Производство хлопка

Практика производства хлопка начинается после сбора предыдущего урожая. Первые операции обычно включают измельчение стеблей, вырывание корней и дискование почвы. Удобрения и гербициды обычно вносятся и вносятся в почву до того, как земля засыпается для подготовки к необходимому орошению или посадке. Поскольку характеристики почвы и предыдущая практика внесения удобрений и выращивания сельскохозяйственных культур могут обусловливать широкий диапазон уровней плодородия хлопковых почв, программы повышения плодородия должны основываться на анализе проб почвы. Борьба с сорняками необходима для получения высокого урожая и качества ворса. Урожайность хлопка и эффективность уборки могут быть снижены на 30% из-за сорняков. Гербициды широко используются во многих странах для борьбы с сорняками с начала 1960-х годов. Методы применения включают предпосадочную обработку листвы существующих сорняков, заделку в предпосевную почву и обработку на довсходовой и послевсходовой стадиях.

Несколько факторов, которые играют важную роль в достижении хорошего состояния растений хлопчатника, включают подготовку семенного ложа, влажность почвы, температуру почвы, качество семян, заражение рассады болезнями, фунгициды и засоленность почвы. Посев высококачественных семян на хорошо подготовленное семенное ложе является ключевым фактором для получения ранних однородных насаждений сильных сеянцев. Качественные посадочные семена должны иметь всхожесть 50% и выше в прохладном тесте. В тесте холод/тепло индекс силы семян должен быть 140 или выше. Рекомендуемая норма высева от 12 до 18 семян на метр ряда для получения популяции растений от 14,000 20,000 до 15 38 растений на гектар. Следует использовать подходящую систему дозирования сеялки, чтобы обеспечить равномерное расстояние между семенами независимо от их размера. Скорость прорастания семян и появления всходов тесно связана с диапазоном температур от XNUMX до XNUMX ºC.

Болезни рассады в начале сезона могут помешать формированию однородных насаждений и привести к необходимости повторной посадки. Важные возбудители болезней рассады, такие как Питиум, ризоктония, фузариоз и Тиэлавиопсис может уменьшить насаждения растений и вызвать длительные пропуски между всходами. Высаживать следует только те семена, которые должным образом обработаны одним или несколькими фунгицидами.

Хлопок похож на другие культуры в отношении использования воды на разных стадиях развития растений. Потребление воды обычно составляет менее 0.25 см1/сутки от появления всходов до первого квадрата. В этот период потери почвенной влаги за счет испарения могут превышать количество испаряемой растением воды. Потребление воды резко возрастает с появлением первых цветков и достигает максимального уровня XNUMX смXNUMX/день на стадии пика цветения. Потребность в воде относится к общему количеству воды (осадки и орошение), необходимой для производства урожая хлопка.

Популяции насекомых могут оказывать серьезное влияние на качество и урожайность хлопка. Управление популяцией в начале сезона важно для обеспечения сбалансированного плодоношения/вегетативного развития культуры. Защита ранних плодов имеет важное значение для получения прибыльного урожая. Более 80% урожая завязывается в первые 3-4 недели плодоношения. В период плодоношения производители должны осматривать свой хлопок не менее двух раз в неделю, чтобы следить за активностью насекомых и повреждениями.

Хорошо организованная программа дефолиации снижает количество опавших листьев, которые могут отрицательно повлиять на качество собранного хлопка. Регуляторы роста, такие как PIX, являются полезными дефолиаторами, поскольку они контролируют вегетативный рост и способствуют более раннему плодоношению.

Сбор урожая

Для уборки хлопка используются два вида механизированного уборочного оборудования: шпиндельный подборщик и хлопкопрядитель. сборщик шпинделя представляет собой комбайн селективного типа, в котором используются конические зазубренные шпиндели для удаления хлопка-сырца из коробочек. Этот комбайн можно использовать на поле более одного раза для обеспечения послойного сбора урожая. С другой стороны, стриппер для хлопка представляет собой неселективный или однократный сборщик, удаляющий не только хорошо вскрытые коробочки, но и треснувшие и нераскрывшиеся коробочки вместе с заусенцами и другими посторонними включениями.

