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2022-08-11 05:32:06  粮油机械网

攻克中药滴丸自动灌装技术难题

目前,实现中药现代化包装已经不是一句口号而已。经过国家的不断引导、鼓励和各个制药装备厂家,以及药厂的共同努力,我国的中药包装现代化已经向前迈进了一大步。虽然路还长,但已经形成了一种必然的趋势,在这种趋势的带动下,相信实现中药包装现代化的路就会好走得多。

在我国,中药的制作和包装仍停留在传统的手工程度上,这里有太多的客观和主观原因。首先是中药特殊的物理、化学特性,再次是中体育馆药特殊的制作工艺,当然还有其他的一系列原因。

作为中药的一种常用存在形态,滴丸具有中药的普遍特性。在湿度小、空气干燥的生产车中,经过浓缩、离心、包衣等工序生产出来的滴丸具有静电干扰强、粘度大、易碎等物理特性,再加上每瓶灌装的数量大、瓶子多为异形瓶,瓶口小、瓶盖轻等因素,在灌装过程中瓶子的定位、夹持就很困难,也会给数粒造成一定的困难。目前,国外的包装设备同样也不能解决灌装过程所存在的问题,所以在我国,大部分滴丸药品灌装仍采用手工操作的形式,这样就极大地增加了灌装时间和交叉感染的机率,也使滴丸灌装一直停留在包装技术比较低的水平阶段。浙江圣雷机械有限公司根据大量的市场调研,主要是对滴丸制作工艺进行深入了解、对生产出来的滴丸药品的物理特性和灌装环境进行研究,攻克了滴丸药品灌装中的一个个难题,使其灌装告别了手工灌装的原始阶段,开启了滴丸药品的自动化灌装的新篇章。

圣雷公司研制开发的智能型中药滴丸灌装机是集理瓶、续瓶、布丸、数粒、灌装、理盖、续盖、旋盖、检测、剔废、成品输送等工序于一体的模块化整体样式结构。瓶子调头机构、滴丸数粒灌装加料装置、压盖装置和采用语言报警、图像仿真、故障诊断、人机对话等智能化管理系统,使该设备具有结构合理、体积小、自动化程度高、药丸计数精度高、操作维护、清洗方便等特点。同时,异形瓶自动灌装技术也填补了国内空白。

在实现滴丸灌装自动化过程中,智能型中药滴丸灌装机主要解决了以下几个难题:

1.续瓶调头机构

传统的滴丸灌装大多以具有防伪性质的异形塑料小瓶为主,这类瓶子具有体积小、重量轻、不易操作、难以控制等特点。针对这些特点圣雷公司设计了该续瓶调头机构,采用独特的高频率低噪音双级振动平台及自动定心机构,使零散的小瓶通过振动,有序的进入续瓶导轨中,然后顺着导轨再进入到由独特的摇杆调节翻板组成的调头机构中进行调头,最后瓶子以瓶口朝向一致(按规定的状态)的状态,有序的经由全封闭式可伸缩扭簧进入到滚筒贮瓶盒内,为进行灌装做好充分的准备。此瓶子调头机构已获国家实用新型专利。

2.滴丸数粒灌装加料

由于中药滴丸在制造工艺过程中,是在净化车间内进行的,车间内湿度小、空气干燥,制造滴丸要经过浓缩、离心、包衣等工序,且滴丸的直径小,形状差异大,这样就给滴丸的布丸、排丸、灌装、数粒检测等工序造成很多不利因素。针对滴丸的这些物理特性及车间内的客观环境,圣雷公司设计了滴丸数粒灌装加料装置,解决了实现滴丸自动灌装过程中的问题。

(1)布丸:由于滴丸的粘度大、具有静电干扰性强等原因,使滴丸在加料过程中相互吸着、粘连,无法顺利的进入布丸孔,直接影响灌装速度和质量(滴丸灌装时要求每瓶装有一定的粒乐天化学短时间检验截至目前已结束数,粒数不准确就是不合格品),造成灌装合格率明显下降,使机器灌装的综合优势体现不出来。在设计的过程中圣雷公司针对这一问题,设计了一款嵌入履带式数粒加料器。此履带式数粒加料器的输送带由若干个具有除静电性能的跑步机PE材料注塑的嵌入式数粒条组成。该数粒条上设有和滴丸大小相匹配的孔,背面具有剔丸槽,两侧装有磁铁,使每个数粒条通过卡压和磁铁的吸附形成一条特殊的输送带,构成加料装置的主体。该加料器具有布丸率高、不切丸、数粒装量精度高、体积小、重量轻、易于清洗、消毒等特点。并且,可根据客户需要方便的调整每瓶的灌装量。改变装量时,也只需更换有孔的数粒条与无孔数粒条的个数即可,完全符合GMP要求。

(2)排丸、灌装、数粒检测

由于滴丸带有静电,在排丸灌装时,滴丸有被吸和重叠下落的现象,造成落丸不均衡,灌装时容易堵塞小漏斗,使灌装无法顺利进行。针对这一特点我们设计了刮板式导丸槽和微振动装置,成功解决了以上难题。

3.差动式旋盖装置

传统的旋盖一般分为搓旋式、爪旋式、压旋式三种,针对这种滴丸灌装机圣雷公司设计了爪压式旋盖装置。此装置采用了正反旋原理,通过小马达正反旋转和气缸的往复运动,完成旋盖动作。每一次旋盖之前通过一个反旋动作将瓶盖与瓶口自动找正,大大提高了旋盖的合格率。

