棉花生產
棉花生產實踐在上一季作物收穫後開始。 最初的操作通常包括切碎秸稈、拔根和翻土。 肥料和除草劑通常在土地舖床之前施用並摻入土壤中以準備所需的灌溉或種植。 由於土壤特性和過去的施肥和種植實踐會導致棉花土壤的肥力水平變化很大，因此肥力計劃應基於土壤測試分析。 控制雜草對於獲得高皮棉產量和質量至關重要。 雜草可使棉花產量和收穫效率降低多達 30%。 自 1960 年代初以來，除草劑已在許多國家廣泛用於控制雜草。 施用方法包括對現有雜草的葉面進行種植前處理、摻入種植前土壤以及在出苗前和出苗後階段進行處理。
對棉花植株的良好生長起重要作用的幾個因素包括苗床準備、土壤濕度、土壤溫度、種子質量、幼苗病害侵染、殺菌劑和土壤鹽分。 在準備充分的苗床上種植優質種子是實現早期、均勻的旺盛幼苗林分的關鍵因素。 優質種植種子冷試發芽率應在50%以上。 在冷/暖試驗中，種子活力指數應為140或更高。 建議播種率為 12 至 18 粒種子/米行，以獲得 14,000 至 20,000 株植物/公頃的植物種群。 無論種子大小如何，都應使用合適的播種機計量系統以確保種子間距均勻。 種子發芽和幼苗出苗率與 15 至 38 ºC 的溫度範圍密切相關。
早季幼苗病害會影響均勻的林分並導致需要重新種植。 重要的苗期病原體如 腐霉菌、絲核菌、鐮刀菌 和 梭梭屬 會減少植株的數量並導致幼苗之間的長跳動。 只能種植經過一種或多種殺菌劑適當處理的種子。
棉花在不同植物發育階段的用水情況與其他作物相似。 從出苗到第一個方格的用水量通常少於 0.25 厘米/天。 在此期間，蒸發造成的土壤水分損失可能超過植物蒸騰的水量。 隨著第一次開花出現，用水量急劇增加，並在開花高峰期達到 1 厘米/天的最高水平。 需水量是指生產棉花作物所需的總水量（降雨和灌溉）。
昆蟲種群對棉花質量和產量有重要影響。 早季種群管理對於促進作物的平衡結果/營養髮育很重要。 保護早熟果實位置對於實現豐收至關重要。 超過 80% 的產量是在結果的前 3 到 4 週內確定的。 在結果期間，生產者應每周至少對棉花進行兩次偵察，以監測昆蟲活動和損害。
一個管理良好的落葉計劃可以減少可能對收穫的棉花等級產生不利影響的葉子垃圾。 PIX 等生長調節劑是有用的脫葉劑，因為它們控制營養生長並有助於提早結果。
收穫
兩種類型的機械收割設備用於收割棉花：摘錠器和剝棉機。 這 主軸拾取器 是一種選擇性收割機，它使用帶倒鉤的錐形錠子從棉鈴中取出籽棉。 該收割機可以在田間多次使用以提供分層收割。 另一方面， 脫棉機 是一種非選擇性或一次性收割機，它不僅可以去除開得很好的棉鈴，還可以去除破裂和未打開的棉鈴以及毛刺和其他異物。
生產出優質均勻作物的農藝實踐通常有助於提高收穫效率。 田地應排水良好，並為有效使用機械而佈置行。 行的末端應該沒有雜草和草，並且應該有 7.6 到 9 m 的田地邊界，以便轉動收割機並將其與行對齊。 邊界也應該沒有雜草和草。 圓盤在雨天會產生不利條件，因此應改用化學除草或割草。 採摘棉花株高不宜超過1.2米左右，剝棉花株高不宜超過0.9米左右。 在適當的生長階段使用化學生長調節劑可以在一定程度上控制株高。 應採用將底部棉鈴放置在離地面至少 10 厘米的生產實踐中。 應謹慎管理生長季節的施肥、栽培和灌溉等栽培措施，以生產出均勻的、發育良好的棉花作物。
