向偉，馬蘭，劉佳杰，顏波，段益平，呂江南

(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院麻類研究所，長沙市，410205)

0 引言

中國是工業(yè)大麻傳統(tǒng)種植國，在工業(yè)大麻研發(fā)、種植、加工等領(lǐng)域具有優(yōu)勢地位，在工業(yè)大麻纖維用、食用和紡織材料的開發(fā)和應(yīng)用等方面優(yōu)勢明顯[1-2]。2020年，中國工業(yè)大麻種植面積超過120 khm2，種植面積占比超過全球種植面積的50%，中國成為全球工業(yè)大麻纖維的主要來源國[3-4]。中國工業(yè)大麻種植區(qū)域主要分布在西南的云南、廣西和貴州，東北的黑龍江、遼寧，西北的寧夏、陜西和中部的安徽、山東、山西等地區(qū)[5-6]。

中國工業(yè)大麻收獲與初加工的機(jī)械化水平較低，收獲初加工作業(yè)勞動強(qiáng)度大，人力用工成本逐年增加，農(nóng)戶種植工業(yè)大麻的積極性下降，導(dǎo)致工業(yè)大麻種植面積和總產(chǎn)量減少；提高工業(yè)大麻收獲加工效率，降低勞動強(qiáng)度和成本的關(guān)鍵在于實現(xiàn)工業(yè)大麻的機(jī)械化收獲與初加工[7]。國內(nèi)工業(yè)大麻機(jī)械化初加工研究較多的是纖維剝制，現(xiàn)有的剝麻裝備以中、小型裝置為主，僅有的幾款大型剝麻裝置也是在劍麻和亞麻剝麻機(jī)的基礎(chǔ)上改進(jìn)研發(fā)，纖維剝制技術(shù)中的莖稈—纖維—機(jī)具相互作用機(jī)理等基礎(chǔ)研究仍然處于起步狀態(tài)[8]；工業(yè)大麻籽粒脫粒清選等初加工裝備，在紅麻等其他作物脫粒清選裝備基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)研發(fā)；工業(yè)大麻花葉分離和花葉聯(lián)合收獲加工等技術(shù)的研究仍處于空白階段[9]。工業(yè)大麻收獲與初加工技術(shù)研究的滯后，導(dǎo)致工業(yè)大麻主產(chǎn)區(qū)的種植面積出現(xiàn)下降趨勢，提高工業(yè)大麻機(jī)械化初加工技術(shù)水平成為當(dāng)前工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然途徑[10-11]。

本文詳細(xì)梳理和總結(jié)了國內(nèi)外工業(yè)大麻初加工技術(shù)及裝備的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)，綜述了工業(yè)大麻纖維剝制加工技術(shù)及裝備、花葉分離和秸稈炭化技術(shù)及裝備、聯(lián)合收獲加工技術(shù)及裝備的作業(yè)原理、作業(yè)特點和現(xiàn)有裝備，分析了中國工業(yè)大麻初加工技術(shù)面臨的問題與難點，提出了工業(yè)大麻初加工技術(shù)及裝備的發(fā)展建議，以期實現(xiàn)工業(yè)大麻初加工全程機(jī)械化，并向自動化和智能化方向發(fā)展提供參考。

1 工業(yè)大麻結(jié)構(gòu)組成和初加工工藝

1.1 工業(yè)大麻結(jié)構(gòu)組成和用途

工業(yè)大麻是大麻科大麻屬一年生草本植物，國際上又稱“漢麻”，指四氫大麻酚含量低于0.3%的大麻，不同地區(qū)的生態(tài)條件和不同品種特性，工業(yè)大麻植株差異很大，高度一般在1.5～5.0 m之間，莖粗在60～450 mm之間[12-13]。工業(yè)大麻植株自上而下分別為籽粒、莖稈、葉片和根系；工業(yè)大麻莖稈為不規(guī)則圓形桿狀結(jié)構(gòu)，莖稈切斷面從外至內(nèi)依次為脆皮層、韌皮纖維層、木質(zhì)部和中心髓部如圖1所示[14-15]。

