程明 陳祥平 卜獻鴻 唐仕成 段春穩(wěn)
摘要:鮮繭處理是繅絲業(yè)的基礎環(huán)節(jié),秦代以前由于沒有掌握蠶繭保存技術而采取鮮繭繅絲。秦代以后,蠶繭貯藏技術經(jīng)歷了陰灘與日曬法、鹽澠法、籠蒸法,從明清開始使用火焙法。近代采用繭灶干燥鮮繭,20世紀初日本發(fā)明了烘繭機。中國于1976年自主研制出自動循環(huán)熱風烘繭機,經(jīng)過不斷改進和完善,逐步成為蠶繭干燥的主導設備。文章回顧了中國古代鮮繭貯藏技藝,介紹了日本和中國烘繭技術及設備發(fā)展,著重分析了繭灶及烘繭機的性能、工藝要求和對繭質的影響,提出通過“真空+”的方式和現(xiàn)代控制技術的應用,進一步提高烘繭質量。
關鍵詞:鮮繭貯藏;烘繭;工藝;設備;發(fā)展;展望
中圖分類號:TS142.1
文獻標志碼:A
文章編號:1001-7003(2019)12-0042-08
引用頁碼:121107
蠶繭是繅絲的唯一原料,鮮繭處理是繅絲業(yè)的基礎環(huán)節(jié),其處理工藝不僅關系到蠶繭的貯藏,而且直接關系著蠶絲的產(chǎn)量和質量。在秦代以前,由于人們沒有掌握蠶繭保存技術,采取的是鮮繭繅絲,繅絲生產(chǎn)的時間極短,蠶絲產(chǎn)量極少。秦代以后,對鮮繭的處理主要經(jīng)歷了陰灘與日曬法、鹽沮法(鹽腌法)、籠蒸法幾個階段的演變。明清開始采用火焙法,通過對鮮繭的烘干處理,能夠滿足常年繅絲需要,使得蠶絲產(chǎn)量大幅增加,促進了絲織業(yè)快速發(fā)展。隨著科技進步和對熱力學的掌握,近代開始使用以熱傳導和熱輻射為主要技術的繭灶烘繭,在20世紀60年代又發(fā)展成為車子風扇繭灶,增強了熱對流作用。20世紀初日本利用蒸汽加熱技術率先研制出蒸汽式烘繭機及相應的烘繭工藝技術,之后又在蒸汽式烘繭機基礎上改進發(fā)明了熱風烘繭機。中國于20世紀70年代中期研制出自動循環(huán)熱風烘繭機,大幅提高了烘繭效率和烘繭質量,逐步成為蠶繭干燥領域中的主導設備和工藝技術。
1 古代蠶繭貯藏技術起源及演變
中國在秦代以前因沒有蠶繭保存技術,蠶絲生產(chǎn)受到局限。每年當鮮繭結成以后,采用的是鮮繭繅絲,繅絲作坊一般僅能開工5 d左右,所產(chǎn)蠶絲量極少,因而也極其珍貴,只能供帝王及王公貴族享用。
秦代以后,由于對商品的需求進一步擴大,人們對擴大蠶絲生產(chǎn)的愿望日益強烈,為延長蠶繭發(fā)蛾,便采用陰灘與日曬的方法處理鮮繭。“陰灘”:即是采取將鮮繭放置在陰冷的洞穴或潮濕陰冷的地下室的辦法來抑制蛹體發(fā)育,延長發(fā)蛾期,使鮮繭繅絲期由原來的5~6 d延長到10 d?!叭諘瘛保杭词抢孟募玖胰諘袼佬Q蛹,使繅絲期延長到半個月左右。
到魏晉南北朝時期,開始有人使用鹽浥法貯繭,這是保存蠶繭的一個突破性進展。鹽浥法是把蠶繭一層一層裝入瓦壇內,每裝一層繭,撒一層鹽,蓋一層桐葉,再放一層繭,如此反復循環(huán)直到裝滿瓦壇,然后泥封壇口,這樣的蠶繭可以存放1—2個月,蠶蛹窒息而死,繅絲時間成倍增長。此法沿用很久,自唐代至五代時期,朝廷的“鹽法”中,均規(guī)定有腌繭用的“繭鹽”一項,由此可見其重要[l]。
