13.5. Подготовка ампул к наполнению

Стадия включает следующее; вскрытие капилляров, отжиг ампул, мойка внутренних и наружных поверх­ностей ампул, сушка и стерилизация, оценка качества, определение глубины разрежения.

Вскрытие капилляров. Операция проводится так, чтобы ампулы получались одинаковой высоты. Это важно для точности их наполнения раствором вакуум­ным способом. Концы капилляров на месте вскрытия должны иметь ровные и гладкие края для уменьшения загрязнений ампул стеклянной пылью и для качест­венной запайки. При выборе условий вскрытия обра­щается внимание на предотвращение засасывания стеклянной пыли внутрь ампулы. Как уже отмечалось, герметически запаянные ампулы необходимо вскры­вать в нагретом состоянии в процессе изготовления на автомате или на приставке к нему. В охлажденном состоянии целесообразно вскрывать безвакуумные ампулы.

Как отдельную операцию вскрытие проводят на полуавтоматах ленточного или роторного типа. На ленточных полуавтоматах ампулы из бункера перемещаются в отдельных гнездах ленточного транс­портера к вращающемуся дисковому ножу. Возле ножа ампула начинает вращаться за счет трения,

293

₁

контактируя с резиновой лентой. На вращающейся ампуле нож делает круговой надрез и капилляр в этом месте отламывается пружинами. В роторных полуавтоматах в качестве транспортера применяется ротор с гнездами для ампул. Вращение ампул в мо­мент отрезки капилляра обеспечивается за счет трения ампулы о неподвижную пластину, укрепленную на корпусе.

На многих приставках к автомату сочетается несколько операций: дисковый нож делает на капилля­ре круговой надрез, на месте которого происходит вскрытие за счет термоудара при нагревании горелкой. После вскрытия капилляр оплавляется горелкой и ампула поступает в бункер для набора в кассеты.

Отжиг ампул. Отжиг проводится в туннельных печах Мариупольского завода технологического обору­дования. Ампулы помещают в лотки капиллярами вверх и подают на стол загрузки (5) (рис. 13.6). С помощью цепного конвейера они продвигаются через туннель, проходя поочередно камеры нагрева (2), выдержки (3) и охлаждения (4). В камерах нагрева и выдержки в верхней части размещаются газовые горелки с инфракрасными излучателями типа ГИИВ-2. Нижние чугунные плиты, составляющие под печи^ обогреваются горелками инжекторного типа (7)'. В камере нагрева ампулы быстро нагреваются до температуры размягчения стекла 440—620 °С в зави­симости от его марки и поступают в камеру выдержки, которую проходят за 7—10 мин при той же температу­ре. За это время происходит снятие остаточных напря­жений в стекле, сгорают органические загрязнения, а стеклянная пыль вплавляется в стенки ампулы'. Далее лотки с ампулами попадают в камеру охлажде­ния^ с фильтрованным воздухом (4). В первой зоне этой камеры происходит медленное, постепенное охлаждение нагретым воздухом с температурой около 200 °С в течение 30 мин. Такие условия обеспечивают равномерное охлаждение наружных и внутренних стенок ампул. Во второй зоне камеры ампулы быстро охлаждаются воздухом до 60 °С за 5 мин и лоток подходит к столу выгрузки 6.

Качество отжига проверяется поляризационно-оптическим методом измерения разности хода лучей на полярископе-поляриметре ПКС-125 или ПКС-250 по ГОСТ 7329-74. Не допускается остаточное напряже-

294

Рис. 13.6. Устройство печи с газовыми горелками для отжига ампул. 1 — корпус; 2 — камера нагрева; 3 — камера выдержки; 4 — камера охлаждения; 5 — стол загрузки; 6 — стол выгрузки; 7 — газовые горелки; 8 — конвейер; 9 — кассета с ампулами.

Рис. 13.7. Устройство аппарата для наружной мойки ампул. 1 — корпус; 2 — промежуточная емкость; 3 — кассета с ампулами; 4 — душирующее устройство; 5 — крышка; 6 — рабочая емкость; 7— си­стема клапанов.

ние, создающее удельную разность хода лучей более 8 млн""¹.