圖1 工業(yè)大麻莖稈

工業(yè)大麻籽粒可制成高檔食用油、大麻籽和大麻籽食品，可用于化妝品，亦可提煉生物柴油。工業(yè)大麻莖稈主要分為纖維用、麻骨用和整稈利用，工業(yè)大麻纖維屬天然纖維，具有透氣、散濕、耐熱等性能，是繩索制品、造紙和紡織等的原材料；麻骨可用于生產(chǎn)塑料、復(fù)合材料和食用菌基質(zhì)等；整稈可用于造紙、制造活性炭和汽車內(nèi)飾件等。工業(yè)大麻根系可生產(chǎn)各種生物燃料和用于土壤改良。工業(yè)大麻葉片和花穗可提取藥物，用于提取CBD，亦可用于生產(chǎn)動物飼料和肥料[16-18]。因此，工業(yè)大麻的“籽、稈、花、葉、皮、根”都可實現(xiàn)綜合利用，產(chǎn)業(yè)鏈條可延伸到紡織、建筑、食品和生物醫(yī)學(xué)等多個行業(yè)[19-20]。

1.2 工業(yè)大麻機(jī)械化初加工工藝

工業(yè)大麻初加工技術(shù)是指對工業(yè)大麻進(jìn)行纖維剝制、花葉分離、莖稈切碎打捆、籽粒清選和短纖維提取等不改變工業(yè)大麻內(nèi)在成分的加工。根據(jù)生產(chǎn)應(yīng)用需要，現(xiàn)有的工業(yè)大麻初加工技術(shù)主要分為：纖維剝制技術(shù)、花葉分離技術(shù)、秸稈炭化技術(shù)和聯(lián)合收獲加工技術(shù)等[10, 21]。

2 工業(yè)大麻纖維剝制技術(shù)

工業(yè)大麻纖維剝制技術(shù)是指通過剝麻裝置初步去除纖維上的脆皮層和膠質(zhì)層后獲取韌皮纖維層的纖維，獲取的纖維以供生產(chǎn)應(yīng)用。該技術(shù)主要包括鮮莖剝皮、干莖打麻和短纖維提取加工等技術(shù)。鮮莖剝皮技術(shù)是指從田間收獲后的工業(yè)大麻莖稈未經(jīng)烘干、漚曬等處理直接用來剝制纖維，獲取的纖維含雜率較低、單纖維強(qiáng)度高且出麻率高，但纖維含膠率較高；干莖打麻技術(shù)是指工業(yè)大麻收獲期通過收割裝備將莖稈切割后整齊鋪放至田間，通過2～4個月的晾曬和漚麻，達(dá)到莖稈初步脫膠后再通過打麻技術(shù)獲取纖維，獲取的纖維含膠率較低，但纖維含雜率較高；短纖維提取技術(shù)是指從干莖打麻技術(shù)獲取纖維后的麻屑混合物中分別提取短纖維和麻屑、并實現(xiàn)短纖維及麻屑的加工和清潔[11]。

2.1 工業(yè)大麻鮮莖剝皮技術(shù)與裝備

21世紀(jì)初期，英國Hobson等研制出工業(yè)大麻鮮莖剝麻裝置，主要由碾壓光棍、剝麻輥、喂入托板和針狀輥等組成；該裝置第1對光棍碾壓和夾持工業(yè)大麻莖稈，后續(xù)3對轉(zhuǎn)速依次提高的剝麻輥完成莖稈的碾壓、折斷和皮骨初步分離，1對針狀滾筒實現(xiàn)纖維分離[22-23]。該機(jī)對脫膠和未脫膠工業(yè)大麻的試驗結(jié)果表明：兩者產(chǎn)出的纖維其產(chǎn)量、長度和強(qiáng)度相同；脫膠和未脫膠莖稈剝制的纖維含雜率分別為2%和4%，脫膠后莖稈剝制的纖維色澤好且真菌數(shù)量低，適合在紙漿產(chǎn)品和復(fù)合材料中應(yīng)用。2010年，加拿大曼尼托巴大學(xué)研制出采用落錘沖擊法的撞擊篩分式工業(yè)大麻剝麻裝置，該裝置主要由沖擊錘、導(dǎo)向套、模子和篩分器等組成，模子橫截面是錘子的9倍，沖擊錘對模子內(nèi)的工業(yè)大麻莖稈沖擊9次，可實現(xiàn)盡可能均勻的沖擊模具中的工業(yè)大麻莖稈，試驗結(jié)果表明，在篩分條件下，沖擊能量為1 525 J時，纖維得率為22%，纖維脫落指數(shù)達(dá)到90%[24]。

