優化新疆機采棉加工工藝提高棉花品質的探討

文/杜衛東 王新麗 孫勇 湯明川

1 引言

隨著棉花機械化種植和生產技術的推廣應用，棉花機械化采摘及加工已成為棉花產業發展的主要趨勢。目前棉花機械化采摘在新疆已廣泛普及，新疆棉花主要以機采棉為主，以2020年為例，新疆棉花籽棉總產量1530萬噸，機采棉約1280萬噸，機采棉產量在新疆棉花總產量的占比達80%以上，已成為下游棉紡企業的主要用棉。機采棉有利于提高棉花采摘效率、增加經濟效益和節約成本，在推進棉花大面積種植、快速采摘及減輕勞動用工負擔等方面發揮了積極作用。但機采棉也給棉花加工帶來了一些新問題。由于機采棉種植模式、管理方式、加工工藝與傳統手摘棉不同，因此機采棉與傳統手摘棉相比在質量上存在一定差異。為改進和提高新疆機采棉質量，需要結合機采棉特征分析機采棉加工工藝及質量控制工作，并結合下游產業不同產品的質量需求，制定精細化管理措施，以適應棉花產業高質量發展的要求。

2 新疆機采棉質量特點及問題

新疆機采棉的質量特點主要表現在外觀特點和內在質量特點，其中外觀質量主要表現在顏色及含雜，內在質量主要包括長度、強度、馬克隆值、成熟度、短纖維率、雜質等。新疆機采棉的質量要從籽棉開始進行分析，無論是北疆棉還是南疆棉，籽棉質量與手摘棉質量相差約兩個等級。

（一）籽棉環節質量問題。人工采摘棉花可以根據棉花早中晚時期進行采摘，手摘棉可以細分出由于時間段和霜前霜后的影響而出現的籽棉顏色和含雜率的差異，而機械化采摘棉花是一次性采摘，無法做到棉花按早中晚期分別進行采摘，所以籽棉等級是一個混合等級。新疆氣溫溫差大，機采棉顏色會由于霜前霜后花的混雜而呈現一致性差、色澤暗淡無光的情況，在各種雜質的摻和和覆蓋下，機采棉籽棉的顏色變得較難確定，機采棉采摘原理是通過較大風力吸附一些未脫落掉的棉葉、棉殼以及田間未被清除的地膜雜質等，因此機采棉普遍存在葉屑、棉殼、棉稈、地膜異纖等雜質較多的現象，因此機采棉籽棉在分等分級上存在一定難度。

（二）棉花收購、加工環節的質量問題。新疆機采棉含雜率高、短纖維率高、長度及強度等指標較手摘棉下降，主要是機采棉加工工藝與手摘棉相比有著明顯區別，既沒有嚴格的籽棉分等分級，雜質又比較多，收購時難以做到按雜質多少分垛。棉花加工企業在加工機采棉時要求除雜要多，對不成熟棉花打擊力度要大，要加強清雜工序，加工工藝流程相應也長。這就會造成機采棉加工過程中在保證除雜效果、減少皮棉含雜率的同時，因過度打擊損傷棉花纖維，增加棉花短絨率，并影響棉花纖維長度整齊度等相關性能指標。

（三）棉花使用環節質量問題。機采棉的產量占比決定了下游紡織企業用棉主要以機采棉為主。紡織企業對所用棉花質量要求不斷提高，倒逼棉花加工企業在確保棉花采摘效率的同時，加強棉花質量指標控制，進一步提高機采棉質量。