Мойка внутренних и наружных поверхностей ампул. После изготовления, вскрытия капилляров и отжига внутри ампул остаются механические загряз­нения, около 80% — мелкие частицы стекла и стек­лянной пыли. Они находятся на поверхности стекла за счет простого механического удерживания, адсорб-

295

_г

ции, адгезии, образования слабых спаек между стек­лянной пылью и поверхностью при нагревании ампул до температуры размягчения и вплавления стеклянной пыли в участках ампул, нагреваемых до температуры плавления. От частиц, удерживающихся механически и связанных с поверхностью силами адсорбции и адге­зии, легко освободиться при мойке. Стеклянная пыль, образовавшая спайки с поверхностью стекла, удаля­ется с большим трудом и не полностью. Вплавленные частицы при мойке вообще не отделяются. Поэтому процесс мойки должен обеспечивать удаление всех частиц, которые могут находиться в ампулах с раство­ром после стерилизации, при транспортировке и хра­нении.

Вначале проводится мойка ампул снаружи (души-рованием горячей профильтрованной водопроводной или обессоленной водой с температурой 60 °С). Во время мойки (рис. 13.7) кассета с ампулами (3) под давлением струй воды совершает вращательное движение, что способствует одинаковой очистке всех участков в их наружной поверхности.

Мойка ампул изнутри может осуществляться следующими способами: вакуумными, ультразвуковым и виброультразвуковым, термическим и шприцевым.

Вакуумные способы мойки. К ним можно отнести простой вакуумный, турбовакуумный, пароконденса-ционный и вихревой.

Вакуумный способ основан на заполнении ампул водой путем создания разности давлений внутри ампу­лы и снаружи, с последующим ее удалением с по­мощью вакуума. Для проведения мойки ампулы погружают в воду капиллярами вниз и создают ва­куум, который затем снимают подачей в аппарат фильтрованного воздуха. Под действием перепада давлений вода входит внутрь ампулы, моет ее внут­реннюю поверхность и удаляется с загрязнениями при создании в аппарате вакуума. Ввиду малой эффективности применяется только в сочетании с другими способами мойки.

Турбовакуумный способ отличается от предыдуще­го более эффективной мойкой за счет резкого мгновен­ного гашения разрежения и ступенчатого вакуумиро-вания. Процесс проводится в турбовакуумном аппа­рате с автоматическим управлением всеми операциями по заданным параметрам. Цикл работы начинается

296

с установки внутрь аппарата кассеты с ампулами (капиллярами вниз). Крышка закрывается, и в аппа­рате создается разрежение 46662,7 Н/м². Рабочая емкость аппарата заполняется горячей водой демине­рализованной с температурой 60 °С до определенного уровня так, чтобы капилляры ампул были погружены в воду. Разрежение повышается до 73327,1 —

79993.2 Н/м², внутри ампулы также создается вакуум. Затем быстро открывается воздушный электромагнит­ ный клапан большого диаметра и в аппарат мгно­ венно врывается профильтрованный стерильный воз­ дух. Это создает резкий перепад давлений и вода устремляется внутрь ампул в виде турбулентного фонтанирующего потока. Загрязнения отделяются от поверхности и переходят во взвешенное состояние. Воздушный клапан закрывается, аппарат соединяется с вакуумной линией, создается разрежение 79993,2—

86659.3 Н/м² и вода со взвешенными частицами с большой скоростью удаляется из ампулы и из рабо­ чей емкости аппарата. Важно быстрое удаление воды с загрязнениями, чтобы частицы не успевали задер­ живаться на стенках ампулы. Вакуум доводится вновь до 46 662 Н/м², в рабочую емкость аппарата подается чистая вода и циклы мойки повторяются от 4 до 8 раз (в зависимости от степени загрязнения ампул). После такой обработки ампулы моют 1—2 раза водой дистил­ лированной. Брак при этом способе высок и составляет 10—20 %.