到了宋代,貯繭仍采用鹽浥法,從圖l的《蠶織圖》中的“鹽繭甕藏”,可知鹽浥法仍是當時貯繭的主要技術措施。㈣面上三口大甕,兩口已經(jīng)用泥封好,一口敞開待裝繭放鹽,畫中三男子,一人在桌前收繭,一人在稱繭,一人在和泥,遠處桌上有裝鹽的碗。這一貯繭技術,在中國最早見于北魏賈思勰所著《齊民要術》。明代徐光啟《農政全書》中《蠶書》記載:“凡浥繭,列埋大甕地上,甕中先鋪竹,次以大桐葉覆之,乃鋪繭一重,以十斤為率,摻鹽二兩,上又以桐葉平鋪。以此重重隔之,以至滿甕,然后密蓋,以泥封之?!边@樣可使蠶絲明亮柔韌。
進入元代,對鮮繭殺蛹干燥的處理方法有三種,即日曬、鹽浥、籠蒸。在《韓氏直說》中認為“籠蒸最好”,《農桑輯要》和王禎《農書》(圖2)也對其作了介紹和推廣,其基本方法為:用籠三扇,以軟草扎圈,加于釜口,以籠兩扇,坐于其上,籠內勻鋪繭,厚三指許。頻于繭上以手試之,如手不禁熱,可取去底扇,卻續(xù)添一扇在上,如此登倒上下,故必用籠也。蒸繭時還要注意蒸繭工藝與繭質的關系,說明當時對蒸繭與繅絲的關系已經(jīng)考慮得非常具體,其繭于當日都要蒸盡,如蒸不盡,來日必定蛾出。
明清之后,使用火焙法代替鹽沮法。當時采用的是火缸,炭火在下,做一炕具在上,鮮繭放置其上,不時滾動,將蠶蛹殺死,水分蒸發(fā),達到烘干目的。從此,中國逐步走向采用炭火(繭灶)干燥鮮繭和使用干繭繅絲的階段,蠶絲生產(chǎn)逐漸進入能夠常年繅絲的狀態(tài)。
2 日本烘繭技術及設備的發(fā)展
自中國的養(yǎng)蠶、繅絲技術傳到國外以后,日本、法國和意大利等國蠶絲業(yè)逐步發(fā)展。特別是日本從1859年橫濱開港到1868年明治維新期間,采取一系列改革措施大力發(fā)展蠶絲業(yè)。日本蠶絲生產(chǎn)從無到有,最終以壓倒性優(yōu)勢占領國際市場。但由于烘繭裝置的局限,日本無論是之前采用的烘繭裝置(繭灶)還是明治中期開始采用的炭火干燥鮮繭(土屋式),烘繭水平均不高,直接影響了蠶繭的解舒率、有緒率、纇節(jié)等質量指標,制約了生絲質量、產(chǎn)量和繅折完成水平。伴隨著工業(yè)革命的進程,日本利用蒸汽加熱技術率先研制出蒸汽式烘繭機。之后,又在蒸汽式烘繭機基礎上改進發(fā)明了熱風烘繭機,實現(xiàn)蠶繭干燥方法從汽熱干燥到熱風干燥的轉變,熱傳遞技術從熱輻射、熱傳導為主到熱對流為主的轉變,極大提高了熱能效果和干燥的均勻性[2]。
2.1 蒸汽式烘繭機
明治33年(1901年),日本研制出御法川多管式烘繭機,該設備以蒸汽為熱源,采用熱輻射為主導的干燥方式。這種裝置是將繭車從長方形干燥室的一端依次推入烘繭機內,干燥好的繭子從另一端出,其后在明治44年(1912年)增加了風扇攪拌裝置,成為川式烘繭機(隧道型汽熱式烘繭機)。
明治43年(1911年),日本人今村品太郎從美國式干燥機中得到啟發(fā),經(jīng)改革制成4段(4層)循環(huán)移動式烘繭機。這種裝置是將蒸汽管排列在各段繭網(wǎng)的中間和底部,給氣方式為自然通風,以后又增加了風扇,得到普遍應用,成為田端式自動烘繭機(循環(huán)型汽熱式烘繭機)。
進入昭和時代(1926年)后,日本蠶絲業(yè)得到快速發(fā)展,吸引一些專家學者對蠶絲生產(chǎn)技術開展了大量研究,在蠶繭干燥方面又提出干燥劑吸濕方法和鮮繭冷藏方法,但受制于當時的技術及經(jīng)濟效益原因,沒有得到應用。
2.2熱風烘繭機
