陳 啟，胡征宇，盧 霞，黃農(nóng)審，黃嬌連

(1.蘇州大學(xué)紡織與服裝工程學(xué)院，江蘇蘇州215021;2.廣西橫縣桂華繭絲綢有限責(zé)任公司，南寧530300)

通過(guò)對(duì)近年來(lái)江蘇、浙江、四川等地出口絲類(lèi)商品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)全國(guó)自動(dòng)繅生絲等級(jí)有所提高的同時(shí)，清潔潔凈已成為影響生絲質(zhì)量的主要因素［1-2］。在高品位絲(6A)的定等因素中，凈度因素占60%左右的比例。蠶品種、養(yǎng)蠶、上蔟、收烘繭、煮繭、繅絲等多個(gè)環(huán)節(jié)均對(duì)生絲潔凈有所影響。提高生絲潔凈是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，因此需要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的工作［3］。筆者利用煙熏蠶繭的這種方法來(lái)研究蠶繭的內(nèi)、中、外層繭絲結(jié)構(gòu)形態(tài)和膠著點(diǎn)的狀態(tài);通過(guò)模仿蒸汽煮繭來(lái)觀察煮繭過(guò)程中蠶繭吐水的情況，從而判斷繭子的煮熟均勻狀態(tài)。經(jīng)上述兩組試驗(yàn)了解蠶絲生產(chǎn)過(guò)程中潔凈產(chǎn)生的機(jī)理，然后根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果調(diào)整工廠生產(chǎn)過(guò)程中的相關(guān)工藝參數(shù)，最終提高生絲的等級(jí)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料與儀器

干繭，火棉膠(中國(guó)上海燙金材料廠，化學(xué)純)、無(wú)水碳酸鈉(中國(guó)上海試劑總廠，分析純)、柴油燈、長(zhǎng)頸漏斗、試管夾、蒸籠、針筒、紅墨水、溫度計(jì)、剪刀。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)一:繭絲排布形態(tài)的觀察

1)用真空滲透法使繭子繭腔吸入水，使其能夠沉入水中。2)加入2 L水，煮沸后將真空滲透過(guò)的繭子放入其中，持續(xù)煮10～15 min。3)將煮熟的繭子取出，對(duì)其進(jìn)行索理緒，拉成正緒繭。4)點(diǎn)燃柴油燈，用試管夾夾住長(zhǎng)頸漏斗，倒扣于火焰上方，使黑煙能夠更多地匯聚到一處。當(dāng)漏斗細(xì)口處有大量黑煙冒出時(shí)，將繭子放在細(xì)口上，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)繭子，使得繭子能夠被均勻熏黑。5)將熏黑的蠶繭放在白紙上，緩慢抽絲，同時(shí)觀察繭子絲線的走向并做好記錄。如此便可得到繭子最外層的繭絲走向;將繭子抽絲至中層和內(nèi)層，分別用同樣的方法得到蠶絲中層和內(nèi)層繭絲的走向。

1.2.2 試驗(yàn)二:模擬煮繭吐水狀態(tài)觀察

1)用針筒向干繭中注入紅墨水，注滿繭子內(nèi)腔后用火棉膠將繭子針孔封住。2)待火棉膠風(fēng)干后將繭子放入蒸籠，蓋上蓋子并插入溫度計(jì)使其懸浮在繭子上方，利用水蒸氣對(duì)繭子進(jìn)行蒸煮(圖1)。3)當(dāng)看到有紅墨水剛剛滲透出來(lái)的時(shí)候，記下溫度計(jì)的度數(shù)。夾起繭子，觀察其吐水面積并做好記錄;然后重新將繭子輕輕放入煮繭設(shè)備中，每間隔1 min再取出繭子觀察其吐水面積并做好記錄，如此反復(fù)直到繭子吐水完全。

