Wenn Sie jemals in der pharmazeutischen Produktion, Kosmetikproduktion oder einer anderen Branche gearbeitet haben, die eine präzise Flüssigkeitsdosierung und -versiegelung erfordert, wissen Sie, wie wichtig ein richtig kalibrierter Füllverschließer ist. Ich habe über ein Jahrzehnt damit verbracht, Kunden als Lieferant von Füllverschließern zu unterstützen, und eine der häufigsten Fragen, die ich höre, ist: „Warum fängt selbst eine gut gewartete Maschine nach ein paar Monaten reibungslosen Betriebs mit inkonsistenten Füllungen oder fehlerhaften Dichtungen an?“ In neun von zehn Fällen ist die Antwort einfach: Es ist aus der Kalibrierung geraten. Die Kalibrierung eines Füllverschließers ist nicht nur ein Schritt zur Fehlerbehebung – sie ist das Rückgrat für eine gleichbleibende Produktqualität, die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften und die Vermeidung kostspieliger Abfälle durch überfüllte Behälter oder unterdosierte Chargen. In diesem Beitrag führe ich Sie Schritt für Schritt durch einen wissenschaftlich fundierten Prozess zur Kalibrierung Ihres Füllverschließers für eine genaue Abfüllung, teile die Erkenntnisse, die ich aus Hunderten von Kundeninstallationen gewonnen habe, und verweise Sie auf Ressourcen, die Ihnen bei der Optimierung Ihres Setups helfen können.
Bevor wir uns mit dem Kalibrierungsprozess befassen, wollen wir uns darüber im Klaren sein, was die Kalibrierung für einen Füllverschließer eigentlich ist. Dabei geht es nicht nur um die Anpassung einer Zahl auf einem Kontrollbildschirm, sondern um den Prozess der Ausrichtung dreier Kernsysteme, die zusammenarbeiten, um präzise Abfüllungen und zuverlässige Versiegelungen zu liefern: das Abfüllsystem (das das exakte Produktvolumen abgibt), das Indexierungssystem (das Behälter zum Befüllen und Verschließen in Position bewegt) und das Verschließsystem (das das richtige Drehmoment anwendet, um Verschlüsse zu sichern, ohne sie zu beschädigen oder Undichtigkeiten zu erzeugen). Wenn auch nur eines davon nicht stimmt, treten Probleme wie überfüllte Spritzen auf, die schwer zu verpacken sind, eine zu niedrige Dosierung der Flüssigkeit, bei der die Gefahr besteht, dass die Vorschriften nicht eingehalten werden, oder Kappen, die während des Transports abspringen. Ich habe zum Beispiel kürzlich mit einem Biotech-Startup zusammengearbeitet, das eine Ablehnungsrate von 7 % bei vorgefüllten Spritzen verzeichnete, weil sein Füllverschluss falsch kalibriert war – es gab 0,2 ml mehr Produkt ab als angegeben, was dazu führte, dass seine Chargen nicht den FDA-Richtlinien entsprachen. Sie haben das Problem behoben, indem sie einen strukturierten Kalibrierungsprozess durchgeführt haben, und ihre Ablehnungsrate sank danach auf weniger als 0,5 %.
Eines der ersten Dinge, die ich Neukunden immer rate, ist die Auswahl der richtigen Werkzeuge für ihr spezifisches Produkt, denn die Kalibrierung beginnt lange bevor Sie irgendwelche Einstellungen anpassen. Wenn Sie beispielsweise viskose Flüssigkeiten wie Gele oder dickflüssige Sirupe abfüllen, gibt eine Standarddüse für dünnflüssige Produkte auf Wasserbasis kein gleichmäßiges Volumen ab, selbst wenn die Maschine perfekt kalibriert ist. Aus diesem Grund empfiehlt unser Team, sich unsere pharmazeutische Spritzenfüllmaschine anzusehen, die mit einstellbaren Düsendurchflussraten und Präzisionskolbenpumpen ausgestattet ist, die die Erstkalibrierung von Anfang an weitaus genauer machen. Es wurde speziell für die engen Toleranzen entwickelt, die für Spritzen, Fläschchen und Kartuschen erforderlich sind, sodass Sie während der Kalibrierung keine Kompensation für schlecht abgestimmte Werkzeuge vornehmen müssen.