Агротехнические приемы, позволяющие получить высококачественный однородный урожай, обычно способствуют хорошей эффективности сбора урожая. Поле должно быть хорошо дренировано, а ряды выложены для эффективного использования техники. Концы рядов должны быть свободны от сорняков и травы и должны иметь границу поля от 7.6 до 9 м для поворота и выравнивания комбайнов с рядами. Бордюр также должен быть свободен от сорняков и травы. Дискование создает неблагоприятные условия в дождливую погоду, поэтому вместо этого следует использовать химическую борьбу с сорняками или скашивание. Высота растений не должна превышать около 1.2 м для хлопка, подлежащего сбору, и около 0.9 м для хлопка, подлежащего очесыванию. Высоту растений можно до некоторой степени контролировать с помощью химических регуляторов роста на соответствующей стадии роста. Должны использоваться производственные методы, предусматривающие установку нижнего короба не менее чем на 10 см над землей. Необходимо тщательно контролировать такие методы культивирования, как внесение удобрений, культивация и орошение в течение вегетационного периода, чтобы получить однородный урожай хорошо развитого хлопка.

Химическая дефолиация - это метод культивирования, который вызывает абсциссию (осыпание) листвы. Можно применять дефолианты, чтобы свести к минимуму загрязнение зеленых листьев мусором и способствовать более быстрому высыханию утренней росы на ворсе. Дефолианты не следует применять до тех пор, пока не раскроется не менее 60% коробочек. После применения дефолианта урожай нельзя собирать в течение как минимум 7-14 дней (период зависит от используемых химикатов и погодных условий). Химические осушители также могут использоваться для подготовки растений к сбору урожая. Десикация – это быстрая потеря воды растительной тканью и последующая гибель ткани. Мертвая листва остается прикрепленной к растению.

Нынешняя тенденция в производстве хлопка заключается в сокращении сезона и единовременном сборе урожая. Химические вещества, ускоряющие процесс раскрытия коробочек, применяются вместе с дефолиантом или вскоре после опадения листьев. Эти химикаты позволяют получить более ранний урожай и увеличить процент коробочек, готовых к сбору во время первого сбора урожая. Поскольку эти химикаты способны открывать или частично открывать незрелые коробочки, качество урожая может серьезно пострадать (т. е. микронейр может быть низким), если химикаты применяются слишком рано.

Хранилище

Влажность хлопка до и во время хранения имеет решающее значение; избыток влаги вызывает перегрев хранящегося хлопка, что приводит к обесцвечиванию ворса, снижению всхожести семян и, возможно, к самовозгоранию. Хлопок-сырец с влажностью выше 12% не подлежит хранению. Кроме того, следует контролировать внутреннюю температуру вновь построенных модулей в течение первых 5-7 дней хранения хлопка; модули, температура которых повышается на 11 ºC или выше 49 ºC, следует немедленно утилизировать, чтобы избежать больших потерь.

На качество семян и волокна во время хранения хлопка-сырца влияет несколько переменных. Влажность – самое важное. Другие переменные включают продолжительность хранения, количество высоковлажных инородных тел, изменение содержания влаги в хранимой массе, начальную температуру хлопка-сырца, температуру хлопка-сырца во время хранения, погодные факторы во время хранения (температура, относительная влажность, осадки). ) и защита хлопка от дождя и влажной земли. Пожелтение ускоряется при высоких температурах. Важны как повышение температуры, так и максимальная температура. Повышение температуры напрямую связано с выделением тепла в результате биологической деятельности.

Процесс джиннинга

Ежегодно во всем мире производится около 80 миллионов тюков хлопка, из которых около 20 миллионов производятся примерно 1,300 хлопкоочистительными заводами в США. Основная функция хлопкоочистительной машины состоит в том, чтобы отделить волокно от семян, но джин также должен быть оборудован для удаления большого процента посторонних веществ из хлопка, что может значительно снизить ценность очищенного хлопка. Перед очистительным предприятием должны стоять две цели: (1) производить линт удовлетворительного качества для рынка производителей и (2) очищать хлопок с минимальным снижением качества волокна для прядения, чтобы хлопок соответствовал требованиям его конечных пользователей, т.е. спиннер и потребитель. Соответственно, сохранение качества при очистке требует правильного выбора и работы каждой машины в системе хлопкоочистки. Механическая обработка и сушка могут изменить естественные качественные характеристики хлопка. В лучшем случае очиститель может только сохранить качественные характеристики, присущие хлопку, когда он поступает в очистку. В следующих параграфах кратко обсуждаются функции основного механического оборудования и процессов в джине.

