新疆北疆機(jī)采細(xì)絨棉加工在線皮棉回潮率與入庫(kù)含雜率關(guān)系初步研究

秦建鋒，賈勉，夏彬，孟永法

（1.中華全國(guó)供銷(xiāo)合作總社鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)研究所，鄭州 450004；2.河南輕工職業(yè)學(xué)院，鄭州 450000）

含雜率是棉花加工質(zhì)量要求之一，也是貿(mào)易中計(jì)算棉花公定質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)[1]。棉花含雜率過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致紡紗過(guò)程中落棉率增加，疵點(diǎn)增加，棉纖維可紡性降低和紡紗成本增加[2-3]。現(xiàn)階段新疆機(jī)采棉加工中， 棉花干燥熱源正由燃煤熱源向電熱源轉(zhuǎn)變，干燥成本增加。為控制棉花加工成本，部分棉花在加工過(guò)程中存在干燥不足的情況，導(dǎo)致機(jī)采棉清雜效率降低[4]，存在皮棉含雜率高于GB 1103.1－2012[5]規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)含雜率2.5%的現(xiàn)象。 因此，研究棉花含雜率的影響因素并降低棉花含雜率是現(xiàn)階段棉花加工行業(yè)亟待解決的技術(shù)難題。 徐守東等[6]對(duì)南北疆共4 個(gè)機(jī)采棉軋花廠抽取的1 080 個(gè)含雜率試驗(yàn)樣品測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)機(jī)采棉在未經(jīng)清理加工之前雜質(zhì)含量較高，但通過(guò)相關(guān)的加工工藝清理后，機(jī)采棉的含雜量逐漸下降，且不同工藝流程下，結(jié)果均趨向一致，最終的皮棉含雜率為2%左右。李孝華等[7]對(duì)比了棉花加工中不同工藝環(huán)節(jié)的棉花含雜率、上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度指標(biāo)，結(jié)果表明新疆機(jī)采棉加工工藝在清理雜質(zhì)的同時(shí)，降低了棉纖維的上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度，其中含雜率與棉纖維上半部平均長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)極顯著相關(guān)。 周萬(wàn)懷等[8]對(duì)比了棉花加工中每道工序前后棉花雜質(zhì)含量的變化趨勢(shì)，研究得出現(xiàn)行主流鋸齒加工工藝整體清理雜質(zhì)效果顯著，但部分籽棉清理工序和部分皮棉清理工序無(wú)顯著清理雜質(zhì)效果。

目前針對(duì)鋸齒機(jī)采細(xì)絨棉加工含雜率的研究主要集中在棉花加工過(guò)程的影響，而關(guān)于回潮率與皮棉入庫(kù)含雜率的關(guān)系研究尚未見(jiàn)報(bào)道。 為此，選取新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師2 條典型的機(jī)采細(xì)絨棉加工生產(chǎn)線2021 年度按批抽樣公檢數(shù)據(jù)， 忽略加工過(guò)程中除回潮率外其他因素的變化對(duì)皮棉含雜率的影響，研究在線皮棉回潮率與皮棉入庫(kù)含雜率的關(guān)系，分析皮棉入庫(kù)含雜率隨在線皮棉回潮率的變化，為降低含雜率、優(yōu)化棉花加工工藝和促進(jìn)棉花加工提質(zhì)增效提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 棉花加工工藝和清雜特點(diǎn)

所選取的2 條生產(chǎn)線采用了目前典型的4 臺(tái)MY171-17 型機(jī)采棉加工工藝，該工藝包括6MKM-20 喂花機(jī)、MQZY-15D 籽棉異性纖維清理、一道烘干、一道籽棉清理（MQZT-12 提凈式籽棉清理機(jī)和MQZX-12 傾斜式籽棉清理機(jī)）、二道烘干、二道籽棉清理（MQZX-12 傾斜式籽棉清理機(jī)和MQZH-12回收式籽棉清理機(jī)）、MY171-17 型軋花機(jī)、 一道MQPQ-3000 氣流式皮棉清理、 二道MQP-600×3000 鋸齒皮棉清理機(jī)和打包機(jī)[9]，設(shè)備生產(chǎn)廠家為山東天鵝棉業(yè)機(jī)械股份有限公司。

我國(guó)新疆植棉區(qū)的機(jī)采棉具有回潮率和含雜率高的特點(diǎn)[10]。 為提高清理效率，在每道籽棉清理前應(yīng)首先對(duì)籽棉進(jìn)行干燥。 通常回潮率越低，棉花清理效率越高，但過(guò)低的回潮率會(huì)增加對(duì)棉纖維的損傷，導(dǎo)致棉纖維長(zhǎng)度變短，長(zhǎng)度整齊度指數(shù)和斷裂比強(qiáng)度降低。

