所谓充填，是指将产品（被包装物料）按要求的数量或重量放到包装容器内。

充填精度和充填速度是衡量充填技术的两个重要因素。充填精度是指装入包装容器内物料的实际数量值与要求数量值的误差范围。在实际生产中有很多因素影响充填精度，如设备所达到的技术水平、产品的种类及价值等。充填速度完成规定容量或规定容器的物料充填所需的时间。物料的充填速度与物料种类、充填原理、充填方法和充填机构及其控制系统有关。理论上，充填精度要求越高，要实现高速充填就越困难。相应地，所需设备就越复杂，设备成本也越高。因此，要根据包装生产的实际情况确定最佳充填精度和充填速度。

根据物料性质，一般有液体物料的充填和固体物料的充填两类不同的充填技术。

（一）液体物料的充填

液体物料的充填，习惯上称为灌装。需要灌装的液体物料甚多，涉及食品饮料、洗涤用品、化工产品等。液体物料的化学物理性质各不相同，故灌装方法也不同。液体物料中影响灌装的因素主要有黏度、液体中是否溶有气体及起泡性和微小固体物含量等。在选用灌装方法和灌装设备时，首先要考虑的因素是液体物料的黏度。

根据液体物料性质不同，常用的灌装方法有以下几种。

1.纯重力灌装法

纯重力灌装法又称常压灌装法，即在常压下，利用液体自身的重力将其灌入包装容器内。它是一种古老的灌装方法（图4-2），但至今仍是自由流动的液体物料最简单、实用、精确的灌装方法。其灌装液料定量方法属于定液位灌装。常用于灌装不含气又不怕接触大气的低黏度的液体物料，如白酒、果酒、酱油、牛奶等。

图4-2　纯重力灌装

2.纯真空灌装法

这种灌装方法采用压差真空式进行灌装，即使贮液箱内部处于常压状态，只对包装容器内部抽气，使其形成一定的真空度，液体物料依靠两容器内的压力差，流入包装容器并完成灌装（图4-3）。其灌装液料定量方法属于定液位灌装，是目前国内常用的真空法灌装的形式。由于真空吸力会使非刚性容器收缩变形，这种方法通常限于灌装狭颈玻璃瓶，不宜用于塑料容器或其他非刚性容器。

图4-3　纯真空灌装

纯真空灌装法不仅能提高灌装速度，减少物料与空气的接触，而且能减少包装容器内残存的空气，防止物料氧化变质，可延长产品的保存期。此外，还能限制液体内有效成分的逸散，并可以避免灌装有裂纹或缺口的容器，减少浪费，适用于不含气体，且怕接触空气而氧化变质的黏度稍大的液体物料，以及有毒的液体物料，如糖浆、油类、果汁、果酱、农药、化学药水等。

3.重力真空灌装法

重力真空灌装时，真空泵与贮液箱上部的真空室相连通，真空室通过真空管与包装容器连通。灌装开始时，先使贮液箱与包装容器具有相同的真空度，然后液体物料依靠自重灌装到包装容器内。其灌装液料定量方法属于定液位灌装，如图4-4所示。

图4-4　重力真空灌装

重力真空灌装是低真空（10～16kPa）下的重力灌装。其灌装方法基本与重力灌装相同，但比重力灌装速度快，可以防止在瓶子有裂纹或缺口时误灌，还可以防止液体的滴漏。重力真空灌装消除了纯真空灌装产生的溢流和回流现象。

这种灌装系统尤其适用于白酒和葡萄酒的灌装，因为灌装过程产生的紊流程度低，酒中的挥发气体逸散量小，不会改变酒精浓度。灌装精制葡萄酒时，香味散失少。此外，这种灌装法还能够灌装有毒的液体物料，如农药等。

4.纯压力灌装法

纯压力灌装是借助外界压力将液体物料压入包装容器。外界压力有机械压力、气压、液压等。纯压力灌装主要适用于黏度较大，流动性较差的黏稠物料的灌装，可以提高灌装速度。对一些低黏度的液体物料，虽然流动性很好，但由于物料本身的特性或包装容器材料及结构限制，不能采用其他灌装方法的，也可采用纯压力灌装，如酒精饮料、热果汁、袋装医药用葡萄糖液体等。

纯压力灌装法也是一种定液位灌装（图4-5）。灌装阀与料缸分开放置，料泵从料缸将液体物料泵入灌装阀，再进入容器，容器与灌装阀连接处靠密封垫密封。灌装阀内设有一个溢流管。当容器与灌装阀接触、密封时，灌装阀开启并进行灌装，同时，容器内的空气由溢流管排至料缸。当容器内的液面到达溢流管口时，液体物料开始经溢流管流回料缸。此时，容器内的液面不再变动。因溢流管口与容器顶部的相对位置决定了灌装后液面的高度，只要灌装阀与容器是密封的，液体物料就会连续不断地通过溢流管流出。当容器下移与灌装阀不再密封时，灌装阀关闭灌装口和溢流口。

图4-5　压力灌装

5.压力重力灌装法

压力重力灌装法又称等压灌装法，属于定液位灌装（图4-6）。这种灌装方法是首先向灌装瓶中充气，使其压力等于贮液箱内气相压力，然后再打开进液口，液料在自重作用下流入灌装瓶内。这种灌装方法只适用于含气饮料，如啤酒、汽水、香槟、矿泉水等。可以减少CO2的损失，保持含气饮料的风味和质量，并能防止灌装中过量泛泡，保证灌装计量准确。

