摘要：針對(duì)鮮繭無(wú)煮繭繅絲中的索緒湯溫度、理緒湯溫度和絲鞘長(zhǎng)度3個(gè)工藝參數(shù)，以解舒率、萬(wàn)米吊糙、繅折、生絲抱合力、生絲清潔成績(jī)和潔凈成績(jī)?yōu)橹笜?biāo)，研究了工藝參數(shù)對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)影響的顯著性，并采用模糊正交法對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化分析。結(jié)果表明，索緒湯溫度和理緒湯溫度對(duì)解舒率、萬(wàn)米吊糙、繅折、生絲清潔成績(jī)影響顯著，絲鞘長(zhǎng)度對(duì)生絲抱合力影響顯著。最優(yōu)的工藝組合為索緒湯溫度80 ℃，理緒湯溫度40 ℃，絲鞘長(zhǎng)度10 cm。

關(guān)鍵詞：鮮繭繅絲；無(wú)煮繭繅絲工藝；模糊正交優(yōu)化

中圖分類號(hào)：S886.7；TS143.2+23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）07-1688-05

繅絲的最早技法是以鮮繭為原料進(jìn)行工藝處理，即鮮繭繅絲。但未經(jīng)任何處理的鮮繭一般只可保存15 d左右，當(dāng)繅絲能力有限時(shí)，鮮繭岀蛾、霉?fàn)€等現(xiàn)象嚴(yán)重。烘繭技術(shù)出現(xiàn)后，采用干繭繅絲才逐漸成為繅絲的主要方式[1]。近年來(lái)，隨著蠶繭和勞動(dòng)力成本的增加，很多地區(qū)的繅絲企業(yè)出現(xiàn)虧損，而鮮繭繅絲省去了烘繭工序，能源消耗低，副產(chǎn)品價(jià)值高[2]，在一定程度上緩解了蠶繭成本增加帶來(lái)的壓力。另外，鮮繭冷凍貯藏[3-6]、滅活保鮮[7，8]、蠶基因改良[9-11]等技術(shù)的發(fā)展，為解決鮮繭貯藏問(wèn)題提供了技術(shù)支持，使得鮮繭繅絲重新受到重視。

由于鮮繭繭質(zhì)與干繭繭質(zhì)存在差異，干繭繅絲工藝并不完全適用于鮮繭繅絲[12，13]。首先，鮮繭繅絲時(shí)，鮮繭內(nèi)的蠶蛹含有大量水分，若采用煮繭機(jī)進(jìn)行煮繭，易使蛹體煮熟，蛹油、蛹酸浸出，蛹體成分流失。然而，鮮繭繅絲的一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)是可獲得鮮蛹，鮮蛹可作為蠶蛹類食品或藥品的原料出售，其附加值較高[14-16]。因此，鮮繭繅絲通常采用無(wú)煮繭繅絲工藝，即蠶繭經(jīng)過(guò)真空滲透后，不經(jīng)煮繭機(jī)煮繭，直接將真空滲透后的鮮繭置于自動(dòng)繅絲機(jī)的車頭進(jìn)行索理緒，然后進(jìn)行繅絲[17-19]。無(wú)煮繭是指未經(jīng)過(guò)煮繭機(jī)煮繭，蠶繭的煮熟作用發(fā)生在繅絲機(jī)的車頭部位。通過(guò)索緒鍋的高溫水（80 ℃以上）和理緒鍋的低溫水（50 ℃以下）進(jìn)行蠶繭的煮熟[20]，由于該部位對(duì)蠶繭作用較小且時(shí)間短，對(duì)鮮繭蠶蛹的影響也較小，并且這種方式相對(duì)于煮繭機(jī)煮熟要弱的多，可在較大程度上避免蠶蛹蛹油、蛹酸的浸出，較好地保全蠶蛹的營(yíng)養(yǎng)成分。其次，鮮繭繅絲所得生絲的抱合力較差[21-23]，根據(jù)生絲形成機(jī)理分析認(rèn)為，通過(guò)增加絲鞘長(zhǎng)度可以改善生絲的抱合力，但絲鞘長(zhǎng)度的增加勢(shì)必導(dǎo)致生絲絲條上的張力增加，進(jìn)而導(dǎo)致繅絲解舒率下降[24]。因此，有必要對(duì)鮮繭無(wú)煮繭繅絲工藝進(jìn)行分析和優(yōu)化。本試驗(yàn)選用模糊正交試驗(yàn)和分析方法進(jìn)行研究。模糊正交優(yōu)化是基于模糊數(shù)學(xué)理論，通過(guò)對(duì)正交試驗(yàn)結(jié)果的模糊化，分析估計(jì)主效應(yīng)因子以及估計(jì)因素間最佳搭配的方法，適用于多因素、多水平、多響應(yīng)指標(biāo)的正交試驗(yàn)結(jié)果分析[25，26]。

