桑蠶繭不同干燥工藝對繭絲質(zhì)量及品質(zhì)評價的影響

陳濤　宋江超　張美蓉　姚曉慧　伍冬平

摘要：為探究不同干燥工藝對蠶繭質(zhì)量和品質(zhì)的影響，制定蠶繭加工領(lǐng)域亟需的蠶繭干燥技術(shù)與蠶絲品質(zhì)評價技術(shù)規(guī)程，對供試的桑蠶鮮繭采用不同干燥工藝處理，比較鮮繭、半干繭、干繭及過干繭4個試驗組的蠶繭與繭絲質(zhì)量指標，即解舒率、繭絲纖度、清潔、潔凈、萬米吊糙次數(shù)及生絲表面觀察和紅外分析，評價不同試驗組的蠶繭與繭絲品質(zhì)。研究結(jié)果表明：鮮繭繅絲可提高解舒率，減少萬米吊糙次數(shù)，但鮮繭生絲的表面絲膠顆粒更加明顯，恰當?shù)暮胬O工藝處理更有助于補正繭質(zhì)，提高生絲品位。

關(guān)鍵詞：桑蠶繭;干燥工藝;蠶繭質(zhì)量;繭絲;品質(zhì)評價

中圖分類號：TS143. 214;S886.3

文獻標志碼：A 文章編號：1001-7003（2019）12-0066-06

引用頁碼：121110

2016年中國桑蠶鮮繭產(chǎn)量62. 41萬t，可生產(chǎn)生絲約8萬t[1]。雖然生絲總體質(zhì)量平穩(wěn)，但高等級產(chǎn)品尤其是6A級生絲的占比低。而高等級生絲對蠶繭原料質(zhì)量要求度高[2]，所以保證蠶繭原料的品質(zhì)顯得尤為重要。中國有優(yōu)質(zhì)桑蠶品種和地理環(huán)境適宜的蠶繭生產(chǎn)基地，除進一步加強桑蠶的飼養(yǎng)過程和收購管理外，蠶繭加工技術(shù)也是對生絲品質(zhì)優(yōu)劣起決定性影響的因素之一。但目前中國原料繭的規(guī)模化加工標準缺失，無法滿足國際繭絲交易市場和繅絲工業(yè)對原料繭品質(zhì)標準的需求。制定蠶繭加工領(lǐng)域亟需的蠶繭干燥技術(shù)與蠶絲品質(zhì)評價技術(shù)標準——《桑蠶繭干燥技術(shù)規(guī)程》和《桑蠶鮮（干）繭蠶絲品質(zhì)評定技術(shù)規(guī)程》，有利于實現(xiàn)加工標準與紡織需求對接，提升蠶絲產(chǎn)業(yè)規(guī)?；庸べ|(zhì)量與效益。蠶繭干燥（烘繭）是原料繭處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，《桑蠶繭干燥技術(shù)規(guī)程》適用于桑蠶繭干燥，用標準化的技術(shù)促進蠶繭質(zhì)量的提高和效益的增加，是進行繭質(zhì)評價檢測的標準操作規(guī)程。此外，鮮繭繅絲由于省去烘繭環(huán)節(jié)降低生產(chǎn)成本，以及副產(chǎn)品鮮蛹的高產(chǎn)值等優(yōu)勢，廣西近90%的繅絲企業(yè)已經(jīng)開展鮮繭繅絲[34]。然而業(yè)界對鮮繭絲存在較大分歧，有認為用鮮繭繅制的生絲和用干繭繅制的生絲相比，白度、斷裂強力及斷裂伸長率等性能更優(yōu)[5];也有認為鮮繭絲存在絲膠含量高，生絲抱合力不好等問題。筆者認為，行業(yè)標準的制定對專業(yè)和行業(yè)的發(fā)展要有預(yù)測性和先見性，對不同類型繭繅制的產(chǎn)品應(yīng)予以說明。

因此，針對蠶繭不同干燥程度對于繭質(zhì)鑒定的影響，鮮繭絲和干繭絲不同品質(zhì)評價標準等兩方面內(nèi)容，本研究以鮮繭和經(jīng)不同干燥工藝處理的3種類型蠶繭為材料，參照GB/T 9111-2015《桑蠶干繭試驗方法》和GB/T 1798-2008《生絲試驗方法》標準檢驗，按照GB/T 9176-2016《桑蠶干繭》和GB/T1797-2008《生絲》對繭絲質(zhì)量和繅制生絲的品質(zhì)進行檢驗。

