تأثير لزوجة السائل على آلات التعبئة

أنواع آلات التعبئة ونطاق اللزوجة الخاصة بها

تستخدم خطوط التعبئة الآلية أنواعًا مختلفة من الآلات المصممة خصيصًا لتناسب اللزوجة وخصائص المنتج. فيما يلي ملخص للحشوات الشائعة ونطاقات اللزوجة المثالية لها:

حشوات الجاذبية

تعتمد حشوات الجاذبية على خزان يقع فوق رؤوس التعبئة. ينفتح صمام ويتدفق السائل إلى الأسفل داخل الحاويات. فقط عن طريق الجاذبيةلفترة زمنية أو مستوى ثابتين. هذا التصميم بسيط واقتصادي، ولكنه لا يعمل جيدًا إلا مع السوائل منخفضة اللزوجة وذات التدفق الحر. تشمل التطبيقات الشائعة الماء والعصائر والحليب والمواد الكيميائية السائلة الخفيفة. ولأنها لا تحتوي على مضخة، فإن حشوات الجاذبية لا تستطيع دفع السوائل الثقيلة - يجب أن تكون رقيقة بما يكفي للتدفق بسرعة عند فتح الصمام. عادةً ما تكون عملية التعبئة مؤقتة (على سبيل المثال، يفتح الصمام لمدة ثانية واحدة ويملأ حوالي 100 مل من الماء). يمكن استخدام فوهات خاصة مضادة للتنقيط أو حشوات للتحكم في الرغوة لتقليل تناثر السوائل وقطراتها مع المنتجات منخفضة اللزوجة جدًا.

النقاط الرئيسية للحشوات الجاذبية:

• مبدأ التشغيل: خزان إمداد مرتفع، يتم تعبئته وفقًا للوقت عن طريق الجاذبية.
• نطاق اللزوجة: مثالي للسوائل ذات اللزوجة المنخفضة ("خفيفة كالماء") فقط.
• أمثلة: المياه المعبأة، والمشروبات الخفيفة، والزيوت الخفيفة، والكحول.
• القيود: غير مناسب للسوائل السميكة أو الرغوية؛ سوف يمتلئ بشكل غير كافٍ إذا كان السائل لزجًا جدًا أو بطيئًا في الحركة.

حشوات الفائض (حشوات المستوى)

حشوات الفائض هي حلول أخرى منخفضة اللزوجة، تُستخدم غالبًا في الزجاجات الشفافة حيث يكون الاتساق البصري لمستوى التعبئة أمرًا مهمًا. كما أنها تستخدم خزانًا وتُملأ بالجاذبية/الضخ حتى يصل السائل إلى فيضان من خط إرجاع منفصل. عمليًا، تملأ فوهة مزدوجة القسم الزجاجة حتى ارتفاع محدد، ثم يتدفق أي سائل (ورغوة) فائض إلى خزان التغذية. هذا يضمن ملء جميع العبوات بنفس المستوى. ولأن المنتج يجب أن يفيض بسلاسة، تتطلب حشوات الفائض لزوجة منخفضة إلى متوسطة - عادةً سوائل شبيهة بالماء، أو شراب، أو صلصات خفيفة جدًا. لا يمكنها التعامل مع سوائل كثيفة جدًا أو محملة بالجسيمات (لأنها قد تسد صمام الفائض).

نقاط رئيسية لملء الفائض:

• مبدأ التشغيل: املأ الخزان حتى يصل إلى المستوى المطلوب، ثم قم بتصريف الفائض مرة أخرى إلى الخزان (استشعار المستوى/الفوهة).
• نطاق اللزوجة: الأفضل للزوجة المنخفضة إلى المتوسطة (الماء إلى الشراب)؛ غير مناسب للكريمات الثقيلة أو المواد الصلبة.
• أمثلة: العصائر، المشروبات الغازية، الصلصات الخفيفة، المواد الكيميائية، المنظفات الرغوية.
• المزايا: مظهر مستوى ثابت؛ ينظم ارتفاع التعبئة ذاتيًا حتى لو تغير حجم الحاوية.
• القيود: غير مخصص للمنتجات شديدة اللزوجة أو اللب؛ يجب أن يكون خط الفائض خاليًا من الحطام.

حشوات المضخة (التروس/الفصوص/المضخة)

تستخدم مضخات التعبئة مضخات إزاحة موجبة (غالبًا ما تكون مضخات تروسية، أو مضخات فصوصية، أو مضخات تمعجية) لنقل السائل من مصدر الإمداد إلى الحاوية. في مضخات التعبئة ذات التروس، ينقل كل ترس دوار حجمًا ثابتًا في كل دورة (ملء حجمي). تعمل مضخات الفصوص بطريقة مماثلة عن طريق حجز جيوب السوائل بين الدوارات الفصوصية. يُختار نوع المضخة بما يتناسب مع لزوجة المنتج وحساسيته. يمكن لمضخات التروس والفصوصية التعامل مع... مجموعة واسعة من اللزوجةمن الشراب المتوسط إلى المعاجين الثقيلة، شريطة عدم وجود مواد صلبة كبيرة. توفر هذه المضخات تحكمًا دقيقًا في الحجم: فحساب عدد دورات المضخة يُعطي حجمًا ثابتًا. عادةً ما يُشغّل محرك سيرفو كل مضخة، مما يسمح بتحكم دقيق في السرعة وبدء/إيقاف سلس دون مطرقة سائلة.