化學脫葉是一種誘導葉子脫落（脫落）的栽培方法。 可以使用脫葉劑來幫助最大限度地減少綠葉垃圾污染，並促進清晨棉絨上的露水更快乾燥。 在至少 60% 的棉鈴開放之前，不應使用脫葉劑。 使用脫葉劑後，至少 7 至 14 天不應收割作物（該時間因使用的化學品和天氣條件而異）。 化學乾燥劑也可用於準備收穫的植物。 乾燥是植物組織中水分的快速流失和隨後的組織死亡。 死去的葉子仍然附著在植物上。
目前棉花生產的趨勢是更短的季節和一次性收穫。 加速吐鈴過程的化學物質與脫葉劑一起使用或在葉子落下後立即使用。 這些化學物質可以提早收穫，並增加在第一次收穫期間準備收穫的棉鈴百分比。 由於這些化學品能夠打開或部分打開未成熟的棉鈴，如果過早施用化學品，作物的質量可能會受到嚴重影響（即馬克隆值可能較低）。
儲存應用
棉花在儲存前和儲存期間的水分含量很關鍵； 過多的水分會導致儲存的棉花過熱，從而導致棉絨變色、種子發芽率降低並可能自燃。 含水量在12%以上的籽棉不宜存放。 此外，在棉花儲存的前 5 至 7 天，應監測新建模塊的內部溫度； 溫度升高 11 ºC 或高於 49 ºC 的模塊應立即軋花，以避免出現重大損失的可能性。
有幾個變量會影響籽棉儲存期間的種子和纖維質量。 水分含量是最重要的。 其他變量包括儲存時間、高水分異物的數量、整個儲存質量的水分含量變化、籽棉的初始溫度、儲存期間籽棉的溫度、儲存期間的天氣因素（溫度、相對濕度、降雨量） ) 和保護棉花免受雨水和潮濕地面的影響。 高溫下會加速變黃。 溫升和最高溫度都很重要。 溫度升高與生物活動產生的熱量直接相關。
軋花工藝
全球每年生產約 80 萬包棉花，其中約 20 萬包由美國約 1,300 家軋花廠生產。 軋棉機的主要功能是將皮棉從種子中分離出來，但軋棉機還必須能夠去除棉花中的大部分異物，這些異物會顯著降低皮棉的價值。 軋棉廠必須有兩個目標：(1) 為種植者市場生產質量令人滿意的皮棉，以及 (2) 軋棉時纖維紡紗質量的降低最小，這樣棉花才能滿足最終用戶的需求，即微調器和消費者。 因此，在軋花過程中保持質量需要正確選擇和操作軋花系統中的每台機器。 機械處理和乾燥可能會改變棉花的天然品質特性。 充其量，軋棉機只能在棉花進入軋棉機時保留其固有的質量特性。 以下段落簡要討論了軋花機中主要機械設備和工藝的功能。
籽棉機械
棉花從拖車或模塊運輸到軋棉機的綠棉鈴收集器中，在此處去除棉鈴、石塊和其他重質異物。 自動進料控制提供均勻、分散良好的棉花流，使軋棉機的清潔和乾燥系統運行更高效。 分散不佳的棉花會結塊地通過乾燥系統，只有棉花的表面會被乾燥。
在乾燥的第一階段，加熱的空氣將棉花傳送通過架子 10 到 15 秒。 調節輸送空氣的溫度以控制干燥量。 為防止纖維損壞，棉花在正常操作期間暴露的溫度不應超過 177 ºC。 高於 150 ºC 的溫度會導致棉纖維發生永久性物理變化。 烘乾機溫度傳感器應盡可能靠近棉花和熱空氣匯合的位置。 如果溫度傳感器位於塔式乾燥機出口附近，混合點溫度實際上可能比下游傳感器處的溫度高 55 至 110 ºC。 下游的溫度下降是由於蒸發的冷卻效果以及通過機械和管道壁的熱量損失造成的。 隨著溫暖的空氣將籽棉移動到圓筒清潔器，乾燥繼續進行，圓筒清潔器由 6 或 7 個以 400 至 500 轉/分的速度旋轉的帶刺圓筒組成。 這些滾筒在一系列柵格桿或篩網上擦洗棉花，攪動棉花並讓細小的異物（例如樹葉、垃圾和污垢）通過開口進行處理。 圓筒清潔器打碎大棉團，通常會調節棉花以進行額外的清潔和乾燥。 每米圓筒長度每小時約 6 包的處理率很常見。
