陳 啟，胡征宇，盧 霞，黃農(nóng)審，黃嬌連

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

通過對近年來江蘇、浙江、四川等地出口絲類商品質量統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)全國自動繅生絲等級有所提高的同時，清潔潔凈已成為影響生絲質量的主要因素［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、繅絲等多個環(huán)節(jié)均對生絲潔凈有所影響。提高生絲潔凈是一項系統(tǒng)工程，因此需要做好各個環(huán)節(jié)的工作［3］。筆者利用煙熏蠶繭的這種方法來研究蠶繭的內、中、外層繭絲結構形態(tài)和膠著點的狀態(tài);通過模仿蒸汽煮繭來觀察煮繭過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)上述兩組試驗了解蠶絲生產(chǎn)過程中潔凈產(chǎn)生的機理，然后根據(jù)試驗結果調整工廠生產(chǎn)過程中的相關工藝參數(shù)，最終提高生絲的等級。

1 試驗

1.1 試驗材料與儀器

干繭，火棉膠(中國上海燙金材料廠，化學純)、無水碳酸鈉(中國上海試劑總廠，分析純)、柴油燈、長頸漏斗、試管夾、蒸籠、針筒、紅墨水、溫度計、剪刀。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗一: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的繭子放入其中，持續(xù)煮10～15 min。3)將煮熟的繭子取出，對其進行索理緒，拉成正緒繭。4)點燃柴油燈，用試管夾夾住長頸漏斗，倒扣于火焰上方，使黑煙能夠更多地匯聚到一處。當漏斗細口處有大量黑煙冒出時，將繭子放在細口上，慢慢轉動繭子，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層，分別用同樣的方法得到蠶絲中層和內層繭絲的走向。

1.2.2 試驗二:模擬煮繭吐水狀態(tài)觀察

1)用針筒向干繭中注入紅墨水，注滿繭子內腔后用火棉膠將繭子針孔封住。2)待火棉膠風干后將繭子放入蒸籠，蓋上蓋子并插入溫度計使其懸浮在繭子上方，利用水蒸氣對繭子進行蒸煮(圖1)。3)當看到有紅墨水剛剛滲透出來的時候，記下溫度計的度數(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 結果與分析

2.1 繭絲走向形態(tài)分析

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

由圖2可以看出，同一層中，外層繭絲之間重疊較少，沒有內層繭重疊的那么混亂難以區(qū)分。其簡化圖表現(xiàn)出的區(qū)別是內層繭的膠著點明顯多于外層繭。根據(jù)內外層繭絲粗細差異而進行聯(lián)想，內層繭相對于外層繭，絲與絲之間的重疊機會更大，膠著點更多，導致網(wǎng)眼變小，使得水很難滲透進去，因而在煮繭過程中難以實現(xiàn)膨潤，從而導致繅絲離解困難，容易產(chǎn)生環(huán)颣，對生絲的潔凈問題造成很大的困擾。

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

圖3 蠶絲走向簡化圖Fig.3 Simplified diagram of silk trend

由圖3看出，蠶在吐絲時有其實只有一種形態(tài)，即8字型。相鄰兩個絲圈的對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，形成的膠著點也越少，鋪網(wǎng)形成的網(wǎng)眼也越大。繭絲的縱向長度用A表示，橫向長度用B表示，外層繭和內層繭的縱向長度A、橫向長度B幾乎沒有什么差異。

另外，繭子外層容易煮熟。因為外層繭絲結構較為松散，當煮繭的時間過長時，在煮熟過程中接觸高溫水蒸氣幾率大于內層繭絲。因此時間過長，外層繭絲會由于過度煮熟而產(chǎn)生糙塊。而繭子內層由于絲與絲之間的膠著點多，網(wǎng)孔較小，水蒸氣較難通過，其相對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外層差異是產(chǎn)生繭絲清潔凈度問題的根本原因。

2.2 蠶繭吐水狀態(tài)分析

圖4為蠶繭吐水過程示意。如圖4所示，煮繭設備中的繭子是還未加熱的初始狀態(tài)，加熱過程中，當溫度計示數(shù)上升到87℃時，繭子開始吐水。此時可以看到，繭子下半部分開始有少量紅墨水滲透出來，但是繭子上半部分顏色沒有改變;吐水1 min后，繭子下半部分開始有大量紅墨水滲透出來，顏色比開始吐水時的繭子更深，而上半部分顏色仍然沒有改變;2 min后繭子下半部分有大量的紅墨水滲透出來，顏色進一步加深，并且開始向上半部分蔓延，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，但是上半部分的繭子最終都沒有吐水。

