arrow_back_ios

Main Menu

arrow_back_ios

Main Menu

arrow_back_ios

Main Menu

Packaging machinery, with HBK weighing sensors, fill bottles of olive oil in the food industry

. . . 使用称重技术的全自动液体灌装是如何实际工作的?

全自动灌装液体的称重技术原理

在许多行业中,包装过程都是自动化的。在流程结束时,有许多不同的方法可以确保产品包装中准确无误的数量:分拣单件货物、计量散装物料和装瓶液体。所有这些工艺面临的挑战都是一样的:包装必须包含规定数量的产品。例如,如果瓶子的灌装量过低,就违反了欧盟预包装指令76/211/EEC和德国预包装产品法(§22 FPackV ) 。这些条款规定了生产批次可能达不到规定的最小填充量的百分比。在这里 , " 不当行为"可能导致包括停产在内的处罚。因此,在生产过程中,制造商往往超过包装的最低数量。然而,这种安全过度填充可能代价高昂。一家中国牛奶生产商每天灌装大约10万瓶椰奶。公司通过采用新的精确称重技术将单个瓶子的过度灌装量减少几克,每年节省了数百万欧元。因此,完整装瓶厂的制造商应提供高精度测量灌装量的系统,并将过度灌装保持在绝对最低水平。

测量液体填充量的四种方法

专门为液体开发了测量填充量的不同方法。并非所有技术都适用于所有液体 — — 在精度方面也存在相当大的差异。然而,所有生产过程都有一些共同点:液体永远不会在均匀压力下流过装瓶机的管道。密度会因液体中的气泡和温度或配方的变化而波动。因此,不能仅仅根据时间来确定正确的灌装量。

测量填充量有四种常用方法。 这些方法在成本、准确性、速度和卫生方面有所不同。并非所有方法都适用于所有液体,对于饮料需要特殊的卫生,昂贵的化妆品需要特殊的精度,而发动机油具有不同的流动特性,例如矿泉水。本文介绍的四种方法是:

1.使用称重传感器进行重力测量

2.使用液位传感器进行测量

3.体积测量

4.质量流量测量

第一种方法:使用称重传感器进行重力填充

在重量测量法或按重量灌装法中,数字或模拟称重传感器测量空瓶的重量和灌装内容物。为此,称重传感器配备应变片,可精确检测灌装过程中的重量变化。应变片的功能在我们的 HBM 文章 "称重传感器如何工作 ? " 中有更详细的说明。
数字称重传感器的优点是通过数字I/O与PLC通信特别简单。但使用电子器件:模拟SePAD放大器的放大器,模拟称重传感器也能快速轻松地数字化。要灌装瓶子,灌装机首先将瓶子放置在平台上,或者用叉子悬挂在瓶颈上。同时,灌装机对空瓶进行称重。当机器灌装瓶子时,称重传感器测量总重量的变化。达到预定的总重量后,灌装过程自动停止,瓶子被输送到瓶盖站。在具有20至80个灌装头的旋转灌装机中,对于典型的1升瓶,这一过程大约需要5至8秒。不仅灌装重量非常精确,还具有进一步的巨大优势。

null

按重量填充的优点

称重传感器在开始灌装前称重每瓶。破碎的瓶子比允许的最小重量更轻,因此这些瓶子很容易被检测到并立即取出。如果瓶子超过允许的重量,这可能表明存在清洁剂和消毒剂残留物。灌装机也会立即移除这些瓶子,以防止任何健康风险。如果瓶子的总重量在灌装过程中没有按规定的速度增加,则表明液体从瓶中泄漏。机器停止灌装过程以防止产品污染。由于清洗昂贵且耗时,称重传感器有助于保持较高的系统可用性。

简单的称重传感器编程和校准

 

按重量灌装是一个具有高精度结果的过程:包装上注明的内容物可精确灌装至克重。此外,称重传感器非常容易使用校准砝码进行校准 — — 就像厨房秤一样。这保证了瓶子确实含有所示的1000克。与生产商一样,机器制造公司也受益于数字称重技术的优势,因为在机器控制系统中编程灌装算法是一项真正的挑战。获得流量与灌装过程的正确比例极为复杂,需要了解过滤器、控制技术、沉降时间和响应时间。HBM 的数字称重传感器大大方便了这一设定过程,因为它带有一个集成的灌装算法,反映了几十年来按重量灌装的经验。