棒機從棉花上去除較大的異物，例如毛刺和棒。 棒式機器利用鋸缸以 300 至 400 rpm 的速度旋轉產生的離心力，在鋸夾住纖維的同時“甩掉”異物。 從回收機上甩出的異物進入垃圾處理系統。 4.9 至 6.6 包/小時/米圓柱長度的處理率很常見。
軋棉（皮棉分離）
在經過另一階段的干燥和錫林清潔後，棉花由輸送分配器分配到每個軋棉機。 位於軋棉機台上方的榨棉機以可控的速度將籽棉均勻地計量到軋棉機台，並作為次要功能清潔籽棉。 提取-餵料機圍裙處棉纖維的水分含量至關重要。 水分必須足夠低，以便可以輕鬆去除杜松子酒架中的異物。 但是，水分不能太低（低於 5%），以免在與種子分離時導致單根纖維斷裂。 這種斷裂會導致纖維長度和棉絨脫落率明顯下降。 從質量的角度來看，短纖維含量較高的棉花會在紡織廠產生過多的浪費，因此不太受歡迎。 通過在提取-餵料機圍裙處保持 6% 至 7% 的纖維水分含量，可以避免纖維過度斷裂。
常用的軋棉機有兩種類型——鋸齒軋棉機和滾筒軋棉機。 1794 年，Eli Whitney 發明了一種杜松子酒，它通過圓柱體上的尖刺或鋸子去除種子中的纖維。 1796 年，亨利·奧格登·福爾摩斯 (Henry Ogden Holmes) 發明了一種帶有鋸條和肋骨的杜松子酒； 這種杜松子酒取代了惠特尼的杜松子酒，並使軋花成為連續流程而不是間歇過程。 棉花（通常 陸地棉) 通過脫殼機前部進入鋸軋機機架。 鋸抓住棉花並將其拉過被稱為脫殼肋的寬間距肋。 棉束從礱穀機肋條中拉入輥箱底部。 實際的軋花過程——皮棉和種子的分離——發生在軋花架的軋輥箱中。 軋花動作是由一組在軋花肋條之間旋轉的鋸引起的。 鋸齒在軋花點處從肋條之間穿過。 這裡牙齒的前緣大致平行於肋，牙齒從種子中拉出纖維，這些纖維太大而無法通過肋之間。 以高於製造商推薦的速度軋棉會導致纖維質量下降、種子損壞和堵塞。 杜松子酒立鋸速度也很重要。 高速往往會增加軋花過程中造成的纖維損傷。
滾筒式軋花機提供了第一種分離超長絨棉的機械輔助手段（古巴棉) 來自種子的棉絨。 來源不明的 Churka 軋棉機由兩個以相同表面速度一起運轉的硬輥組成，從種子中擠壓纖維，每天產生約 1 千克棉絨。 1840 年，Fones McCarthy 發明了一種更高效的軋輥軋花機，它包括一個皮革軋花輥、一把緊貼在軋輥上的固定刀和一把往復式刀，當棉絨被軋輥和固定刀夾住時，它將種子從棉絨中拉出。 在 1950 世紀 XNUMX 年代後期，美國農業部 (USDA) 農業研究局的西南軋棉研究實驗室、美國軋棉機製造商和私人軋棉廠共同開發了旋轉刀輥式軋棉機。 這種杜松子酒是目前美國唯一使用的滾筒式杜松子酒。
棉絨清潔