中國人民解放軍總后勤部軍需裝備研究所軍用漢麻材料研究中心聯(lián)合云南某公司研制出6BMF-28A1漢麻鮮莖皮稈分離機(jī)。該機(jī)主要由喂料斗、雙滾筒剝麻輥、動力裝置和機(jī)架等組成，實現(xiàn)工業(yè)大麻的人力反拉式鮮莖皮稈分離，該機(jī)作業(yè)含雜率低，出麻率高，但勞動強(qiáng)度大，作業(yè)工效較低。表1所示為國內(nèi)典型工業(yè)大麻鮮莖剝皮裝備。

2.2 工業(yè)大麻干莖打麻技術(shù)與裝備

黑龍江某公司研制的6BY-870型亞麻打麻聯(lián)合機(jī)，進(jìn)一步改進(jìn)優(yōu)化后，目前可用來加工經(jīng)雨露脫膠后的工業(yè)大麻[28]。該機(jī)主要由鋪麻臺、喂入裝置、碎莖裝置、打麻裝置(4套)、換向裝置(2套)、纖維輸出裝置、除塵系統(tǒng)、麻屑輸送系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和電控系統(tǒng)等組成；工業(yè)大麻干莖稈通過該機(jī)的鋪麻臺、喂入裝置、稍部碎莖裝置、換向裝置、根部碎莖裝置、打麻裝置和纖維輸出裝置等工藝流程實現(xiàn)工業(yè)大麻纖維剝制，工業(yè)大麻干莖加工量1～1.5 t/h，長麻率可達(dá)10%～15%。

隨著工業(yè)大麻纖維在紡織、無紡布和造紙等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，纖維用工業(yè)大麻在全球的種植面積逐年擴(kuò)大的同時也呈現(xiàn)農(nóng)場化和規(guī)模化發(fā)展，因而對工業(yè)大麻干莖打麻裝備的需求日益迫切[29]，表2所示為國內(nèi)外典型的工業(yè)大麻干莖打麻裝備。

表1 國內(nèi)典型工業(yè)大麻鮮莖剝皮裝備Tab. 1 Examples of industrial hemp fresh stem stripping equipment

表2 國內(nèi)外典型工業(yè)大麻干莖打麻裝備Tab. 2 Examples of industrial hemp dry stem decorticator

2.3 工業(yè)大麻短纖維提取加工技術(shù)與裝備

纖維和麻屑混合物占工業(yè)大麻物料質(zhì)量的50%～60%，通過干莖打麻機(jī)剝制的纖維最多僅占30%。目前，收獲的大約50%大麻纖維碎屑的處理需要高效的碎片處理和清潔技術(shù)。清潔優(yōu)質(zhì)的麻屑不僅可以用作動物飼料，還可用作刨花板或復(fù)合材料生產(chǎn)原料[33]。

德國萊布尼茨農(nóng)業(yè)工程研究所研制出短纖維提取清潔裝備，纖維麻屑的混合物通過旋轉(zhuǎn)葉輪等的綜合作用，僅需一個處理步驟，就能分離出清潔的麻屑、麻絨以及較好的短纖維，解決了傳統(tǒng)分級技術(shù)分離不干凈的問題[34]。國內(nèi)，生產(chǎn)上還有一種用于工業(yè)大麻、亞麻和胡麻等下腳料和亂麻等一次性加工的機(jī)械，俗稱“二粗加工機(jī)械”[11]；該類機(jī)械能從中分離(提取)含雜為5%～25%的短纖維，在生產(chǎn)中應(yīng)用較廣泛；整機(jī)重量2.4 t，配套功率11～15 kW，生產(chǎn)率可達(dá)1.5～2 t/h。

