优化新疆机采棉加工工艺提高棉花品质的探讨

文/杜卫东 王新丽 孙勇 汤明川

1 引言

随着棉花机械化种植和生产技术的推广应用，棉花机械化采摘及加工已成为棉花产业发展的主要趋势。目前棉花机械化采摘在新疆已广泛普及，新疆棉花主要以机采棉为主，以2020年为例，新疆棉花籽棉总产量1530万吨，机采棉约1280万吨，机采棉产量在新疆棉花总产量的占比达80%以上，已成为下游棉纺企业的主要用棉。机采棉有利于提高棉花采摘效率、增加经济效益和节约成本，在推进棉花大面积种植、快速采摘及减轻劳动用工负担等方面发挥了积极作用。但机采棉也给棉花加工带来了一些新问题。由于机采棉种植模式、管理方式、加工工艺与传统手摘棉不同，因此机采棉与传统手摘棉相比在质量上存在一定差异。为改进和提高新疆机采棉质量，需要结合机采棉特征分析机采棉加工工艺及质量控制工作，并结合下游产业不同产品的质量需求，制定精细化管理措施，以适应棉花产业高质量发展的要求。

2 新疆机采棉质量特点及问题

新疆机采棉的质量特点主要表现在外观特点和内在质量特点，其中外观质量主要表现在颜色及含杂，内在质量主要包括长度、强度、马克隆值、成熟度、短纤维率、杂质等。新疆机采棉的质量要从籽棉开始进行分析，无论是北疆棉还是南疆棉，籽棉质量与手摘棉质量相差约两个等级。

（一）籽棉环节质量问题。人工采摘棉花可以根据棉花早中晚时期进行采摘，手摘棉可以细分出由于时间段和霜前霜后的影响而出现的籽棉颜色和含杂率的差异，而机械化采摘棉花是一次性采摘，无法做到棉花按早中晚期分别进行采摘，所以籽棉等级是一个混合等级。新疆气温温差大，机采棉颜色会由于霜前霜后花的混杂而呈现一致性差、色泽暗淡无光的情况，在各种杂质的掺和和覆盖下，机采棉籽棉的颜色变得较难确定，机采棉采摘原理是通过较大风力吸附一些未脱落掉的棉叶、棉壳以及田间未被清除的地膜杂质等，因此机采棉普遍存在叶屑、棉壳、棉秆、地膜异纤等杂质较多的现象，因此机采棉籽棉在分等分级上存在一定难度。

（二）棉花收购、加工环节的质量问题。新疆机采棉含杂率高、短纤维率高、长度及强度等指标较手摘棉下降，主要是机采棉加工工艺与手摘棉相比有着明显区别，既没有严格的籽棉分等分级，杂质又比较多，收购时难以做到按杂质多少分垛。棉花加工企业在加工机采棉时要求除杂要多，对不成熟棉花打击力度要大，要加强清杂工序，加工工艺流程相应也长。这就会造成机采棉加工过程中在保证除杂效果、减少皮棉含杂率的同时，因过度打击损伤棉花纤维，增加棉花短绒率，并影响棉花纤维长度整齐度等相关性能指标。

（三）棉花使用环节质量问题。机采棉的产量占比决定了下游纺织企业用棉主要以机采棉为主。纺织企业对所用棉花质量要求不断提高，倒逼棉花加工企业在确保棉花采摘效率的同时，加强棉花质量指标控制，进一步提高机采棉质量。

下游纺企反映较多的棉花质量问题主要有：（1）棉花一致性的问题，纺企配棉要求棉花的一致性要好，配棉质量的稳定影响纺纱质量稳定，对大规模批量生产批量使用的棉纱，配棉质量稳定十分重要。目前机采棉集中采摘、随采随轧的模式，导致棉花一致性控制有一定难度，需要实施精细化分类管理。（2）高品质棉花较少，特别是高支、细支纱要求的双28、双29棉花较少，纺企在组织该类产品生产时，只能通过增加落棉控制质量，或者混合一定比例的长绒棉改善配棉，进而增加用棉成本。（3）棉花短纤维率问题，短绒率高的棉花会增大纺纱环节清梳联工序的落棉，会引起纱线毛羽、棉结、变异类指标的质量控制难度。此外随着下游棉纺企业的技术装备水平不断进步，高速度、自动化及智能化的纺织设备，对纺纱制成率有一定要求。棉花短纤维率高也会引起断头，影响加工效率和质量，需要予以关注。（4）棉花“三丝”问题。棉花三丝多一直是棉花使用环节反映较多的问题。新疆冬季长，春季较内地来得迟，气温昼夜温差大，因此在棉花种植时使用地膜的情况比较普遍。地膜的广泛应用也造成了新疆机采棉地膜性异性纤维数量较高。由于地膜易碎、颜色浅，在纺纱工序，无论是梳理、落物还是除尘方式都很难将地膜性异性纤维清除干净，这也需要在棉花加工环节予以重点关注，应尽可能在加工棉花前做好人工“三丝”挑拣工作，消除加工隐患。