從圖4可以看出，繭子吐水是從下半部分開始的，直至下半顆繭子吐水完全時，上半顆繭子依舊沒有發(fā)生吐水現(xiàn)象。在煮繭過程中，繭子在水蒸氣中吐水只會吐半顆，煮熟度不能均勻。煮熟時間較短，會造成繭子下半部正常膨潤，而上半部分偏生，這樣就會使得繭子下半部分解舒正常，而上半顆繭子沒有吐水，絲膠難以膨潤，從而產(chǎn)生環(huán)颣;煮繭時間適中，則使得上半顆繭子受蒸汽作用少量膨潤，下半顆繭子也未產(chǎn)生膨潤過度。此狀態(tài)是目前煮繭的一個平衡狀態(tài)，后面通過調整部吸水，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;然而若煮繭時間過長，則雖然繭子上半部分受蒸汽作用適度膨潤，但是下半部分會產(chǎn)生膨潤過度的狀態(tài)，其最終勢必會產(chǎn)生大糙［4］。

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

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

3 工藝改進

綜合上述試驗與分析，在原有生產(chǎn)工藝的基礎上，對工藝生產(chǎn)的方案進行了改造，通過不斷調整生產(chǎn)條件來提高生絲的清潔、潔凈分數(shù)。

原方案與改進方案中，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℃;繅絲車速185 r/min;車頭溫度80～84℃;運轉率96%;繅絲湯溫33℃;理緒溫度41～42℃。其他各方案數(shù)據(jù)變動對比如表1所示。

表1 各工藝參數(shù)對比Tab.1 Comparison of technological parameters

原工藝繭子的上車率比較高，且煮繭車速也較快，水質為弱堿性［5］，通過此工藝生產(chǎn)出來的生絲清潔分僅98分，潔凈分僅93.45分，只達到了4A級別(表2)。經(jīng)調整后，能達到5A或6A級。

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

3.1 方案一:調整繭子的上車率

通過不斷降低繭子的上車率，生絲的清潔和潔凈分數(shù)均有顯著提高。上車率的降低會不斷地剔除次繭［6］，包括黃斑繭、柴印繭和油繭。次繭的混入會導致生絲的清潔、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;柴印繭會使得蠶繭局部不易膨潤;油繭則是蛹油導致其具有疏水性，同樣使得蠶繭難以膨潤。因此通過不斷降低繭子的上車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，生絲等級能達到5A級別，說明降低繭子上車率的做法能有效提高生絲清潔程度。

3.2 方案二:調整煮繭車速和溶液的pH值

在方案一的基礎上，同時降低煮繭車速，并在低溫滲透部向溶液中加入酸。在降低上車率的同時降低煮繭車速，會使得煮繭時間延長。但是由于繭層間存在差異，外層繭較為稀松，容易膨潤;內層繭較為緊密，難以膨潤，因此勢必導致繭子內外層膨潤狀態(tài)的不一致。而在降低煮繭車速的同時，在低溫滲透部向溶液中加入酸，會使得溶液從原來的弱堿性調整為弱酸性，從而使蠶繭外層浸酸，以達到抑制外層繭絲膨潤的效果。再加上煮繭時間的加強，最終能夠使得繭子內外層間的煮熟狀態(tài)趨于一致，從而有效地提高生絲清潔程度。通過評分發(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、潔凈成績符合6A級標準。

3.3 方案三:調整出口部溫度

根據(jù)試驗一與試驗二所知，蠶繭的內、中、外層繭絲的膠著狀態(tài)存在著差異。外層容易潰爛，而內層相對于外層比較難以膨潤。煮繭機中，出口部和低溫滲透部對蠶繭內層繭絲膨潤幾乎沒影響。方案二由于加強了煮繭時間，因此會導致外層繭絲稍微過度膨潤。所以在方案二的基礎上，降低出口部溫度，并且稍微下調低溫滲透部溫度，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，在繅絲過程中由于進一步剔除了次繭，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，調整出口部溫度來提高繭子潔凈的做法是可行的。

4 結論

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

2)通過吐水試驗觀察發(fā)現(xiàn)，繭層吐水極不均勻。繭子下部分吐水量大，而上部分基本無吐水，從而導致繭子層內差異。

3)繭子層內、層間差異會影響生絲清潔凈度。偏熟影響清潔，偏生影響潔凈。

4)降低繭子上車率可以提高生絲的清潔凈度。

5)加強蒸煮并滴酸，可以在保護外層繭絲的同時增強內層的煮熟，有利于減少環(huán)颣、糙類的產(chǎn)生，能對潔凈產(chǎn)生有效作用。

6)根據(jù)煮繭適煮狀態(tài)與黑板成績，微調溫度出口部溫度，并且在繅絲中途進一步剔除次繭，也可有效提高生絲潔凈。

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