机采棉加工工艺研究与应用

■ 关纪培

〔邯郸金狮棉机有限公司，河北邯郸056046〕

机采棉加工工艺研究与应用

■ 关纪培

〔邯郸金狮棉机有限公司，河北邯郸056046〕

近十多年来，机采棉在新疆得到快速发展。从机采棉种植规模和实际机采面积看，新疆机采棉面积呈逐年增长的态势。据农业部门统计，2015年度新疆棉花种植面积190.4万hm2（2 856万亩），其中新疆兵团种植62.67万hm2（940万亩），机采模式种植面积接近100%，实际机采面积43.33万hm2（650万亩），机采率达68.8%；新疆地方种植127.47万hm2（1 912万亩），机采种植模式面积约有25%，实际机采面积在26万hm2（390万亩），机采率为20.4%。通过“机采棉”技术实现了棉花的“规模化种植、标准化生产、机械化采摘和全程机械化加工”，不仅解决了劳动力缺乏、人工成本高的问题，而且还使棉花生产取得了较好经济效益，满足了纺织工业的需求。随着国家棉花目标价格补贴政策的实施，新疆机采棉将得到稳步发展。

机采棉与手摘棉相比，存在颜色级别下降、长度变短、强度降低、轧工质量较差、异纤含量高、短纤含量增加等突出问题。中国棉纺织行业协会的调查显示，纺织企业对棉花质量的关注排序是：长度、马克隆值、断裂比强度、长度整齐度、异性纤维含量、短纤维含量、棉结等内在指标。机采棉如何达到棉纺织企业的用棉要求，棉花加工环节如何最大限度保持原棉品质，生产出适合纺织行业使用的优质皮棉，让棉花创造更多价值，是今后棉花加工行业需要重点研究的课题与任务。在棉花加工过程中提升皮棉加工质量的主要研究内容，一是机采棉加工工艺研究，二是机采棉加工设备研究。下面主要从机采棉加工工艺方面进行研究与探讨。

美国代表着棉花加工国际先进水平，美国的棉花生产已实现高度机械化和现代化。轧花厂加工的籽棉全部是机械采摘，机采棉含杂率4%～10%，工艺中配置四道籽清、三道皮清和两道烘干。

中国的机采棉加工工艺是参照美国加工工艺建立起来的，但中国机采棉种植模式、种植密度、品种、气候条件与美国有较大区别，与美国机采棉相比，具有含杂高、含水高、地膜等异性纤维含量高的特点，一般机采棉含杂率在8%～15%，回潮率一般在12%左右，这些因素都给机采棉的清理及加工带来困难。为使加工的皮棉达到棉花标准的要求，机采棉加工工艺中，配备了异纤清理机、四道籽棉清理机、三道皮棉清理机（包括一道气流皮棉清理、两道锯齿皮棉清理）、两道烘干，即4-3-2工艺。由于中国机采棉采摘后大部分采用运棉车散状运输，因此广泛应用散状籽棉喂料机实现自动喂料。

多年来受追求高产量、高衣分的品种及密植栽培模式的价值取向的影响，加上气候原因，2015年以来机采棉出现了纤维短、马克隆值高的突出问题。如何在加工环节减少对纤维的损伤，最大限度保持棉花的原生品质，成为完善工艺、改进设备的主要研发方向和核心目标追求。几年来的研究数据表明，皮棉清理设备对棉纤维长度的损伤明显高于籽棉清理机对纤维长度的损伤，而纺织行业更是对皮棉清理机的使用耿耿于怀，认为皮棉清理机只是改变了皮棉外观形态，降低了部分杂质含量，但却损伤了皮棉的内在指标，损伤了纤维长度，提高了短纤维含量。在上述4-3-2工艺中，如果去掉皮棉清理机或者改为单道皮棉清理机，机采棉加工的皮棉含杂量太高，外观形态也不能保证，使得轧工质量等级降低，也使颜色级受到影响，按照皮棉质量结算价差，影响了棉花加工企业的经济利益。基于上述问题，工艺完善的主要方向是在保证皮棉加工利益最大化的前提下，如何加强籽棉清理阶段的清理道次和力度，降低皮棉清理阶段的清理道次和力度，同时增加棉花调湿工艺环节，降低对棉纤维长度损伤，降低短纤维含量。

图1 美国大陆公司的棉花加工工艺流程

图2 机采棉加工工艺流程（4-3-2）

图3 完整机采棉加工工艺流程（5-3-2-2）

加强籽棉清理阶段的清理道次与力度，尝试配备五道籽棉清理机；为保证籽棉清理阶段较高的清杂效率，配备两道籽棉烘干机，降低籽棉回潮率，实现杂质与籽棉的高效分离；为减少烘干后的籽棉因回潮率低在轧花阶段对纤维长度的损伤，增加籽棉加湿工序，将籽棉回潮率调整到6.5%左右。经过几年的实践，通过采集的数据对比，机采棉加工工艺配置的主流方向是5-3-2-2工艺，即五道籽清，三道皮清、两道烘干、两道加湿（籽棉加湿、皮棉加湿）工艺。工艺中设置旁路系统，根据籽棉含杂率、回潮率高低，选择使用工艺中的设备，实现因花配车。

图3中的棉花异纤棉叶清理机是邯郸金狮棉机设计开发的新型组合式清理机，既能有效清除机采棉中的长三丝，又能有效清除地膜残片等细小三丝。由于配备了4个刺钉辊筒，在保证对籽棉充分开松，使籽棉形成沸腾状态的同时，还能清除机采棉中大量棉叶、不孕籽等杂质，该组合式清理设备安装于原籽棉自动喂料器位置，在不破坏原有车间工艺布局的基础上使五道籽清配置得以实现。

以上是笔者在机采棉工艺完善中的尝试与实践，如有不当之处，请业内人士批评指正。

“十二五”国家科技支撑计划项目（2015BAD19B04）棉花产后增值关键技术装备研发与产业化示范