Мочка льняной соломы и других лубяных волокон

Размещено на http://www.allbest.ru/

МОЧКА ЛЬНЯНОЙ СОЛОМЫ И ДРУГИХ ЛУБЯНЫХ ВОЛОКОН

Разработаны следующие промышленные способы приготовления тресты: биологическая тепловая мочка различных типов, пропариванне льняной соломы, ускоренный физико-химический метод.

Процессы приготовления тресты промышленными способами, в отличие от способа расстила льна па полях и лугах (росяная мочка), являются управляемыми, не зависящими от погодных условий. Промышленные способы приготовления тресты дают возможность снизить трудовые затраты, связанные с ручным расстилом льна па стлищах, а также ликвидировать качественные и количественные потерн льна при неблагоприятных метеорологических условиях.

Предполагалось широкое внедрение па льнозаводах водно-воздушной мочки с непрерывным протоком мочильной жидкости.

1. СУЩНОСТЬ БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ВОДНОЙ МОЧКИ ЛЬНА

лен мочка водный тепловой

Водная мочка стеблей льна основана на использовании жизнедеятельности пектиноразлагающих бактерий, в результате которой разрушаются покровные и паренхимные ткани, окружающие волокна в стебле (рис. 1). Разрушение связи волокон с окружающими их тканями биологическим способом основано па том, что химический состав различных тканей стебля неодинаков и при биологической обработке ведет себя по-разному. Основная составная часть лубяных волокон состоит из целлюлозы, которая устойчива к биологическим воздействиям. Камбий и покровные ткали, окружающие лубяные волокна, состоят в основном из пектиновых веществ (75-80%), которые в биологическом отношении значительно менее устойчивы, чем целлюлоза, и под действием пектиноразлагающих микроорганизмов распадаются.

Рис. 1. Продольный и поперечный разрез стебля льна

Чтобы регулировать биологический процесс мочки и обеспечить лучшие его результаты, необходимо знать особенности строения, жизнедеятельности и развития бактерий.

Бактерии представляют собою мельчайшие одноклеточные живые организмы. Бактерии дышат, передвигаются, питаются и размножаются.

По типу дыхания бактерии можно разбить па две группы: аэробные бактерии, которые дышат кислородом воздуха, и анаэробные, которым свободный кислород не нужен. Пищей для бактерий служат органические соединения (углеводы, белки и т. п.).

Бактерии размножаются быстро. При благоприятных условиях деление клетки продолжается всего 30 мин. При неблагоприятных условиях некоторые бактерии погибают, а другие переходят в состояние покоя и образуют спору - круглое или овальное тельце. Споры очень устойчивы к неблагоприятным условиям и могут сохраняться годами. Попадая в благоприятные условия, споры прорастают в новые жизнедеятельные клетки.

В теле живых клеток образуются и выделяются ферменты. Роль ферментов велика - они служат катализаторами различных превращений веществ. Например, нерастворимые в воде соединения белков, жиров и углеводов не могут проходить через оболочку микробов и, следовательно, не могут быть использованы для их питания. Под действием ферментов, выделяемых микробами, эти вещества гидролизуются, распадаются на более простые, растворимые в воде соединения, которые проникают внутрь клетки.

Большое влияние па деятельность пектипоразлагающих бактерий, оказывает температура воды: чем теплее вода, в которой происходит мочка, тем этот процесс проходит быстрее. Для анаэробных пектиноразлагающих бактерий оптимальная температура воды 35-38° С. Снижение или повышение температуры по сравнению с указанной замедляет процесс мочки.

На развитие пектиноразлагающих бактерии при мочке плохо влияет повышенное содержание органических кислот, получающихся при брожении пектиновых веществ, отчего процесс мочки замедляется, а волокно при высокой кислотности получается низкого качества. Чтобы кислотность мочильной жидкости не повышалась, мочильную жидкость в процессе мочки стеблей меняют часть ее из бака или камеры сливают и добавляют чистую воду или мочку проводят с протоком мочильной жидкости.

В начале процесса па стеблях бактерий немного. Небольшое количество спор этих бактерий попадает па стебли из почвы при выращивании льна, поэтому необходимо определенное время дли их размножения.

Процесс анаэробной мочки льна протекает в три фазы: 1) физическая, 2) подготовительная биологическая, 3) основная биологическая.

Физическая фаза. Первая фаза начинается после залива стеблей водой, когда они начинают набухать в результате намокания. При набухании в стеблях образуются трещины, что облегчает проникание воды внутрь. Воздух, имеющийся внутри стеблей, постепенно вытесняется водой и выделяется пузырьками на поверхность жидкости. Различные органические и минеральные вещества стеблей, растворимые в воде, называют экстрактивными. Они переходят в мочильную жидкость. От растворения этих веществ вода начинает темнеть, не теряя своей прозрачности, и в зависимости от зрелости стеблей мочильная жидкость окрашивается в разные тона желтовато-бурого цвета. Продолжительность физической фазы анаэробной мочки зависит от температуры воды. Обычно при температуре мочильной жидкости 37 38°С она закапчивается через 5-6 ч. В этой фазе микроорганизмы еще не участвуют. Из стеблей извлекается в мочильную жидкость много экстрактивных веществ, благодаря которым создается питательная среда для развития в ней микроорганизмов.