1 試驗

1.1 材料和儀器設(shè)備

材料：2018年5月購進當年新鮮春蠶繭供試，品種為菁松×皓月（江蘇省海安縣蠶種場）。

儀器設(shè)備：車子風(fēng)扇白控式烘繭灶（鎮(zhèn)江維德鍋爐有限公司），F(xiàn)D102型剝繭機（浙江省雙林絲廠），RS-1000型繭質(zhì)智能測試機（四川省絲綢科學(xué)研究院），YG777型全自動通風(fēng)式快速恒溫箱、Y731型杜潑浪式抱合機（南通三思機電科技有限公司），DMFY型單面復(fù)搖機、HBJ920型黑板機（內(nèi)江市東興區(qū)華檢生絲檢驗設(shè)備經(jīng)營部），TY8000-CRE型等速伸長試驗儀（常州第二紡織儀器廠有限公司），日立高新AeroSurf1500臺式掃描電鏡（日立高新公司），F(xiàn)TIR-650傅里葉變換紅外光譜儀（天津港東科技股份有限公司）。

1.2方法

1.2.1蠶繭干燥工藝

供試蠶繭經(jīng)不同干燥工藝處理，分為鮮繭、半干繭、干繭及過于繭4個試驗組。烘繭處理如下：1）鮮繭，不進行干燥處理;2）半干繭，僅進行頭沖干燥工藝;3）干繭，進行頭沖和二沖干燥工藝;4）過干繭，完成頭沖和二沖干燥工藝后，繼續(xù)保持80℃烘干約2h至蛹體可捏碎成粉。蠶繭的干燥處理具體參數(shù)見表l。

1.2.2繭絲質(zhì)量測試與調(diào)查

4個試驗組樣品剝繭、選繭和煮繭等工藝，以及潔凈試驗和萬米吊糙次數(shù)調(diào)查均參照GB/T9111-2015《桑蠶干繭試驗方法》標準操作，并以相同的繅絲工藝進行繭絲質(zhì)檢驗（圖1），繅絲工藝如下：

1）解舒檢驗：100粒作五緒八粒定繅：

2）繅絲檢驗：繅絲緒數(shù)10緒：目的纖度22. 22/24.44 dtex（20/22 D）;

3）繅絲湯溫：（43±2）℃，索緒湯溫（94±2）℃;

4）車速：解舒線速90～96 m/min，繅絲線速90～96 m/min。

1.2.3生絲性能測試

采用掃描電子顯微鏡對蠶絲樣品表面形貌進行檢測。等速伸長試驗儀（ CRE）測試生絲強度，隔距長度100 mm，動夾持器移動的恒定速度150 mm/min。強力讀取精度≤0. 01 kg（0.1 N），伸長率讀取精度≤0.1%。利用杜潑浪式抱合機調(diào)查生絲抱合性能。采用紅外光譜儀對樣品進行結(jié)構(gòu)表征，掃描范圍400～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1，掃描次數(shù)64次。

1.3測算方法

1.3.1繭絲質(zhì)量檢驗

繭絲質(zhì)量檢驗參數(shù)的計算公式及文中涉及到的其余參數(shù)的計算公式參考標準GB/T 9111-2015《桑蠶干繭試驗方法》。

1.3.2生絲性能測試

生絲性能測試（生絲含膠率、斷裂伸長率、斷裂強度、抱合力等）檢驗參數(shù)的計算公式及文中涉及到的其余參數(shù)的計算公式參考標準GB/T 1798-2008《生絲試驗方法》。

