1引言
隨著人們對食品衛生要求的不斷提高，食品的灌裝和包裝過程變得越來越重要。自動灌裝方法不僅可以降低操作人員的勞動強度，還可以最大限度地減少人員與裸露食品的接觸，對保證食品質量起到了很好的作用。目前，非蒸汽液體的灌裝方法主要有兩種:低真空灌裝和K8凯发登录入口計灌裝。稱重灌裝是一種新型灌裝方式，具有適應性廣、灌裝精度高、運行穩定、維護簡單等優點，發展迅速。
2各種填充方法的特點概述。
(1)低真空灌裝
在這種灌裝方法中，瓶內壓力低於大氣壓，利用真空使罐內產品進入瓶內，高於設定液位將瓶內液體吸出，從而達到定量灌裝的目的。這種灌裝方法是一種結構簡單、生產效率高、早期應用廣泛的早期自動灌裝方法。
而定量的方法是固定灌裝液位，但由於製造過程中的偏差，容器每瓶容量差異較大，液位相同時淨含量偏差較大，尤其是PET和PE罐。在灌裝過程中，由於負壓的影響，容器容積變化很大[2]。另外，由於負壓灌裝需要在灌裝過程中關閉容器，灌裝設備的灌裝閥必須與瓶口接觸，容易導致一些敏感食品的汙染。目前，這種灌裝方法由於其設備結構相對簡單、設備成本相對較低，在一些低附加值的飲料行業得到了廣泛應用。
(2)K8凯发登录入口計灌裝
K8凯发登录入口計灌裝法是在每個灌裝閥上安裝一個K8凯发登录入口計，測量流經閥門的液體體積，當液體體積達到設定值時，關閉閥門，達到定量灌裝的目的。與低真空灌裝方法相比，該灌裝方法定量精度高，非接觸灌裝避免了瓶口汙染的隱患。該閥結構簡單，易於清洗，不受容器硬度的影響，保持灌裝量恒定。這種灌裝方法的缺點是不能處理容易產生氣泡或因適應性相對較窄而電導率較低的液體。如果產品產生了氣泡，如醬油、牛奶等，液體的密度不均勻，液體的體積和重量不能對應，K8凯发登录入口計就不能正確定量。然而，對於低電導率或非電導率的液體，如食用油，K8凯发登录入口計不能測量體積。
(3)稱重灌裝
稱重灌裝方式類似於K8凯发登录入口計灌裝。每個灌裝閥對應一個動態電子秤，瓶子放在電子秤上。當秤上的重量達到設定值時，閥門關閉，從而達到定量的目的。這種灌裝方法既有K8凯发登录入口計灌裝方法的優點，又克服了K8凯发登录入口計灌裝方法適用性窄的問題。它不僅適用於液體灌裝，也適用於低粘度醬料、糊狀物料等物料的灌裝。
從以上對比可以看出，稱重技術在液體灌裝中的應用可以有效解決傳統灌裝方法中存在的一些問題。因此，目前國內一些知名的灌裝設備製造商正在大力發展稱重灌裝設備。
3稱重灌裝係統簡介
這裏介紹的稱重灌裝係統是由編輯自主開發並應用於生產的一套灌裝設備，主要包括主控單元、計數單元、快速灌裝閥控製單元和慢速灌裝閥控製單元的PLC控製器，以及與儲液罐相連的快速灌裝閥和慢速灌裝閥。
它的基本工作原理是利用主控單元驅動履帶式控製器傳送待灌裝的瓶子。從計數單元接收到觸發信號後，驅動推瓶控製器將待灌裝的瓶子傳送到電子秤。快、慢閥位於電子秤上方，快、慢灌裝閥控製單元分別用於打開快、慢灌裝閥進行灌裝。當電子秤檢測到灌裝重量達到第一設定值時，觸發快速灌裝閥單元關閉快速灌裝閥，當電子秤檢測到灌裝重量達到第二設定值時，觸發慢速灌裝閥單元關閉慢速灌裝閥。
下麵結合基本示意圖描述稱重灌裝係統的具體工作過程。
