开始进行灌装。此时蠕动泵将在根据先前用替代液体密度、粘度条件调试获得预设经验参数值下，以小于目标装量的定量值(如目标装量的80％)进行第一次灌装，确保即使在软管内无气体的情况下亦不会导致装量超标。

第一次灌装结束后，后秤将读取当前瓶子毛重，通过与皮重相减计算得出容器内实际的药液质量，根据此质量和目标装量精度允许下限值的差值大小，以逐渐降速的方式对容器进行灌装。

待装量渐渐接近目标装量精度允许下限值时，灌装形式已成慢速滴灌。

当实际装量首次超过目标装量精度允许下限值，设备将比较当前实际装量加一滴药液质量(根据实验得出的预设经验值)是否会大于当实际装量首次超过目标装量精度允许上限值。若比较结果不会超过上限值，则泵再灌一滴；若比较结果将超过上限值，则泵停止灌装。无论是以上两种情况中的哪一种，这一瓶产品均是作为装量处于精度要求范围内的合格品被送往下游工序。以相同的方式重复灌装数瓶后(生产开始第一阶段灌装瓶数为开放参数，可由操作者根据经验设定)，基本可以排除蠕动泵软管内的空气，与此同时在正常情况下，此阶段不会产生任何的药液浪费而可确保每一滴药液都作为合格品的一部分被灌进了容器中。

以此方式即可避免生产准备阶段为进行软管排空气而造成的药液损失。以相同的方式重复灌装“生产开始阶段1次数”组瓶后，生产开始第一阶段结束，自动跳转至生产开始第二阶段。

生产开始第二阶段，与生产开始第一阶段一致，以相同的方式重复灌装“生产开始阶段2次数”组瓶后，生产开始第二阶段结束，自动跳转至生产开始第三阶段。

生产开始第三阶段，此时蠕动泵软管内的空气已完全排空，灌装针将继续维持在毛重称重模块(后秤)上方，容器被伺服电机驱动进料星轮送进设备，先后经过瓶在位检测传感器，皮重称重模块(前称)，被先后采集到工位数据和皮重数据。

在此之后，容器将被运输到毛重称重模块(后秤)上方，容器就位置后，在毛重称重模块(后秤)上方的灌装针将下降到瓶口以下开始进行灌装。在此阶段，设备将对泵灌装量增益系数K值逐步进行确定。

设备将首先按照30％的目标装量进行第一次灌装，第一次灌装完成，获取到实际的灌装量与目标装量的30％进行对比，若偏差超出一定范围，则根据第一次灌装的量与目标装量30％的比例对泵灌装量增益系数K值进行校准，校准完成后，以和生产开始第一阶段相同的补灌方式以逐渐减慢的速度完成剩余的灌装；若偏差保持在一定范围之内，则不校准K值，以和生产开始第一阶段相同的补灌方式以逐渐减慢的速度完成剩余的灌装。重复连续“生产开始阶段3次数”偏差保持在一定范围之内，依次改变装量按照70％，80％的目标装量重复上述流程对K进行校准，并以和生产开始第一阶段相同的补灌方式以逐渐减慢的速度完成剩余的灌装。

当80％的灌装量重复连续“生产开始阶段3次数”偏差保持在一定范围之内，改变装量为目标装量的100％进行灌装，对容器进行一次性灌装，若灌装量小于合格范围装量下限，则调整K值并补灌；若装量大于合格范围装量上限，则仅调整K值；待重复连续“生产开始阶段3次数”实际灌装量与目标装量偏差保持在一定范围之内(配方参数设定的装量调整范围内)，则认为泵灌装量增益系数K值已调整完成，生产开始第三阶段结束。

完成生产开始的三个阶段后，生产开始阶段结束，灌装针架在伺服电机驱动下将返回到正常的灌装工位，设备自动跳转进入正式生产阶段。

2.正式生产阶段：

具备最小化损失智能灌装功能的灌装机将正式生产阶段具有两种运行状态，在正式生产阶段，完成软管排空气，单圈容量和K值求取，可确保产品装量合格的设备将保持与配方参数一致的生产速度进行高速生产。以满足客户对设备的产能要求。在此状态下，设备与普通的在线全称重灌装机基本一致，将记录全部产品的装量数据，并根据装量结果对泵的装量进行实时调整。