Mit den richtigen Werkzeugen können Sie mit den Vorkalibrierungsprüfungen beginnen, die vermeidbare Fehler verhindern. Das Überspringen dieser Schritte ist einer der größten Fehler, den Kunden machen, insbesondere wenn sie es eilig haben, eine Charge zum Laufen zu bringen. Vorkalibrierungsprüfungen sollten jedes Mal durchgeführt werden, wenn Sie auf ein neues Produkt, eine neue Behältergröße umsteigen oder nach Wartungsarbeiten, bei denen Pumpenteile, Düsen oder Verschlussköpfe angepasst werden. Die erste Prüfung besteht darin, die Ausrichtung der Maschine zu überprüfen: Führen Sie einen Leerzyklus (ohne Produkt) durch und stellen Sie sicher, dass die Fülldüse mittig über der Öffnung des Behälters ist, das Indexierungssystem die Behälter innerhalb von 1 mm von der Zielposition bewegt und der Verschließkopf perfekt mit der Kappe auf dem Behälter ausgerichtet ist. Eine Fehlausrichtung führt dazu, dass beim Befüllen etwas verschüttet wird oder die Kappen schief aufgesetzt werden, selbst wenn alle anderen Einstellungen perfekt sind.
Überprüfen Sie anschließend die Temperatur und Viskosität Ihres Produkts. Dies ist eine oft übersehene Variable, die einen großen Einfluss auf die Füllgenauigkeit hat. Die meisten flüssigen Produkte – seien es Pharmazeutika, Mundpflegeflüssigkeiten oder kosmetische Seren – ändern ihre Viskosität mit der Temperatur: Eine Flüssigkeit, die bei 25 °C dünnflüssig ist und schnell fließt, wird bei 18 °C dicker und fließt langsamer. Wenn Sie Ihre Maschine kalibrieren, während das Produkt eine Temperatur von 25 °C hat, aber eine Charge bei 18 °C laufen lassen, drückt die Pumpe mehr Volumen, um den langsameren Durchfluss auszugleichen, was zu Überfüllungen führt. Für Kunden, die mit empfindlichen temperaturkontrollierten Produkten wie biologischen Formulierungen arbeiten, ist dies noch wichtiger. Ich empfehle immer, Inline-Temperatursensoren zu verwenden, um während der Kalibrierung und Produktion eine konstante Produkttemperatur aufrechtzuerhalten, oder zumindest die Produkttemperatur während der Kalibrierung aufzuzeichnen, damit Sie die Einstellungen anpassen können, wenn die Temperatur in Ihrer Einrichtung schwankt. Für Mehrproduktlinien, die unterschiedliche Flüssigkeitstypen verarbeiten, ist unsere Abfüll-, Verschluss- und Etikettiermaschine mit modularen Systemen ausgestattet, mit denen Sie die Viskositätseinstellungen schnell und ohne vollständige Neukalibrierung anpassen können, wodurch Sie Zeit zwischen den Durchläufen sparen.
Jetzt sind wir bereit für die wichtigsten Kalibrierungsschritte, beginnend mit dem Abfüllsystem. Die gebräuchlichste Art von Füllverschließern ist ein Kolbenfüller, bei dem sich ein Kolben in einem Zylinder bewegt, um Flüssigkeit anzusaugen und abzugeben. Dies ist der Typ, den unsere Abfüllmaschine für Pharmaflüssigkeiten verwendet, da er für die Produktion in großen Mengen äußerst präzise ist. Um das Volumen eines Kolbenfüllers zu kalibrieren, befolgen Sie diese Schritte: Stellen Sie zunächst 10 saubere, leere Behälter auf, die der Größe entsprechen, die Sie für die Produktion verwenden werden (stellen Sie sicher, dass sie frei von Rückständen sind, da bereits eine kleine Menge übrig gebliebenes Produkt die Gewichtsanzeige beeinflussen kann). Platzieren Sie sie auf dem Förderband oder der Haltevorrichtung der Maschine und programmieren Sie dann Ihr Zielfüllvolumen in die Steuerschnittstelle der Maschine. Führen Sie als Nächstes eine Testbefüllung der ersten 10 Behälter durch und wiegen Sie dann jeden einzeln mit einer kalibrierten Waage (Hinweis: Auch die Waage muss kalibriert sein – verwenden Sie für pharmazeutische Anwendungen immer eine rückverfolgbare Waage, da dies gesetzlich vorgeschrieben ist). Notieren Sie das Gewicht jedes Behälters und berechnen Sie dann das Durchschnittsgewicht, die Standardabweichung und den Bereich zwischen dem leichtesten und dem schwersten Behälter.