2009年，加拿大馬尼托巴大學(xué)生物工程系研究了工業(yè)大麻剝制后纖維的提煉問題[35]，設(shè)計出實驗室用行星式球磨機(jī)，用以加工處理剝制后的纖維。使用該機(jī)械，在不同磨削速度和研磨時間下，得到細(xì)度不同的精纖維，短纖維研磨后被處理成糠；磨削縮短了纖維長度，但顯著提高了纖維細(xì)度；結(jié)果表明，通過研磨方法，處理二粗纖維是可行的。

3 工業(yè)大麻花葉分離和秸稈炭化技術(shù)

3.1 工業(yè)大麻花葉分離技術(shù)與裝備

美國某公司研制出花頭分離機(jī)(Mother Bucker)[36]，主要由花頭脫離機(jī)箱、驅(qū)動電機(jī)、控制器、集料箱、機(jī)架和輪胎構(gòu)成；其中花頭脫離機(jī)箱主要由脫葉面板和對輥式夾持滾筒構(gòu)成，脫葉面板上設(shè)計多個不同直徑模具孔以匹配不同直徑的莖稈，模具孔周邊設(shè)計環(huán)形切刀用于剝離莖稈上的花葉，該機(jī)操作簡單而有效，單人作業(yè)工效可達(dá)68 kg/h。隨著生產(chǎn)和市場的需求，MUNCH Machine公司進(jìn)一步研制出作業(yè)工效更高的雙花頭分離機(jī)和輸送帶式花頭分離機(jī)。

美國某公司研制出工業(yè)大麻花葉分離集成生產(chǎn)線[37]，可一次完成工業(yè)大麻莖稈夾持輸送、花葉剝離、花葉清選和花葉收儲等工序，該生產(chǎn)線可加工處理長度超過3 m的工業(yè)大麻莖稈，且花葉剝離率超過95%。生產(chǎn)線的主要作業(yè)過程：帶花葉莖稈的夾持輸送、莖稈上花葉剝離、主莖稈的輸送及收儲、花葉中夾雜的主莖稈分離、去除短莖稈、短莖稈上花葉剝離和花葉集中收儲。

3.2 工業(yè)大麻秸稈炭化技術(shù)與裝備

工業(yè)大麻和紅麻等作物的秸稈質(zhì)量輕、可燃性好，是制作煙花爆竹碳粉的良好材料，市場價格較好，開發(fā)潛力大。肇東某公司自主研制的“不等徑連續(xù)回轉(zhuǎn)式碳化爐”為主體的秸稈自動化成套炭化設(shè)備[6, 11]；麻稈自動化炭化成套設(shè)備充分利用秸稈氣化爐的原理、連續(xù)式炭化原理、流化床原理、干餾式炭化原理自動裝置及多種新技術(shù)，可保證麻類等秸稈從喂料到炭粉連續(xù)化生產(chǎn)；設(shè)備具備節(jié)能、環(huán)保高效的優(yōu)勢，無污染、零排放，該設(shè)備廢氣廢水的排放量符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；炭粉生產(chǎn)率6 t/d，消耗麻類等秸稈24 t/d，單機(jī)年處理秸稈超過200 kt。

4 工業(yè)大麻聯(lián)合收獲加工技術(shù)

自21世紀(jì)初期開始，國內(nèi)外對以工業(yè)大麻等纖維為原料的天然纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的需求越來越多，促進(jìn)了工業(yè)大麻聯(lián)合收獲加工技術(shù)的高速發(fā)展；工業(yè)大麻聯(lián)合收獲加工技術(shù)主要包括纖維收剝一體化技術(shù)、莖稈撿拾纖維分離技術(shù)和纖維集成生產(chǎn)技術(shù)等[38-41]。