Хлопко-сырец

Хлопок транспортируется из прицепа или модуля в ловушку для сырых коробочек в джине, откуда удаляются зеленые коробочки, камни и другие тяжелые посторонние предметы. Автоматическое управление подачей обеспечивает равномерный, хорошо распределенный поток хлопка, благодаря чему система очистки и сушки джина работает более эффективно. Хлопок, который не был хорошо диспергирован, может проходить через систему сушки комками, и только поверхность этого хлопка будет высушена.

На первом этапе сушки нагретый воздух перемещает хлопок через полки в течение 10–15 секунд. Температура транспортирующего воздуха регулируется для контроля степени сушки. Чтобы предотвратить повреждение волокна, температура, которой подвергается хлопок во время нормальной работы, никогда не должна превышать 177 ºC. Температура выше 150 ºC может вызвать необратимые физические изменения в хлопковом волокне. Датчики температуры сушилки должны располагаться как можно ближе к точке, где встречаются хлопок и нагретый воздух. Если датчик температуры расположен рядом с выходом из башенной сушилки, температура в точке смешивания может фактически быть на 55–110 ºC выше, чем температура на нижнем датчике. Падение температуры ниже по потоку происходит из-за охлаждающего эффекта испарения и потери тепла через стенки машин и трубопроводов. Сушка продолжается по мере того, как теплый воздух перемещает хлопок-сырец в цилиндрический очиститель, который состоит из 6 или 7 вращающихся игольчатых цилиндров, которые вращаются со скоростью от 400 до 500 об/мин. Эти цилиндры протирают хлопок по ряду решетчатых стержней или экранов, перемешивают хлопок и позволяют мелким посторонним материалам, таким как листья, мусор и грязь, проходить через отверстия для удаления. Цилиндрические очистители разбивают большие комки и обычно подготавливают хлопок для дополнительной очистки и сушки. Обычно скорость обработки составляет около 6 тюков в час на метр длины цилиндра.

Палочная машина удаляет из хлопка более крупные посторонние предметы, такие как заусенцы и палочки. Палочные машины используют центробежную силу, создаваемую цилиндрами пилы, вращающимися со скоростью от 300 до 400 об/мин, для «отбрасывания» инородного материала, в то время как волокно удерживается пилой. Посторонние предметы, выбрасываемые из регенератора, попадают в систему обработки мусора. Скорость обработки составляет от 4.9 до 6.6 тюков/час/м длины цилиндра.

Джиннинг (отделение льняного семени)

Пройдя очередной этап сушки и очистки цилиндра, хлопок транспортером-распределителем распределяется по каждой джинной стойке. Расположенный над подставкой для джина, экстрактор-питатель равномерно дозирует хлопок-сырец на подставку для джина с регулируемой скоростью и очищает хлопок-сырец в качестве вторичной функции. Влажность хлопкового волокна на фартуке экстрактора-питателя является критической. Влажность должна быть достаточно низкой, чтобы посторонние предметы можно было легко удалить из подставки для джина. Однако влажность не должна быть настолько низкой (менее 5%), чтобы не происходило обрыва отдельных волокон при их отделении от семян. Этот разрыв приводит к заметному сокращению как длины волокна, так и выхода ворса. С точки зрения качества хлопок с более высоким содержанием коротких волокон дает чрезмерные отходы на текстильной фабрике и менее желателен. Чрезмерной ломкости волокон можно избежать, поддерживая влажность волокна на уровне 6-7% на фартуке экстрактора-питателя.