2結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的解舒率

解舒率是衡量繅絲時繭絲離解難易程度的重要指標，解舒率高表示繭絲容易離解，利于繅絲，反之則表示繭質(zhì)差。不同干燥程度蠶繭的解舒率如圖2所示。鮮繭試驗組解舒率最高，為92. 84%;過干繭試驗組最低，為80. 90%。鮮繭、半干繭試驗組與干繭試驗組和過干繭試驗組相比差異顯著（P≤0.05），鮮繭試驗組與半干繭試驗組相比差異不顯著（P>0. 05）。由于鮮繭未經(jīng)高溫、高濕的烘干過程，繭層絲膠未發(fā)生變性，其絲膠仍然保持原有的溶解性。煮繭時，在高溫水的作用下，內(nèi)外層絲膠均能快速膨潤、溶解，蠶繭易達到適熟狀態(tài)，從而有利于繭絲離解 [6]。因此，與其他試驗組相比，鮮繭試驗組解舒率最高。

2.2經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的繭絲纖度

繭絲纖度表示繭絲的粗細程度，不同干燥程度蠶繭的繭絲纖度變化情況如圖3所示。過干繭試驗組繭絲纖度最高2. 951 dtex（2.656 D）：鮮繭試驗組最低2. 852 dtex（2. 567 D）。鮮繭試驗組的繭絲纖度與其他試驗組蠶繭相比差異顯著（P≤0.05），而半干繭、干繭和過干繭試驗組的繭絲纖度無顯著差異（P>0.05）。鮮繭試驗組蠶繭由于沒有經(jīng)過高溫烘燥處理，絲膠變性程度比較低，故而在煮繭和繅絲過程中，絲膠更容易溶失，所以相對于其他試驗組，鮮繭繭絲纖度較小。

2.3經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的繭絲潔凈和清潔

清潔和潔凈是桑蠶干繭主要的質(zhì)量指標，也是決定生絲等級的主要項目。不同干燥程度蠶繭繭絲的潔凈和清潔成績?nèi)鐖D4、圖5所示。干繭試驗組潔凈最高，為96. 00分;其次是半干繭試驗組，潔凈為95. 00分;鮮繭和過干繭試驗組潔凈最低，均為94. 50分。干繭試驗組清潔成績最高，為99.0分;其次為半干繭試驗組和過干繭試驗組，分別為98.5分和98.0分;鮮繭試驗組的清潔成績最低，為97.5分。潔凈和清潔成績在4個試驗組間呈現(xiàn)出相同的變化規(guī)律：干繭試驗組最優(yōu)，鮮繭試驗組最低。

相對于干繭而言，鮮繭在剝繭過程中更容易產(chǎn)生由于蠶蛹受傷引起的內(nèi)部繭層污染，而在選繭過程中不易發(fā)現(xiàn)，所以誤選率較高。在繅絲時上繭夾雜有次繭、甚至有下繭，這都會增加各個環(huán)節(jié)小糙和小纇產(chǎn)生的幾率，從而影響繭絲的清潔和潔凈。此外，鮮繭的繭層絲膠未經(jīng)變性且溶解性好，導(dǎo)致原料繭抗煮能力差、膠著點處解舒抵抗較小，在繅絲時易產(chǎn)生環(huán)纇，也會導(dǎo)致潔凈成績下降[7]。

綜上所述，根據(jù)不同干燥程度蠶繭繭絲的清潔和潔凈成績判斷，在現(xiàn)有的工藝條件下，相對于鮮繭來說，適干繭更適合高品位、高等級生絲的繅制。這是由于鮮繭繅絲的原料繭未經(jīng)烘繭工序，而恰當?shù)暮胬O工藝不僅可以保全繭質(zhì)，還能補正繭質(zhì)，適烘有利于生絲潔凈成績的提高。

2.4經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的萬米吊糙

萬米吊糙指根據(jù)所繅制生絲的規(guī)格，平均每繅制萬米生絲所發(fā)生的吊糙次數(shù)。不同干燥程度蠶繭的萬米吊糙比較如圖6所示。鮮繭、半干繭、干繭、過干繭試驗組的萬米吊糙次數(shù)依次升高，但差異不顯著。鮮繭試驗組的萬米吊糙成績較干繭繅絲低，這是由于鮮繭內(nèi)外層絲膠在真空滲透和高溫索緒后膨潤、軟化均勻，絲膠均勻分布在絲素周圍，繭絲能夠從絲膠黏結(jié)點處順次離解，不順次離解的情況較少。