圖1 模擬煮繭裝置Fig.1 Simulation of cocoon cooking device

2 結(jié)果與分析

2.1 繭絲走向形態(tài)分析

用相機(jī)拍攝蠶繭繭絲形態(tài)，得出蠶繭外、中、內(nèi)繭絲走向，如圖2所示。圖2繭絲的走向可以用圖3的簡(jiǎn)化圖來(lái)表示。

由圖2可以看出，同一層中，外層繭絲之間重疊較少，沒(méi)有內(nèi)層繭重疊的那么混亂難以區(qū)分。其簡(jiǎn)化圖表現(xiàn)出的區(qū)別是內(nèi)層繭的膠著點(diǎn)明顯多于外層繭。根據(jù)內(nèi)外層繭絲粗細(xì)差異而進(jìn)行聯(lián)想，內(nèi)層繭相對(duì)于外層繭，絲與絲之間的重疊機(jī)會(huì)更大，膠著點(diǎn)更多，導(dǎo)致網(wǎng)眼變小，使得水很難滲透進(jìn)去，因而在煮繭過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)膨潤(rùn)，從而導(dǎo)致繅絲離解困難，容易產(chǎn)生環(huán)颣，對(duì)生絲的潔凈問(wèn)題造成很大的困擾。

圖2 蠶繭外、中、內(nèi)層的繭絲走向Fig.2 Trend of cocoon silk of outer，middle，inner layers of cocoon

圖3 蠶絲走向簡(jiǎn)化圖Fig.3 Simplified diagram of silk trend

由圖3看出，蠶在吐絲時(shí)有其實(shí)只有一種形態(tài)，即8字型。相鄰兩個(gè)絲圈的對(duì)頂角所形成的斜角用Φ表示，Φ角大小的改變，其根本原因是蠶移動(dòng)速度的變化。Φ角越小，則同一繭層中單位面積所鋪的蠶絲越多越密集，并且膠著點(diǎn)也越多，鋪網(wǎng)形成的網(wǎng)眼也越小;Φ角越大，同一繭層中鋪網(wǎng)所用蠶絲越少，形成的膠著點(diǎn)也越少，鋪網(wǎng)形成的網(wǎng)眼也越大。繭絲的縱向長(zhǎng)度用A表示，橫向長(zhǎng)度用B表示，外層繭和內(nèi)層繭的縱向長(zhǎng)度A、橫向長(zhǎng)度B幾乎沒(méi)有什么差異。

另外，繭子外層容易煮熟。因?yàn)橥鈱永O絲結(jié)構(gòu)較為松散，當(dāng)煮繭的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，在煮熟過(guò)程中接觸高溫水蒸氣幾率大于內(nèi)層繭絲。因此時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，外層繭絲會(huì)由于過(guò)度煮熟而產(chǎn)生糙塊。而繭子內(nèi)層由于絲與絲之間的膠著點(diǎn)多，網(wǎng)孔較小，水蒸氣較難通過(guò)，其相對(duì)于外層繭絲難以煮熟，如此又容易產(chǎn)生環(huán)颣。從而可以得出繭子內(nèi)外層差異是產(chǎn)生繭絲清潔凈度問(wèn)題的根本原因。

2.2 蠶繭吐水狀態(tài)分析

圖4為蠶繭吐水過(guò)程示意。如圖4所示，煮繭設(shè)備中的繭子是還未加熱的初始狀態(tài)，加熱過(guò)程中，當(dāng)溫度計(jì)示數(shù)上升到87℃時(shí)，繭子開(kāi)始吐水。此時(shí)可以看到，繭子下半部分開(kāi)始有少量紅墨水滲透出來(lái)，但是繭子上半部分顏色沒(méi)有改變;吐水1 min后，繭子下半部分開(kāi)始有大量紅墨水滲透出來(lái)，顏色比開(kāi)始吐水時(shí)的繭子更深，而上半部分顏色仍然沒(méi)有改變;2 min后繭子下半部分有大量的紅墨水滲透出來(lái)，顏色進(jìn)一步加深，并且開(kāi)始向上半部分蔓延，但是上半部分的繭子依舊主要呈現(xiàn)白色，即仍然沒(méi)有吐水;紅墨水完全吐完后，繭子下半部分顏色更加深，下半顆繭子有種潰爛的感覺(jué)，但是上半部分的繭子最終都沒(méi)有吐水。