但倘若设备灌装受到某种因素影响，导致实际灌装量发生改变，进而使得毛重称重模块(后秤)采集到的毛重数据经与皮重数据相减计算得出实际装量低于目标装量精度允许下限值时，设备则会进入补灌的运行状态。

在出现实际装量低于目标装量精度允许下限值时，设备将暂停，并对装量不足的容器进行补灌。设备暂停后灌装针架在伺服电机驱动下将运动到毛重称重模块(后秤)上方，随后针头下降，以类似生产开始第一阶段的方式，根据实际装量和目标装量精度允许下限值的差值大小，以逐渐降速的方式对容器进行灌装，最终滴灌至实际装量合格，即完成对此装量偏低的容器的补灌。补灌完成后，灌装针架在伺服电机驱动下将返回到正常的灌装工位，恢复正常的生产运行状态。

在这两种运行状态下，设备将持续运行直至药液袋或缓冲罐内药液不足而触发低液位报警时，设备将暂停，由操作员决定是为药液袋或缓冲罐补液继续生产还是结束批次进入尾液阶段。

3.尾液排空阶段：

具备最小化损失智能灌装功能的灌装机将尾液排空阶段划分为二个子阶段。当药液袋或缓冲罐装量低于报警下限而触发报警停机时，若操作者选择灌装机尾液清空，并在HMI操作面板中的智能灌装画面选择尾液最小化损失启停后，消除报警启动设备，设备将进入尾液排空阶段。涉及的参数设定有：“尾液阶段1次数”、“尾液阶段2次数”

尾液排空阶段1，在上述条件设备启动后，可知药液袋或缓冲罐、分液器(如有)以及蠕动泵软管内仍残存有一定量的药液，根据经验，操作者可估算出此时残余药液量可以灌出几瓶成品药，在智能灌装画面可设定“尾液阶段1次数”，此参数次数设定应小于预估残余药液量可以灌出的瓶数/泵数量。在尾液排空阶段1,灌装机将以与正式生产阶段相同的方式对瓶子进行灌装，每次灌装后累计次数，待累计次数达到设定的“尾液阶段1次数”后，尾液排空阶段1结束，设备将自动跳转至尾液排空阶段2。

尾液排空阶段2，此时药液袋或缓冲罐和蠕动泵软管内残余药液量已岌岌可危，设备暂停后灌装针架在伺服电机驱动下将运动到毛重称重模块(后秤)上方，随后针头下降，以类似生产开始第一阶段的方式，以小于目标装量的80％灌装后，再进行逐渐降速的方式对容器进行滴灌。达到目标装量允许下限值后停止此瓶灌装，以相同的方式灌装下一瓶，累计灌装瓶数达到设定的“尾液阶段2次数”(根据经验设定，可节省时间)后，停止灌装，将剩余瓶子送出设备后，即可结束批次；若累计瓶数达到设定的“尾液阶段2次数”之前就因无药液可灌导致持续一定时间无法达到目标装量允许下限值，则认定药液全部灌完，停止当前灌装后，将瓶子送出设备，结束批次即可。至此尾液排空阶段2结束。

完成上述两阶段后，药液灌装完成，操作者可结束当前生产批次，到此为止生产结束。

综上所述：依照上述的工艺流程能在保持的一定的产能速度的情况下，针对5种可能造成药液损失的情况进行了补救，避免了生产准备阶段的软管排空气、手动装量初步校准造成的药液浪费；避免了生产阶段产生的装量不足的剔废品造成的药液浪费；避免了生产结束阶段的药液残余、连续装量不足的剔废品造成的药液浪费。理论上来讲，具备最小化损失智能灌装功能的灌装机可能造成药液损失的流程仅剩“生产中因其他因素影响导致的装量过高的产品”和“生产批次最后一瓶灌不满的产品”。将药液的损失尽可能地减小到了最低。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，依次分为生产开始阶段、正式生产阶段、尾液排空阶段，生产开始阶段包括生产开始第一子阶段，生产开始第一子阶段包括以下步骤：