本試驗(yàn)圍繞索緒溫度、理緒溫度、絲鞘長(zhǎng)度3個(gè)工藝參數(shù)，以解舒率、萬(wàn)米吊糙、繅折、生絲抱合力、生絲清潔成績(jī)和潔凈成績(jī)?yōu)橹笜?biāo)，采用模糊正交優(yōu)化法，對(duì)鮮繭無(wú)煮繭繅絲工藝進(jìn)行了優(yōu)化，以期對(duì)鮮繭繅絲技術(shù)的推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

試驗(yàn)材料：桑蠶鮮繭（桑蠶品種為兩廣2號(hào)），2013年6月由廣西柳城縣鵬鑫源繭絲綢有限公司收購(gòu)。鮮繭收購(gòu)后，經(jīng)過(guò)分揀、稱質(zhì)量后裝入籃筐（盛裝量為籃筐容量的80%左右，裝入形狀為內(nèi)凹形），然后放置在冷庫(kù)（-5～-8 ℃）保存，待使用時(shí)按量取出。鮮繭繭質(zhì)情況如表1所示。

主要試驗(yàn)設(shè)備：ZB-104型煮繭機(jī)配套的機(jī)外真空滲透設(shè)備（溫州絲綢機(jī)械廠），飛宇2000型自動(dòng)繅絲機(jī)、飛宇118型復(fù)搖機(jī)（杭州紡織機(jī)械有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 鮮繭繅絲加工工藝流程 鮮繭收購(gòu)→冷藏（冷庫(kù)冷藏，冷藏溫度為-5～-8 ℃，冷藏時(shí)間20 d）→選繭→真空滲透（真空度0.098 MPa，滲透水溫30～35 ℃）→自動(dòng)繅絲（繅絲湯溫度35 ℃，車速180 r/min）→小■絲平衡→小■絲真空給濕（真空度0.090 MPa，滲透2次）→復(fù)搖整理→大■絲平衡（溫度25 ℃，相對(duì)濕度75%，放置時(shí)間2～4 h）→編絲、檢絲、絞絲、稱絲、打包入庫(kù)。

1.2.2 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì) 鑒于鮮繭繅絲的加工流程，在充分考慮鮮繭特點(diǎn)的情況下，考察索緒湯溫度、理緒湯溫度、絲鞘長(zhǎng)度3個(gè)因素，分別記為A、B、C?？疾?個(gè)指標(biāo)，分別是解舒率、萬(wàn)米吊糙、繅折、生絲抱合力、生絲清潔成績(jī)和潔凈成績(jī)。選用L9（34）正交試驗(yàn)，試驗(yàn)因素和水平如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 正交試驗(yàn)結(jié)果

參照L9（34）正交試驗(yàn)因素水平，制定試驗(yàn)方案，并進(jìn)行繅絲試驗(yàn)。在繅絲試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)定解舒率、萬(wàn)米吊糙和繅折等指標(biāo)，繅絲所得生絲進(jìn)行抱合力、清潔成績(jī)和潔凈成績(jī)的測(cè)定[27]，試驗(yàn)方案及結(jié)果見(jiàn)表3。

2.2 各指標(biāo)顯著性分析結(jié)果

繅絲工藝設(shè)定時(shí)，需要根據(jù)繅絲成績(jī)的側(cè)重，有針對(duì)性地調(diào)整工藝參數(shù)，因此，需要研究影響繅絲成績(jī)各指標(biāo)的主要因素。本研究采用單因素方差分析法[28]對(duì)試驗(yàn)結(jié)果中各指標(biāo)的顯著性進(jìn)行分析，找出影響各指標(biāo)的主要因素，各指標(biāo)顯著性檢驗(yàn)方差分析結(jié)果如表4所示。