Пароконденсационный способ нашел промышлен­ное применение в аппаратах АП-30 и в автоматической линии АП-25. Общий принцип мойки этим способом близок к вакуумному, но разрежение создается кон­денсацией пара в конденсаторе смешивания (рис. 13.8). Гашение вакуума производится не подачей воздуха внутрь аппарата, а паром под давлением. Вода уда­ляется из ампулы с большей скоростью, по существу мгновенно, потому что, кроме вакуума, на это влияет и закипание воды с температурой 80—90 °С, находя­щейся внутри ампулы в условиях вакуума. Закипание вызывает интенсивное парообразование и повышение давления внутри ампулы.

Мойка в этом аппарате осуществляется автомати­чески по заданной программе. Кассета с ампулами капиллярами вниз (6) помещается в рабочую ем­кость (1), крышка (2) закрывается, и в аппарате

297

Рис. 13.8. Устройство аппарата модели АП-30 для параконденса-ционной мойки ампул.

1 — емкость аппарата; 2 — крышка; 3 — пневмоцилиндр подъема н опуска­ния крышки; 4 — холодильник; 5 — держатель кассеты; 6 — кассета с ампулами; 7 — распылитель для подачи холодной воды в холодильник; 8 — клапаны на сливных патрубках; 9 — сборник; 10 — трубопровод подачи пара; 11 —трубопровод подачи обессоленной воды; 12 — трубо­провод подачи дистиллированной воды; 13 — фильтр на воздушной подушке.

проводится продувка пара через холодильник (4) и рабочую емкость в течение 6 с. Происходит вытесне­ние воздуха из аппарата и прогрев его стенок. В рас­пылитель (7) подается холодная вода с температурой 8—10 °С под давлением 147098,75 Н/м². В результате контакта пара с капельками холодной воды из рас­пылителя в холодильнике и рабочей емкости создается вакуум. Для удаления воздуха из ампул разрежение повторяется. Рабочая емкость заполняется обессолен­ной водой с температурой 80—90 °С через трубопро­вод (11) до заданного уровня, который обеспечивает полное погружение капилляров ампул в воду. В аппа­рат через холодильник подается пар в течение 4 с, а затем в распылитель — холодная вода. Разрежение, создающееся при этом, гасится не воздухом, а подачей

298

пара под давлением. Под действием гидравлического удара, связанного с резким перепадом давления, вода в виде турбулентного фонтанирующего потока устрем­ляется внутрь ампулы. Исходная температура воды такова, что при возникающем разрежении она бурно закипает. Для удаления воды из ампул создается вакуум конденсацией пара. Таким образом, попере­менной подачей пара и холодной воды в аппарате проводится многократная мойка. Обычно в одной и той же порции моющей воды совершается от 4 до 9 гидро­ударов. Из рабочей емкости вода с загрязнениями удаляется через клапан (8) подачей пара под давле­нием. После этого вытесняется вода из ампул путем создания вакуума. В рабочую емкость наливается новая порция чистой воды (80—90 °С) и циклы повто­ряются до полной очистки ампул. В 1—2 последних циклах проводится ополаскивание (ампул водой ди­стиллированной) с четырьмя гидроударами. После проведения этих циклов в аппарате создается вакуум без подачи воды в рабочую емкость. В это время из ампул окончательно удаляется вода, происходит их сушка и стерилизация. Производительность мойки при вместимости 1—2 мл — 27 000 ампул в час.

Вихревой способ разработан на Таллиннском хими­ко-фармацевтическом заводе для повышения эффек­тивности турбовакуумной мойки, но в отличие от нее перепад давлений после очередного гидроудара сту­пенчато возрастает за счет увеличения разрежения в аппарате на 2666,44—3999,66 Н/м². Вакуум гасится фильтрованным воздухом через 0,2—0,3 с.

Ультразвуковой способ. Прохождение ультразвука в жидкой среде сопровождается чередующимися сжатиями, разрежениями и большими переменными ускорениями. В жидкости образуются разрывы, на­зываемые кавитационными полостями. В момент сжа­тия полости захлопываются. Давление в пузырьках в это время может достигать нескольких тысяч атмо­сфер. В качестве зародышей кавитационных полостей могут быть мельчайшие пузырьки газа и пара в жид­кости, твердые частицы и места неровностей твердой поверхности. Пульсирующие кавитационные пузырьки попадают под пленку, частицы загрязнений и отслаи­вают их. Большие импульсные давления кавитаций могут приводить не только к очистке поверхности, но и к ее разрушению. Поэтому важно устанавли-

299

вать оптимальные параметры процесса, Эмпирически доказано, что для прочно связанных загрязнений частота ультразвука должна быть 18—22 кГц, так как при 40—44 кГц удаляются только слабо удерживаемые загрязнения. Оптимальной для моющей воды является температура 30—60 °С, повышение которой нежела­тельно, так как это связано с увеличением давления пара в жидкости и, следовательно, с понижением эрозионной активности кавитаций.