4.1 工業(yè)大麻纖維收剝一體化技術(shù)與裝備

纖維用工業(yè)大麻的收獲加工工藝流程一般為：割曬、雨露脫膠、翻麻、撿拾、運輸、切斷、打麻和清選，撿拾后的大麻莖稈從種植地運送到固定地點，進(jìn)行集中剝制打麻，增加了運輸成本和場地成本；為此，國內(nèi)外的科研院所和企業(yè)探索研究工業(yè)大麻纖維收獲剝制一體化作業(yè)技術(shù)[10]。

中國人民解放軍總后勤軍需裝備研究所軍用漢麻材料研究中心研制出自走式工業(yè)大麻收割及纖維剝制一體機(jī)，該機(jī)主要由廂式割臺、割刀、縱向輸送裝置、剝麻裝置、排渣裝置、纖維集儲裝置、動力底盤和駕駛室等組成，該機(jī)一次作業(yè)可完成工業(yè)大麻的莖稈收割、輸送、纖維剝制和麻骨麻葉等成條鋪放等作業(yè)工序，實現(xiàn)剝制后纖維的一機(jī)集儲，麻骨、麻葉等廢屑成條鋪放至機(jī)器后方。

澳大利亞某公司研制出HD-3型工業(yè)大麻收剝作業(yè)一體機(jī)，主要由收割平臺、輸送裝置、剝麻裝置、集料裝置和動力系統(tǒng)等組成；該機(jī)收割平臺完成工業(yè)大麻莖稈的切割和撿拾，輸送裝置將莖稈輸送至剝麻裝置完成纖維的剝制，2套集料裝置分別收集纖維和麻骨。剝麻裝置安裝在收割平臺上，收割平臺被拖拉機(jī)以偏置方式拖拽，整機(jī)的動力需95 kW以上，作業(yè)工效可達(dá)1 hm2/h。

4.2 工業(yè)大麻莖稈撿拾纖維分離技術(shù)

21世紀(jì)初期，加拿大曼尼托巴大學(xué)研制出牽引式工業(yè)大麻纖維分離機(jī)，主要由撿拾裝置、切割剝制裝置、喂入裝置、分離裝置、纖維集料箱、麻屑集料箱和動力機(jī)構(gòu)等組成，其切割剝制裝置中設(shè)計有圓柱形分離刀盤，3套原始刀和9套傾斜安裝在刀盤上的打麻刀，通過對工業(yè)大麻的切斷、打擊、梳理等作業(yè)以實現(xiàn)纖維剝制[42]；該機(jī)掛接在拖拉機(jī)上行進(jìn)大麻莖稈撿拾，并對莖稈進(jìn)行剝制分離、清潔，可直接在田間加工處理大麻莖稈，降低了莖稈運送和場地存放的成本。

4.3 工業(yè)大麻纖維集成生產(chǎn)技術(shù)

德國萊布尼斯農(nóng)業(yè)工程研究所設(shè)計出一套工業(yè)大麻纖維生產(chǎn)線，可一次完成工業(yè)大麻莖稈捆的預(yù)處理(包括撿拾、切斷和莖稈中雜質(zhì)去除等工序)、纖維剝制、纖維的清潔、纖維和麻骨碎屑分別收集等工序，可生產(chǎn)加工直徑達(dá)1.8 m的圓捆和各種尺寸的方捆[43]。該生產(chǎn)線的主要工藝流程：切開莖稈捆并預(yù)切斷莖稈，去除籽、葉、沙石和金屬等其他雜質(zhì)，測定并計量莖稈體積量，剝制纖維，清潔莖稈，梳理和疏松纖維，短纖維和麻屑的分離，去除短纖維和除塵設(shè)備清理廢氣和粉塵等。