图4-6　压力重力灌装

灌装液料定量方法属于定液位灌装方式的还有液位传感式灌装法。采用这种方法时，液体物料的流动是用压差或低压流体装置构成的气动控制器来控制的。该控制器主要是检测容器是否到位，并按照适当的信号启闭位于贮液槽和进液管之间的灌装阀。

灌装液料定量方法中，容积式灌装方式具有精确、可靠、适应性强和方便清洗的优点，因而应用也很普遍。容积式灌装适应的液体可以是黏度很小的酒精等液体，也可以适用十分黏稠的液体物料。适用的容器包括刚性容器和较软的轻量容器。

常用的容积式灌装方法包括隔膜定容式灌装法（图4-7）、活塞式容积灌装方法（图4-8）等。

图4-7　隔膜定容式灌装(www.daowen.com)

图4-8　活塞式容积灌装

（二）固体物料的充填

固体物料的范围很广，按形态可分为粉末、颗粒和块状物料三类；按黏性可分为非黏性、半黏性和黏性物料三类。

①非黏性物料。流动性好，几乎没有黏附性，倾倒在水平面上，可以自然堆成圆锥形，又称为自由流动物料，这类物料最容易充填，如谷物、种子、咖啡、粒盐、砂糖、茶叶、干果等。

②半黏性物料。流动性较差，有一定的黏附性，充填时会在储料斗和下料斗中搭桥或堆积成拱状，致使充填困难，需要采用特殊装置破拱，如面粉、粉末味精、奶粉、绵白糖、洗衣粉、药粉、颜料粉末等。

③黏性物料。这种物料相互之间的黏结力较大，流动性极差，充填更为困难。黏性物料不仅本身易黏结成团，甚至会黏结在容器壁面上，有时甚至不能用机械方式进行充填，如红糖粉、蜜饯果脯及一些化工原料等。

固体物料的充填方法主要有称量充填法、容积充填法和计数充填法三种类型。

1.称量充填法

即以重量来计量充填物料的数量。分净重充填和毛重充填两种。

净重充填如图4-9（a）所示，是先称出规定质量的物料，再将其填到包装容器内。这种称量方法，称重结果不受容器皮重变化的影响，是最精确的称重充填法。但充填速度低，所用设备价格较高。净重充填广泛用于要求充填精度高及贵重的流动性好的固体物料，或者用于不适于用容积充填法充填的物料，如膨化玉米、油炸土豆片、炸虾片等。特别适用于质量大且变化较大的包装容器。

图4-9　称量充填法

1-加料斗；2-振动给料器；3、5-漏斗；4-计量称重装置；6-容器；7-传送带

毛重充填，如图4-9（b）所示，基本原理是在充填过程中，物料先充填进包装容器，再将物料连同包装容器一起被称量。在计量物料净重时，规定了容器质量的允许误差，取容器质量的平均值。其充填装置结构简单、价格较低、充填速度比净重充填速度快，但充填精度低于净重充填。毛重充填中的包装容器质量的变化会影响充填物料的规定质量，因此不适于包装容器质量变化较大，或物料质量占包装件质量比例很小的包装。而适用于价格一般的流动性好的固体物料、流动性差的黏性物料，如红糖、糕点粉等的充填，特别适用于充填易碎的物料。

2.容积充填法

以容积来计算充填物料的数量。充填设备结构简单，充填速度高，但精度低。有以下两种控制方式。

（1）控制充填物料的流量或时间来保证充填容积。

包括计时振动充填机，进料器按规定的时间振动，将物料直接充填至容器中。充填数量由振动时间来控制；螺旋充填机，螺旋轴或螺杆每转一圈就能输出一定量的物料，螺旋轴旋转的圈数由离合器控制，以保证向每一个容器充填定量的物料；等流量充填机，如图4-10（a）所示，物料以均匀恒定的流速落下，通过控制同样的流动时间，使容器被充填的物料量一致。

（2）用相同的计量容器量取物料来保证充填容积。

多为计量筒式结构，如图4-10（b）所示，其基本原理是先用定量的计量筒或杯量取物料，再将其充填到包装容器内。可采用重力式或真空式充填方式。其结构简单，适应性强。

图4-10　容积充填法

固体物料充填方法的选择应当根据各种因素综合考虑：一是物料的物理性质和充填精度要求，二是容器的结构和材质；三是充填的速度；四是要考虑充填机的复杂程度、操作方便性及价格等因素。

3.计数充填法

计数法通常用于集合包装、块状固体物料、颗粒状物料的充填，是通过块状、颗粒状的固体物料的数量或包装单件的数量来计量的。

按计量的方法可分为两大类。

（1）包装物品有一定规则的整齐排列，其中包括预先就具有规则而整齐的排列，或经过供送机构将杂乱包装物品按一定形式排列计数的方法。

物品易于规则排列时，常使物品按一定规则排列，按其一定长度、高度、体积取出，获得一定数量，如饼干包装、火柴盒包装、云片糕包装、卷烟包装等就是以长度计数的。

（2）从杂乱包装物品的集合体中直接取出一定个数的计数方法。常采用转盘计数法、转轮式计数法和计数秤计数法。

转盘计数法，如图4-11所示，适用于药片、巧克力、糖果类、钢珠和纽扣等颗粒类产品的定量自动包装，而且充填效率较高。

图4-11　转盘计数装置

转轮与转盘原理基本相同，其孔眼为盲孔。用于糖豆、钢球、纽扣等直径较小的颗粒物料集合自动包装计量。

计数秤是利用杠杆原理而制造的一种秤，其原理类似天平，采用不等臂秤，如十分秤或百分秤，其砝码的重量分别是被计量物的1/10或1/100。物品数乘以秤杆所示的臂比（10、100等），即可求得承重装置上物品的数量。