昭和11年(1937年),日本學者松本介對鮮繭的通風干燥原理開展了實踐研究,通過把加熱空氣送進干燥室進行鮮繭干燥的實驗,取得良好的繅絲成績,弄清了干燥條件對鮮繭干燥的基本原理。小松豊作在蒸汽式循環(huán)烘繭機基礎上研發(fā)出熱風和蒸汽管并用的新田端式熱風烘繭機,后經(jīng)過改進,在每個區(qū)段都設置熱風口和排氣口,成為大合式熱風烘繭機。由于采用了熱對流為主的干燥技術,熱能能夠更快速進入到蛹體,使水分蒸發(fā),烘繭的最高溫度逐步提高,烘繭效率及均勻程度提高,因此該烘繭設備及技術得到廣泛應用。
3 中國烘繭技術及設備的發(fā)展
中國近代的烘繭、繅絲技術從日本引進。鄭辟疆[3]于1903年到日本學習蠶絲技術,回國后致力于推廣養(yǎng)蠶、繅絲新技術,研制和改進了烘繭機、剝繭機、煮繭機、復搖車和生絲檢驗設備。王天予[4]于1937年畢業(yè)于江蘇特設繅絲專業(yè)學校,后去日本往御發(fā)川繅絲研究所學習繅絲工程,學成回國后,編寫了《烘繭學》《絲膠化學》《絲繭學》等教科書。他們是中國烘繭技術及設備研究的先驅者。近代以來,中國烘繭技術及設備主要經(jīng)歷了以煙煤、焦炭、木炭為熱能的繭灶烘繭干燥器烘繭,到以蒸汽為熱源的烘繭機烘繭,再到以對流熱交換為主導的自動循環(huán)熱風烘繭機烘繭的幾個發(fā)展階段。
3.1 繭灶烘繭干燥器
繭灶烘繭干燥器是20世紀80年代以前中國鮮繭干燥的主要設備。國內有代表性的繭灶主要有:四川的60型繭灶,浙江和江蘇的73型、84型車子風扇灶。
繭灶烘繭干燥器的發(fā)展經(jīng)歷了從直接式到間接式兩個階段的變化。直接式采用燃燒無煙煤、焦炭、木炭為熱能,煙氣直接進入干燥室干燥蠶繭。由于會產(chǎn)生大量的二氧化碳、一氧化碳,粉塵污染嚴重,后被逐步淘汰。間接式則采用預熱器、爐膽、地煙道、墻煙道等裝置提供熱能,利用熱輻射傳遞熱能。早期的繭灶沒有風扇,主要采取對換繭車的方法來提高烘繭均勻性,后期改為在爐膛上方增加風扇,增加熱對流功能,風扇轉向通過正反轉開關人工調節(jié),現(xiàn)在則通過電氣系統(tǒng)控制,大部分繭灶實現(xiàn)了定時自動轉變風扇轉向。
圖3為繭灶平面示意,灶身為磚結構,灶內設置2倉、2門,倉內設置軌道,用于繭車進出。熱源部分由爐膛爐膽及地煙道、墻煙道組成。煤火或柴在爐膛中燃燒,產(chǎn)生熱能,干燥蠶繭,分為直接式和間接式。直接式的繭灶在煙道上開有小孔,用于熱能直接進入繭室:間接式爐膛上蓋有爐膽,通過爐膽將主要的熱能輻射、傳導到灶內,同時地煙道、墻煙道也輻射熱能,提高溫度的均勻性。在繭灶內設有排氣孔,排氣孔大小可以調節(jié),在烘繭預熱、等速干燥、減速干燥時開啟不同大小,以利于濕度的控制。同時,為進一步提高溫度均勻性,在繭灶爐膽上方安裝風扇,達到增加熱對流的作用。繭車一般10~14層,鋪繭厚度2~ 2.5粒,早期沒有風扇時,要對換繭車,避免靠近爐膛的蠶繭溫度偏高,將蠶繭烘烤過度。以熱傳導、熱輻射為主導傳熱的繭灶,由于熱能傳遞存在較大溫差,烘繭室內各處溫度分布不均勻,進入到蛹體的熱能交換差,在減速干燥階段很難實現(xiàn)需要的溫度,因此烘干程度不均勻。
為了解決烘繭不均勻問題,普遍采用頭沖、二沖方法。所謂“頭沖”,是指第一次先將鮮繭烘到烘率約為60%左右的半干繭:“二沖”,是指半干繭經(jīng)堆放3—4晝夜,以平衡繭與繭及繭層與蛹體的水分,減少熱能對繭層絲膠變性的影響,然后再用較低溫度烘到適干,完成烘繭。