Обычно используются два типа джинов: пила и валковая джина. В 1794 году Эли Уитни изобрел джин, который удалял волокна из семян с помощью шипов или пил на цилиндре. В 1796 году Генри Огден Холмс изобрел джин с пилами и ребрами; этот джин заменил джин Whitney и сделал процесс джина непрерывным, а не периодическим. Хлопок (обычно Госсипиум волосатый) поступает в клеть пилорамы через переднюю часть лущильщика. Пилы захватывают хлопок и протягивают его через широко расставленные ребра, известные как ребра шелушения. Пряди хлопка вытягиваются из ребер шелушения на дно барабана. Фактический процесс джинирования — отделение ворсинок и семян — происходит в валковом ящике стойки для джина. Процесс измельчения вызывается набором пил, вращающихся между ребрами измельчения. Зубья пилы проходят между ребрами в точке джинирования. Здесь передний край зубцов примерно параллелен ребру, и зубцы вытягивают из семени волокна, которые слишком велики, чтобы проходить между ребрышками. Джиндинг со скоростью, превышающей рекомендованную производителем, может привести к ухудшению качества волокна, повреждению семян и их засорению. Скорость пилы на подставке для джина также важна. Высокие скорости, как правило, увеличивают повреждение волокна во время джинирования.

Вальцовые очистительные машины стали первым механическим средством отделения сверхдлинноволокнистого хлопка (Gossypium Barbadense) ворс от семян. Джин «Чурка» неизвестного происхождения состоял из двух жестких валков, которые вращались вместе с одинаковой скоростью поверхности, выщипывая волокна из семян и производя около 1 кг ворса в день. В 1840 году Фонс Маккарти изобрел более эффективный валковый джин, который состоял из кожаного очистительного валика, стационарного ножа, плотно прижатого к валку, и возвратно-поступательного ножа, который вытягивал семена из ворса, когда волокна удерживались валиком и стационарным ножом. В конце 1950-х годов Юго-западная исследовательская лаборатория по очистке хлопка Службы сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США (USDA), американские производители джина и частные хлопкоочистительные заводы разработали очиститель с роторным ножом. Этот джин в настоящее время является единственным джином роликового типа, используемым в Соединенных Штатах.

Очистка от ворса

Хлопок транспортируется из стойки джина через волокнистые каналы в конденсаторы и снова формируется в хлопчатобумажную ткань. Войлок снимается с барабана конденсатора и подается в очиститель ворса пилообразного типа. Внутри очистителя ворса хлопок проходит через ролики подачи и пластину подачи, которая прикладывает волокна к пиле очистителя ворса. Пила подает хлопок под решетчатые стержни, которые под действием центробежной силы удаляют незрелые семена и посторонние вещества. Важно, чтобы зазор между лезвиями пилы и решетчатыми стержнями был правильно установлен. Стержни сетки должны быть прямыми с острыми передними кромками, чтобы избежать снижения эффективности очистки и увеличения потери ворса. Увеличение скорости подачи очистителя ворса выше рекомендуемой производителем нормы снизит эффективность очистки и увеличит потери хорошего волокна. Хлопок, прошедший валковую очистку, обычно чистят неагрессивными чистящими средствами, не использующими пилу, чтобы свести к минимуму повреждение волокна.

Очистители ворса могут улучшить качество хлопка, удаляя посторонние вещества. В некоторых случаях очистители ворса могут улучшить цвет хлопка с легкими пятнами путем смешивания для получения белого сорта. Они также могут улучшить цветовую гамму пятнистого хлопка до светло-пятнистой или, возможно, белой окраски.

доставка

Очищенный хлопок спрессовывается в тюки, которые затем необходимо накрыть, чтобы защитить их от загрязнения во время транспортировки и хранения. Выпускаются три типа тюков: модифицированные плоские, прессовые универсальной плотности и джиновые универсальной плотности. Эти тюки упаковываются с плотностью 224 и 449 кг/м.³ для модифицированных плоских и универсальных тюков плотности соответственно. В большинстве джинов хлопок упаковывается в пресс с двойным ящиком, в котором волокно сначала уплотняется в одном прессовом ящике механическим или гидравлическим трамбовщиком; затем пресс-коробка вращается, и ворс дополнительно сжимается примерно до 320 или 641 кг/мXNUMX.³ с помощью модифицированных плоских или джиновых прессов универсальной плотности соответственно. Модифицированные плоские тюки повторно сжимаются, чтобы на более поздних этапах превратиться в тюки универсальной плотности для достижения оптимальных ставок фрахта. В 1995 году около 98% тюков в Соединенных Штатах были тюками с джином универсальной плотности.