工業(yè)大麻現(xiàn)代錘磨式生產(chǎn)線需要11道工序，生產(chǎn)線較長且分散產(chǎn)生的麻屑等混合物不利于收集。德國萊布尼斯農(nóng)業(yè)工程研究所研究纖維和麻屑分離的新技術(shù)，不斷優(yōu)化完善工業(yè)大麻纖維生產(chǎn)線，2008年研制出新一代工業(yè)大麻纖維生產(chǎn)線[44]；新一代加工生產(chǎn)線，增加莖稈預(yù)處理工序的同時減少了纖維剝制工序，整個生產(chǎn)線僅需7道作業(yè)工序，極大程度縮短加工線并提高加工效率。

新一代工業(yè)大麻纖維生產(chǎn)線的核心技術(shù)為莖稈包切斷裝置和錘式剝麻裝置。研制出2款方捆莖稈包切斷裝置和圓捆莖稈包切斷裝置；錘式剝麻裝置是基于上一代生產(chǎn)線中的擺錘式粉碎機(jī)原理研制，主要由頂部擋板、剪切板、指板、攪拌器和分離篩等組成，該裝置能實現(xiàn)工業(yè)大麻莖稈纖維的剝制，長、短纖維和麻屑的初步分離，其良好的纖維剝制和篩分效果可有效保障下道工序中纖維清潔更簡單高效，通常情況下，該裝置作業(yè)后僅需一個清潔階段即可實現(xiàn)纖維中含雜率低于2%。

5 存在問題與發(fā)展趨勢

5.1 工業(yè)大麻初加工技術(shù)面臨的問題

中國是世界上工業(yè)大麻種植面積和產(chǎn)量最大的國家之一，中國工業(yè)大麻生產(chǎn)技術(shù)體系正處于振興發(fā)展階段，但與國外發(fā)達(dá)國家相比，尤其是與工業(yè)大麻政策開放度較高的國家相比，中國工業(yè)大麻初加工技術(shù)存在一定的差距，存在的具體問題如下。

1) 工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)化程度低，制約著工業(yè)大麻機(jī)械化初加工技術(shù)發(fā)展速度。中國黑龍江、云南、廣西、山東、遼寧和山西6省市工業(yè)大麻種植面積占全國90%以上，初步形成一批集中連片的工業(yè)大麻種植基地。但中國的工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)化程度仍然較低，為數(shù)不多的從事工業(yè)大麻生產(chǎn)的企業(yè)基本上是中、小型企業(yè)，生產(chǎn)主體多以個體經(jīng)營者為主，種植環(huán)境較為復(fù)雜，經(jīng)營規(guī)模較小，多樣的生產(chǎn)規(guī)模和種植管理模式，嚴(yán)重制約著工業(yè)大麻機(jī)械化初加工技術(shù)的發(fā)展；此外，工業(yè)大麻初加工技術(shù)存在著研發(fā)集成不夠、推廣力度小等問題，也嚴(yán)重制約著工業(yè)大麻機(jī)械化初加工技術(shù)的發(fā)展速度。

2) 基礎(chǔ)性研究落后，工業(yè)大麻生產(chǎn)工藝與機(jī)械化生產(chǎn)技術(shù)聯(lián)動性差。中國工業(yè)大麻初加工機(jī)械雖然經(jīng)過了多年發(fā)展，但是針對工業(yè)大麻初加工技術(shù)的基礎(chǔ)研究、植物—機(jī)械相互作用系統(tǒng)理論和共性技術(shù)研究還比較缺乏，尚未形成企業(yè)創(chuàng)新機(jī)制，對國外技術(shù)和裝備的依賴性重。雖然大部分初加工環(huán)節(jié)有機(jī)型覆蓋，但多為單一機(jī)型，可供用戶選擇的范圍較窄，甚至出現(xiàn)“無機(jī)可用”，工業(yè)大麻生產(chǎn)工藝與機(jī)械化初加工聯(lián)動性差，嚴(yán)重降低了生產(chǎn)效率。