1.2 研究方法

選取新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第七師加工工藝相近的2 條鋸齒機(jī)采細(xì)絨棉生產(chǎn)線2021 年整個(gè)軋季的按批抽樣公檢數(shù)據(jù)， 生產(chǎn)線1 有效數(shù)據(jù)為163 組，生產(chǎn)線2 有效數(shù)據(jù)為180 組。數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)纖維質(zhì)量監(jiān)測(cè)中心。按批抽樣公檢數(shù)據(jù)包括在線皮棉回潮率、 入庫(kù)含雜率等。 在線皮棉回潮率嚴(yán)格按照GB/T 6102.2―2012 《原棉回潮率試驗(yàn)方法 電阻法》[11]進(jìn)行檢測(cè)，入庫(kù)含雜率檢驗(yàn)嚴(yán)格按照GB/T 6499―2012《原棉含雜率試驗(yàn)方法》[12]進(jìn)行。

影響成包皮棉含雜率的因素比較多，包括采收后籽棉含雜率、 加工過(guò)程的回潮率和設(shè)備類(lèi)型等。在棉花加工前將不同的籽棉混合堆垛，加工前籽棉的含雜率一致性較好，在10%左右，所選取的2 條生產(chǎn)線的設(shè)備類(lèi)型一致，并且棉花加工過(guò)程中設(shè)備參數(shù)保持不變， 故忽略采收后籽棉含雜率微小差異、設(shè)備差異等對(duì)成包皮棉含雜率的影響。 棉花加工過(guò)程中，影響成包皮棉含雜率的關(guān)鍵因素是各清理環(huán)節(jié)的棉花回潮率，影響清理環(huán)節(jié)棉花回潮率的因素包括烘干強(qiáng)度和加工前棉花回潮率，清理環(huán)節(jié)棉花回潮率的大小最終反映在皮棉回潮率的大小上，且皮棉回潮率檢測(cè)準(zhǔn)確性較好。因此，本研究擬分析皮棉回潮率與皮棉含雜率的關(guān)系。

為避免公檢入庫(kù)、存儲(chǔ)等因素對(duì)皮棉回潮率的影響， 采用打包過(guò)程中在線皮棉回潮率作為自變量，選擇皮棉入庫(kù)含雜率作為因變量。 由于回潮率檢測(cè)值通常保留1 位小數(shù)，對(duì)按批抽樣的回潮率沒(méi)有完全覆蓋每一個(gè)可能的回潮率值，并且回潮率檢測(cè)存在一定的誤差，為更好分析出在線皮棉回潮率與皮棉入庫(kù)含雜率的相關(guān)性，根據(jù)回潮率實(shí)際分布情況，按照回潮率間隔0.5 百分點(diǎn)將同一生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)分組如下： 組1 [4.0%，4.5%）、 組2 [4.5%，5.0%）、組3[5.0%，5.5%）、組4[5.5%，6.0%）、組5[6.0%，6.5%）。

采用Microsoft Excel 2016 軟件統(tǒng)計(jì)不同生產(chǎn)線每個(gè)在線皮棉回潮率組對(duì)應(yīng)的入庫(kù)含雜率。為保證樣本的代表性，采用拉依達(dá)檢驗(yàn)法去除每組內(nèi)的異常值（α＝0.01），頻數(shù)較少的組不包括在分析范圍之內(nèi)。采用單因素方差分析研究在線皮棉回潮率對(duì)皮棉入庫(kù)含雜率的影響，采用單變量皮爾遜相關(guān)（簡(jiǎn)稱(chēng)為Pearson 法）檢驗(yàn)兩者的相關(guān)性。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)得出的不同回潮率組對(duì)應(yīng)的含雜率，采用一元多項(xiàng)式回歸分析在線皮棉回潮率與入庫(kù)含雜率的關(guān)系。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析中，異常值處理、單因素方差分析、相關(guān)性檢驗(yàn)和回歸分析均使用Origin 2018 軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 在線皮棉回潮率與皮棉入庫(kù)含雜率分布

生產(chǎn)線1 和生產(chǎn)線2 的在線皮棉回潮率分布見(jiàn)圖1。 統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，生產(chǎn)線1 在線皮棉回潮率的中位數(shù)為5.50%， 平均值為5.517%， 最小值為4.5%，最大值為6.3%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.400%，90%分布在4.9%～6.2%； 生產(chǎn)線2 在線皮棉回潮率的中位數(shù)為5.4%，平均值為5.408%，最小值為4.3%，最大值為6.9%， 標(biāo)準(zhǔn)差為0.457%，90%分布在4.0%～6.0%。 從在線皮棉回潮率分布可以看出，這2 條生產(chǎn)線的在線皮棉回潮率均低于公定回潮率8.5%。