Nehmen wir ein reales Beispiel eines Kunden aus dem letzten Quartal: Er füllte 10-ml-Spritzen mit einem Zielvolumen von 10,0 ml. Ihr erster Testlauf ergab Durchschnittsgewichte zwischen 9,7 ml und 10,3 ml mit einer Standardabweichung von 0,2 ml. Das ist ein Problem, denn die meisten Regulierungsbehörden verlangen für Präzisionsanwendungen eine Standardabweichung von weniger als 0,1 ml. Um dies anzupassen, führte ich sie durch die Einstellung des Rückzugsabstands des Kolbens, der steuert, wie viel Flüssigkeit in den Zylinder gesaugt wird. Sie erhöhten den Rückzug um 0,5 mm, führten einen weiteren Test mit 10 Behältern durch, und dieses Mal lag der Durchschnitt zwischen 9,95 ml und 10,05 ml, mit einer Standardabweichung von 0,04 ml – gut innerhalb der Spezifikation. Bei peristaltischen Abfüllern, die oft für empfindliche Produkte verwendet werden, die nicht mit Metallteilen in Kontakt kommen können, ist der Kalibrierungsprozess etwas anders: Sie passen die Drehzahl des Motors und die Schlauchgröße anstelle des Kolbenabstands an, aber die Kernmethode des Testfüllens, Wiegens und Anpassens, um das Zielvolumen zu erreichen, bleibt gleich.
Sobald das Abfüllsystem kalibriert ist, besteht der nächste Schritt in der Kalibrierung des Verschließsystems. Ein häufiger Fehler besteht darin, sich nur auf die Drehmomenteinstellung zu konzentrieren, die Verschlussgenauigkeit hängt jedoch von drei Faktoren ab: Drehmoment, Ausrichtung der Kappe und Vorhandensein der Kappe. Zu wenig Drehmoment, und die Kappen lösen sich beim Transport oder bei der Lagerung. Wenn Sie zu viel Drehmoment anziehen, wird das Gewinde der Kappe beschädigt oder der Behälter beschädigt, was zu Undichtigkeiten oder Produktverschwendung führt. Verwenden Sie zum Kalibrieren des Drehmoments einen Drehmomentprüfer, der auf nationale Standards rückführbar ist – auch dies ist für die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften in der Pharmaindustrie von entscheidender Bedeutung. Beginnen Sie mit einer Probenkappe und einem Behälter, führen Sie eine Testkappenanwendung durch und testen Sie dann das Drehmoment an der Kappe mit dem Tester. Passen Sie den Motor oder die Kupplung des Verschließkopfes an, bis der Drehmomentwert Ihrem Ziel entspricht (die meisten Anwendungen liegen zwischen 10 und 50 Ncm, dies variiert jedoch je nach Kappengröße und -typ). Beispielsweise erfordern kleine Fertigspritzenverschlüsse oft ein Drehmoment von 15 Ncm, während größere Fläschchenverschlüsse möglicherweise 30 Ncm erfordern. Ich empfehle immer, 20–30 Kappen zu testen, nicht nur eine, um geringfügige Abweichungen bei der Kappenherstellung zu berücksichtigen. Stellen Sie außerdem sicher, dass der Verschließkopf die Kappe im richtigen Winkel anbringt – selbst wenn das Drehmoment richtig eingestellt ist, werden bei einer schräg angebrachten Kappe inkonsistente Drehmomentwerte angezeigt und es kann zu Undichtigkeiten kommen. Passen Sie die Höhe und Position des Kopfes an, bis die Kappe bündig auf dem Behälter sitzt, bevor Sie ein Drehmoment anwenden.