3 机采棉质量问题分析

机采棉出现的质量问题和棉花农业种植、棉花采摘方式以及棉花收购加工等各个环节都有关系。棉花农业种植包含棉花品种、栽培技术、种植气候环境等环节，棉花农业种植包含的棉花品种问题经多年技术攻关已有所改进，但新疆棉花种植气候环境问题是一个客观问题，据统计，新疆机采棉花的种植到全部成熟时间，一般北疆为200天左右，南疆为220天左右，也就是说新疆北疆棉花的无霜期只有200天左右、南疆棉花生长的无霜期只有220天左右，内地棉花的生长成熟期比新疆垦区棉花的生长成熟期要早一个月，只要棉花品种合理，所有棉花从底部到顶部都将成熟，机采棉一致性将会得到很好改善。但新疆南北疆经常出现一些冰雹、极端低温、极端高温、极端干旱等天气，即使在同一棉花种植区域也会出现离天山脚越近的区域因气温低棉花会晚熟的情况，同时在棉花生长季节新疆南疆和北疆气温差异3℃～5℃，造成南北疆棉花质量差异，加上机采棉杂质问题和地膜问题，在采摘环节无法避免，因此对于新疆机采棉的内在质量和外在质量控制，更需要在棉花加工环节进行工艺控制并实行精细化管理，以达到改进质量的效果。

棉花采摘方式趋向于机械化采摘已成为必然，采棉机的技术也在不断革新，但棉花机采技术要求机械采收的籽棉采用“即采即轧即清理”的方式，只有这样才能保证棉花的品级不降低或少降低。国内目前还基本采用籽棉散装运输和集中堆放的方式，运输效率低，占用场地大，若水分未控制好，还会造成霉烂。

棉花加工涉及棉花加工设备、棉花加工工艺流程及加工过程管理等。为提高籽棉清理效率，改善皮棉外观质量，各棉花加工企业往往在棉花加工过程中采用反复对籽棉进行多道清理的方法，但过度清杂对棉纤维造成损伤也是普遍现象，特别是自20世纪80年代后在机采棉加工中采用“大清大排”的工艺，增大了机械与棉花之间作用强度，对棉纤维的损伤直接造成皮棉中短纤维率增加、长度整齐度下降的现象。

2014年起实行的棉花目标价格补贴政策是按棉花交售重量补贴，棉花重量的计算和含杂、回潮有关，与质量无关。不考虑棉花质量则棉花优质优价无法得到体现，因此政策传导对棉花种植及收加有较大影响。棉农选择产量高的品种种植，棉花加工企业在设置加工工艺流程时普遍存在片面追求提高棉花等级，较少考虑与棉纺企业用棉质量需求相结合，关注更多的是机采棉除杂工序，而忽视了棉花其他品质，不利于新疆棉花产业的质量提升。

因此造成机采棉质量问题的原因有客观原因，也有主观原因，以及政策原因。以机采棉加工工艺为中间环节开展技术优化研究，以规范棉花收购及棉花皮棉加工工作，达到提高机采棉综合品质的目的，十分必要。

4 机采棉加工工艺优化建议

机采棉中叶杂、铃秆、滴灌带、地膜、鸟羽毛含量较大且不易清除，对皮棉质量指标影响较大；机采棉加工对棉纤维损伤问题客观存在；机采棉“三丝”含量问题仍未有效解决。针对以上问题，结合目前棉花采摘由人工采摘方式转为采棉机采摘方式的现状，为满足市场需求与下游棉纺企业的质量要求，需要通过实践对机采棉加工工艺进行优化改进。

一是改进机采棉清花工艺。机采棉的清花主要是为下游棉纺企业减少杂质，但随着下游棉纺企业技术装备水平的提高，清梳联设备对棉花杂质的梳理能力明显提高，纺企用棉更关注棉花短纤维率及“三丝”问题，因此棉花加工企业在籽棉清理工艺中根据需要选择“先清强后清杂”或“不清强只清杂”的工艺路线，在籽棉清理工艺中尽量改善和减少机械对纤维的冲击，在保证一定除杂效果的同时要减少短纤维产生。此外在棉花加工前对“三丝”进行挑拣，避免异性纤维进入加工环节。

二是提高加工设备装配水平。通过引进新技术新设备，优化机采棉加工工艺，减少棉纤维损伤。以目前一些企业采用螺旋式叶杂清理机和籽棉异性纤维清理机为例，加工工艺流程改进并优化为：

籽棉地坑喂花机→螺旋式叶杂清理机→外吸籽棉卸料器→异性纤维清理机→内吸籽棉卸料器→烘干塔→铃秆清理机→籽棉清理机→烘干塔→内吸籽棉卸料器→复式籽棉清理机→配棉绞龙→锯齿轧花机→锯齿皮清机→皮棉打包机。