3.2烘繭機
3.2.1蒸汽烘繭機
這類設備采用的是以熱傳導和熱輻射為主導的汽熱能傳遞方法,使用的熱源為蒸汽,通過l英寸管道散發(fā)熱量。蒸汽烘繭機又分推進式和循環(huán)式兩種類型。
推進式蒸汽烘繭機的干燥室是長方形,長度約20 m,可供12~ 14部繭車。底部和兩側安裝蒸汽管道,進口處管道密集,出口處稀少,設有總汽閥和分汽閥;兩側設有進氣口,兩側中部有排氣口及風扇;安裝溫度計,通過蒸汽閥門調節(jié)溫度。
循環(huán)式蒸汽烘繭機則將干燥室分為幾段(4、6、8、10段),圖4為循環(huán)式6段結構示意。室內分為高、中、低三個溫區(qū),蠶繭放置在繭網(wǎng)上,滾筒帶動繭網(wǎng)運行,移動蠶繭,到每層末端時,蠶繭通過移動板從上一層繭網(wǎng)落人下一層繭網(wǎng),反復循環(huán)至最下層繭網(wǎng)移動而出,完成干燥。循環(huán)式蒸汽烘繭機提高了生產(chǎn)效率、烘繭質量。
3.2.2 自動循環(huán)熱風烘繭機
20世紀70年代,隨著中國蠶業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展,中國蠶繭產(chǎn)量超過日本。四川、浙江、江蘇等蠶繭主產(chǎn)區(qū)在日本烘繭機的基礎上開展了熱風循環(huán)烘繭技術和設備的研究工作,迄今四川生產(chǎn)的烘繭設備在中國范圍內得到廣泛推廣和應用。
1973年南充絲二廠(現(xiàn)六合集團)承接了研制“自動循環(huán)熱風烘繭機”科研任務,并組建了“自動循環(huán)烘繭機研制組”。1976年8月,中國首臺自動循環(huán)熱風烘繭機試制成功并在四川省岳池縣坪灘繭站投入使用。該機具有自動鋪繭、熱風穿流烘干、自動出料、稱量、裝包等功能。整機傳動控制裝置采用了當時比較先進的直流電機可控硅無極調速及遠程電子測溫裝置,初步實現(xiàn)了烘繭全過程的機械化作業(yè)。烘繭時間與普通煤灶相比縮短一半,煤耗降低23%、勞動生產(chǎn)率提高5.6倍、干繭適干率提高10個百分點、解舒率提高3~5個百分點,取得了明顯的經(jīng)濟效益。1978年5月四川省絲綢公司在四川省岳池縣對該機組織召開鑒定會,并命名為CD78-1型自動循環(huán)熱風烘繭機[5]。該設備于1979年獲四川省重大科技成果三等獎。
1978年在“自動循環(huán)熱風烘繭機研制組”的基礎上成立的南充地區(qū)蠶繭收烘設備研制所研制的第二代CD78-2型烘繭機于1982年在四川省西充縣城關繭站投入使用。該所在1986年參與了國家重點科技攻關項目新型熱風烘繭機(75-46-01-04)的研制,1990年紡織部對新型熱風烘繭機組織中試鑒定,1991年該新型熱風烘繭機獲得紡織工業(yè)部科學技術進步三等獎。1990年成立的四川南充地區(qū)蠶絲技術開發(fā)公司,在第三代烘繭機(75 -46 -01-04)的基礎上,研發(fā)出第四代自動循環(huán)熱風烘繭機,命名為南光系列。南光系列90型烘繭機在熱源、移層機構、風管、進出繭方式等方面有重大改進,先后在四川、陜西、重慶等地推廣使用。1998年又推出第五代(創(chuàng)藝系列)自動循環(huán)熱風烘繭機。