Преимуществом данного способа является высокая эффективность удаления прочно удерживаемых за­грязнений, главным образом частиц стекла, одновре­менно с внутренной и наружной поверхностей ампул. При мойке этим способом происходит отбраковка ампул с микротрещинами и другими дефектами, кото­рые под действием ультразвукового поля разрушают­ся. Положительным является также бактерицидное действие ультразвуковых колебаний.

В качестве источника ультразвука применяют обычно магнитострикционные и редко пьезоэлектриче­ские генераторы, часто в сочетании с турбовакуумным способом. Генератор ультразвука крепится на крышке или дне турбовакуумного моечного аппарата или одновременно на дне и крышке.

В аппарат для мойки (рис. 13.9) помещают кассету с ампулами, расположенными капиллярами вниз, крышка закрывается и аппарат с помощью вакуума — 39226,6 Н/м² заполняется обессоленной водой с темпе­ратурой 55—60 ^СС. Все операции выполняются авто­матически по программе. Для заполнения ампул водой создается разрежение 68646,55 Н/м² и из них вытес­няется воздух. Вакуум гасится подачей фильтрован­ного воздуха. Вода в виде турбулентного потока моет ампулы и заполняет их. В это время на 30 с автома­тически включается генератор ультразвука (1). Уда­ление моющей воды с загрязнениями из ампулы и аппарата происходит быстро и достаточно полно во время озвучивания под действием глубокого ва­куума 78453,2 Н/м². Циклы повторяются. В зависи­мости от загрязненности мойка ведется от 4 до 8 раз обессоленной и один раз водой дистиллированной. Брак мойки значительно ниже турбовакуумного спо­соба и составляет 5—10 %.

Виброультразвуковой способ. Существенным улуч­шением вышеописанного способа является виброуль-

300

Вода

Рис. 13.9. Устройство ап­парата ультразвуковой мойки ампул. 1 узел крепления магни-острнктора

тразвуковой способ мойки в турбовакуумном аппарате (рис. 13.10), где укрепляется генератор ультразву­ка (5), к которому жестко крепится подкассетник (2). Кассета с ампулами помещается на подкассетник и в аппарате выполняются все операции ультразву­кового способа совместно с механической вибрацией. Брак достаточно низкий — 3—5 %.

Термический способ. Предварительно ампулы моют вакуумным способом, заполняют водой дистиллирован­ной с температурой 60—80 °С и в положении капилля­рами внио помещают в зону интенсивного нагрева при 300—450 °С. Вода бурно закипает и под давлени­ем пара удаляется из ампул. Бремя одного цикла — о мин. Недостатками способа являются относительно низкая скорость удаления воды из ампул и сложное аппаратурное оформление.

Шприцевой способ. В ампулы, установленные на конвейере капиллярами вниз, вводятся полые иглы,

301

Рис. 13.10. Устройство аппарата виброультразвуковой мойки ампул I корпус аппарата, 2 — подкассетник; 3 — кассета, 4 — ампулы;

5—магнитостриктор; б—датчик уровня воды; 7—датчик вакуума, 8 исполнительный механизм, 9, 10, 11, 12 — клапаны.

через которые под давлением 196133—294331,5 Н/м² подается горячая вода. Струя воды ударяется в до­нышко ампулы и в виде турбулентных потоков омы­вает внутреннюю поверхность. Скорость потока огра­ничена тем, что иглы, введенные в капилляры, умень­шают его свободное сечение, необходимое для слива воды Наиболее интенсивной мойке подвергается до­нышко, а боковые стенки, на которых находится основная масса сильно удерживаемых загрязнений, моются менее интенсивно потоками вытекающей воды. Для точного введения игльг в капилляр и соблюдения одинакового гидродинамического режима, ампулы, для которых используют этот способ мойки, должны иметь точные размеры, строго калиброваться по диаметру капилляров и соответствовать жестким тре­бованиям соосности. Производительность данного способа невысока. С целью повышения эффективности его сочетают с ультразвуковым.

