Hafif Şişe Üretimi için Tek Adımda Üfleme, Doldurma ve Kapaklama Makinesi

BFS Teknolojisinde Şişirme, Doldurma ve Kapamanın Entegrasyonu Nasıl Çalışır

Blow-fill-seal veya BFS teknolojisi, konteyner üretimi, ürün dolumu ve hava geçirmez bir sızdırmazlık oluşturma olmak üzere üç adımı tek seferde birleştirir; her şey otomatik olarak gerçekleşir ve genellikle gördüğümüz önceden hazırlanmış şişelere gerek kalmaz. Bu sistem, steril ambalaj üreterek aynı zamanda hafif paketler elde etmek isteyen ilaç ve gıda endüstrisindeki şirketler için oldukça uygundur. Üretim hızı saatte yaklaşık 24 bin birime ulaşabilmekte ve bu eski yöntemlere kıyasla oldukça etkileyici bir artış sağlamaktadır. Ayrıca dikkat çekici bir başka nokta da, geçen yıl PharmaTech Journal'daki son çalışmalara göre kontaminasyon riskinin yalnızca %3'e kadar düşmesidir. Bu tür iyileştirmeler, üretim tesislerinde kalite kontrol açısından büyük fark yaratmaktadır.

Blow-fill-seal (BFS) teknolojisini ve tek aşamalı süreci anlama

BFS makineleri plastik granülleri alır ve bunlardan konteynerler oluşturur, ardından bu konteynerleri sıvı ile doldurur ve tüm işlemi ISO Sınıf 5 temiz oda içinde kapatır. Tüm işlem yaklaşık 12 saniyede tamamlanır. İlk olarak sıcaklığın 200 ila 240 santigrat dereceye ulaştığı polimer ekstrüzyon aşaması gelir. Bundan sonra, şişirme kalıplama aşamasında yaklaşık 6 ila 8 bar basınçlı hava kullanılır. Bu sistemleri etkili kılan şey, kontaminasyon riskini son derece düşük tutan kapalı çevrim tasarımıdır. 2024 yılında yayımlanan Aseptik Ambalaj Raporu'ndaki en güncel verilere göre, bu süreçler %99,98'e varan neredeyse mükemmel sterilite oranlarına ulaşmaktadır. Üretim sırasında doğrudan insan müdahalesinin ne kadar az olduğunu düşünürsek bu oldukça etkileyicidir.

Konteyner oluşturma, doldurma ve sızdırmazlık kapama sürekli, entegre bir sistemde

Gelişmiş şişeleme, doldurma ve kapaklama makineleri, duvar kalınlığı 0.3 mm'ye kadar inebilen şişeler üretmek için servo kontrollü parison programlamayı kullanır. Konteynerler tek bir paslanmaz çelik odada beş istasyon boyunca ilerler: ekstrüzyon, kalıplama, doldurma, sızdırmazlık kapama ve atım. Bu kesintisiz iş akışı, parti bazlı işleme kıyasla enerji tüketimini %35 oranında azaltır (Packaging World 2023).

Hafif şişe üretiminde plastik polimer işleme rolü

Blow fill seal (BFS) uygulamaları söz konusu olduğunda, erime akış özelliklerine sahip olmaları nedeniyle yüksek yoğunluklu polietilen (HDPE) ve polipropilen (PP) öne çıkar; bunlar genellikle yaklaşık olarak 10 dakikada 15 ila 25 gram arası MFI değerine sahiptir. Bu plastikleri bu kadar çekici yapan nedir? Geleneksel cam kaplara kıyasla yaklaşık %60 oranında ağırlık azaltması sağlayabilirler. Ve daha hafif olmalarına rağmen, oksijen ve nemden korumada hâlâ etkileyici bir performans sunarlar. Gün başına kare metrede yarım santimetreküpten daha az oksijen geçirgenliği ve günde 0,3 gramın altında nem buharı geçişinden bahsediyoruz. Bu tür bir performans, hassas ürünlerin depolama ve taşıma sırasında kalite kaybına uğramadan stabil kalmasını sağlar.