2002年成立的四川南充首創(chuàng)科技開發(fā)有限公司,研制jLI_I全國烘繭量最小的烘繭機創(chuàng)藝4-2型,并開發(fā)了系列產(chǎn)品:2003年研制出的中國第一臺烘繭量最大的創(chuàng)藝8 -15型烘繭機在綿陽應用。該機占地面積比創(chuàng)藝6 -10型烘繭機體積僅增大14%,而烘量卻增加50%,溫度分布更加合理(8層),日烘鮮繭量可達30 000 kg(半干),之后又針對烘繭機使用過程中出現(xiàn)的烘繭時間不易掌握、烘繭操作不太簡便、能耗高等情況,成功開發(fā)出第六代烘繭機,2005年秋開始在云南安裝使用,2006年全面投放全國市場。目前該公司系列產(chǎn)品如表l所示,產(chǎn)品均采用天然氣為燃料,在每層設置溫度傳感器,通過PLC程序控制,與設置的溫度比對,然后利用控制天然氣進氣量來自動控制溫度,同時具有遠程控制功能。
由成都鴻鼎干燥設備有限公司(原四川成都川西干燥技術有限公司)生產(chǎn)的川西牌CL-100型熱風烘制機[6-8],是在新型熱風烘繭機(75 -46 -01-04)的基礎上創(chuàng)新升級產(chǎn)品。以無管式熱風爐、自動鋪繭裝置、循環(huán)式熱風烘繭機三項實用新型專利,以及先進的紅外線測控、變頻調速等先進的光機電一體化技術改造傳統(tǒng)烘繭裝備為技術創(chuàng)新點,其技術水平居當期國內領先,填補了國內大型熱風烘繭機空白,2001年榮獲四川省人民政府科技進步三等獎,在四川、江蘇、山東、云南、廣西等地得到廣泛應用。
熱風烘繭機采用對流熱交換為主導,熱風氣流一般有平行氣流、錯流,如圖5、圖6所示。因氣流的方向影響到烘繭的質量與效率,因此在烘繭室里熱風采用錯流氣流,以提高烘繭均勻率及熱風效率。
熱風烘繭機由主機、熱風發(fā)生爐、進出料裝置、電器控制柜等組成,如圖7所示。熱風發(fā)生爐產(chǎn)生的熱風通過引風機導入主機,風向與蠶繭繭網(wǎng)運行方向成90°,形成錯流氣流。在主機里分隔4~8層空間,設置不同溫度、濕度、風速,蠶繭在繭網(wǎng)上運行,依次通過預熱、等速干燥、減速干燥區(qū)域完成干燥。在熱風爐與主機之間,設置有調節(jié)閥,用于熱風量的控制。一般全程干燥時間為330~ 360 min。熱風烘繭機實物如圖8所示。
3.3 烘繭過程及主要工藝控制
烘繭是將鮮繭置于干燥室內進行加熱干燥,將鮮繭的自由水分通過熱能使其蒸發(fā),保持平衡水分[9]。蠶結成繭后,蛹體中含有較多的水分,一般情況下蛹體含水率為73%~75%,繭層含水率在13%~ 16%,烘到適干時,要求適干繭的回潮率為10%~12% [10],烘折一般為2.2~2. 65,烘率為38%~45%,即100 kg鮮繭要烘去55~62 kg的水分,蛹體烘去的水分約比繭層多60倍。因此烘繭主要是將蛹體水分通過熱能將水分蒸發(fā)。在這一過程中,蠶繭繭層會發(fā)生濕熱變化。絲膠受熱要變性,其變性的程度隨著溫度的升高和作用時間的延長而加劇,使原來處在絲膠分子內部的疏水基外露,從而降低了絲膠的膨潤溶解性:而濕度大,會改變絲膠分子的空間結構,增加繭絲之間的膠著力,最終造成解舒率降低,緒絲量增加、吊糙次數(shù)增大、糙颣增多,影響生絲產(chǎn)量、質量、繭耗完成水平。因此,烘繭工藝要在不同時段,結合溫度、濕度、排氣量等參數(shù)綜合考慮。