給瓶傳送帶8將待灌裝的瓶子輸送到機器中，並整齊地排列它們。計數傳感器7記錄進入機器的瓶子數量，並將信號傳輸到可編程控製器。當達到設定數量時，可編程控製器控製停瓶氣缸停止瓶子進入。這就完成了第一次奶瓶喂養過程。
瓶子進入機器後，推瓶氣缸將待灌裝的瓶子推到電子秤5上。電子秤的數量可以根據生產線的速度要求進行設置。磁感應開關確認瓶子推到位後，氣缸返回。與此同時，電子秤已經完成了對空瓶重量的稱量，將重量歸零，完成了“去皮”過程。去皮過程結束後，PLC控製灌裝閥開啟，開始灌裝。電子秤將重量信息實時傳輸給PLC，PLC將該值與設定的灌裝目標值進行比較。當重量最終達到設定的目標值時，PLC控製灌裝閥關閉。此時，瓶子灌裝完成。
在灌裝的同時，已經同步完成了下一步的奶瓶喂養過程。在推瓶氣缸的作用下，空瓶再次被推到電子秤上。同時空瓶將灌裝好的瓶子推到出瓶傳送帶上，傳送帶將灌裝好的瓶子運出機器，從而完成整個灌裝過程。
該係統的關鍵要求之一是配置快速灌裝閥和慢速灌裝閥，旨在精確控製淨灌裝量。灌裝開始時，為了減少物料落入空瓶的衝擊，防止物料飛濺，灌裝K8凯发登录入口不易過大，可以開啟慢速灌裝閥。在這種狀態下，閥門的K8凯发登录入口小，材料的衝擊小。當灌裝物料達到一定量時，可以打開快速灌裝閥，增加K8凯发登录入口，加快灌裝速度。如前所述，當電子秤達到第一設定值時，快速灌裝閥將關閉，隻有慢速灌裝閥將繼續灌裝。目的是減少因物料的衝擊而引起的最終灌裝量偏差，以及接近目標灌裝量時，未落入瓶內的物料從管口到瓶口的重量偏差(稱為“飛行誤差”)。軟而慢的填充更有利於減少這種偏差。
除了合理控製灌裝閥的K8凯发登录入口，控製液位儲罐的液位也很重要，保持儲罐內的壓力和液位恒定是有效控製“飛行誤差”的關鍵。因此，該係統配有PID壓力調節係統和液位傳感器，將儲罐內的壓力和液位控製在一定範圍內。
4灌裝係統在實際應用中的優勢
該係統可以通過電子秤結合PLC自動稱量物料，實現液體物料的連續自動灌裝，提高效率，降低工人勞動強度。由於每個瓶子在灌裝前都被電子秤“去皮”，消除了容器皮重偏差對灌裝結果的影響，保證了灌裝精度。通過調整電子秤的設定值，可以方便地調整灌裝量，無需機械調整。通過對儲液罐加壓，灌裝速度大大提高。儲液罐的壓力控製采用PID控製原理，有效降低壓力波動，保證壓力穩定。采用兩種灌裝速度控製方式，既提高了灌裝速度，又保證了灌裝精度。如果與分揀係統配合使用，一台設備可以同時用於灌裝不同重量的產品，提高了生產線的靈活性和設備的利用率。
按照5kg的產品規格，灌裝的平均正偏差比定容灌裝法從15g降低到6g，減少了灌裝偏差的損失。灌裝偏差每年的損失是一筆可觀的收入，這種淨含量控製水平是人工或其他灌裝方式無法比擬的。
因為產品種類多，規格多，所以一條生產線生產各種規格產品的情況很多。在更換產品的過程中，幾乎不需要更換任何機械部件，隻需要修改控製係統中的灌裝目標值，大大提高了設備的利用率，因此這種灌裝設備得到了廣泛的應用。目前，這種灌裝方式以其明顯的優勢在國內外飲料和食品行業得到了迅速的發展和應用。

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