Качество волокна

На качество хлопка влияет каждый этап производства, включая выбор сорта, сбор урожая и очистку. Некоторые характеристики качества во многом зависят от генетики, в то время как другие определяются в основном условиями окружающей среды или методами сбора урожая и очистки. Проблемы на любом этапе производства или обработки могут привести к необратимому ухудшению качества волокна и снижению прибыли как производителя, так и производителя текстиля.

Качество волокна самое высокое в тот день, когда открывается хлопковая коробочка. Выветривание, механический сбор урожая, обработка, очистка и производство могут снизить естественное качество. Есть много факторов, которые указывают на общее качество хлопкового волокна. Наиболее важными из них являются прочность, длина волокна, содержание коротких волокон (волокна короче 1.27 см), однородность длины, зрелость, тонкость, содержание мусора, цвет, фрагменты семенной кожуры и содержание ворсинок, а также липкость. Рынок, как правило, признает эти факторы, хотя не все они измеряются для каждого тюка.

Процесс джинирования может существенно повлиять на длину волокна, однородность и содержание фрагментов семенной кожуры, мусора, коротких волокон и непсов. Двумя способами очистки, оказывающими наибольшее влияние на качество, являются регулирование влажности волокна во время очистки и очистки, а также степень очистки от ворса пилой.

Рекомендуемый диапазон влажности ворса для джинирования составляет от 6 до 7%. Очистители джинов удаляют больше мусора при низкой влажности, но не без большего повреждения волокон. Более высокая влажность волокна сохраняет длину волокна, но приводит к проблемам с волокноочисткой и плохой очистке, как показано на рис. 1. Если увеличить сушку для улучшения удаления мусора, качество пряжи ухудшится. Хотя внешний вид пряжи улучшается при сушке до определенной степени, из-за повышенного удаления посторонних примесей, эффект увеличения содержания коротких волокон перевешивает преимущества удаления посторонних примесей.

Рис. 1. Компромисс при очистке хлопка от влаги

Чистка мало меняет истинный цвет волокна, но расчесывание волокон и удаление мусора меняет воспринимаемый цвет. Очистка от ворса может иногда смешивать волокна, так что меньшее количество тюков классифицируется как пятнистые или светло-пятнистые. Джиннинг не влияет на тонкость и зрелость. Каждое механическое или пневматическое устройство, используемое во время очистки и джинирования, увеличивает содержание хлопьев, но наиболее выраженное влияние оказывают очистители ворса. Количество фрагментов семенной оболочки в волокнистом волокне зависит от состояния семян и процесса джинирования. Очистители ворса уменьшают размер, но не количество фрагментов. Прочность пряжи, внешний вид пряжи и обрыв прядильных концов являются тремя важными элементами качества прядения. На все влияет однородность длины и, следовательно, пропорция коротких или разорванных волокон. Эти три элемента обычно лучше всего сохраняются при очистке хлопка с использованием минимального количества оборудования для сушки и очистки.

Рекомендации по последовательности и количеству хлопкоочистительного оборудования для сушки и очистки хлопка, собранного с помощью веретена, были разработаны для достижения удовлетворительной стоимости тюков и сохранения присущего хлопку качества. Они, как правило, соблюдаются и, таким образом, подтверждаются в хлопковой промышленности США в течение нескольких десятилетий. Рекомендации учитывают надбавки и скидки маркетинговой системы, а также эффективность очистки и повреждение волокна в результате использования различных джиновых машин. Некоторые отклонения от этих рекомендаций необходимы для особых условий уборки.