棉花通過棉絨管道從軋棉機輸送到冷凝器，然後再次形成棉絮。 棉絮從冷凝鼓中取出並送入鋸式棉絨清潔器。 在棉絨清潔器內部，棉花通過餵料輥和餵料板，將纖維施加到棉絨清潔器鋸上。 鋸子在格柵條下攜帶棉花，在離心力的幫助下去除未成熟的種子和異物。 正確設置鋸尖和柵條之間的間隙很重要。 柵條必須筆直，前緣鋒利，以避免降低清潔效率和增加棉絨損失。 將棉絨清潔器的進給速度提高到高於製造商推薦的速度會降低清潔效率並增加優質纖維的損失。 輥軋棉通常使用非侵蝕性、非鋸齒型清潔劑進行清潔，以最大限度地減少纖維損傷。
棉絨清潔劑可以通過去除異物來提高棉花的等級。 在某些情況下，棉絨清潔劑可以通過混合產生白色等級來改善帶有輕微斑點的棉花的顏色。 它們還可以將斑點棉的顏色等級提高到淺斑點或白色等級。
包裝
清潔後的棉花被壓縮成包，然後必須將其覆蓋以防止它們在運輸和儲存過程中受到污染。 生產三種類型的棉包：改良扁平包、壓縮通用密度包和軋花通用密度包。 這些包的包裝密度為 224 和 449 kg/m3 分別用於修改後的扁平和通用密度包。 在大多數軋棉機中，棉花被包裝在“雙箱”壓榨機中，其中皮棉最初通過機械或液壓壓榨機在一個壓榨箱中壓實； 然後旋轉壓箱，將棉絨進一步壓縮至約 320 或 641 kg/m3 分別通過改進的平面或杜松子酒通用密度壓力機。 修改後的扁平捆在以後的操作中被重新壓縮成為壓縮通用密度捆，以實現最佳運費。 1995 年，美國約 98% 的棉包是杜松子酒通用密度棉包。
纖維質量
棉花質量受到每個生產步驟的影響，包括選擇品種、收穫和軋花。 某些品質特性受遺傳影響很大，而另一些則主要由環境條件或採收和軋花操作決定。 任何生產或加工步驟中的問題都可能對纖維質量造成不可逆轉的損害，並降低生產商和紡織品製造商的利潤。
棉鈴開放之日的纖維質量最高。 風化、機械收割、處理、軋花和製造會降低天然品質。 有許多因素表明棉纖維的整體質量。 最重要的指標包括強度、纖維長度、短纖維含量（短於 1.27 厘米的纖維）、長度均勻度、成熟度、細度、雜質含量、顏色、種皮碎片和棉結含量以及粘性。 市場普遍認可這些因素，儘管並非所有因素都在每包上進行測量。
軋花過程會顯著影響纖維長度、均勻度以及種子塗層碎片、雜質、短纖維和棉結的含量。 對質量影響最大的兩種軋花做法是軋花和清潔過程中纖維水分的調節以及使用的鋸式棉絨清潔程度。
推薦的軋花皮棉水分範圍是 6% 到 7%。 杜松子酒清潔劑在低水分條件下去除更多垃圾，但並非沒有更多纖維損壞。 較高的纖維水分可保持纖維長度，但會導致軋花問題和清潔不良，如圖 1 所示。如果增加干燥以改善除雜，紗線質量會降低。 儘管紗線外觀隨著乾燥達到一定程度而改善，但由於異物去除增加，短纖維含量增加的效果超過了異物去除的好處。
圖 1. 棉花的濕潤軋花清潔折衷方案
清潔幾乎不會改變纖維的真實顏色，但梳理纖維和去除雜質會改變感知顏色。 棉絨清潔有時可以混合纖維，從而減少被歸類為有斑點或淺斑點的棉包。 軋棉不影響細度和成熟度。 在清潔和軋花過程中使用的每一種機械或氣動設備都會增加棉結含量，但棉絨清潔器的影響最為明顯。 皮棉中的種皮碎片數量受種子狀況和軋花操作的影響。 Lint 清潔器會減小碎片的大小，但不會減少碎片的數量。 紗線強力、紗線外觀和紡紗斷頭是三個重要的紡紗質量要素。 所有這些都受到長度均勻性的影響，因此也受到短纖維或斷纖維比例的影響。 當使用最少的干燥和清潔機械軋棉時，這三個要素通常可以得到最好的保存。