Подготовительная биологическая фаза. Эта фаза характеризуется обильным выделением на поверхности мочильной жидкости пузырьков газа и образованием беловатой пены. Газовыделение вызывается брожением экстрактивных веществ, являющихся питательной средой для бактерий. Бактерии, быстро размножаясь, сбраживают эти экстрактивные вещества. Продуктами распада их являются различные газы (водород, углекислый газ), образующие большой слой пены. Пузырьки газа па поверхности мочильной жидкости во второй фазе появляются при тепловой мочке примерно через 6-12 ч от начала заливки бака водой. Через 18-20 ч газовыделение начинает стихать, так как экстрактивные вещества в жидкости за это время сбраживаются. В это время пена приобретает грязноватый вид и покрывает не всю поверхность жидкости, а только отдельные участки, причем между ними начинает появляться топкая пленка, что является характерным признаком конца второй фазы анаэробной мочки.

Во второй фазе мочки стебли в основном не изменяются, только в конце фазы происходит некоторое ослизнение эпидермиса и даже его отделение. Вторая фаза мочки, являясь по существу подготовительной, создает необходимые условия для нормального протекания основной биологической фазы - брожения пектиновых веществ.

Основная биологическая фаза. В этой фазе происходит разложение пектиновых веществ микроорганизмами. Продуктами распада пектинов являются кислоты {уксусная, масляная и др.) и газы (водород, углекислый газ). Наступление данной фазы мочки характеризуется следующими признаками: пена па поверхности мочильной жидкости разрывается на части и становится грязной, мочильная жидкость начинает светлеть и становится светло-желтой, газовыделение усиливается, но газы в этой фазе образуются не так сильно, как во второй. На поверхности жидкости образуется пленка, которая постепенно охватывает всю ее поверхность. Одновременно жидкость приобретает гнилостный специфический запах. В третьей фазе связь между волокнистыми пучками и окружающими их тканями благодаря разрушению пектиновых веществ пектипоразлагающими бактериями нарушается, и волокно свободно отделяется от древесины. Мочку льна необходимо заканчивать, когда из вымоченных стеблей можно получить наибольший выход длинного волокна и высокое его качество. Если тресту недомочить, то волокно получается грубым, плохо отделяющимся от древесины.

При перемочке тресты волокно получается с малой прочностью, а выход длинного волокна небольшой. Объясняется это тем, что в процессе мочки должны быть разрушены лишь ткани, окружающие лубяные пучки. Если же процесс мочки в это время не приостановить, а продолжить, то бактерии начинают разрушать срединные пластинки, соединяющие элементарные волокна в пучок. При этом пучок распадается на элементарные волокна или становится непрочным. Срединные пластинки волокон состоят из пектиновых веществ, и хотя пектины срединных пластинок являются более прочными и устойчивыми, чем пектины паренхимных и покровных тканей, все же при затягивании процесса мочки они разрушаются и получается перемочка тресты.

Поэтому за процессом мочки льна следует вести строгое наблюдение, не допуская как недомочки, так и перемочки его.

2 ОСНОВНЫЕ УСЛОВИЯ ВЕДЕНИЯ ПРОЦЕССА ТЕПЛОВОЙ МОЧКИ ЛЬНЯНОЙ СОЛОМЫ

Основными условиями ведения процесса мочки соломы льна являются: подготовка стеблей к мочке, плотность загрузки стеблей, качество воды для мочки, температурный режим мочильной жидкости, водный режим мочильной жидкости.

Подготовка стеблей к мочке

Заготовленное льнозаводом сырье обычно неоднородно, и если его не рассортировать перед замочкой, то вымочка стеблей будет неравномерной.

Основными внешними признаками стеблей льна, влияющими на процесс мочки и на технологические свойства волокна, являются: толщина, длина, цвет и пораженность болезнями.

В табл. 1, 2, 3 приведены данные, показывающие, в какой мере эти морфологические признаки стеблей льна влияют на процесс их мочки и технологические свойства волокна.

Таблица 1.

Влияние толщины стеблей льносоломы на продолжительность тепловой мочки и на технологические свойства длинного волокна

Данные, приведенные в табл. 1, показывают, что чем толще солома льна, тем быстрее она вымачивается. Это объясняется некоторыми особенностями химического состава сырья разной толщины. Установлено, что разная продолжительность тепловой мочки тонких и толстых стеблей зависит от природы пектиновых веществ, имеющих разную химическую растворимость (легко и трудно растворимые формы пектинов).

Толщина стеблей льна связана с их длиной, поэтому длительность мочки зависит и от длины стеблей. Для равномерной вымочки необходимо стебли сортировать и по длине.

Следующим фактором, влияющим на продолжительность мочки, является цвет стеблей льна. Опытные результаты данного влияния приведены в табл. 2.

Таблица 2.

Зависимость продолжительности мочки стеблей льна от их цвета

Практически сырье имеет большее разнообразие в оттенках цветов, чем указано в табл. 2, что в значительной мере является следствием изменения его химического состава под влиянием различных природных факторов.

