1引言
随着人们对食品卫生要求的不断提高，食品的灌装和包装过程变得越来越重要。自动灌装方法不仅可以降低操作人员的劳动强度，还可以最大限度地减少人员与裸露食品的接触，对保证食品质量起到了很好的作用。目前，非蒸汽液体的灌装方法主要有两种:低真空灌装和流量计灌装。称重灌装是一种新型灌装方式，具有适应性广、灌装精度高、运行稳定、维护简单等优点，发展迅速。
2各种填充方法的特点概述。
(1)低真空灌装
在这种灌装方法中，瓶内压力低于大气压，利用真空使罐内产品进入瓶内，高于设定液位将瓶内液体吸出，从而达到定量灌装的目的。这种灌装方法是一种结构简单、生产效率高、早期应用广泛的早期自动灌装方法。
而定量的方法是固定灌装液位，但由于制造过程中的偏差，容器每瓶容量差异较大，液位相同时净含量偏差较大，尤其是PET和PE罐。在灌装过程中，由于负压的影响，容器容积变化很大[2]。另外，由于负压灌装需要在灌装过程中关闭容器，灌装设备的灌装阀必须与瓶口接触，容易导致一些敏感食品的污染。目前，这种灌装方法由于其设备结构相对简单、设备成本相对较低，在一些低附加值的饮料行业得到了广泛应用。
(2)流量计灌装
流量计灌装法是在每个灌装阀上安装一个流量计，测量流经阀门的液体体积，当液体体积达到设定值时，关闭阀门，达到定量灌装的目的。与低真空灌装方法相比，该灌装方法定量精度高，非接触灌装避免了瓶口污染的隐患。该阀结构简单，易于清洗，不受容器硬度的影响，保持灌装量恒定。这种灌装方法的缺点是不能处理容易产生气泡或因适应性相对较窄而电导率较低的液体。如果产品产生了气泡，如酱油、牛奶等，液体的密度不均匀，液体的体积和重量不能对应，流量计就不能正确定量。然而，对于低电导率或非电导率的液体，如食用油，流量计不能测量体积。
(3)称重灌装
称重灌装方式类似于流量计灌装。每个灌装阀对应一个动态电子秤，瓶子放在电子秤上。当秤上的重量达到设定值时，阀门关闭，从而达到定量的目的。这种灌装方法既有流量计灌装方法的优点，又克服了流量计灌装方法适用性窄的问题。它不仅适用于液体灌装，也适用于低粘度酱料、糊状物料等物料的灌装。
从以上对比可以看出，称重技术在液体灌装中的应用可以有效解决传统灌装方法中存在的一些问题。因此，目前国内一些知名的灌装设备制造商正在大力发展称重灌装设备。
3称重灌装系统简介
这里介绍的称重灌装系统是由编辑自主开发并应用于生产的一套灌装设备，主要包括主控单元、计数单元、快速灌装阀控制单元和慢速灌装阀控制单元的PLC控制器，以及与储液罐相连的快速灌装阀和慢速灌装阀。
它的基本工作原理是利用主控单元驱动履带式控制器传送待灌装的瓶子。从计数单元接收到触发信号后，驱动推瓶控制器将待灌装的瓶子传送到电子秤。快、慢阀位于电子秤上方，快、慢灌装阀控制单元分别用于打开快、慢灌装阀进行灌装。当电子秤检测到灌装重量达到第一设定值时，触发快速灌装阀单元关闭快速灌装阀，当电子秤检测到灌装重量达到第二设定值时，触发慢速灌装阀单元关闭慢速灌装阀。
下面结合基本示意图描述称重灌装系统的具体工作过程。
给瓶传送带8将待灌装的瓶子输送到机器中，并整齐地排列它们。计数传感器7记录进入机器的瓶子数量，并将信号传输到可编程控制器。当达到设定数量时，可编程控制器控制停瓶气缸停止瓶子进入。这就完成了第一次奶瓶喂养过程。
瓶子进入机器后，推瓶气缸将待灌装的瓶子推到电子秤5上。电子秤的数量可以根据生产线的速度要求进行设置。磁感应开关确认瓶子推到位后，气缸返回。与此同时，电子秤已经完成了对空瓶重量的称量，将重量归零，完成了“去皮”过程。去皮过程结束后，PLC控制灌装阀开启，开始灌装。电子秤将重量信息实时传输给PLC，PLC将该值与设定的灌装目标值进行比较。当重量最终达到设定的目标值时，PLC控制灌装阀关闭。此时，瓶子灌装完成。
在灌装的同时，已经同步完成了下一步的奶瓶喂养过程。在推瓶气缸的作用下，空瓶再次被推到电子秤上。同时空瓶将灌装好的瓶子推到出瓶传送带上，传送带将灌装好的瓶子运出机器，从而完成整个灌装过程。
该系统的关键要求之一是配置快速灌装阀和慢速灌装阀，旨在精确控制净灌装量。灌装开始时，为了减少物料落入空瓶的冲击，防止物料飞溅，灌装流量不易过大，可以开启慢速灌装阀。在这种状态下，阀门的流量小，材料的冲击小。当灌装物料达到一定量时，可以打开快速灌装阀，增加流量，加快灌装速度。如前所述，当电子秤达到第一设定值时，快速灌装阀将关闭，只有慢速灌装阀将继续灌装。目的是减少因物料的冲击而引起的最终灌装量偏差，以及接近目标灌装量时，未落入瓶内的物料从管口到瓶口的重量偏差(称为“飞行误差”)。软而慢的填充更有利于减少这种偏差。
除了合理控制灌装阀的流量，控制液位储罐的液位也很重要，保持储罐内的压力和液位恒定是有效控制“飞行误差”的关键。因此，该系统配有PID压力调节系统和液位传感器，将储罐内的压力和液位控制在一定范围内。
4灌装系统在实际应用中的优势
该系统可以通过电子秤结合PLC自动称量物料，实现液体物料的连续自动灌装，提高效率，降低工人劳动强度。由于每个瓶子在灌装前都被电子秤“去皮”，消除了容器皮重偏差对灌装结果的影响，保证了灌装精度。通过调整电子秤的设定值，可以方便地调整灌装量，无需机械调整。通过对储液罐加压，灌装速度大大提高。储液罐的压力控制采用PID控制原理，有效降低压力波动，保证压力稳定。采用两种灌装速度控制方式，既提高了灌装速度，又保证了灌装精度。如果与分拣系统配合使用，一台设备可以同时用于灌装不同重量的产品，提高了生产线的灵活性和设备的利用率。
按照5kg的产品规格，灌装的平均正偏差比定容灌装法从15g降低到6g，减少了灌装偏差的损失。灌装偏差每年的损失是一笔可观的收入，这种净含量控制水平是人工或其他灌装方式无法比拟的。
因为产品种类多，规格多，所以一条生产线生产各种规格产品的情况很多。在更换产品的过程中，几乎不需要更换任何机械部件，只需要修改控制系统中的灌装目标值，大大提高了设备的利用率，因此这种灌装设备得到了广泛的应用。目前，这种灌装方式以其明显的优势在国内外饮料和食品行业得到了迅速的发展和应用。

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