При использовании хлопкоочистительного оборудования в рекомендуемой последовательности из хлопка обычно удаляется от 75 до 85% посторонних включений. К сожалению, это оборудование также удаляет небольшое количество хлопка хорошего качества в процессе удаления инородных тел, поэтому количество товарного хлопка во время очистки уменьшается. Таким образом, очистка хлопка представляет собой компромисс между уровнем содержания инородных тел и потерями и повреждениями волокна.

Проблемы безопасности и здоровья

Хлопкоочистительная промышленность, как и другие перерабатывающие отрасли, сопряжена со многими опасностями. Информация из заявлений о компенсации работникам указывает на то, что больше всего травм приходится на руки/пальцы, за которыми следуют травмы спины/позвоночника, глаз, стопы/пальцев ног, руки/плеча, ноги, туловища и головы. В то время как промышленность активно занимается снижением опасности и обучением технике безопасности, безопасность джина остается серьезной проблемой. Причины беспокойства включают в себя высокую частоту несчастных случаев и претензий рабочих о возмещении ущерба, большое количество потерянных рабочих дней и тяжесть несчастных случаев. Общие экономические издержки, связанные с травмами и нарушениями здоровья, включают прямые затраты (медицинские и другие компенсации) и косвенные затраты (потеря рабочего времени, простои, потеря трудоспособности, более высокие страховые расходы на компенсацию работникам, снижение производительности и многие другие факторы потерь). ). Прямые затраты легче определить и они намного дешевле, чем косвенные затраты.

Многие международные правила техники безопасности и гигиены труда, касающиеся хлопкоочистки, основаны на законодательстве США, которым управляет Управление по охране труда и здоровья (OSHA) и Агентство по охране окружающей среды (EPA), которые обнародуют правила использования пестицидов.

Другие сельскохозяйственные правила также могут применяться к джину, в том числе требования к эмблемам тихоходных транспортных средств на прицепах / тракторах, работающих на дорогах общего пользования, положения о конструкциях, защищающих от опрокидывания, на тракторах, управляемых работниками, и положения о надлежащих жилых помещениях для временной рабочей силы. В то время как очистительные предприятия считаются сельскохозяйственными предприятиями и не подпадают под действие многих нормативных актов, очистительные предприятия, вероятно, захотят соответствовать другим нормативным актам, таким как «Стандарты для общепромышленных предприятий OSHA, часть 1910». Существует три конкретных стандарта OSHA, которые следует учитывать очистителям: стандарты для пожарных и других аварийных планов (29 CFR 1910.38a), выходов (29 CFR 1910.35-40) и воздействия профессионального шума (29 CFR 1910.95). Основные требования к выходу изложены в 29 CFR 1910.36 и 29 CFR 1910.37. В других странах, где сельскохозяйственные работники включены в обязательное страхование, такое соблюдение будет обязательным. Соблюдение норм шума и других стандартов безопасности и гигиены труда обсуждается в других разделах настоящего документа. Энциклопедия.

Участие сотрудников в программах безопасности

Наиболее эффективными программами контроля убытков являются те, в которых руководство мотивирует сотрудников заботиться о безопасности. Эта мотивация может быть достигнута путем разработки политики безопасности, которая вовлекает сотрудников в каждый элемент программы, путем участия в обучении безопасности, подачи хорошего примера и предоставления сотрудникам соответствующих стимулов.

Профессиональные нарушения здоровья уменьшаются за счет требования использования СИЗ в специально отведенных местах и ​​соблюдения сотрудниками приемлемых методов работы. При работе в зонах с высоким уровнем шума или запыленности следует использовать средства индивидуальной защиты органов слуха (затычки или наушники) и органов дыхания (пылезащитная маска). Некоторые люди более восприимчивы к шуму и проблемам с дыханием, чем другие, и даже с СИЗ их следует перевести в рабочие зоны с более низким уровнем шума или пыли. С опасностями для здоровья, связанными с подъемом тяжестей и чрезмерной жарой, можно справиться путем обучения, использования погрузочно-разгрузочного оборудования, надлежащей одежды, вентиляции и отдыха от жары.

Все лица, работающие с джином, должны быть вовлечены в обеспечение безопасности джина. Безопасная рабочая атмосфера может быть создана, когда каждый заинтересован в полном участии в программе контроля убытков.

Назад