從圖4可以看出，繭子吐水是從下半部分開(kāi)始的，直至下半顆繭子吐水完全時(shí)，上半顆繭子依舊沒(méi)有發(fā)生吐水現(xiàn)象。在煮繭過(guò)程中，繭子在水蒸氣中吐水只會(huì)吐半顆，煮熟度不能均勻。煮熟時(shí)間較短，會(huì)造成繭子下半部正常膨潤(rùn)，而上半部分偏生，這樣就會(huì)使得繭子下半部分解舒正常，而上半顆繭子沒(méi)有吐水，絲膠難以膨潤(rùn)，從而產(chǎn)生環(huán)颣;煮繭時(shí)間適中，則使得上半顆繭子受蒸汽作用少量膨潤(rùn)，下半顆繭子也未產(chǎn)生膨潤(rùn)過(guò)度。此狀態(tài)是目前煮繭的一個(gè)平衡狀態(tài)，后面通過(guò)調(diào)整部吸水，能夠減小上、下半顆繭子間的差異，從而不產(chǎn)生環(huán)颣和糙類(lèi);然而若煮繭時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則雖然繭子上半部分受蒸汽作用適度膨潤(rùn)，但是下半部分會(huì)產(chǎn)生膨潤(rùn)過(guò)度的狀態(tài)，其最終勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大糙［4］。

因此，下半顆繭子煮的偏熟，容易產(chǎn)生生絲的清潔問(wèn)題，而上半顆繭子煮的偏生，容易產(chǎn)生生絲的潔凈問(wèn)題，這勢(shì)必造成繭子在煮的過(guò)程中，清潔問(wèn)題和潔凈問(wèn)題不可能同時(shí)解決，只能想辦法去尋求一個(gè)平衡點(diǎn)。

圖4 繭子吐水現(xiàn)象觀察Fig.4 Observation of cocoon guttation phenomenon

3 工藝改進(jìn)

綜合上述試驗(yàn)與分析，在原有生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)工藝生產(chǎn)的方案進(jìn)行了改造，通過(guò)不斷調(diào)整生產(chǎn)條件來(lái)提高生絲的清潔、潔凈分?jǐn)?shù)。

原方案與改進(jìn)方案中，固定不變的參數(shù)有:真空度0.096 MPa;總壓0.1 MPa;蒸煮室1溫度98℃;蒸煮室2溫度98℃;繅絲車(chē)速185 r/min;車(chē)頭溫度80～84℃;運(yùn)轉(zhuǎn)率96%;繅絲湯溫33℃;理緒溫度41～42℃。其他各方案數(shù)據(jù)變動(dòng)對(duì)比如表1所示。

表1 各工藝參數(shù)對(duì)比Tab.1 Comparison of technological parameters

原工藝?yán)O子的上車(chē)率比較高，且煮繭車(chē)速也較快，水質(zhì)為弱堿性［5］，通過(guò)此工藝生產(chǎn)出來(lái)的生絲清潔分僅98分，潔凈分僅93.45分，只達(dá)到了4A級(jí)別(表2)。經(jīng)調(diào)整后，能達(dá)到5A或6A級(jí)。

表2 原工藝及調(diào)整后的生絲商檢成績(jī)Tab.2 Inspection result of raw silk with original process and after adjustment

3.1 方案一:調(diào)整繭子的上車(chē)率

通過(guò)不斷降低繭子的上車(chē)率，生絲的清潔和潔凈分?jǐn)?shù)均有顯著提高。上車(chē)率的降低會(huì)不斷地剔除次繭［6］，包括黃斑繭、柴印繭和油繭。次繭的混入會(huì)導(dǎo)致生絲的清潔、潔凈受很大的影響，黃斑繭是因蠶的尿液形成，使黃斑部位的膠著狀態(tài)與蠶繭其他部位不一致;柴印繭會(huì)使得蠶繭局部不易膨潤(rùn);油繭則是蛹油導(dǎo)致其具有疏水性，同樣使得蠶繭難以膨潤(rùn)。因此通過(guò)不斷降低繭子的上車(chē)率能夠使得繭子間的差別減小，從而使生絲的清潔程度有所提高。如表2所示，生絲等級(jí)能達(dá)到5A級(jí)別，說(shuō)明降低繭子上車(chē)率的做法能有效提高生絲清潔程度。