3.3.1烘繭干燥過程
蠶繭加熱干燥過程,就其水分蒸發(fā)的快慢來說,可分為預熱、等速干燥和減速干燥三個階段。鮮繭烘率、干燥速度與干燥時間之間的關系如圖9所示。
在預熱階段,鮮繭進入干燥室后,溫度逐漸升高,繭層水分開始蒸發(fā),同時熱量透過繭層進入繭腔,烘死鮮蛹,破壞蛹體表面蠟質層。
在等速干燥階段中,鮮蛹烘死后,蛹體內的水分蒸發(fā)與擴散進入活躍期,由于繭層與蛹體溫度差較大,使得水分蒸發(fā)率能夠保持一定,因此稱為等速干燥階段。這時蛹體的水分先轉移到繭層,再通過繭層蒸發(fā),因此容易使絲膠分子大量吸水,在干燥過程中會反復多次吸濕、放濕,加劇絲膠變性,使繭絲間膠著力增大,解舒率變劣,這個過程要嚴格控制濕度,加快排濕速度。
隨著蠶繭含水率的降低,進入減速干燥階段。此時蒸發(fā)作用由蛹體表面深入到蛹體內部,蛹體內部的水分逐漸向表面擴散,在繭腔內汽化,并通過繭層向外擴散。這一階段的水分蒸發(fā)率隨時間增加而逐漸減小,故稱為減速干燥階段。這個過程要注意降溫及保持一定濕度,防止繭層過干,引發(fā)絲膠過渡變性,使繭絲膠著力增大,有緒率大幅降低,生絲強伸力受到影響。
在烘繭過程中,鮮繭水分蒸發(fā)情況如圖10所示。
3.3.2烘繭溫度
烘繭過程中,溫度測試有壁溫(代表內壁空氣溫度)、室溫(繭室內平均溫度)、感溫(最接近蠶繭的溫度)三種,繭灶一般以壁溫或室溫進行調整控制。在烘繭的不同時期,壁溫與感溫差別明顯,一般情況下,在預熱階段溫差最大,約10℃以上:在等速階段約有7~8℃:在減速干燥后期溫差在1℃左右。
預熱階段(約30 min內),溫度一般在90~ 95℃:等速干燥階段最高溫度在105℃以內,熱風烘繭機最高溫度可以提高到118~127℃:減速干燥階段溫度會從90℃逐步降到50~60℃。在溫度配置上,要避免高溫急干、低溫悶烘。
3.3.3烘繭濕度
在預熱階段,蠶蛹沒有被殺死之前,蛹體的水分蒸發(fā)少:在等速干燥階段,蛹體水分大量蒸發(fā):在減速干燥階段,則要保存繭層一定含水率。一般情況下,預熱階段的相對濕度為8%~12%,等速干燥17%~20%,減速干燥25%~35%??赏ㄟ^換氣及排氣孔開啟大小來控制。
3. 3.4空氣流速
繭灶風扇等速干燥350 r/min.風速在0.8~1.0 m/s:減速干燥300 r/min,風速在0.5~0.8m/s。熱風烘繭機在高溫區(qū)3~5 m/s.中溫區(qū)0.8~1.0 m/s.低溫區(qū)0. 15~0.2 m/s。
3.3.5鋪繭量
鋪繭量是指蠶繭鋪在繭格或繭網(wǎng)上的厚薄程度。鋪繭量的多少,對于蠶繭干燥程度均勻性和烘繭能力都有影響。鋪繭過厚,會使中間的蠶繭散發(fā)水分慢,導致干燥不勻;鋪繭量過少,雖然干燥容易,但也容易造成干燥不勻,還會降低烘繭能力,浪費燃料。由于在殺死蠶蛹后,蛹體水分蒸發(fā)旺盛,在繭層表面會形成一層濕膜,高溫多濕會影響到絲膠變性,因此,鋪繭厚度對鮮繭要求在2~2.5粒,對半干繭則在2.5~3.0粒。