通过原生产工艺增加螺旋式叶杂清理机，安装在地上喂花机与重杂器之间，把螺旋式叶杂清理机作为棉花加工生产线的第一道清理程序，主要是针对籽棉中的大量尘土及叶杂，在进入后道籽清机之前能清除50%～60%以上的叶杂及土灰，减少土灰及叶杂进入车间籽棉清理设备内，减少皮棉杂质及工作环境尘土，对后道籽棉清理设备有较好保护作用，减低了后道籽棉清理的负荷及压力，大大降低棉纤维长度损伤，做到了“优质、高效、低耗”的目的，也大大降低了粉尘排放，起到了很好的环保效果。

三是合理控制运动部件工作参数。控制棉花含杂率并减少棉花损伤，要注意清花刺钉滚筒速度控制，以及锯片滚筒速度控制，转速一般控制在650r/min～650r/min，同时还应根据籽棉的等级、含水率来合理调整转速，通过合理轧花，保护棉纤维原有品质。合理设置运动各部件之间的间隙可减少棉纤维损伤。通常两个喂棉罗拉之间的间隙要放大一点，喂棉罗拉与刺辊的间隙也增大，提高喂棉罗拉的转速等

四是设置柔性化加工工艺。棉纤维的长度、成熟度、强力、色泽等自然特性，在籽棉加工时，不同品种、不同等级、不同长度的籽棉，不能混合加工，应分别制定加工工艺流程。对回潮高的籽棉要采用摊晒或烘干设备处理后轧花，对成熟度好、纤维粗、马克隆值高的籽棉做到柔性轧棉，减少损伤，并针对不同批次棉花严格按照分垛堆放的要求，做好分类管理，分别加工，提高棉花一致性，改善机采棉双28、双29棉花的品质。

五是控制棉花加工前端收购环节。建立质量共治的模式，在棉花采摘前期采用单一设备对机采棉具有危害性的物质进行清理，在棉花交售环节对棉花建立质量追溯管理，控制籽棉质量，特别是严格落实三丝等异性纤维的控制，在源头进行把控。通过规范棉花加工前端的工作流程，减少棉花加工质量问题。

六是构建棉花加工质量内控标准。发挥标准引领技术提升的积极作用，针对机采棉质量特征，结合国家有关棉花标准，建立企业内控标准体系，从工作流程上规范棉花加工质量管理工作。并不是所有的籽棉都可以加工成双28、双29的皮棉，也存在采摘后期质量较差的籽棉，可以对不同等级的棉花分别制定加工质量指标。

此外对GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：锯齿加工细绒棉》标准中没有考核，但下游棉纺企业关注的质量指标也应进行内控，如棉花短纤维率指标，一直是一项具有争议的重要指标，目前国家有关棉花标准及棉花公证检验工作中都没有考核该指标，棉花加工企业也不太重视该项指标。棉花短纤维率高不但影响棉花的加工速度和质量，而且影响纺纱质量和生产效率，下游棉纺企业在采购棉花时一直很关注该项指标。因此应通过制定内控标准对棉花短纤维率进行质量控制，以此通过棉花加工内控标准体系构建支持棉花质量的精细化管理。

七是提高责任意识，加强管理。落实加工过程质量管理，定期加强检查维修锯片滚筒、阻壳肋排及轧花肋条排等主要工作部件，以保证工艺达标，使各部件减少对棉纤维的损伤。控制棉花加工过程在线回潮率，通过进一步的细化管理，加强管理达到改进和提高新疆机采棉花质量的目的，从棉花品种到棉花加工都实行精心研究和控制，研究出适合新疆南北疆的机采棉花品种、种植条件、管理方式、采摘模式、加工工艺，为形成质量共治提供技术支持。

八是推进棉花目标价格和质量挂钩，加以政策引导。完善棉花目标价格补贴政策，从政策上改变棉花补贴“重量不重质”的现象。积极研究探索新型棉花补贴方式，通过建立质量追溯体系，推动棉花生产流通中体现优棉优价、优质优补，在引导棉花种植者落实相同生态区域“一主两辅”用种模式、规范棉花统一采摘交售、制定棉花加工内控质量标准等方面积极探索，利用现代信息技术，建立补贴与质量挂钩追溯监管与服务体系，通过解决质量溯源问题，有效关联棉花实际种植者、棉花加工企业、公证检验结果质量信息，实现皮棉到籽棉的精准对应追溯关系，确保补贴精准发放。以此引导和倒逼棉花实际种植者、棉花加工企业持续重视和提升棉花质量，提高新疆棉花产业市场竞争力。

5 结语

新疆是全国棉花种植面积及产量大省，也是机采棉产量大省，棉花采摘方式的变化带来了新的棉花质量问题。特别在近些年个别企业片面追求机采棉加工后皮棉低杂质含量和经济效益，采取了增加轧花机转速、过度加工棉籽以及使用皮清机等工艺和方法，造成不同程度棉花品质下降，对下游产品质量及成本控制都有一定影响，随着新型棉花加工设备技术水平的进步，优化棉花加工工艺已成为确保棉花质量的有效手段。在现阶段新疆机采棉占比不断增大的形势下，加强机采棉加工精细化质量管控是推进机采棉质量提升的一项需要持续改进的工作，也是不断发展的下游纺织产业质量提升的必然要求。