使用免费的 PanelX 配置软件可以轻松调整算法。如果公司希望使用自己的灌装算法,称重传感器可以完全作为独立单元运行,通过I/O或现场总线与机器控制系统通信,或者连续向控制系统提供过滤后的测量值。按重量灌装特别适用于食品行业,因为传感器不与产品接触。所有HBM称重传感器都具有IP68/69K的最大防护等级,因此能够承受连续浸没和压力洗涤。一些称重传感器,如PW27,通过EHEDG认证,满足特别严格的卫生要求。
例如,来自蛋白质或糖的细菌无法在这些称重传感器的电抛光、完全圆形的接触表面上繁殖。
因此,它们也适用于最新的包装趋势:无菌冷灌装,无需巴氏杀菌,无需添加防腐剂。





null

第二种方法:使用液位传感器进行测量

液位传感器法专注于瓶内液体的液位。在这里,液位传感器被插入瓶口,瓶子被充满,直到液体到达传感器。因此,只有导电产品 — — 即含盐量最低的液体 — — 适用于该工艺。例如,植物油和矿物油含盐量太少。液位传感器法是最不准确的测量技术,用于确定灌装量的结果最分散,因为容器体积波动很大,特别是玻璃瓶。因此,液位传感器几乎完全用于廉价的导电产品。另一个主要缺点是传感器与产品接触。因此,它携带少量产品从一个瓶到另一个,因此不适合卫生装瓶。使用液位传感器进行灌装液位测量是等压灌装的理想选择,因为在管道和瓶子中必须保持相同的压力条件 — — 例如瓶装啤酒需要三根棒。碳酸液体需要这样的环境,否则会损失二氧化碳。此外,这种方法在装瓶一箱饮料时能够实现视觉上相同的灌装水平 — — 这对于客户来说是一个重要的标准,特别是对于啤酒或矿泉水。

第三种方法:体积测量

体积测量检测流经灌装阀的液体量。这里,瓶中的液体体积是磁感应测量的。磁场分裂流经的液体离子,在测量电极处产生电压。可以测量此电压,从而计算体积流量。本程序仅适用于导电液体。此外,灌装机必须针对每种液体进行单独校准,因为每种产品含有不同数量的离子。

第四种方法:质量流量测量

质量流量测量采用科里奥利力原理。在这里,液体通过两个振动管道流入瓶中,作用于一对管道上的科里奥利力在这些振动中产生相移。这样可以计算流经管道的液体质量。这种方法也适用于非导电液体。但是,购买成本极高,因为它需要在传感器生产过程中进行耗时的校准。

不同灌装方式的比较

最终,选择的方法取决于填充产品的价值和属性。而且,各种方法在精度和灌装速度上差别很大。精度使用称重技术的重力灌装比所有其他测量和灌装方法精确得多。液位传感器法的标准偏差约为玻璃瓶灌装重量的2%至5%,而体积法的标准偏差为0.5%至1%。0.2 %是质量流量法所能达到的最佳值。采用称重技术灌装,可实现灌装重量约0.1的标准偏差。灌装速度:各种测量方法实现不同的灌装速度。使用液位传感器灌装时,可在两到四秒内灌装一瓶。使用称重技术或质量流量测量,灌装一瓶大约需要5秒钟。流速测量在灌装速度方面波动最大,时间在2到5秒之间变化。

众多产品特性使按重量填充成为理想的填充方法

按重量灌装是一种几乎适用于任何液体的程序,无论电导率、固体含量和流速如何。通过按重量灌装可实现异常精确的含量。因此,成本高昂的安全过度灌装可降至最低,从而节省大量资金,特别是对于化妆品和油品等优质产品。对于具有使装瓶更加困难的特性的产品,例如高粘度或高固体含量的产品,使用称重传感器进行重力测量可确保结果的确定性远高于其他测量方法。对于希望应对无菌灌装需求上升的制造商来说,唯一真正的选择是质量流量测量和重量灌装。直接比较而言,重量测量原理具有决定性的优势:由于其更高的卫生性,它是无需巴氏杀菌即可实现无菌冷灌装的最简单方法。此外,按重量灌装比质量流量测量更便宜、更精确。因此,对于装瓶厂制造商来说,重量灌装是开发有竞争力的灌装系统的理想方法。

相关产品

为你推荐