由表4可知，影響解舒率的主要因素是索緒湯溫度，其次是理緒湯溫度。影響萬(wàn)米吊糙的主要因素是索緒湯溫度，且顯著性較弱。影響繅折的主要因素是索緒湯溫度。影響抱合力的主要因素是絲鞘長(zhǎng)度。影響清潔成績(jī)的主要因素是理緒湯溫度，其次是索緒湯溫度。影響潔凈成績(jī)的因素均不顯著。分析認(rèn)為：①鮮繭繅絲的蠶繭煮熟作用主要發(fā)生在索緒和理緒部位，因此，索緒湯和理緒湯溫度的配置對(duì)繅絲解舒率有影響，索緒湯溫度高有利于繭絲絲膠的溶解，進(jìn)而有利于繭絲的離解，提高繅絲的解舒率；②當(dāng)索緒湯溫度過(guò)高時(shí)，棉條纇將增多，導(dǎo)致萬(wàn)米吊糙增加；③理緒湯溫度對(duì)理緒效果有一定影響，理緒湯溫度高有利于理清篷糙繭，進(jìn)而有利于提高生絲的清潔成績(jī)；④絲鞘長(zhǎng)度增加時(shí)，形成生絲的繭絲受到的擠壓力大，有利于提高生絲的抱合力；⑤生絲潔凈成績(jī)與桑蠶的飼養(yǎng)有關(guān)，本研究的工藝條件對(duì)生絲潔凈成績(jī)的影響不顯著。

2.3 模糊正交優(yōu)化

2.3.1 因素集、指標(biāo)集和模糊評(píng)判矩陣的建立 采用模糊正交優(yōu)化時(shí)，首先需要建立因素集、評(píng)價(jià)集和模糊評(píng)判矩陣。本試驗(yàn)被考察的因素分別為索緒湯溫度、理緒湯溫度和絲鞘長(zhǎng)度，其因素集可用X={X1，X2，X3}表示，其中，X1表示索緒湯溫度，X2表示理緒湯溫度，X3表示絲鞘長(zhǎng)度。考察的指標(biāo)分別為解舒率、萬(wàn)米吊糙、繅折、生絲抱合力、生絲清潔成績(jī)和潔凈成績(jī)，則評(píng)價(jià)集可用Y={Y1，Y2，Y3，Y4，Y5，Y6}表示，其中，Y1表示解舒率、Y2表示萬(wàn)米吊糙、Y3表示繅折、Y4表示生絲抱合力，Y5表示生絲清潔成績(jī)、Y6表示生絲潔凈成績(jī)。評(píng)判矩陣的建立按照以下步驟進(jìn)行。

1）根據(jù)擇大而優(yōu)的原則建立隸屬函數(shù)。因模糊正交優(yōu)化是按照擇大而優(yōu)的原則來(lái)進(jìn)行結(jié)果評(píng)判的，需要通過(guò)建立隸屬度函數(shù)對(duì)試驗(yàn)指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以滿足望大指標(biāo)的要求。采用式（1）所示的隸屬函數(shù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行轉(zhuǎn)換。其中，I1為數(shù)值越大越好的指標(biāo)，I2為數(shù)值越小越好的指標(biāo)。Yij和Yij*分別表示試驗(yàn)結(jié)果的實(shí)測(cè)值和轉(zhuǎn)換值，MAX（Yi）和MIN（Yi）分別表示某試驗(yàn)指標(biāo)的最大值和最小值，m為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)（m=6），n為試驗(yàn)方案數(shù)（n=9）。

Yij*=■，i∈I1 ■，i∈I2（i=1，2，…m；j=1，2，…n）（1）

2）計(jì)算各因素在各個(gè)指標(biāo)上所對(duì)應(yīng)的水平均值。通過(guò)計(jì)算各因素在各個(gè)指標(biāo)上所對(duì)應(yīng)的水平均值，可以表征因素水平上貢獻(xiàn)的大小，作為評(píng)語(yǔ)來(lái)評(píng)判因素水平的優(yōu)劣，計(jì)算如公式（2）所示。其中，eij為各因素水平對(duì)應(yīng)的指標(biāo)水平均值；Yij*（k）為不同因素的第k水平所對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換值；K為水平數(shù)（K=3）。

eij=■（i=1，2，…m；j=1，2，…k） （2）

3）歸一化處理。為消除各指標(biāo)的單位不同帶來(lái)的數(shù)值差異性對(duì)分析評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，需要對(duì)上述水平均值進(jìn)行歸一化處理，計(jì)算如公式（3）所示。

tij=■ （3）

按照上述計(jì)算步驟，對(duì)本試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行計(jì)算后可得到模糊評(píng)判矩陣結(jié)果，如表5所示。

