徐守東+吳國新++劉從九+周萬懷+梁后軍+李浩

摘要：

本文系中國纖維檢驗(yàn)局委托項(xiàng)目“機(jī)采棉加工工藝流程對棉花含雜率的影響研究”成果之一，主要對棉花加工過程中含雜率變化趨勢，包括原始籽棉、四道籽棉清理、軋花、三道皮棉清理等工藝環(huán)節(jié)中含雜率實(shí)際狀況進(jìn)行分析研究。探討我國機(jī)采棉加工過程中的棉花含雜率變化規(guī)律，為修訂棉花國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 1103）中的含雜率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)限值提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：機(jī)采棉；棉花加工；工藝流程；含雜率

1 引言

“機(jī)采棉”是以機(jī)械采摘棉花為核心，包括品種選擇、種植模式、田間管理、加工工藝、質(zhì)量檢測、設(shè)備制造、紡織使用等在內(nèi)的一項(xiàng)綜合技術(shù)。隨著棉花產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，我國棉花生產(chǎn)格局發(fā)生了很大變化，機(jī)采棉生產(chǎn)得到了快速發(fā)展。尤其是新疆地區(qū)，棉花產(chǎn)量、質(zhì)量、加工技術(shù)及工藝水平等均大幅提高。由于機(jī)采棉采摘時(shí)間集中，籽棉含雜、含水較高，在軋花過程中對籽棉的清理、烘干，以及皮棉清理等環(huán)節(jié)都與手摘棉加工工藝有很大差別。加上受到我國植棉區(qū)域大、棉花品種多、加工規(guī)模參差不齊等方面因素的影響，造成棉花加工廠的生產(chǎn)布局、設(shè)備選型、動力配備、加工參數(shù)設(shè)定等難以統(tǒng)一，甚至相差較大。導(dǎo)致棉花加工質(zhì)量存在明顯差異，皮棉質(zhì)量難以保證。特別是現(xiàn)行棉花國家標(biāo)準(zhǔn)未對機(jī)采棉含雜率標(biāo)準(zhǔn)值做出定量規(guī)定，棉花加工企業(yè)往往為盡可能提高棉花的顏色級而過度清理，導(dǎo)致棉纖維受到不同程度的損傷，使長度、強(qiáng)度等部分品質(zhì)指標(biāo)下降，直接影響了棉花的使用價(jià)值，也造成了資源浪費(fèi)。

“機(jī)采棉加工工藝流程對棉花含雜率的影響研究”項(xiàng)目，首次在機(jī)采棉加工全過程各個(gè)環(huán)節(jié)開展以含雜率指標(biāo)變化為主的專項(xiàng)研究。取得的成果，一方面為修訂棉花國家標(biāo)準(zhǔn)（GB 1103）中的含雜率標(biāo)準(zhǔn)設(shè)限值提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐；另一方面將在一定程度上對我國機(jī)采棉加工工藝的改進(jìn)起到促進(jìn)作用，對規(guī)范我國機(jī)采棉加工工藝和設(shè)備配置、保障機(jī)采棉的加工質(zhì)量，具有重要參考意義。

2 試驗(yàn)方案

2.1 取樣

2.1.1 取樣點(diǎn)設(shè)計(jì)

經(jīng)前期調(diào)研、咨詢、討論、分析，結(jié)合我國目前棉花生產(chǎn)發(fā)展現(xiàn)狀和機(jī)采棉加工主流機(jī)型及工藝流程，確定在新疆機(jī)采棉種植區(qū)域選取4個(gè)設(shè)備齊全、加工工藝能代表我國機(jī)采棉加工總體水平的機(jī)采棉加工廠（南疆和北疆各兩個(gè)）作為取樣單位。取樣單位詳細(xì)信息如表1所示。