采集容器的工位数据和皮重数据；

根据预设经验参数值，以小于目标装量的定量值进行第一次灌装，以确保即使在软管内无气体情况下亦不会导致装量超标；

读取当前容器毛重，得出容器内实际药液质量；

根据实际药液质量和目标装量的差值大小，以逐渐降速的方式对容器进行灌装；

待装量接近目标装量时，灌装形式改成慢速滴灌；

当实际装量首次超过目标装量，设备将比较当前实际装量加一滴药液质量是否会大于当实际装量首次超过目标装量精度允许上限值；若不超过则再灌一滴，若超过则停止灌装。

2.根据权利要求1所述的一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，生产开始阶段还包括生产开始第二子阶段和生产开始第三子阶段，生产开始第二子阶段与生产开始第一子阶段步骤相同。

3.根据权利要求2所述的一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，生产开始第三子阶段包括以下步骤：

采集容器的工位数据和皮重数据；

确定泵灌装量增益系数K值；

校准泵灌装量增益系数K值。

4.根据权利要求3所述的一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，校准泵灌装量增益系数K值步骤包括：

首先按照30％的目标装量进行第一次灌装，第一次灌装完成，获取到实际的灌装量与目标装量的30％进行对比；若偏差超出一定范围，则根据第一次灌装的量与目标装量30％的比例对泵灌装量增益系数K值进行校准。

5.根据权利要求4所述的一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，泵灌装量增益系数K值校准完成后，以和生产开始第一子阶段相同的补灌方式以逐渐减慢的速度完成剩余的灌装；若偏差保持在一定范围之内，则不校准K值，以和生产开始第一子阶段相同的补灌方式以逐渐减慢的速度完成剩余的灌装。

6.根据权利要求5所述的一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，生产开始第三子阶段末尾还包括以下步骤：

重复连续“生产开始阶段3次数”偏差保持在一定范围之内，依次改变装量按照70％，80％的目标装量重复上述流程对K进行校准，并以和生产开始第一子阶段相同的补灌方式以逐渐减慢的速度完成剩余的灌装；

当80％的灌装量重复连续“生产开始阶段3次数”偏差保持在一定范围之内，改变装量为目标装量的100％进行灌装，对容器进行一次性灌装；若灌装量小于合格范围装量下限，则调整K值并补灌；若装量大于合格范围装量上限，则仅调整K值；

待重复连续“生产开始阶段3次数”实际灌装量与目标装量偏差保持在一定范围之内，则认为泵灌装量增益系数K值已调整完成，生产开始第三子阶段结束。

7.根据权利要求1所述的一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，正式生产阶段包括以下步骤：

完成软管排空气；

K值求取；

若实际灌装量发生改变，则进入补灌的运行状态，补灌完成后进入正常生产运行状态。

8.根据权利要求1所述的一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，尾液排空阶段包括尾液排空第一子阶段，尾液排空第一子阶段包括以下步骤：

估算出残余药液量可灌的成品药瓶数；

设定“尾液阶段1次数”，此参数次数设定应小于预估残余药液量可灌的瓶数/泵数量；

以与正式生产阶段相同的方式对瓶子进行灌装，每次灌装后累计次数，直至达到“尾液阶段1次数”。

9.根据权利要求2所述的一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，尾液排空阶段还包括尾液排空第二子阶段，尾液排空第二子阶段包括以下步骤：

以小于目标装量的80％灌装后，再进行逐渐降速的方式对容器进行滴灌；

达到目标装量允许下限值后停止此瓶灌装，以相同的方式灌装下一瓶，累计灌装瓶数达到设定的“尾液阶段2次数”后，停止灌装，将剩余瓶子送出设备后，即可结束批次；若累计瓶数达到设定的“尾液阶段2次数”之前就因无药液可灌导致持续一定时间无法达到目标装量允许下限值，则认定药液全部灌完。

10.根据权利要求1所述的一种药液零损失的灌装工艺方法，其特征在于，生产准备阶段中实际装量首次超过目标装量时，药液质量为根据实验得出的预设经验值。