Nach der Kalibrierung des Abfüllens und Verschließens gibt es einen weiteren wichtigen Schritt: die integrierte Kalibrierungsprüfung, bei der Sie einen vollständigen Produktionszyklus (Abfüllen, Verschließen und alle nachgelagerten Prozesse wie Etikettierung) durchführen, um sicherzustellen, dass alle Systeme zusammenarbeiten. Hier machen viele Kunden Abstriche, aber nur so können Probleme erkannt werden, die sich aus Systeminteraktionen ergeben. Beispielsweise könnte ein Füllverschließer perfekt für die Befüllung von 10 ml kalibriert sein, aber wenn das Indexierungssystem den Behälter zu schnell in Position bewegt, könnte die Flüssigkeit während des Befüllens herausschwappen, was dazu führt, dass die Behälter nicht ausreichend gefüllt sind. Oder der Verschließkopf übt möglicherweise das richtige Drehmoment aus, wenn ein Behälter stationär ist, aber wenn sich der Behälter auf dem Förderband leicht bewegt, übt er ein ungleichmäßiges Drehmoment aus. Um integrierte Tests durchzuführen, führen Sie 50 aufeinanderfolgende vollständige Zyklen durch, testen Sie die Füllmengen, das Drehmoment des Verschlusses und die Unversehrtheit des Verschlusses (überprüfen Sie ihn durch Zusammendrücken oder einen Drucktest auf Undichtigkeiten) und stellen Sie sicher, dass keine Staus oder Fehlausrichtungen auftreten. Wenn Sie unsere Abfüll-, Verschluss- und Etikettiermaschine verwenden, werden viele dieser Wechselwirkungen im Rahmen unserer Werksabnahmeprüfung (FAT) vorab getestet, wodurch sich der Umfang der Vor-Ort-Kalibrierung verringert, die Sie nach der Installation durchführen müssen.
Lassen Sie uns nun über die Wartung und die laufende Kalibrierung sprechen, denn die Kalibrierung ist keine einmalige Aufgabe. Selbst nachdem Sie Ihren Füllverschließer perfekt kalibriert haben, wird er mit der Zeit aufgrund von Faktoren wie Verschleiß an Kolbendichtungen, Änderungen in der Netzspannung oder Schwankungen bei den Behälterchargen driften. Ich empfehle einen regelmäßigen Kalibrierungsplan, um unerwartete Probleme zu vermeiden: Bei Produktionsläufen mit hohem Volumen (mehr als 8 Stunden pro Tag) kalibrieren Sie den Füllverschließer zu Beginn jeder Schicht oder bei langen Produktionsläufen alle 4 Stunden. Führen Sie bei Läufen mit geringerem Volumen (1–2 Stunden pro Tag) die Kalibrierung zu Beginn jedes Laufs und nach jeder Änderung des Produkts, der Behältergröße oder der Wartung durch. Führen Sie außerdem detaillierte Kalibrierungsaufzeichnungen – dies ist nicht nur eine gute Praxis, sondern eine gesetzliche Anforderung für die meisten Branchen, einschließlich der Pharmaindustrie. Ihre Unterlagen sollten Kalibrierungsdaten, Testergebnisse, vorgenommene Anpassungen und den Techniker enthalten, der die Kalibrierung durchgeführt hat. Ich habe Kunden von der FDA oder anderen Aufsichtsbehörden auditieren lassen, und klare, genaue Kalibrierungsaufzeichnungen machen oft den Unterschied zwischen einem reibungslosen Audit und einer kostspieligen Geldstrafe aus.