2.3.2 權(quán)重向量的確定 在進(jìn)行模糊綜合評(píng)判時(shí)，需要確定各指標(biāo)的權(quán)重，通常有專家賦權(quán)法和客觀定權(quán)法2種，本試驗(yàn)選用客觀賦權(quán)法，根據(jù)夾角余弦幅度法確定權(quán)重。計(jì)算過(guò)程如下：

1）確定最優(yōu)方案和最劣方案。各方案指標(biāo)的最優(yōu)方案Ui*和最劣方案Ui*分別為：

U*=（u*1，u*2，…u*m），U*=（u1*，u2*，…um*） （4）

式中，u*i=■■ ，

ui*=■■

其中，I1為數(shù)值越大越好的指標(biāo)，I2為數(shù)值越小越好的指標(biāo)。

2）計(jì)算偏差矩陣。各方案與最優(yōu)方案Ui*和最劣方案Ui*的相對(duì)偏差矩陣?yán)霉剑?）計(jì)算。

R=（rij）m×n，Δ=（？啄ij）m×n （5）

式中：rij=■，

？啄ij=■（i=1，2，…m；j=1，2，…n）

3）計(jì)算夾角余弦向量。R的行向量與Δ的行向量的夾角余弦為：

C=（c1，c2，…，cm） （6）

式中，ci=■（i=1，2，…m）

4）計(jì)算權(quán)重向量。將夾角余弦向量歸一化后得到權(quán)向量為：

W=（w1，w2，…，wm） （7）

式中，wi=■

按上述步驟計(jì)算可得，W=（0.149，0.163，0.142，

0.206，0.128，0.212）。

2.3.3 綜合評(píng)判和水平優(yōu)選 根據(jù)權(quán)重和模糊評(píng)判矩陣的關(guān)系，由模糊綜合評(píng)判模型得到：

Mf=W×Tf （8）

可分別計(jì)算因素A、B、C的綜合評(píng)判結(jié)果，如表6所示。由表6可知，MC2>MB3>MA1，即絲鞘長(zhǎng)度>理緒湯溫度>索緒湯溫度。最佳的工藝組合為C2B3A1，即索理緒湯溫度80 ℃，理緒湯溫度40 ℃，絲鞘長(zhǎng)度10 cm。

3 小結(jié)與討論

通過(guò)正交試驗(yàn)的模糊優(yōu)化分析可知，試驗(yàn)研究的因素中，各因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響順序?yàn)榻z鞘長(zhǎng)度、理緒湯溫度、索緒湯溫度。最佳工藝組合為索理緒湯溫度80 ℃，理緒湯溫度40 ℃，絲鞘長(zhǎng)度10 cm。

影響解舒率的因素主要是索緒湯溫度，其次是理緒湯溫度。影響萬(wàn)米吊糙的主要因素是索緒湯溫度，且顯著性較弱。影響繅折的主要因素是索緒湯溫度。影響抱合力的主要因素是絲鞘長(zhǎng)度。影響清潔成績(jī)的主要因素是理緒湯溫度，其次是索緒湯溫度。影響潔凈成績(jī)的因素均不顯著。

根據(jù)上述結(jié)論，在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)有針對(duì)性地進(jìn)行工藝的設(shè)置，如鮮繭繅絲解舒率差時(shí)可以通過(guò)提高索緒湯溫度進(jìn)行改善，但需要注意萬(wàn)米吊糙的增減情況。鮮繭生絲抱合力差時(shí)可以通過(guò)增加絲鞘長(zhǎng)度進(jìn)行改善，生絲清潔成績(jī)差時(shí)可以通過(guò)提高理緒湯溫度進(jìn)行改善。

參考文獻(xiàn)：

[1] 金 琳.中國(guó)古代殺蛹貯繭史[J].蠶桑通報(bào)，1995，26（4）：14-15.

[2] 朱良均.繅絲方法創(chuàng)新的技術(shù)經(jīng)濟(jì)探討[J].蠶桑通報(bào)，2013，44（1）：8-10，19.

[3] 陳樹(shù)明，楊小芳.積極探討鮮繭繅絲的系列配套技術(shù)[J].四川蠶業(yè)，2002（1）：44-45.

[4] 朱華成.速凍、冷藏鮮繭繅絲系列配套技術(shù)的應(yīng)用[J].安徽科技，2011（11）：39-40.