下游紡企反映較多的棉花質量問題主要有：（1）棉花一致性的問題，紡企配棉要求棉花的一致性要好，配棉質量的穩定影響紡紗質量穩定，對大規模批量生產批量使用的棉紗，配棉質量穩定十分重要。目前機采棉集中采摘、隨采隨軋的模式，導致棉花一致性控制有一定難度，需要實施精細化分類管理。（2）高品質棉花較少，特別是高支、細支紗要求的雙28、雙29棉花較少，紡企在組織該類產品生產時，只能通過增加落棉控制質量，或者混合一定比例的長絨棉改善配棉，進而增加用棉成本。（3）棉花短纖維率問題，短絨率高的棉花會增大紡紗環節清梳聯工序的落棉，會引起紗線毛羽、棉結、變異類指標的質量控制難度。此外隨著下游棉紡企業的技術裝備水平不斷進步，高速度、自動化及智能化的紡織設備，對紡紗制成率有一定要求。棉花短纖維率高也會引起斷頭，影響加工效率和質量，需要予以關注。（4）棉花“三絲”問題。棉花三絲多一直是棉花使用環節反映較多的問題。新疆冬季長，春季較內地來得遲，氣溫晝夜溫差大，因此在棉花種植時使用地膜的情況比較普遍。地膜的廣泛應用也造成了新疆機采棉地膜性異性纖維數量較高。由于地膜易碎、顏色淺，在紡紗工序，無論是梳理、落物還是除塵方式都很難將地膜性異性纖維清除干凈，這也需要在棉花加工環節予以重點關注，應盡可能在加工棉花前做好人工“三絲”挑揀工作，消除加工隱患。

3 機采棉質量問題分析

機采棉出現的質量問題和棉花農業種植、棉花采摘方式以及棉花收購加工等各個環節都有關系。棉花農業種植包含棉花品種、栽培技術、種植氣候環境等環節，棉花農業種植包含的棉花品種問題經多年技術攻關已有所改進，但新疆棉花種植氣候環境問題是一個客觀問題，據統計，新疆機采棉花的種植到全部成熟時間，一般北疆為200天左右，南疆為220天左右，也就是說新疆北疆棉花的無霜期只有200天左右、南疆棉花生長的無霜期只有220天左右，內地棉花的生長成熟期比新疆墾區棉花的生長成熟期要早一個月，只要棉花品種合理，所有棉花從底部到頂部都將成熟，機采棉一致性將會得到很好改善。但新疆南北疆經常出現一些冰雹、極端低溫、極端高溫、極端干旱等天氣，即使在同一棉花種植區域也會出現離天山腳越近的區域因氣溫低棉花會晚熟的情況，同時在棉花生長季節新疆南疆和北疆氣溫差異3℃～5℃，造成南北疆棉花質量差異，加上機采棉雜質問題和地膜問題，在采摘環節無法避免，因此對于新疆機采棉的內在質量和外在質量控制，更需要在棉花加工環節進行工藝控制并實行精細化管理，以達到改進質量的效果。

棉花采摘方式趨向于機械化采摘已成為必然，采棉機的技術也在不斷革新，但棉花機采技術要求機械采收的籽棉采用“即采即軋即清理”的方式，只有這樣才能保證棉花的品級不降低或少降低。國內目前還基本采用籽棉散裝運輸和集中堆放的方式，運輸效率低，占用場地大，若水分未控制好，還會造成霉爛。

棉花加工涉及棉花加工設備、棉花加工工藝流程及加工過程管理等。為提高籽棉清理效率，改善皮棉外觀質量，各棉花加工企業往往在棉花加工過程中采用反復對籽棉進行多道清理的方法，但過度清雜對棉纖維造成損傷也是普遍現象，特別是自20世紀80年代后在機采棉加工中采用“大清大排”的工藝，增大了機械與棉花之間作用強度，對棉纖維的損傷直接造成皮棉中短纖維率增加、長度整齊度下降的現象。

2014年起實行的棉花目標價格補貼政策是按棉花交售重量補貼，棉花重量的計算和含雜、回潮有關，與質量無關。不考慮棉花質量則棉花優質優價無法得到體現，因此政策傳導對棉花種植及收加有較大影響。棉農選擇產量高的品種種植，棉花加工企業在設置加工工藝流程時普遍存在片面追求提高棉花等級，較少考慮與棉紡企業用棉質量需求相結合，關注更多的是機采棉除雜工序，而忽視了棉花其他品質，不利于新疆棉花產業的質量提升。