2.1.2 取樣數(shù)量確定

由于機(jī)采棉加工工藝流程從籽棉（棉模）開松喂棉到皮棉打包，需要經(jīng)歷籽棉清理、烘干、軋花、皮棉清理、打包等多道工序。根據(jù)研究任務(wù)，我們在完整的機(jī)采棉加工生產(chǎn)線上（包含開模、四道籽清、軋花、三道皮清和打包等工序）設(shè)置9個(gè)取樣點(diǎn)，分別抽取含雜率檢驗(yàn)樣品，研究每道籽棉清理工藝前、后和每道皮棉清理工藝前、后的棉花含雜率變化狀況。取樣點(diǎn)詳細(xì)分布情況如圖1所示。

圖1 機(jī)采棉加工工藝流程中各取樣點(diǎn)分布圖

在每個(gè)取樣單位（棉花加工廠）選取6個(gè)棉模，在每個(gè)棉模及對應(yīng)生產(chǎn)線上各個(gè)清理、加工環(huán)節(jié)共選取9個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)抽取5份含雜率檢驗(yàn)樣品。每個(gè)廠共抽取籽棉、皮棉含雜率檢驗(yàn)樣品的總體樣本量為：6×9×5=270份。4個(gè)廠共計(jì)抽樣1080份。需要注意的是，每組樣品的抽取都要使各取樣點(diǎn)的樣品跟相應(yīng)的棉模對應(yīng)。抽樣方法符合GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：鋸齒加工細(xì)絨棉》和GB/T 6097—2012《棉纖維試驗(yàn)取樣方法》規(guī)定。

2.2 測試

2.2.1 試軋

本研究共抽取籽棉含雜率檢驗(yàn)樣品600份。為保證試驗(yàn)進(jìn)度和減少測試誤差，對所抽取的籽棉樣品均進(jìn)行現(xiàn)場試軋，每份樣品試軋1kg。試軋機(jī)選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定且通過纖維檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)當(dāng)年檢定的鋸齒衣分試軋機(jī)，同一廠區(qū)的籽棉樣品使用同一臺試軋機(jī)試軋。試軋后分別收集皮棉和雜質(zhì)。其中，雜質(zhì)樣品用于籽棉雜質(zhì)成分及其他檢驗(yàn)方法分析研究，皮棉樣品用于含雜率及相關(guān)品質(zhì)指標(biāo)檢驗(yàn)。

2.2.2 含雜率檢驗(yàn)

為減少測試環(huán)境造成的誤差和測試儀器臺間誤差，本項(xiàng)目含雜率檢驗(yàn)采用對所取樣品進(jìn)行固定地點(diǎn)、固定儀器、專人連續(xù)測試的方式完成?？紤]到測試人員的技術(shù)穩(wěn)定性，安排了具有長期從事棉花檢驗(yàn)的專業(yè)人員，嚴(yán)格按照GB/T 6499—2012《原棉含雜率檢驗(yàn)方法》進(jìn)行含雜率檢驗(yàn)。試驗(yàn)地點(diǎn)選在安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)棉花檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室，試驗(yàn)儀器選用YG041型原棉雜質(zhì)分析機(jī)，樣品及分析雜質(zhì)稱量采用分度值為0.01g的高精度電子天平。

由于目前我國還沒有對籽棉含雜率概念及檢驗(yàn)方法做明確規(guī)定，同時(shí)兼顧到各取樣點(diǎn)含雜率檢驗(yàn)結(jié)果的可比性，本項(xiàng)目所有含雜率數(shù)據(jù)均為皮棉含雜率。對于1～5號取樣點(diǎn)所抽取的籽棉樣品，全部采用鋸齒衣分試軋機(jī)加工成皮棉后，再按GB/T 6499—2012檢驗(yàn)皮棉含雜率。

3 試驗(yàn)結(jié)果和分析

各取樣點(diǎn)樣品含雜率平均值，如表2。

由表2可以看出，除石河子149廠的3號取樣點(diǎn)，也就是二道籽棉清理后這一組數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常值外（實(shí)際上是第二個(gè)棉模對應(yīng)的該取樣點(diǎn)數(shù)據(jù)異常），各個(gè)取樣單位的平均含雜率變化趨勢一致，而且最終趨于同一數(shù)值。