烘繭時,溫度、濕度、風速相互作用,影響干燥程度、干燥均勻性、絲膠變性程度。在等速干燥階段,烘繭溫度高可提高干燥效率,縮短干燥時間,且絲膠適當變性,可減少絲膠的溶解性,提高繭層在煮繭時的抗煮能力,減少繅絲時的絲條故障,也有利于提高出絲率。但不能超越最高溫度限制,否則繭層表面過干,蠶繭質量嚴重下降。當烘繭溫度和風速一定時,在等速干燥階段濕度對干燥速度的影響顯著,在減速干燥階段濕度對干燥速度的影響則逐漸減少,但由于濕度對繭質影響大,因此這個階段要保證一定濕度。另外,濕度的高低不僅影響干燥速度,而且也影響繭質。高溫多濕,特別是在等速干燥階段,容易使絲膠分子大量吸水,在干燥過程中會反復多次吸濕、放濕,加劇絲膠變性,因此要注意排濕。烘繭時當空氣的溫濕度保持一定時,風速在等速干燥階段變化對干燥速度的影響比較顯著,而進入減速干燥階段后,風速對干燥速度的影響就逐漸減小。
蠶繭烘干后的鑒定,有蛹體鑒定和回潮率(含水率)鑒定。鮮繭含水情況一般習慣用含水率,烘成干繭后,繅絲企業(yè)習慣用回潮率表述蠶繭干燥程度,要求繭層回潮率11%、蛹體回潮率13%、全繭回潮率12%左右、適干率85%以上。中國各主產(chǎn)區(qū)都根據(jù)實際制定了蠶繭干燥標準。
4發(fā)展展望
烘繭是農業(yè)與工業(yè)之間極其重要的連接環(huán)節(jié),是繅絲業(yè)的基礎,而且以后難以彌補缺陷。多年來,伴隨著科技的發(fā)展,國內外一些高校、科研單位的專家、學者和生產(chǎn)企業(yè)的技術人員在應用新技術殺蛹、干燥蠶繭方面做了許多試驗和探索,研究的蠶繭殺蛹、干燥新技術主要有:y射線殺蛹、β射線殺蛹、高頻電熱烘繭、微波干燥和真空干燥等,但因經(jīng)濟、技術等問題,沒有得到推廣應用。此外,日本在20世紀30年代還開展過冷凍殺蛹技術研究,通過冷凍蠶繭,防止蠶繭出蛾和減少絲膠變性的程度,提高解舒率,降低繅折,但基于當時的冷凍技術及運行費用,也未得到推廣。2010年以來,隨著冷凍技術的提高及鮮蛹食用市場的需求,中國的廣西、山東等生絲產(chǎn)區(qū)對鮮繭處理開始嘗試冷凍方法,目前廣西大部分的企業(yè)全年能生產(chǎn)鮮繭絲5~7個月。但鮮繭繅制的生絲品質不及干繭絲,鮮繭生絲品質一般只能達到3A~4A,不能滿足高等級生絲質量要求,特別是抱合指標,在生絲浸漬后急劇下降[11-12]。
綜觀國內外目前鮮繭處理的方法,熱風干燥蠶繭依然是主流,它能適應對繅制高品質生絲要求,在蠶繭干燥設備的應用領域中,自動循環(huán)熱風烘繭機是一大主流烘干設備。但對于熱風干燥蠶繭而言,其技術關鍵在于減少和降低因蛹體水分大量蒸發(fā)帶來的對繭層絲膠變性。對自動循環(huán)熱風烘繭機而言,烘繭的溫度、濕度、熱風風速三個核心因素需要逐步引進人工智能技術,實現(xiàn)智能控制。通過對各種鮮繭干燥技術分析,可以采用“真空+”的方式,開展真空復合技術干燥蠶繭的研究,如“真空+熱風對流、真空+熱風對流+微波”等。真空技術的應用,可以大幅度降低干燥溫度,減少絲膠變性,既保護好蠶繭的解舒率,又滿足織造對生絲清潔、潔凈、抱合指標的要求。當今高新技術的發(fā)展,一定會帶動烘繭裝備及技術的變革和升級。
參考文獻:
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收稿日期:2019-03 -13;修回日期:2019-10-29
作者簡介:程明(1968—),男,高級農藝師,主要從事繭絲綢科研管理和行業(yè)服務工作。
通信作者:陳祥平,教授級高工,exp698@ sohu.com。