Для проверки качества мойки при проведении загрузки моечного аппарата в каждую кассету с ам-

302

пулами в установленных местах помещают несколько контрольных ампул со специально нанесенными внутри окрашенными «загрязнениями». После мойки эти ампулы должны быть чистыми.

Окончательная оценка качества мойки проводится в стандартных условиях просмотром ампул, наполнен­ных фильтрованной водой дистиллированной. • Сушка и стерилизация. После мойки ампулы крат­чайшим путем и достаточно быстро, чтобы предотвра­тить вторичное загрязнение, передаются на сушку или стерилизацию в зависимости от условий ампу-лирования.

Сушка проводится в специальных сушильных шка­фах нагретым воздухом при температуре 120—130 °С — 15—20 мин, Если необходима стерилизация, то обе операции объединяются и ампулы выдерживают в су-рвоздушном стерилизаторе при 180 °С в течение оО мин. Суховоздушный стерилизатор устанавливается между двумя отделениями так, чтобы загрузка вымы­тых ампул проводилась в моечном отделении, а вы­грузка высушенных или простерилизованных — в от­делении наполнения ампул раствором (в помещении первого класса чистоты).

В настоящее время установлено, что термическая стерилизация в обычных стерилизаторах имеет ряд недостатков. Так, например, в 1 л воздуха такого стерилизатора может содержаться до i0 000 частиц размером 0,5 мкм, так как нагревательные элементы выделяют много механических загрязнений в виде пыли и окалины. Температура в разных зонах стерили-зационной камеры неодинакова. В стерилизатор по­стоянно попадает нестерильный воздух.

Все вышеперечисленные недостатки устраняются в новых видах стерилизаторов с ламинарным потоком нагретого стерильного воздуха. В них с помощью вентилятора воздух с небольшим избыточным давле­нием подается в калорифер, нагревается до темпе­ратуры стерилизации — 180—300 °С, подвергается фильтрованию через стерилизующие фильтры и через распределительное устройство поступает в стерилиза-ционную камеру в виде ламинарного потока по всему сечению этой камеры. Отсутствие турбулентных по­токов воздуха создает равномерное температурное поле во всей камере. Фильтрование через стерилизу­ющие фильтры и небольшой подпор воздуха гаран-

зоз

тирует отсутствие механических загрязнений и микро­флоры в зоне стерилизации.

Оценка качества. Основные показатели качества ампул: устойчивость к химическим и термическим воздействиям в значительной мере зависят от отжига. Поэтому первым испытанием является определение остаточных напряжений в стекле методом поляри-зационно-оптического измерения разности хода лучей по ГОСТ 7329—74. Далее ампулы анализируют на устойчивость к химическим и термическим воздей­ствиям и светозащитные свойства (для стекла СНС-1).

Определение глубины разрежения. Проводится для точного наполнения ампул с помощью вакуума, кото­рое зависит от перепада давлений между разрежением внутри нее, создаваемым с помощью образования ва­куума в аппарате и давлением окружающего воздуха. Так как атмосферное давление, как известно, часто ме­няется, кроме того, ампулы одного и того же номи­нального объема имеют разные размеры, потому что готовятся из дрота разного диаметра, при этом на химико-фармацевтических заводах составляются таб­лицы необходимой степени разрежения в зависимости от атмосферного давления, размеров ампул и требу­емого объема наполнения. В тех случаях, когда таких таблиц нет, ампулы наполняют при рабочем разреже­нии, дающем объем наполнения несколько меньше и(или) больше требуемого, и методом интерполяции рассчитывают его искомую глубину. При найденном значении производят контрольные наполнения и пра­вильность расчетов проверяют по разности массы ампул с последующим переводом ее в объем до и после наполнения или эту процедуру осуществляют с по­мощью точного шприца.'

Параллельно (см. схему 13.1) проводится получе­ние растворителей и растворов.