[5] 黎 武，袁永揚(yáng)，龐華興，等.二氧化碳?xì)⒂减r繭貯存及干冰速凍殺蛹機(jī)具的研究[J].廣東蠶業(yè)，2009，43（1）：43-46.

[6] 張 輝，陳芳艷，黃自然.干冰殺蛹及凍繭煮繭工藝的初步研究[J]. 廣東蠶業(yè)，2011，45（3）：31-34.

[7] 程謙偉，黃繼偉，孟陸麗，等.一種鮮繭滅活的方法[P].中國(guó)專利：CN 201210478293.5，2013-02-13.

[8] 孟陸麗，黃繼偉，程謙偉，等.一種鮮繭的保鮮方法[P].中國(guó)專利：CN 201210527038.5，2013-03-13.

[9] 王曉娟.轉(zhuǎn)BmKIT3R基因?qū)倚Q發(fā)育與生存率的影響[D].江蘇蘇州：蘇州大學(xué)，2010.

[10] 張 星.轉(zhuǎn)egt基因?qū)倚Q生長(zhǎng)發(fā)育的影響[D].江蘇蘇州：蘇州大學(xué)，2010.

[11] 童德勝.控制蛹期發(fā)育的家蠶GAL4/UAS雙元系統(tǒng)的建立及江蘇蠶桑生產(chǎn)調(diào)查[D].江蘇蘇州：蘇州大學(xué)，2011.

[12] 羅 軍.關(guān)于鮮繭繅絲的條件與生絲品質(zhì)[J].國(guó)外絲綢，1997（3）：4-5.

[13] 張國(guó)兵.鮮繭直接繅絲工藝的研究與探討[J].輕紡工業(yè)與技術(shù)，2011，40（4）：7-8.

[14] 王 敦，白耀宇，張傳溪.家蠶蛹營(yíng)養(yǎng)成分及其開(kāi)發(fā)利用研究進(jìn)展[J].昆蟲(chóng)知識(shí)，2004，41（5）：418-421.

[15] 宋燕青，鄧樹(shù)海，隋志義，等.蠶蛹藥用成分及其提取工藝研究概況[J].中國(guó)生化藥物雜志，2006，27（5）：306-309.

[16] 魏兆軍，廖愛(ài)美，胡海梅，等.蠶蛹油的成分、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及提取工藝研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，25（30）：9699-9700，9711.

[17] 黃繼偉，林海濤，寧晚娥，等.有無(wú)煮繭工序的自動(dòng)繅絲成績(jī)對(duì)比及討論[J].絲綢，2012，49（1）：14-16.

[18] 肖海波，李軍生，閻柳娟，等.磺化蓖麻油應(yīng)用于無(wú)煮繭自動(dòng)繅絲工藝的研究[J].絲綢，2013，50（1）：33-36.

[19] 呂小林.無(wú)煮繭自動(dòng)繅絲新工藝技術(shù)研究[J].絲綢，2007（8）：38-39.

[20] 浙江省絲綢公司.制絲手冊(cè)[M].北京：紡織工業(yè)出版社，1992.

[21] 喬鐵軍，王 侖，張秀琳，等.干繭絲與鮮繭絲抱合指標(biāo)的差異性實(shí)驗(yàn)與分析[J].絲綢，2009（10）：32-33.

[22] 黃繼偉，洪基武，林海濤，等.鮮繭繅生絲與干繭繅生絲的性能對(duì)比[J].絲綢，2013，50（11）：28-32.

[23] 朱忠強(qiáng).鮮繭絲與干繭絲在梭織緯線上的使用比較[J].絲綢，2014，51（4）：15-35.

[24] 蘇州絲綢工學(xué)院，浙江絲綢工學(xué)院.制絲學(xué)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，1996.

[25] 黃繼偉，林海濤，蔣 芳，等.模糊正交法用于煮繭工藝參數(shù)優(yōu)選的探討[J].絲綢，2010（5）：26-29.

[26] 肖海波，李軍生，閻柳娟，等.聚氧乙烯蓖麻油助劑煮繭工藝的模糊正交優(yōu)化[J].湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（23）：5836-5840.

[27] 黃繼偉，于媛媛，封寶山，等.提高鮮繭繅生絲抱合成績(jī)的探討[J].絲綢，2014，51（10）：12-15.

[28] 薛 毅.統(tǒng)計(jì)建模與R軟件[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007.