因此造成機采棉質量問題的原因有客觀原因，也有主觀原因，以及政策原因。以機采棉加工工藝為中間環節開展技術優化研究，以規范棉花收購及棉花皮棉加工工作，達到提高機采棉綜合品質的目的，十分必要。

4 機采棉加工工藝優化建議

機采棉中葉雜、鈴稈、滴灌帶、地膜、鳥羽毛含量較大且不易清除，對皮棉質量指標影響較大；機采棉加工對棉纖維損傷問題客觀存在；機采棉“三絲”含量問題仍未有效解決。針對以上問題，結合目前棉花采摘由人工采摘方式轉為采棉機采摘方式的現狀，為滿足市場需求與下游棉紡企業的質量要求，需要通過實踐對機采棉加工工藝進行優化改進。

一是改進機采棉清花工藝。機采棉的清花主要是為下游棉紡企業減少雜質，但隨著下游棉紡企業技術裝備水平的提高，清梳聯設備對棉花雜質的梳理能力明顯提高，紡企用棉更關注棉花短纖維率及“三絲”問題，因此棉花加工企業在籽棉清理工藝中根據需要選擇“先清強后清雜”或“不清強只清雜”的工藝路線，在籽棉清理工藝中盡量改善和減少機械對纖維的沖擊，在保證一定除雜效果的同時要減少短纖維產生。此外在棉花加工前對“三絲”進行挑揀，避免異性纖維進入加工環節。

二是提高加工設備裝配水平。通過引進新技術新設備，優化機采棉加工工藝，減少棉纖維損傷。以目前一些企業采用螺旋式葉雜清理機和籽棉異性纖維清理機為例，加工工藝流程改進并優化為：

籽棉地坑喂花機→螺旋式葉雜清理機→外吸籽棉卸料器→異性纖維清理機→內吸籽棉卸料器→烘干塔→鈴稈清理機→籽棉清理機→烘干塔→內吸籽棉卸料器→復式籽棉清理機→配棉絞龍→鋸齒軋花機→鋸齒皮清機→皮棉打包機。

通過原生產工藝增加螺旋式葉雜清理機，安裝在地上喂花機與重雜器之間，把螺旋式葉雜清理機作為棉花加工生產線的第一道清理程序，主要是針對籽棉中的大量塵土及葉雜，在進入后道籽清機之前能清除50%～60%以上的葉雜及土灰，減少土灰及葉雜進入車間籽棉清理設備內，減少皮棉雜質及工作環境塵土，對后道籽棉清理設備有較好保護作用，減低了后道籽棉清理的負荷及壓力，大大降低棉纖維長度損傷，做到了“優質、高效、低耗”的目的，也大大降低了粉塵排放，起到了很好的環保效果。

三是合理控制運動部件工作參數。控制棉花含雜率并減少棉花損傷，要注意清花刺釘滾筒速度控制，以及鋸片滾筒速度控制，轉速一般控制在650r/min～650r/min，同時還應根據籽棉的等級、含水率來合理調整轉速，通過合理軋花，保護棉纖維原有品質。合理設置運動各部件之間的間隙可減少棉纖維損傷。通常兩個喂棉羅拉之間的間隙要放大一點，喂棉羅拉與刺輥的間隙也增大，提高喂棉羅拉的轉速等

四是設置柔性化加工工藝。棉纖維的長度、成熟度、強力、色澤等自然特性，在籽棉加工時，不同品種、不同等級、不同長度的籽棉，不能混合加工，應分別制定加工工藝流程。對回潮高的籽棉要采用攤曬或烘干設備處理后軋花，對成熟度好、纖維粗、馬克隆值高的籽棉做到柔性軋棉，減少損傷，并針對不同批次棉花嚴格按照分垛堆放的要求，做好分類管理，分別加工，提高棉花一致性，改善機采棉雙28、雙29棉花的品質。