Dolum, şişirme, kapaklama makinesinin temel bileşenleri ve işlevleri

1. Çift-yuva ekstrüder : Polimerleri ±1°C sıcaklık hassasiyeti ile eritir
2. Parison programlayıcı : Duvar kalınlığının eşit dağılımı için erimiş plastik akışını kontrol eder
3. Üfleme Kalıbı : 10–12 bar hava basıncı kullanarak konteynırları şekillendirir
4. Döner dolum ünitesi : Hacimsel olarak ±%0,5 doğrulukla sıvıları doldurur
5. Kapağın titreşimli kabı : Dakikada 200–300 birim arasında kapakları yönlendirir

Modern sistemler erime sıcaklığı, dolum hacmi ve contalama bütünlüğünü gerçek zamanlı olarak izleyen Endüstri 4.0 sensörleriyle bu bileşenleri entegre eder ve böylece süreç kontrolünü ve uyumluluğu artırır.

Tek Bir Sistemde Aseptik Hassasiyet ve Steril Konteyner Üretimi

Şişeleme-dolum-kapatma sistemleri ile steril konteyner üretimi elde etmek

Blister form alma sistemleri (BFS), konteyner oluşturma, doldurma ve mühürleme olmak üzere üç temel adımı tek seferde bir araya getirir; her şey kritik noktalarda insan müdahalesine gerek kalmadan otomatik olarak gerçekleşir. Geleneksel yöntemler önceden steril edilmiş konteynerlere ve dolum için özel alanlara ihtiyaç duyar ancak BFS farklı şekilde çalışır. Bu süreç, sıcak polimeri doğrudan ISO Sınıf 5 ortamında bulunan temiz kalıplara iter ve hemen ardından doldurma ve mühürleme işlemleri gerçekleştirilir. Bu yöntemi bu kadar etkili kılan şey, kontaminasyon sorunlarını azaltma konusundaki başarısıdır. Çalışmalar, eski tip çok aşamalı süreçlere kıyasla yaklaşık %85 oranında azalma sağlandığını göstermektedir. Bu yüzden günümüzde birçok üretici bu sisteme geçmektedir.

BFS'de asitik koşulları sağlayan makine tasarım özellikleri

Sterilite, temel mühendislik kontrolleri ile korunur:

• Dolumdan önce kalıpları temizlemek için HEPA filtreli hava püskürtmeleri
• Yerinde Sterilizasyon (SIP) meme başlıkları, 121°C'de dezenfekte edilir
• Kusurlu birimlerin vizyon kontrollü reddedilmesi
  Hermetik contalar, kapak kalıplarının kaplara geometrisine hassas şekilde uydurulmasıyla basınç uygulayarak %0,1'den düşük sızdırmazlık oranları sağlar—oksijene duyarlı ilaçlar için hayati öneme sahiptir. İleri düzey sistemler ayrıca operatörlerden steril alanları ayırmak amacıyla çift kapılı geçişli mikrobiyolojik izolatörler de içerir.

BFS ve geleneksel steril yöntemler: Kirlilik kontrolündeki avantajlar

Geleneksel steril üretim hatları, her kabı, kapağı ve ekipman parçasını ayrı ayrı sterilize etmeyi gerektirir ve bu da doğal olarak taşımalar sırasında kontaminasyon riskini artırır. BFS yöntemi bu sorunu büyük ölçüde azaltır. PDA Teknik Raporu 88'e göre, tüm süreci tek bir akış içinde entegre ederek bilinen 16 kontaminasyon noktasından 12'sini ortadan kaldırır. İlaç şirketleri bunun farkında ve geleneksel vial doldurma sistemlerine kıyasla sterilite ile ilgili yaklaşık %40 daha az sorun yaşadıklarını gözlemlemektedirler. Bu durum özellikle normal ilaçlar gibi üretim sonunda sterilize edilemeyen enjekte edilebilir ürünler için çok önemlidir.

Endüstriyel BFS Üretiminde Otomasyon, Hız ve Ölçeklenebilirlik

Şişe Üretme, Doldurma ve Kapama Makinelerinde Yüksek Hızlı Otomasyon

Günümüzün BFS sistemleri, konteynerleri oluşturur, onları steril bir şekilde doldurur ve yaklaşık 5 ila 7 saniye içinde hepsini bir araya getirerek kapatır. Servo sürüşlü aktüatörler, 0,1 mm'ye kadar duyarlılıkla işlemleri kesin şekilde tutar ve bu sayede makineler saatte 24 binden fazla birim üretebilirken aynı zamanda tamamen steril ortamı korur. Aşı üreticileri için bu tür otomasyon büyük önem taşır çünkü bir salgın durumunda her dakika değerlidir. Daha hızlı üretim, bulaşıcı maddeler üzerinde sıkı kontrolle birleştiğinde kamu sağlığı kurumlarının ortaya çıkan tehditlere ne kadar hızlı yanıt verebileceği belirlenir.