Данные табл. 3 иллюстрируют влияние поражения стеблей льна фузариозом на продолжительность мочки.

Таблица 3.

Влияние поражения стеблей льна болезнями на продолжительность

тепловой мочки

Как видно из таблицы, пораженные болезнями стебли льна увеличивают на 30% продолжительность мочки.

В табл. 4 приведены данные о влиянии спелости льна на продолжительность тепловой мочки и на качественные показатели длинного волокна.

Таблица 4.

Продолжительность тепловой мочки стеблей льна и качество длинного волокна в зависимости от спелости стеблей

Как видно из таблицы, задержка со сроками уборки льна приводит к увеличению продолжительности мочки.

Способ укладки и плотность загрузки стеблей льна в баки

Стебли льна следует укладывать в баки вертикально.

При вертикальной укладке стеблей тепловая мочка протекает лучше, чем при горизонтальной. В этом случае сокращается срок мочки и несколько увеличивается выход длинного волокна. Это объясняется тем, что при вертикальном положении стеблей облегчается выход па поверхность мочильной жидкости вредных для процесса мочки газов и равномернее осуществляется циркуляция мочильной жидкости.

Сравнительные результаты тепловой анаэробной мочки соломы льна при вертикальной и горизонтальной укладке в баки приведены в табл. 5.

Таблица 5.

Сравнительные результаты тепловой анаэробной мочки соломы льна при вертикальной и горизонтальной укладке в баки

В табл. 6 приведены технологические показатели тепловой мочки льна при разной плотности его загрузки в бак.

Таблица 6.

Технологические показатели тепловой мочки соломы льна, при разной плотности ее загрузки в баки

Анализ данных табл. 6 показывает, что плотность загрузки мочильных баков льняной соломой не должна превышать 100 - 110 кг/м3.

До такой плотности загрузки льняной соломой качество волокна не ухудшается, а продолжительность мочки повышается незначительно. Загрузка льняной соломы в мочильные баки с более высокой плотностью (до 130-150 кг/м3) значительно увеличивает продолжительность мочки и снижает качество волокна.

При этом уровень воды от начала до конца процесса мочки должен постоянно находиться на 10-15 см выше поверхности загруженного сырья.

Качество воды для мочки льняной соломы

Качество воды для мочки льняной соломы характеризуется ее химическим составом и оценивается по жесткости и содержанию солей железа.

Количество в воде солей кальция и магния определяет ее жесткость, которую обозначают условными единицами 1 мг-экв/л (миллиграмм-эквивалент на литр). соответствует наличию в воде солей кальция в количестве 20,08 мг/л или магния 12,14 мг/л. Содержание этих веществ в обычной (сырой) воде называют общей жесткостью.

Воду в зависимости от величины жесткости подразделяют па мягкую до 4,0; умеренно жесткую от 4,0 до 5,5, жесткую от 5,5 до 9,0 и очень жесткую свыше 9,0 мг-экв/л.

На основании проведенных исследований жесткость воды для мочки льна должна быть не больше 9 мг-экв/л.

При большой жесткости воды (свыше 9,0 мг-экв/л) продолжительность тепловой мочки льна заметно удлиняется, вследствие чего пользоваться для мочки водой с таким повышенным содержанием солей кальция или магния не следует. Большая жесткость воды способствует образованию на волокне нерастворимых кальциевых и магниевых солеи, отчего волокно становится менее гибким, грубым и хрупким, прядильные свойства этого волокна ухудшаются. На продолжительность мочки льняной соломы влияет также большое содержание в воде солей железа.

В воде, используемой для мочки льна, не должно содержаться солей железа более 5 мг/л. Кроме того, происходит потемнение волокна.

Температурный режим мочильной жидкости

Температура жидкости при мочке льняной соломы является важным фактором ее технологического режима, так как от температуры зависит развитие бактерий для процесса брожения пектиновых веществ в стеблях и, следовательно, длительность процесса мочки.

Для пектиноразлагающих бактерий наиболее активных видов наилучшие условия при температуре жидкости 35-38° С. При понижении или повышении температуры жизнедеятельность бактерий замедляется.

Следует отметить значение колебаний температуры жидкости при мочке. Иногда по техническим причинам подача пара в мочильные баки прекращается, и вода в них охлаждается в результате чего длительность мочки увеличивается. Во избежание этого необходимо поддерживать температуру воды на постоянном уровне.

Водный режим мочильной жидкости

В процессе мочки льна при брожении пектиновых и других веществ в мочильной жидкости постепенно накапливаются в большом количестве органические кислоты, которые понижают жизнедеятельность пектиноразлагающих бактерий, отчего процесс мочки замедляется. Кислотность мочильной жидкости в значительной степени зависит от водного режима, т. е. смены жидкости.

Водный режим, или водообмен, при мочке можно характеризовать начальным и конечным водным модулем. Начальный водный модуль - Масса воды/масса сырья. Конечный модуль - Масса всей воды/масса сырья. Рекомендуют 1:30.

Размещено на Allbest.ru