五是控制棉花加工前端收購環節。建立質量共治的模式，在棉花采摘前期采用單一設備對機采棉具有危害性的物質進行清理，在棉花交售環節對棉花建立質量追溯管理，控制籽棉質量，特別是嚴格落實三絲等異性纖維的控制，在源頭進行把控。通過規范棉花加工前端的工作流程，減少棉花加工質量問題。

六是構建棉花加工質量內控標準。發揮標準引領技術提升的積極作用，針對機采棉質量特征，結合國家有關棉花標準，建立企業內控標準體系，從工作流程上規范棉花加工質量管理工作。并不是所有的籽棉都可以加工成雙28、雙29的皮棉，也存在采摘后期質量較差的籽棉，可以對不同等級的棉花分別制定加工質量指標。

此外對GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：鋸齒加工細絨棉》標準中沒有考核，但下游棉紡企業關注的質量指標也應進行內控，如棉花短纖維率指標，一直是一項具有爭議的重要指標，目前國家有關棉花標準及棉花公證檢驗工作中都沒有考核該指標，棉花加工企業也不太重視該項指標。棉花短纖維率高不但影響棉花的加工速度和質量，而且影響紡紗質量和生產效率，下游棉紡企業在采購棉花時一直很關注該項指標。因此應通過制定內控標準對棉花短纖維率進行質量控制，以此通過棉花加工內控標準體系構建支持棉花質量的精細化管理。

七是提高責任意識，加強管理。落實加工過程質量管理，定期加強檢查維修鋸片滾筒、阻殼肋排及軋花肋條排等主要工作部件，以保證工藝達標，使各部件減少對棉纖維的損傷。控制棉花加工過程在線回潮率，通過進一步的細化管理，加強管理達到改進和提高新疆機采棉花質量的目的，從棉花品種到棉花加工都實行精心研究和控制，研究出適合新疆南北疆的機采棉花品種、種植條件、管理方式、采摘模式、加工工藝，為形成質量共治提供技術支持。

八是推進棉花目標價格和質量掛鉤，加以政策引導。完善棉花目標價格補貼政策，從政策上改變棉花補貼“重量不重質”的現象。積極研究探索新型棉花補貼方式，通過建立質量追溯體系，推動棉花生產流通中體現優棉優價、優質優補，在引導棉花種植者落實相同生態區域“一主兩輔”用種模式、規范棉花統一采摘交售、制定棉花加工內控質量標準等方面積極探索，利用現代信息技術，建立補貼與質量掛鉤追溯監管與服務體系，通過解決質量溯源問題，有效關聯棉花實際種植者、棉花加工企業、公證檢驗結果質量信息，實現皮棉到籽棉的精準對應追溯關系，確保補貼精準發放。以此引導和倒逼棉花實際種植者、棉花加工企業持續重視和提升棉花質量，提高新疆棉花產業市場競爭力。

5 結語

新疆是全國棉花種植面積及產量大省，也是機采棉產量大省，棉花采摘方式的變化帶來了新的棉花質量問題。特別在近些年個別企業片面追求機采棉加工后皮棉低雜質含量和經濟效益，采取了增加軋花機轉速、過度加工棉籽以及使用皮清機等工藝和方法，造成不同程度棉花品質下降，對下游產品質量及成本控制都有一定影響，隨著新型棉花加工設備技術水平的進步，優化棉花加工工藝已成為確保棉花質量的有效手段。在現階段新疆機采棉占比不斷增大的形勢下，加強機采棉加工精細化質量管控是推進機采棉質量提升的一項需要持續改進的工作，也是不斷發展的下游紡織產業質量提升的必然要求。