軋棉機乾燥和清潔紡錘收穫棉花的順序和數量的建議旨在實現令人滿意的棉包價值並保持棉花的內在質量。 幾十年來，它們在美國棉花行業普遍被遵循並因此得到證實。 這些建議考慮了營銷系統的溢價和折扣，以及各種軋花機造成的清潔效率和纖維損傷。 對於特殊的收穫條件，這些建議的一些變化是必要的。
當軋棉機按推薦順序使用時，通常可從棉花中去除 75% 至 85% 的異物。 不幸的是，該機器在去除異物的過程中也去除了少量的優質棉花，因此在清潔過程中減少了商品棉花的數量。 因此，清潔棉花是異物水平與纖維損失和損壞之間的折衷。
安全和健康問題
軋花行業與其他加工業一樣，存在著諸多隱患。 工傷索賠信息顯示，手部/手指受傷人數最多，其次是背部/脊椎、眼睛、腳/腳趾、手臂/肩部、腿部、軀乾和頭部受傷。 儘管該行業一直積極參與減少危害和安全教育，但杜松子酒安全仍然是一個主要問題。 引起關注的原因包括事故頻發和工人索賠、大量損失工作日和事故的嚴重性。 杜松子酒受傷和健康障礙的總經濟成本包括直接成本（醫療和其他補償）和間接成本（工作時間損失、停工、收入損失、工人賠償保險成本增加、生產力損失和許多其他損失因素). 直接成本比間接成本更容易確定，而且成本要低得多。
許多影響軋花的國際安全和健康法規源自美國職業安全與健康管理局 (OSHA) 和環境保護署 (EPA) 管理的立法，後者頒布了殺蟲劑法規。
其他農業法規也可能適用於杜松子酒，包括對在公共道路上行駛的拖車/拖拉機上的慢行車輛標誌的要求、對員工操作的拖拉機上的翻車保護結構的規定以及對臨時工適當生活設施的規定。 雖然軋花廠被視為農業企業，並沒有被許多法規具體涵蓋，但軋花廠可能希望遵守其他法規，例如 OSHA 的“一般工業標準，第 1910 部分”。 軋花廠應考慮三個具體的 OSHA 標準：火災和其他應急計劃 (29 CFR 1910.38a)、出口 (29 CFR 1910.35-40) 和職業噪聲暴露 (29 CFR 1910.95)。 主要退出要求在 29 CFR 1910.36 和 29 CFR 1910.37 中給出。 在其他國家，農業工人被納入強制性保險範圍內，這種遵守將是強制性的。 遵守噪聲和其他安全與健康標準將在本文檔的其他部分討論 百科全書。
員工參與安全計劃
最有效的損失控制計劃是管理層激勵員工提高安全意識的計劃。 這種激勵可以通過以下方式實現：制定安全政策，讓員工參與計劃的每個要素，通過參加安全培訓，樹立良好榜樣，並為員工提供適當的激勵措施。
要求在指定區域使用 PPE 並要求員工遵守可接受的工作規範，從而減少職業健康障礙。 每當在噪音或粉塵水平高的區域工作時，都應使用聽力（耳塞或耳罩）和呼吸（防塵面罩）PPE。 有些人比其他人更容易受到噪音和呼吸系統問題的影響，即使有了 PPE，也應該重新分配到噪音或灰塵水平較低的工作區域。 與舉重和過熱相關的健康危害可以通過培訓、使用物料搬運設備、穿著得體、通風和遠離高溫來解決。
整個軋花操作過程中的所有人都必須參與軋花安全。 當每個人都積極參與損失控制計劃時，可以建立安全的工作氛圍。