圖1 在線皮棉回潮率分布

生產(chǎn)線1 和生產(chǎn)線2 的皮棉入庫(kù)含雜率的分布見(jiàn)圖2。 統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，生產(chǎn)線1 皮棉入庫(kù)含雜率的中位數(shù)為2.5%，平均值為2.542%，最小值為1.8%，最大值為4.0%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.402%，90%分布在2.0%～3.2%， 生產(chǎn)線1 皮棉入庫(kù)含雜率高于2.5%的占比為43.293%；生產(chǎn)線2 皮棉入庫(kù)含雜率的中位數(shù)為2.4%， 平均值為2.437%， 最小值為1.7%，最大值為3.4%，標(biāo)準(zhǔn)差為0.368%，90%分布在1.9%～3.1%， 生產(chǎn)線2 皮棉入庫(kù)含雜率高于2.5%的占比為35.165%。

圖2 皮棉入庫(kù)含雜率分布

對(duì)比2 條生產(chǎn)線，生產(chǎn)線1 的在線皮棉回潮率均值、皮棉入庫(kù)含雜率均值和皮棉入庫(kù)含雜率高于2.5%的占比均高于生產(chǎn)線2。相比生產(chǎn)線2，生產(chǎn)線1 的在線皮棉回潮率均值高0.109 百分點(diǎn)， 皮棉入庫(kù)含雜率均值高0.105 百分點(diǎn)，皮棉入庫(kù)含雜率高于2.5%的占比高8.128 百分點(diǎn)。

2.2 在線皮棉回潮率與皮棉入庫(kù)含雜率的相關(guān)分析結(jié)果

分別對(duì)2 條生產(chǎn)線的皮棉入庫(kù)含雜率數(shù)據(jù)采用Shapiro-Wilk 法檢驗(yàn)，結(jié)果顯示皮棉入庫(kù)含雜率符合正態(tài)分布。 分別對(duì)2 條生產(chǎn)線，以在線皮棉回潮率為因素，以皮棉入庫(kù)含雜率為指標(biāo)，采用單因素方差分析，得出在0.05 水平下，不同在線回潮率皮棉的入庫(kù)含雜率顯著不同。 針對(duì)生產(chǎn)線1，單變量Pearson 法檢驗(yàn)結(jié)果顯示，在線皮棉回潮率與皮棉入庫(kù)含雜率呈正相關(guān)關(guān)系 （r＝0.369，P＜0.05）。針對(duì)生產(chǎn)線2，單變量Pearson 法檢驗(yàn)結(jié)果顯示，在線皮棉回潮率與皮棉入庫(kù)含雜率呈正相關(guān)關(guān)系（r＝0.263，P＜0.05）。

分別將生產(chǎn)線1 和生產(chǎn)線2 的數(shù)據(jù)按照回潮率間隔0.5 百分點(diǎn)分組統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)的皮棉入庫(kù)含雜率均值， 以在線皮棉回潮率每組組中值為自變量，以每組皮棉入庫(kù)含雜率均值為因變量，得出不同在線皮棉回潮率對(duì)應(yīng)的皮棉入庫(kù)含雜率（圖3）。 由圖3 可以看出，隨著在線皮棉回潮率的增加，這2 條生產(chǎn)線的皮棉入庫(kù)含雜率均呈連續(xù)上升趨勢(shì)。

圖3 不同在線皮棉回潮率對(duì)應(yīng)的皮棉入庫(kù)含雜率

2.3 皮棉回潮率與含雜率擬合關(guān)系

根據(jù)分組后數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果， 針對(duì)這2 條生產(chǎn)線，以在線皮棉回潮率組的組中值為自變量，以每組對(duì)應(yīng)的皮棉入庫(kù)含雜率平均值為因變量，進(jìn)行在線皮棉回潮率和皮棉入庫(kù)含雜率的回歸分析。

針對(duì)生產(chǎn)線1， 擬合結(jié)果為y1＝7.179 22－2.037 34x1＋0.215 90x12。 式中：x1為生產(chǎn)線1 的在線皮棉回潮率（%），y1為皮棉入庫(kù)含雜率（%）。 在0.05 顯著性水平下，F(xiàn)檢驗(yàn)顯著（F＝1 692.685），并且調(diào)整的多重判定系數(shù)為0.999 81，接近1，可判斷所建立的模型可靠程度較高。 由擬合方程可知，棉花加工中在線皮棉回潮率由4.7%增加到6.2%，皮棉入庫(kù)含雜率由2.371%增加到2.848%， 增加0.477百分點(diǎn)，在線皮棉回潮率每增加0.5 百分點(diǎn)，皮棉入庫(kù)含雜率平均增加0.159 百分點(diǎn)。