Im Laufe der Jahre habe ich auch häufige Missverständnisse über die Kalibrierung von Füllverschließern gesehen, die zu vermeidbaren Problemen führen. Ein Mythos besagt, dass Sie die Kalibrierung überspringen können, wenn Sie eine neue Maschine verwenden – keine Maschine ist perfekt und selbst die hochwertigsten Modelle erfordern geringfügige Anpassungen, um Ihren spezifischen Produkt- und Behälterspezifikationen zu entsprechen. Ein weiterer Mythos besagt, dass eine Kalibrierung nur dann durchgeführt werden muss, wenn Probleme auftreten – eine proaktive Kalibrierung ist weitaus kostengünstiger und weniger störend als die Fehlerbehebung bei einer Charge eines abgelehnten Produkts. Ich hatte vor ein paar Jahren einen Kunden, der mit der Kalibrierung wartete, bis er eine Ausschussrate von 15 % hatte, was ihn 20.000 US-Dollar an Produktverschwendung und Produktionsausfallzeiten kostete. Wenn sie eine monatliche proaktive Kalibrierung durchgeführt hätten, hätte dies weniger als 500 US-Dollar an Technikerzeit gekostet und diesen Verlust vermieden.
Für Teams, die keine speziellen Kalibrierungstechniker haben, gibt es Ressourcen und Tools, die den Prozess vereinfachen. Viele Lieferanten von Füllverschließern, darunter auch unser Team, bieten Kalibrierungsschulungen und -unterstützung vor Ort an, sodass Sie Ihre Kalibrierungsfähigkeiten im eigenen Haus aufbauen können. Wir stellen außerdem ausführliche Bedienungsanleitungen mit Schritt-für-Schritt-Kalibrierungsanleitungen zur Verfügung, die auf unsere spezifischen Maschinen zugeschnitten sind, wie z. B. unsere pharmazeutische Spritzenfüllmaschine, die über einen vereinfachten Kalibrierungsassistenten für Erstbenutzer verfügt. Bei der Massenproduktion kann die Investition in automatisierte Kalibrierungssysteme ebenfalls von entscheidender Bedeutung sein. Diese Systeme verwenden Sensoren und Software, um den Füllverschließer in Echtzeit anzupassen, wodurch menschliche Fehler reduziert und die Kalibrierungszeit um bis zu 70 % verkürzt werden.
Wenn Sie die Kalibrierung Ihres Füllverschließers vorbereiten oder nach einer Maschine suchen, die für eine einfache und genaue Kalibrierung ausgelegt ist, steht Ihnen unser Team gerne zur Seite. Wir wissen, dass Ausfallzeiten und inkonsistente Produkte Ihrem Geschäftsergebnis schaden und Ihrem Ruf schaden können. Deshalb arbeiten wir eng mit unseren Kunden zusammen, um ihnen die richtige Ausrüstung zur Verfügung zu stellen und sie bei ihren Kalibrierungsanforderungen zu unterstützen. Um Ihre spezifischen Produktionsanforderungen, Füllgenauigkeitsziele oder Kalibrierungsherausforderungen zu besprechen, wenden Sie sich bitte für eine Beratung an unser Team. Wir können Sie durch unsere Produktlinien führen, einschließlich unserer Abfüllmaschine für pharmazeutische Spritzen, unserer Maschine zum Abfüllen und Etikettieren von Spritzen sowie unserer Abfüllmaschine für pharmazeutische Flüssigkeiten, um Ihnen dabei zu helfen, die richtige Lösung für Ihren Betrieb zu finden.
Referenzen
- US-amerikanische Lebensmittel- und Arzneimittelbehörde. (2023).Aktuelle gute Herstellungspraxis (CGMP) für fertige Arzneimittel. 21 CFR Teil 211.
- Europäische Arzneimittel-Agentur. (2022).Leitfaden zur Guten Herstellungspraxis (GMP) Anhang 1: Herstellung steriler Arzneimittel.
- Internationale Gesellschaft für Pharmazeutische Technik (ISPE). (2021).Basisleitfaden: Band 5 – Pharmazeutische Logistik und Distribution.
- PDA Technical Report Nr. 49. (2019).Kalibrierung von Geräten und Instrumenten, die in der pharmazeutischen Industrie verwendet werden.