3.2 方案二:調(diào)整煮繭車(chē)速和溶液的pH值

在方案一的基礎(chǔ)上，同時(shí)降低煮繭車(chē)速，并在低溫滲透部向溶液中加入酸。在降低上車(chē)率的同時(shí)降低煮繭車(chē)速，會(huì)使得煮繭時(shí)間延長(zhǎng)。但是由于繭層間存在差異，外層繭較為稀松，容易膨潤(rùn);內(nèi)層繭較為緊密，難以膨潤(rùn)，因此勢(shì)必導(dǎo)致繭子內(nèi)外層膨潤(rùn)狀態(tài)的不一致。而在降低煮繭車(chē)速的同時(shí)，在低溫滲透部向溶液中加入酸，會(huì)使得溶液從原來(lái)的弱堿性調(diào)整為弱酸性，從而使蠶繭外層浸酸，以達(dá)到抑制外層繭絲膨潤(rùn)的效果。再加上煮繭時(shí)間的加強(qiáng)，最終能夠使得繭子內(nèi)外層間的煮熟狀態(tài)趨于一致，從而有效地提高生絲清潔程度。通過(guò)評(píng)分發(fā)現(xiàn)，此種方案也能有效地提高生絲清潔程度，生絲的清潔、潔凈成績(jī)符合6A級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 方案三:調(diào)整出口部溫度

根據(jù)試驗(yàn)一與試驗(yàn)二所知，蠶繭的內(nèi)、中、外層繭絲的膠著狀態(tài)存在著差異。外層容易潰爛，而內(nèi)層相對(duì)于外層比較難以膨潤(rùn)。煮繭機(jī)中，出口部和低溫滲透部對(duì)蠶繭內(nèi)層繭絲膨潤(rùn)幾乎沒(méi)影響。方案二由于加強(qiáng)了煮繭時(shí)間，因此會(huì)導(dǎo)致外層繭絲稍微過(guò)度膨潤(rùn)。所以在方案二的基礎(chǔ)上，降低出口部溫度，并且稍微下調(diào)低溫滲透部溫度，能夠使得繭子外層繭絲稍微凝固，從而有效地抑制繭子外層的煮熟狀態(tài)。同時(shí)，在繅絲過(guò)程中由于進(jìn)一步剔除了次繭，最終能夠使得繭子的潔凈分繼續(xù)有了小幅的提高。由表2可以看出，調(diào)整出口部溫度來(lái)提高繭子潔凈的做法是可行的。

4 結(jié)論

1)通過(guò)試驗(yàn)觀察可以得到，繭子的內(nèi)外層鋪網(wǎng)狀態(tài)、膠著點(diǎn)密集程度不一樣，從而形成繭層內(nèi)外差異。

2)通過(guò)吐水試驗(yàn)觀察發(fā)現(xiàn)，繭層吐水極不均勻。繭子下部分吐水量大，而上部分基本無(wú)吐水，從而導(dǎo)致繭子層內(nèi)差異。

3)繭子層內(nèi)、層間差異會(huì)影響生絲清潔凈度。偏熟影響清潔，偏生影響潔凈。

4)降低繭子上車(chē)率可以提高生絲的清潔凈度。

5)加強(qiáng)蒸煮并滴酸，可以在保護(hù)外層繭絲的同時(shí)增強(qiáng)內(nèi)層的煮熟，有利于減少環(huán)颣、糙類(lèi)的產(chǎn)生，能對(duì)潔凈產(chǎn)生有效作用。

6)根據(jù)煮繭適煮狀態(tài)與黑板成績(jī)，微調(diào)溫度出口部溫度，并且在繅絲中途進(jìn)一步剔除次繭，也可有效提高生絲潔凈。

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