針對(duì)生產(chǎn)線2， 擬合結(jié)果為y2＝0.606 90＋0.376 04x2－0.005 38x22。 式中：x2為生產(chǎn)線2 的在線皮棉回潮率（%），y2為皮棉入庫(kù)含雜率（%）。 在0.05 顯著性水平下，F(xiàn)檢驗(yàn)顯著（F=380.014），并且調(diào)整的多重判定系數(shù)為0.994 75，接近1，可判斷所建立的模型可靠程度較高。 由擬合方程可知，棉花加工中在線皮棉回潮率由4.2%增加到6.2%，皮棉入庫(kù)含雜率由2.100%增加到2.726%， 增加0.626百分點(diǎn)， 即在線皮棉回潮率每增加0.5 百分點(diǎn)，皮棉入庫(kù)含雜率平均增加0.156 5 百分點(diǎn)。

3 討論

2 條生產(chǎn)線按批抽樣檢驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：生產(chǎn)線1 皮棉入庫(kù)含雜率高于2.5%的占比達(dá)到43.293%，生產(chǎn)線2 皮棉入庫(kù)含雜率高于2.5%的占比為35.165%；棉花加工中回潮率對(duì)皮棉入庫(kù)含雜率影響顯著；隨著在線皮棉回潮率的增加，皮棉入庫(kù)含雜率呈上升趨勢(shì)， 皮棉在線回潮率每增加0.5%，皮棉入庫(kù)含雜率增加0.158%左右。由此得出現(xiàn)階段，皮棉入庫(kù)含雜率高于2.5%的占比較大，需要進(jìn)一步優(yōu)化棉花加工工藝來(lái)降低皮棉入庫(kù)含雜率。 針對(duì)目前普遍采用的棉花加工工藝，僅從調(diào)控含雜率的角度出發(fā)， 將皮棉入庫(kù)含雜率控制在2.5%以下，根據(jù)皮棉在線回潮率與皮棉入庫(kù)含雜率的擬合關(guān)系， 需要將在線皮棉回潮率控制在5.5%以下?？紤]到新疆植棉區(qū)棉花加工過(guò)程中由籽棉清理環(huán)節(jié)到打包環(huán)節(jié)， 棉花回潮率下降1%左右，與5.5%在線皮棉回潮率對(duì)應(yīng)的籽棉清理環(huán)節(jié)的棉花回潮率在6.5%。 研究表明，適宜籽棉清理的棉花回潮率在5.5%左右[13]。 回潮率還對(duì)棉纖維長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)、斷裂比強(qiáng)度等品質(zhì)指標(biāo)有較為顯著的影響[14-15]。 當(dāng)皮棉回潮率低于7%時(shí)，隨著皮棉回潮率的增加，棉纖維長(zhǎng)度、長(zhǎng)度整齊度指數(shù)及斷裂比強(qiáng)度均呈上升趨勢(shì)[16-18]?？梢钥闯?，針對(duì)目前的新疆北疆機(jī)采棉加工工藝，僅通過(guò)控制回潮率降低皮棉入庫(kù)含雜率是不利于提高棉花加工質(zhì)量的。

分析得出，為了提高清雜效果，控制皮棉入庫(kù)含雜率不高于2.5%的標(biāo)準(zhǔn)， 降低加工過(guò)程對(duì)棉纖維的損傷，需要在保證清雜效果的同時(shí)，盡可能提高軋花前棉花回潮率。 研究表明，籽棉清理環(huán)節(jié)對(duì)籽棉的損傷小于皮棉清理環(huán)節(jié)[19]。 為減輕清理環(huán)節(jié)對(duì)棉纖維的損傷， 需要進(jìn)一步提高籽棉清雜效率，這就需要進(jìn)一步提高籽棉干燥強(qiáng)度，將二道烘干后的在線皮棉回潮率控制在6.5%以下， 接近適宜籽棉清理的棉纖維回潮率5.5%。 針對(duì)目前我國(guó)新疆典型的機(jī)采細(xì)絨棉加工工藝，為兼顧降低皮棉含雜率和減輕棉纖維物理?yè)p傷，既要適度提高烘干強(qiáng)度保證清雜效果，又要避免過(guò)度烘干。

4 結(jié)論

棉花加工過(guò)程中，在線皮棉回潮率對(duì)皮棉入庫(kù)含雜率的影響顯著，且兩者呈正相關(guān)，在線皮棉回潮率每增加0.5 百分點(diǎn)， 皮棉入庫(kù)含雜率增加約0.158 百分點(diǎn)。 針對(duì)目前我國(guó)新疆典型的機(jī)采細(xì)絨棉加工工藝， 為控制成包皮棉的含雜率≤2.5%，應(yīng)將在線皮棉回潮率控制在5.5%以下， 對(duì)應(yīng)二道烘干后棉花回潮率應(yīng)在6.5%以下。