2.5經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭繅制的生絲表面形貌

采用掃描電子顯微鏡對不同干燥工藝處理蠶繭的生絲形態(tài)進行觀察（圖7），各試驗組生絲表面縱向形態(tài)基本相同，一根生絲由多根繭絲并合而成。樣品生絲表面均含有絲膠和細微的溝槽，且鮮繭生絲表面溝槽更多一些，這與許鳳麟[8]、蓋國平等[9]的研究結(jié)果相一致。經(jīng)過烘繭過程的生絲表面絲膠均比鮮繭試驗組生絲要少，干繭試驗組生絲表面比較順滑，鮮繭試驗組生絲表面的絲膠顆粒更加明顯。這是由于鮮繭試驗組不經(jīng)過烘繭處理，比干繭試驗組絲膠溶失少，并且絲膠在絲素纖維表面分布雜亂、不勻稱所致。

2.6經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭的生絲強度和抱合力

為探究不同干燥工藝處理蠶繭繅制的生絲是否存在性能差異，對不同試樣組的斷裂伸長率、斷裂強度、抱合力進行測定，試驗數(shù)據(jù)如表2所示。表2顯示，鮮繭、半干繭、干繭和過干繭的生絲斷裂強度和抱合性能沒有顯著差異。

2.7經(jīng)不同干燥工藝處理蠶繭繅制的生絲紅外光譜分析

為探究不同干燥工藝處理蠶繭繅制生絲的表面基團變化，本研究對樣品進行了紅外光譜檢測（圖8）。從圖8可以看出，所有樣品特征峰位置一致，均在3 279.5 cm-1（酰胺I）、1 621.9 cm-1（酰胺I）、1 518.9 cm-1（酰胺Ⅱ）和l 232.4 cm-1（酰胺Ⅲ）處，說明經(jīng)過不同程度的烘燥處理樣品的表面基團沒有明顯差異。在烘燥程度增加后特征峰變得更強，說明隨著烘燥程度的增加，生絲樣品的吸光率增強，但是總體上看蠶繭烘燥沒有對生絲的表面基團造成明顯的影響。

3結(jié)論

通過分析，鮮繭試驗組的解舒率最優(yōu)，鮮繭繭絲纖度較小;干繭試驗組的清潔和潔凈成績最好;萬米吊糙次數(shù)隨試驗組樣品的干燥程度依次升高;鮮繭<半干繭<干繭<過干繭，但差異不顯著。生絲表面形貌觀察對比發(fā)現(xiàn)，繅制生絲樣品表面縱向形態(tài)一致，其中鮮繭試驗組生絲的表面絲膠顆粒更加明顯：生絲的斷裂強度、斷裂伸長率和抱合力均沒有明顯區(qū)別;紅外光譜分析顯示生絲樣品的表面基團沒有明顯變化。與經(jīng)過烘繭處理的試驗組相比，鮮繭試驗組的解舒率明顯升高，但清潔和潔凈成績降低，目前工藝條件下干繭更適合于繅制高等級生絲。而恰當?shù)暮胬O工藝處理，有利于補正繭質(zhì)，提高蠶繭等級和生絲等級。在一定干燥程度范圍內(nèi)（半干繭和干繭）蠶繭的繭絲質(zhì)成績影響不大，但過干繭的解舒率明顯降低，清潔和潔凈成績也顯著下降?！渡ＰQ繭干燥技術(shù)規(guī)程》應(yīng)對蠶繭干燥工藝中的處理溫度和時間進行相應(yīng)規(guī)范。

此外，針對鮮繭絲的各種爭議和問題，《桑蠶鮮（干）繭蠶絲品質(zhì)評定技術(shù)規(guī)程》需要明確生絲類型，對不同類型繭繅制的產(chǎn)品應(yīng)予以說明。建立鮮繭絲和干繭絲的不同評價標準，并引導(dǎo)鮮繭絲后續(xù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，還需要探索新的加工工藝，推廣鮮繭繅絲標準技術(shù)規(guī)程，以提高鮮繭繅絲的生絲品位和穩(wěn)定性。

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收稿日期：2019-07-01;修回日期：2019-11-15

基金項目：國家重大研發(fā)計劃專項（2016 YFF0201900）

作者簡介：陳濤（1968—），男，副研究員，主要從事蠶桑質(zhì)量安全與標準化的研究。