النقاط الرئيسية لملء المضخة:

• مبدأ التشغيل: تقوم مضخة الإزاحة الإيجابية بسحب السائل من القادوس/الأسطوانة وتوزيع حجم محدد لكل دورة.
• نطاق اللزوجة: يتعامل مع اللزوجة المتوسطة إلى العالية (الشراب، الزيوت، الكريمات، المواد الملاطية ذات الجسيمات الصغيرة).
• أمثلة: صلصات السلطة، زيوت المحركات، الجلسرين، الشامبو، بعض الأطعمة ذات الجزيئات الصغيرة.
• المزايا: دقة عالية وقابلية تكرار عالية (توقيت نبضي للتروس)، ويمكن تشغيلها بشكل مستمر. تتحمل مضخات التروس/الفصوص السوائل الكاشطة أو المقصية بشكل أفضل من غيرها (يتدفق السائل ببساطة بين الدوارات). يتيح محرك السيرفو تحكمًا دقيقًا في سرعة التعبئة بغض النظر عن دورة الماكينة.
• القيود: مُعقّدة وأكثر تكلفة من حشوات الجاذبية/الفيضان. قد تُصدر ضجيجًا، وقد تُعرّض عمليات التعبئة الطويلة للسوائل أو المواد الصلبة الكبيرة لخطر التشويش. قد تتطلب حشوات المضخات صمامات مانعة للتنقيط لمنع التسرب عند بدء التشغيل/الإيقاف.

حشوات المكبس

تستخدم حشوات المكبس (الغطاس) آلية أسطوانة ومكبس لقياس المنتج. في كل دورة، ينكمش المكبس (يسحب السائل إلى الحجرة) ثم يتقدم لإخراج حجم ثابت من فوهة التفريغ. هذه الحركة الإزاحية الموجبة قوية جدًا، مما يجعل حشوات المكبس مثالية لـ سوائل ذات لزوجة عالية جدًا أو تلك التي تحتوي على مواد صلبة أو جسيمات عالقة كبيرة. يُحدد الحجم بطول شوط المكبس، مما يُعطي أحجام تعبئة دقيقة بغض النظر عن لزوجة السائل. يمكن تركيب العديد من ماكينات التعبئة المكتبية أو المكابس الخطية في خطوط أوتوماتيكية أكبر.

النقاط الرئيسية لملء المكبس:

• مبدأ التشغيل: يتم ملء الأسطوانة بالشفط (ينسحب المكبس)، ثم يقوم المكبس بضغط السائل وتوزيعه.
• نطاق اللزوجة: مناسب للزوجة المتوسطة إلى العالية (الكاتشب، الكريمة، المعجون، المواد الهلامية، الصلصات ذات القطع).
• أمثلة: الكاتشب، العسل، المستحضر، الطلاء، الزبادي، الصلصات السميكة.
• المزايا: دقة فائقة في تحديد الجرعات الحجمية، تُعالج المنتجات السميكة والجزئية دون الاعتماد على الجاذبية أو التدفق السلس. مثالية لملء البرطمانات أو الحاويات الكبيرة.
• القيود: تعتمد على الدورة (لا تعمل باستمرار مثل المضخات الترسية) - السرعة محدودة بسرعة المكبس. التعقيد الميكانيكي (الصمامات والأختام) أعلى، مما يزيد من تكلفة الصيانة. قد تسبب المكابس قصًا في المنتجات الحساسة للقص إذا كانت السرعات عالية.

حشوات تمعجية (أنبوبية)

تستخدم حشوات التمعج خرطومًا أو أنبوبًا مرنًا مُثبّتًا بين بكرات دوارة. كل ضغطة من البكرات تدفع السائل للأمام وتُنشئ فراغًا خلفه، مما يُعطي قياسًا دقيقًا. ولأن المنتج يلامس الأنبوب فقط (وليس آلية المضخة أبدًا)، فإن هذه الحشوات صحية للغاية ومثالية للسوائل الحساسة أو الخطرة. تُستخدم حشوات التمعج غالبًا للسوائل منخفضة إلى متوسطة اللزوجة ولعمليات التعبئة على دفعات صغيرة، كما هو الحال في التكنولوجيا الحيوية والأدوية ومستحضرات التجميل.

النقاط الرئيسية للحشوات التمعجية:

• مبدأ التشغيل: يتم احتواء السائل داخل أنبوب مغلق؛ وتقوم بكرات دوارة "بدفع" السائل على طول الأنبوب لتوزيعه.
• نطاق اللزوجة: مناسب للسوائل الخفيفة إلى المتوسطة (الخفيفة إلى الكريمية). يصعب استخدام المعاجين السميكة جدًا لأن مقاومة الأنبوب تصبح عالية.
• أمثلة: المستحضرات الصيدلانية المعقمة، الكواشف، المواد الكيميائية عالية النقاء، النكهات الدقيقة، بعض المواد الهلامية.
• المزايا: نظافة فائقة (لا انسداد للصمامات)؛ سهولة تغيير الأنابيب أو تعقيمها. لطيفة على السوائل والرواسب الحساسة للقص، وتتحمل السوائل المسببة للتآكل/الكشط (مع استخدام أنابيب مناسبة). دقة في تحديد الجرعات حسب عدد أسنان التروس أو الوقت.
• القيود: معدل تدفق محدود (أنبوب واحد لكل رأس تعبئة)، لذا فهو غير مناسب للتعبئة السائبة عالية السرعة. الأنابيب قابلة للتآكل، وهي أقل ملاءمةً للزوجات العالية جدًا (يقاوم الخرطوم الضغط إذا كان سميكًا جدًا).