從表2還可知，南、北疆加工廠，原始籽棉實(shí)際含雜率接近，但加工過程中不同的清理環(huán)節(jié)對雜質(zhì)的清理效果存在明顯差異。很顯然，北疆籽棉清雜效果低于南疆，而皮棉清雜效果卻高于南疆。隨著加工工藝流程的推進(jìn)，棉花含雜率總體變化趨勢一致，最終（工序9）含雜率接近同一數(shù)值。由此可以看出，雖然機(jī)采籽棉含雜率較高，但在棉花加工過程中，通過一定程度的清理，是可以在不損傷或少損傷纖維品質(zhì)的前提下（注：本項(xiàng)目同時(shí)對棉花品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了研究，其變化規(guī)律另文發(fā)布），將含雜率控制在一定水平。而且對籽棉和皮棉清理可以根據(jù)實(shí)際情況有所側(cè)重，甚至在合理工藝水平下，加工機(jī)械及配套設(shè)備參數(shù)可以在一定范圍內(nèi)選擇設(shè)定。至于如何進(jìn)一步優(yōu)化，獲得最佳加工結(jié)果，有效控制籽棉或皮棉清雜效率，保障纖維品質(zhì)，還有待于進(jìn)一步開展相關(guān)研究。

按照總體含雜率檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分別統(tǒng)計(jì)每道工序總體雜質(zhì)含量的平均值，觀察機(jī)采棉在鋸齒加工各環(huán)節(jié)棉花雜質(zhì)含量分布特征。通過表2可以看出，隨著加工工序的推進(jìn)，棉花整體含雜率水平呈現(xiàn)不斷下降趨勢，但在軋花環(huán)節(jié)雜質(zhì)含量卻有所上升。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因是在鋸齒軋花過程中產(chǎn)生了索絲、棉結(jié)、破籽、帶纖維籽屑等新的雜質(zhì)，這與皮棉實(shí)際含雜率狀況相吻合。對于這些雜質(zhì)的成分比例，有待后續(xù)針對性設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案進(jìn)行深入研究。

通過T檢驗(yàn)分別計(jì)算1～9道工序之間棉花雜質(zhì)含量平均值的差異顯著性，結(jié)果如表3所示（顯著性水平a=0.05）。由差異顯著性可見，就清除雜質(zhì)效果而言，除第二至第三道未發(fā)生顯著改變外，其余每一道工序清雜效果都是顯著的。

4 結(jié)論

（1）本項(xiàng)目對南北疆共4個(gè)機(jī)采棉軋花廠抽取的1080個(gè)含雜率試驗(yàn)樣品測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得出我國現(xiàn)有機(jī)采棉生產(chǎn)線各取樣點(diǎn)平均皮棉含雜率為：棉模8.44%，一道、二道、三道、四道籽棉清理后分別為5.82%、5.58%、4.70%、4.08%，軋花后4.85%，一道、二道、三道皮棉清理后分別為4.20%、2.60%、1.97%。

（2）通過系統(tǒng)研究并對4家取樣單位檢驗(yàn)數(shù)據(jù)比較分析，初步得出了機(jī)采棉加工工藝流程對棉花含雜率影響的基本規(guī)律?？傮w而言，機(jī)采棉在未經(jīng)清理加工之前雜質(zhì)含量較大，但通過相關(guān)的加工工藝清理后，機(jī)采棉的含雜量逐漸下降，且不同工藝流程下，結(jié)果均趨向一致，最終的皮棉含雜率為2%左右。由此可以看出，在合理加工工藝水平下，棉花含雜率最終基本穩(wěn)定在一定范圍或某一特定值。這一結(jié)論為修訂我國棉花國家標(biāo)準(zhǔn)GB 1103中的棉花含雜率標(biāo)準(zhǔn)值提供了理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，也為后期進(jìn)一步開展相關(guān)研究奠定了基礎(chǔ)。

（作者單位：安徽財(cái)經(jīng)大學(xué)棉花工程研究所）endprint