Endüstriyel ölçekte çıktı performans kriterleri ve üretim kapasitesi

En iyi BFS üretim hatları yılda 300 milyondan fazla konteynırı işlemeye yetebilir ve bu işlemlerin ne kadar ölçeklenebilir olduğu gerçekten de otomasyon sistemlerinin ne kadar olgunlaştığına bağlıdır. 2024 Esnek İmalat Analizi'nden son verilere göre, tamamen entegre sistemlerle çalışan tesisler eski ve yeni teknolojileri birlikte kullananlara kıyasla yaklaşık %40 daha hızlı devreye girer. Daha da etkileyici olan ise tam otomatik üretim hatlarının yaklaşık %98,6 kullanım süresini koruyor olmasıdır ve bu oran kısmen hâlâ manuel süreçlere dayanan tesislerin %89,2'lik ortalamasını geride bırakır. Bu tür güvenilirlik, üreticilerin kritik terapötik ürünler için artan talebi karşılaması gerektiğinde büyük fark yaratır.

Piyasa trendi: Daha hızlı şişeleme, doldurma ve kapama döngüleri için talep

Küresel aşı hedeflerine ulaşmak için ilaç şirketleri artık döngü süresini 4 saniyenin altına çekmeyi amaçlamaktadır ve bu durum yüksek hızlı BFS benimsenmesinde yıllık %35'lik bir artışa yol açmaktadır (PharmaTech 2023). Bu değişim, patojen tespitinden itibaren altı ay içinde 1 milyar doz üretme kapasitesine sahip, salgınlar için hazırlıklı altyapı konusundaki WHO önerileriyle uyumludur.

Akıllı üretim ve Endüstri 4.0 standartlarıyla entegrasyon

En son BFS platformları artık partikülleri izleyen ve contaların ne kadar iyi dayandığını kontrol eden IIoT sensörleriyle donatılmış durumda ve tüm bu bilgileri doğrudan merkezi MES sistemine gönderiyor. Asıl dikkat çeken kısım, bu makine öğrenimi algoritmalarının performans verilerini analiz ederek bakımın üç gün öncesine kadar gerekli olabileceğini tespit etmesidir. Bu tür tahmine dayalı yetenek, beklenmedik duruşların yaklaşık %60 oranında azaltılmasına yardımcı olmuş ve üretim programlarında büyük bir fark yaratmıştır. Ayrıca üreticilerin süreç boyunca veri bütünlüğü açısından 21 CFR Bölüm 11'deki katı FDA gereksinimlerine uymalarına da destek olmaktadır.

BFS Ambalaj Sistemlerinin Maliyet Etkinliği ve Operasyonel Avantajları

Otomasyon ve Temiz Oda Verimliliği ile Operasyonel Maliyetlerin Azaltılması

BFS sistemleri, geleneksel çok aşamalı hatlara kıyasla işçilik maliyetlerini %40-60 oranında azaltır (PharmaTech Journal, 2023). Kapalı tasarımı, konteyner sterilizasyonu için ayrı temiz odalara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak enerji kullanımını %35'e varan oranlarda düşürürken ISO 14644-1 Class 5 standartlarını korur. Daha az personel ve basitleştirilmiş tesis yerleşimi ayrıca işletme giderlerini de düşürür.

Cam Flakonlar ve Önceden Oluşturulmuş Konteyner Ambalaj Yöntemleriyle Karşılaştırma

BFS, cam flakon üretimine kıyasla malzeme israfını %92 oranında azaltır; bu süreçte %15-20 arası kırılma kaybı yaşanır. Ayrı sterilizasyon ve işleme gerektiren önceden oluşturulmuş plastik konteynerlerin aksine, BFS geleneksel ambalaj maliyetlerinin %25'ini oluşturan ikincil işlem adımlarından kaçınır. Pirojen uzaklaştırma tüneli ve tıpa kapama ekipmanının ortadan kaldırılması da sermaye ve bakım giderlerini düşürür.

