液体充填機はどのように機能するのか？正確で効率的な液体包装ガイド

液体充填機は、その核心において、特定の量の液体を正確に測定し、容器に分注することによって機能します。この測定は通常、液体の容量、液体の重量、または液体が流れる時間を制御することによって達成されます。使用される特定のメカニズムは、液体の特性と必要な精度レベルに完全に依存します。

最も重要なポイントは、機械がどのように機能するかだけでなく、特定のメソッドがなぜ選択されるかということです。ピストン、ポンプ、または重量ベースのシステムの選択は、液体の粘度、価値、および固体が含まれているかどうかによって決定され、充填精度と効率に直接影響します。

液体測定の核心原理

すべての充填機は、1つの問題を解決するように設計されています。それは、すべての容器に同じ量の製品を繰り返し入れることです。「同じ量」を定義するために使用される方法が、これらの機械を分類する主要な方法です。

これは最も一般的な方法です。機械は、正確で再現性のある量の液体を分注するように校正されています。ピストン式およびポンプ式充填機がこのカテゴリに分類されます。

このアプローチは、製品の密度が一定である限り、非常に正確です。

これらの機械は、体積を測定する代わりに、製品が容器に入る際の重量を測定します。容器の下にあるスケールまたはロードセルが、目標重量に達したら充填を停止するように機械に信号を送ります。

この方法は非常に正確で、高価な製品や、温度によって密度が変化する可能性のある液体（ハチミツなど）に最適です。

これは最も単純な原理です。バルブが所定の時間開かれ、タンクから容器に液体が流れるようにします。

その精度は、液体が一定の粘度を持ち、供給タンクからの一定の圧力ヘッドがあることに大きく依存します。

上記の原理は、いくつかの一般的な機械システムを使用して実践されます。

ピストン式充填機は、注射器と非常によく似た動作をします。ピストンが後退すると、バルブが開き、ホッパーからシリンダーに製品が流れ込みます。

シリンダーが満たされると、バルブが切り替わり、ピストンが前方に押し出され、シリンダーから正確な量の液体が容器に分注されます。このメカニズムは非常に汎用性が高く、クリーム、ジェル、ソースなどの濃い液体や粘性のある液体に最適であり、大きな粒子を含む製品にも対応できます。

これらの機械は、ポンプを使用してバルクタンクから容器に液体を移動させます。使用されるポンプの種類は重要であり、製品の特性に基づいて選択されます。

ギアポンプまたはローブポンプは、かみ合う部品の回転を利用して製品を移動させます。これらは容積式ポンプの一種であり、高粘度液体に優れています。

ペリスタルティックポンプは、滅菌またはデリケートな製品に最適です。液体は柔軟なチューブ内に含まれており、回転するローラーによってチューブが絞られることで流れが生成されます。製品がポンプの機械部品に触れることはなく、チューブは衛生のために簡単に交換できます。

これらのシステムは、容器を高感度の計量スケールに置きます。充填ノズルが開き、製品を分注します。

スケールは増加する重量を継続的に監視し、目標重量に達した瞬間にバルブを閉じる信号を送信することで、製品の密度や温度変動に関係なく、均一な充填量を保証します。

適切な技術を選択するには、各設計に固有の妥協点を理解する必要があります。

粘度、つまり液体の濃度は主要な要因です。単純な時間制御充填機は粘度変化に非常に敏感であり、濃いバッチは充填速度が遅くなり、充填不足の容器が生じます。

しかし、ピストン式およびギアポンプ式充填機は、非常に濃い製品でも一貫して正確に分注できる十分なパワーを持っています。

チャンキーサルサやスープのように浮遊粒子を含む製品は、単純な時間制御充填機で使用される小さなバルブを簡単に詰まらせる可能性があります。

ピストン式充填機は、バルブ開口部が大きく直接的な力があるため、粒子を含む製品の処理には一般的に優れています。

医薬品または食品グレードの用途では、汚染防止が最も重要です。

ペリスタルティックポンプはここで優れています。液体は滅菌された使い捨てチューブの内側にのみ触れるため、最高の衛生レベルを提供し、製造工程間の清掃を簡素化します。

製品の特定の特性によって、最適な充填技術が決まります。

水やジュースのような、薄くて流動性の高い製品の場合： シンプルな時間制御充填機は、高速で費用対効果の高い操作を提供できます。
ソースやクリームのような、濃くて粘性のある製品、または粒子を含む製品の場合： ピストン式充填機または容積式ポンプ（ギア、ローブ）が最も信頼性の高い選択肢です。
デリケートな製品、滅菌が必要な製品、または腐食性の製品の場合： ペリスタルティックポンプ充填機は、製品が使い捨てで簡単に交換できるチューブにのみ触れるため、理想的です。
高価な製品、または温度によって密度が変化する製品の場合： 正味重量充填機は、絶対的な一貫性を保証し、高価な製品の過剰供給を防ぎます。

充填メカニズムを液体の特性に合わせることで、正確で効率的、かつ信頼性の高い包装プロセスを確保できます。

充填方法	最適用途	主要メカニズム
ピストン式充填機	濃い液体、クリーム、粒子を含む製品	注射器のようにピストン/シリンダーを使用し、正確な体積を分注します。
ポンプ式充填機	汎用性; 薄い液体から粘性のある液体まで	ギア、ローブ、またはペリスタルティックポンプを使用して、液体を体積的に移動させます。
正味重量充填機	高価な製品、密度が変動する液体	統合されたスケールを使用して目標重量まで充填し、究極の精度を実現します。
時間制御充填機	シンプルで低粘度の液体（例：水）	設定された時間だけバルブを開きます。費用対効果が高いですが、精度は劣ります。