3) 工業(yè)大麻機(jī)械化初加工裝備適用性與可靠性低。中國工業(yè)大麻種植生產(chǎn)環(huán)節(jié)復(fù)雜，并且從現(xiàn)有的種植和生產(chǎn)規(guī)模分析，適合中國工業(yè)大麻初加工生產(chǎn)的中、小型機(jī)械裝備需求量較大；從技術(shù)角度和企業(yè)經(jīng)營來說，中、小型機(jī)械研發(fā)難度大、生產(chǎn)成本高且收益少，此外中國從事工業(yè)大麻機(jī)械研制的企業(yè)規(guī)模小，技術(shù)和經(jīng)濟(jì)力量薄弱，很難開展高端、大型和集成化的機(jī)械裝備研發(fā)，從而導(dǎo)致企業(yè)所生產(chǎn)的機(jī)械裝備無法適用各地區(qū)的生產(chǎn)要求；且在材料屬性和關(guān)鍵部件選用方面落后發(fā)達(dá)國家，所應(yīng)用的工業(yè)大麻初加工機(jī)械的適用性和可靠性都相對較低。

4) 工業(yè)大麻機(jī)械化初加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)展不均衡，存在技術(shù)短板。中國工業(yè)大麻初加工機(jī)械已經(jīng)發(fā)展多年，已基本覆蓋到鮮莖剝皮、干莖打麻、短纖維提取、花葉分離和秸稈炭化等工藝流程的各個環(huán)節(jié)，但工業(yè)大麻機(jī)械化初加工的各個環(huán)節(jié)發(fā)展并不均衡。在工業(yè)大麻纖維剝制方面(鮮莖剝皮和干莖打麻)和短纖維提取方面，相關(guān)的機(jī)械化技術(shù)水平發(fā)展相對成熟，但存在著工業(yè)大麻花葉分離、籽粒脫粒清選和秸稈炭化等薄弱環(huán)節(jié)，工業(yè)大麻機(jī)械化初加工過程存在短板，高效低損的專用工業(yè)大麻機(jī)械化初加工生產(chǎn)裝備仍然缺乏。

5.2 工業(yè)大麻機(jī)械化初加工技術(shù)發(fā)展趨勢

為提升中國工業(yè)大麻機(jī)械化初加工技術(shù)水平，進(jìn)而提高工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)競爭力，結(jié)合中國工業(yè)大麻生產(chǎn)的實際情況，提出中國工業(yè)大麻機(jī)械化初加工技術(shù)及裝備的發(fā)展趨勢。

1) 輕便型與大型工業(yè)大麻機(jī)械并存發(fā)展。中國工業(yè)大麻種植區(qū)域包括平原和丘陵山地等，其中以黑龍江和山東等為代表的遼闊地域和以云南和廣西等為代表的丘陵山地，不同區(qū)域的種植和生產(chǎn)規(guī)模完全不同；應(yīng)依據(jù)不同種植區(qū)域的生產(chǎn)環(huán)境和生產(chǎn)規(guī)模，結(jié)合不同區(qū)域生產(chǎn)條件和現(xiàn)狀，實現(xiàn)山地高效輕便型和大型工業(yè)大麻初加工機(jī)械并存發(fā)展，發(fā)展適宜的工業(yè)大麻機(jī)械化初加工技術(shù)體系。

2) 創(chuàng)新研發(fā)高效纖維剝制加工裝備。以研發(fā)低損高效的工業(yè)大麻機(jī)械化纖維剝制加工裝備為前提，開展莖稈—纖維—機(jī)具及關(guān)鍵部件的相互作用機(jī)理研究，提高機(jī)具及關(guān)鍵部件的可靠性和適應(yīng)性，同時加強(qiáng)工業(yè)大麻纖維剝制加工工藝與生產(chǎn)機(jī)械的聯(lián)動性，創(chuàng)新研發(fā)工業(yè)大麻高效纖維剝制加工技術(shù)及裝備，提高機(jī)器生產(chǎn)質(zhì)量和作業(yè)效率，促進(jìn)現(xiàn)有研究成果滿足生產(chǎn)的需求，開展大面積的推廣應(yīng)用。