4.智能型控制系统和摄像检测

随着国内GMP标准的深入执行,现代化的药厂对包装设备的无人化设计提出了更高的要求。这就意味着,设备的故障自诊功能和控制功能,以及随环境变化的反馈调节功能胸贴是否完善,决定了设备对人的依赖程度,进而决定了产品的质量控制的标准化及量化控制和可靠性的程度。中药滴丸灌装机的控制就是采用基于此原则进行设计和开发的智能型系统,主要功能是监视机器的运转状态和外部环境变化,从而根据实际情况进行反馈式的控制,主要有以下几点:

(1)通过系统上的智能线性CCD高速数粒系统对灌装的药粒个数进行计算,并将数据通过级联数据总线发送到主控制系统。

(2)通过系统上的各级传感器(如:码盘、各处光电传感器和压力传感器等)获知机器的运行阶段,各阶段的动作是否正确执行,以及各相关物理量参数是否正确等。

(3)通过系统上的各级传感器(如:码盘、各处光电传感器和压力传感器等)获知机器的运行阶段,各阶段的动作是否正确执行,以及各相关物理量参数是否正确等。根据这些信息,主上海东浩兰生国际服务贸易(团体)有限公司控系统自动查询其内部的数据库以获取相应的处理步骤。一旦发现系统中有未处理的部分,系统便求助内部的报警信息库,将所碰到的故障信息清晰的通过显示屏提供给专业维修人员。

(4)本系统的另一大功能和特色在于其系统的扩展性。考虑到大多数制药厂商往往对于不同的药品采用不同剂量的灌装,智能型中药滴丸灌装机在系统里预留了相应的设置模块,以完成灌装数量、灌装速度、瓶子检测灵敏度和当日产量预设定等功能。同时为了防止误操作,对这些模块进行了输入口令的加密处理。

(5)考虑到越来越多的厂商对于智能化生产车间的需求,智能型中药滴丸灌装机在系统内部留出了高速通讯模块。可以根据客户的需求,十分方便的添加不同的物理接口模块。通过这些物理模块和系统内部的高速软件通讯模块,上位机可以根据所提供的命令格式或者直接调用所提供的动态链接库(.dll)以实现对系统内部的数据访问和命令下达。

控制系统从结构上可以化分为一个三级系统或一个准四级系统。各级分别是被动式的感应传感器、主动式的数据采集传感器、PLC控制系统和可以选择加上的上位机控制系统。下面将针对各级的特点和所完成的功能分别加以说明。

1.被动式的感应传感器

由于是一个复杂的机械动作控制系统,这就需要通过各类传感器将系统所需的物理量(如:电压、气压等)和机械部件的位移量,以及角度建议热固性材料以B2级为基本要求量转化为控制系统所能识别的电信号量。主控系统通过这些传感器采集来的数据组成系统的工作状态数据库。通过这个数据库和预先设定的模板数据库的内容比较,分析出系统的执行单元所需要的系统控制步骤。

2.主动式的数据采集传感器

由于一些物理量的采集需要从时间和空间上进行多维的控制,简单的被动式感应传感器显然无法完成这些工作,例如,数粒机构就属于这种类型。圣雷公司在设计智能型中药滴丸灌装机时,根据以往的其他产品和现有的实际情况,对这个子系统进行了深入的探讨。

在过去,企业往往采用由高速的红外对射发光接收二级管组所组成的电路来实现数粒。但后来发现,大多数发光二级管和接收二级管的尺寸远远超出了滴丸下落路径的间距,这就意味着无法在导丸槽上安装检测系统。同时,由于滴丸的小质量和带电互斥的特点,滴丸在离开导丸槽以后迅速偏离了垂直下落的路径。这样一来发光二级管组成的系统所采用的类似“守株待兔”的信号捕捉模式便没有用武之地,因为药丸不会按照所希望的路线行走。这样一来就需要提高系统的横向分辨率。

因此圣雷公司又尝试了采用高速摄像头进行摄像,进而进行数粒。但由于现有的摄像系统难以跟上药丸下落的速度,获得的大多是一幅幅“拖尾”的图像,所以根本无法进行数据分析。

基于以上的经验,目前需要的是一个同时具有高速响应和高分辨率的成像检测系统,于是,圣雷公司的目光就落在了线性CCD上。智能型中药滴丸灌装机的CCD落丸数粒系统采用了国际上领先的蓝光透镜成像光学系统和SONY所出的彩色CCD。本系统通过精密的光学系统将被检测的77mm的宽度投影到拥这些都会使测试结果产生误差有300图纸0个像素的CCD成像面上。从而达到了38pixels/mm的分辨率,完全可以分辩出直径为3.2±0.15mm的滴丸。并且1000次/秒的扫描速度可以保证5~6次/丸的捕捉率。同时由于线性CCD是一个连续成像器件,可以捕捉以任何路径运行的滴丸。

C控制系统

本系统采用了三菱公司的FX1N模块作为本系统的主控模块。不同与以往的开发思路,其采用了全新的模块化设计方案,即按需求将所要完成的任务进行划分,主要包括以下几个子模块。

(1)数据采集子模块

主要负责对各个传

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