Veri Analizi: Geleneksel Hatlarla Karşılaştırıldığında BFS'de Maliyetlerde %30'a Varan Düşüş

2023 yılında yapılan bir yaşam döngüsü analizi, BFS'nin cam flakon hatlarına kıyasla birim başına toplam maliyeti %28-32 daha düşük seviyede sağladığını ortaya koydu. Tasarrufun %65'i enerji kullanımının azaltılması ve ikincil ambalajın ortadan kaldırılması sayesinde elde edildi. Bu faydalar ölçek büyüdükçe artmakta olup yıllık 50 milyondan fazla birim üreten tesisler yatırım geri dönüşünü 18 ay içinde gerçekleştirmektedir.

İlaç Ambalajlama Yeniliklerini Sürdüren BFS Teknolojisi

İlaç Ambalajlamasında Üfleme-Doldurma-Kapatma Uygulamaları

BFS, steril tek doz ambalajlama için ilaç üreticilerinin %68'i tarafından kullanılmaktadır (2024 İlaç Ambalaj Raporu). Entegre süreci şunları desteklemektedir:

• Hassas Dozajlama : İnfüzyonlar ve oral süspansiyonlar için ±%1 hacim doğruluğu
• Geniş uyumluluk : İklim kontrollü sistemler aracılığıyla biyolojik ürünler, aşılar ve oksijene duyarlı çözeltilerin güvenli işlemesi
• Esnek formatlar : 0,5 mL'den 1 L'ye kadar değişen boyutlarda şişe, ampul ve flakon üretimi

Son gelişmeler, solunum tedavilerinin kritik bakım uygulamaları için USP <797> standartlarını karşılayan %0,01'den az partikül kontaminasyonu ile paketlenmesini mümkün kılmaktadır.

Vaka Çalışması: BFS'te Steril İmalatta Gelişmeler

2025 yılında ABD hükümeti tarafından finanse edilen bir girişim, BFS'nin ISO Sınıf 5 sterilite standartlarına ulaşırken aşı üretim maliyetlerini %34 oranında düşürme potansiyelini göstermiştir. Sonuçlar şunu göstermiştir:

Proje, dolum memeleriyle senkronize gerçek zamanlı görsel muayene kullanarak %99,8 birinci geçiş kalite doğrulaması elde etti.

İlaç Dağıtımının Geleceği: BFS ile Hafif ve Sürdürülebilir Şişeler

Üreticiler, geleneksel ambalajlara göre %42 daha az plastik kullanan %100 geri dönüştürülebilir kaplar için BFS'yi benimsiyor (2026 Sürdürülebilir İlaç Tahmini). Yeni gelişmeler arasında:

• Biyotabanlı Polimerler : Biyolojik ürünler için 6 aylık raf ömrü sunan PLA bileşikleri
• Akıllı Ambalaj : Sıcaklığa duyarlı sevkiyatların izlenmesi için kalıpta RFID etiketler
• Çok katmanlı ekstrüzyon : mRNA aşılarının -70°C'de bütünlüğünü koruyan bariyer kaplar

Bu gelişmeler, yaşam döngüsü değerlendirmelerinin cam flakon tedarik zincirlerine göre %58 daha düşük emisyon gösterdiği BFS'yi karbon nötr ilaç üretiminde temel bir teknoloji haline getiriyor.

SSS

BFS teknolojisi nedir?

BFS (Üfle-Doldur-Kapat) teknolojisi, steril ambalaj üretmek amacıyla konteyner oluşturma, doldurma ve kapatma işlemlerini tek bir adımda birleştiren gelişmiş bir üretim sürecidir.

BFS teknolojisi sterilizasyonu nasıl iyileştirir?

BFS teknolojisi, önceden şekillendirilmiş kaplara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak kontaminasyon riskini en aza indirir ve bunun yerine ISO Sınıf 5 ortamlarında kap üretimi ve doldurma işlemlerinde kapalı bir sistem kullanır.

Kap üretiminde BFS için hangi malzemeler kullanılır?

Yüksek Yoğunluklu Polietilen (HDPE) ve Polipropilen (PP), erime akış özelliklerinin uygun olması, hafif yapıları ve oksijen ile nemden koruma özellikleri nedeniyle BFS'de yaygın olarak kullanılır.

Geleneksel yöntemlere göre BFS kullanmanın avantajları nelerdir?

BFS, geleneksel asitik doldurma ve kapama yöntemlerine kıyasla kontaminasyon riskini azaltır, işletme maliyetlerini düşürür, üretim hızını artırır ve ölçeklenebilirliği iyileştirir.