3) 研發(fā)籽用工業(yè)大麻收獲加工裝備，填補(bǔ)工業(yè)大麻初加工機(jī)械空白。開展工業(yè)大麻籽粒聯(lián)合收獲加工技術(shù)的研發(fā)，重點突破工業(yè)大麻籽粒高效低損脫粒清選、籽粒脫殼等核心技術(shù)的創(chuàng)新研究，力爭短期內(nèi)形成自主研發(fā)的工業(yè)大麻籽粒脫粒清選裝備、脫殼機(jī)和聯(lián)合收獲加工裝備，填補(bǔ)中國工業(yè)大麻籽粒初加工裝備的研發(fā)空白，打破工業(yè)大麻籽粒初加工生產(chǎn)“無機(jī)可用”的局面。

4) 自主研發(fā)工業(yè)大麻花葉分離技術(shù)，滿足市場需求。目前歐美發(fā)達(dá)國家針對工業(yè)大麻花葉分離技術(shù)已實現(xiàn)中小型自動花葉分離裝備和全自動花葉分離生產(chǎn)線的成熟運用。針對中國云南、廣西等地藥用工業(yè)大麻發(fā)展需求，加強(qiáng)國外先進(jìn)技術(shù)的消化與吸收，開展創(chuàng)新研發(fā)，重點突破工業(yè)大麻全自動花葉分離技術(shù)及裝備的研發(fā)，以滿足產(chǎn)業(yè)日益發(fā)展壯大對工業(yè)大麻全自動花葉分離裝備的需求。

5) 實現(xiàn)工業(yè)大麻初加工機(jī)械自動化、智能化發(fā)展。國外發(fā)達(dá)國家的高端工業(yè)大麻初加工機(jī)械已經(jīng)廣泛采用了智能檢測與控制技術(shù)，其機(jī)、電、液和氣力驅(qū)動控制技術(shù)也普遍應(yīng)用于相關(guān)機(jī)械裝備中，這些技術(shù)的綜合應(yīng)用，一方面提高了工業(yè)大麻初加工機(jī)械的工作效率和作業(yè)進(jìn)度，另一方面實現(xiàn)了良好的人機(jī)交互環(huán)境，減輕了用工數(shù)量和勞動強(qiáng)度。國內(nèi)的工業(yè)大麻機(jī)械化初加工也將逐步面向自動化和智能化方向發(fā)展。

6 結(jié)論

隨著工業(yè)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，中國工業(yè)大麻初加工機(jī)械已從最初的被動仿制進(jìn)入到產(chǎn)品創(chuàng)新研發(fā)和基礎(chǔ)理論研究并舉發(fā)展，在工業(yè)大麻纖維剝制領(lǐng)域的鮮莖剝皮技術(shù)、干莖打麻技術(shù)和短纖維提取技術(shù)等研究已形成較成熟的技術(shù)體系，適應(yīng)不同作業(yè)模式的大、中、小型工業(yè)大麻纖維剝制機(jī)械正逐步形成規(guī)模。

通過系統(tǒng)綜述國內(nèi)外工業(yè)大麻初加工技術(shù)及裝備，詳細(xì)闡述了工業(yè)大麻纖維剝制加工、花葉分離、秸稈炭化和聯(lián)合加工等4個初加工核心技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動態(tài)；指出了中國工業(yè)大麻產(chǎn)業(yè)化程度低，生產(chǎn)工藝與機(jī)械化生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)展不均衡，存在技術(shù)短板；工業(yè)大麻初加工技術(shù)存在著基礎(chǔ)性研究落后，生產(chǎn)技術(shù)聯(lián)動性差、工業(yè)大麻初加工裝備適用性與可靠性低等問題。

因此，中國需要創(chuàng)新研發(fā)高效低損纖維剝制加工裝備，突破籽用工業(yè)大麻收獲加工技術(shù)與裝備，自主研發(fā)花葉分離裝備，輕便型與大型工業(yè)大麻初加工機(jī)械并存發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)大麻初加工機(jī)械自動化、智能化發(fā)展，降低機(jī)械裝備采購成本，促進(jìn)工業(yè)大麻初加工機(jī)械的高速發(fā)展，為提高農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)利益提供助力。