РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ЗАПАРКИ КОКОНОВ ТУТОВОГО ШЕЛКОПРЯДА НА УНИВЕРСАЛЬНОМ ВАКУУМНО-ЗАПАРОЧНОМ УСТРОЙСТВЕ

АННОТАЦИЯ

В данное статье приведены результаты исследования технологического процесса заполнения внутреннего объема коконов технологической водой на универсальном вакуумном устройстве. Исследования проведены сначала в лабораторных условиях, затем в производственных условиях кокономотального предприятия. В рамке исследований изучены: влияния температуры воды, время заполнения внутреннего объема коконов технологической водой, давление на выход шелка-сырца, непрерывно разматывающейся длины коконной нити, общей длины коконной нити и другие качественные показатели шелка-сырца. Рекомендованы оптимальные параметры заполнения технологической водой внутреннего объема коконов на универсальном вакуумном устройстве.

ABSTRACT

This article presents the results of a study of the technological process of filling the internal volume of cocoons with technological water on a universal vacuum device. The studies were carried out first in laboratory conditions, then in the production conditions of a cocoon winding enterprise. In the framework of the research, the effects of water temperature, the time of filling the internal volume of cocoons with process water, the pressure on the output of raw silk, the continuously unwinding length of the cocoon thread, the total length of the cocoon thread and other quality indicators of raw silk were studied. And also recommended are the optimal parameters for filling the internal volume of cocoons with process water on a universal vacuum device.

Ключевые слова: кокон, оболочка кокона, внутренная объем, технологическая вода, температура воды, время вакуумирования, давления вакуумава, шелк-сырец, выход шелка-сырца, непрерывно разматывающейся длина коконной нити, общая длина коконной нити.

Keywords: cocoon, cocoon shell, internal volume, process water, water temperature, evacuation time, vacuum pressure, raw silk, raw silk yield, continuously unwinding length of cocoon thread, total length of cocoon thread.

Натуральный шелк является одним из ценнейших видов сырья текстильной промышленности. Однако его производство требует большего количества ручного труда, особенно его начальные этапы. На начальных этапах производство шелка-сырца, коконы тутового шелкопряда подготавливают к размотке. При этом производят сортировку, запарку и подыскивают концы коконных нитей. Запаривание коконов является одним из ответственных процессов при подготовке коконов к размотке. При запарке коконов внутренние полосы кокона наполняется технологической водой в зависимости от способа размотки. Например, для способа размотки погруженных коконов: коконы наполняют не менее 97 % их внутреннего объема. Вследствие этого они тонут в воде, а при размотке всплывают к поверхности воды благодаря тянущему усилию коконной нити. Для способа размотки полупогруженных коконов: коконы наполняют водой от 75 до 92 % их внутреннего объема. При этом коконы не тонут в воде, а располагаются в ней в вертикальном или слегка наклонном положении. Для способа размотки плавающих коконов: коконы наполняют водой до 75 % их внутреннего объема. При этом коконы плавают в воде в горизонтальном или слегка наклонном положении [1; 2; 3].

Таким образом, основной целью запарки является заполнение внутреннего объема коконов технологической водой  в зависимости от способа размотки. Заполнение внутреннего объема коконов производится разными способами, основными из них являются: способ путем запаривания коконов на индивидуальных или централизованных запарочных котлах или агрегатах, и вакуумный способ. Индивидуальный способ запаривания используется на механических кокономотальных станках типа КМС-10, а централизованный способ запарки используется при размотке коконов на кокономотальных автоматах различных типов. Сущность способа запаривания коконов заключается в том, что попеременным воздействием пара и воды различной температуры создают в коконах попеременно: то низкое, то высокое давление, обеспечивающее принудительное и быстрое просачивание воды через оболочку внутрь коконов, т. е. внутренний объем кокона наполняется из-за разности давлений [1; 2]. При заполнения коконов вакуумным способом, из внутренней части кокона воздух выкачивается вакуумным насосом, и вместо воздуха стремится вода, заполняя собой внутренний объема кокона. Вакуумный способ наполнения коконов технологической водой исследован многими исследователями, этот способ широко применяются при размотке коконов на современных кокономотальных автоматах [4; 5; 6]. Также учеными многих научно-исследовательских институтов проводились многочисленные исследования в области первичной обработки коконов и подготовки коконов к размотке на существующем кокономотальном оборудовании [7; 8]. 

Исходя из многолетних опытов в области запарки коконов на Андижанском машиностроительном институте, совместно с учеными Узбекского научно-исследовательского института натуральных волокон создан экспериментальный образец универсального вакуумно-запарочного устройства для заполнения внутреннего объема коконов технологической водой, общий вид которого приведен на рис.1.

Рисунок 1. Общий вид универсального вакуумно-запарочного устройства

Как видно из рисунка 1, созданное универсальное вакуумно-запарочное устройство очень простое и в основном состоит из вакуумного насоса с приводом, вакуумно-запарочной камеры и бака для подготовки технологической воды для пропитки коконов. Универсальную вакуумно-запарочную установку можно использовать в небольших коконмотальных цехах, фермерских хозяйствах, производственных и испытательных лабораториях. На рисунке 2 приведена технологическая схема универсального вакуумно-запарочного устройства.

Рисунок 2. Технологическая схема вакуумно-запарочной установки за наполнения внутреннего объма коконов технологической водой

где: 1– вакуумно-запарочная камера; 2 – корзинка для загрузки; 3 – крышка камеры; 4 – крепеный болт крышки; 5 – вакуумный насос с приводом; 6 – трубапровод; 7 – вакуумметр; 8-бак с водой,   9 – термометр; 10 – водонагреватель; 11-12 – краны;  13 – трубапровод; 14 –кран для слива воды; 15 – кран для выпуска воздуха; 16 – пульт управления; 17 – воронка для смазки электродвигателя [8].

Технологический процесс на универсальном вакуумно-запарочном устройстве происходит следующим образом. Коконы по 3 кг в специальных корзинках – 2 загружают в вакуумно-запарочную камеру – 1 и гермитчно закрывают крышу – 3 камеры при помощи болтов – 4. Затем включается вакуумный насос с приводом – 5 и через трубапровод – 6 высасывается воздух из вакуумно-запарочной камеры. Давление внутри вакуумно-запарочной камеры контролируется вакуумомером – 7. Универсальное вакуумно-запарочное устройство снабжено баком – 8 для подогрева технологической воды. Вместимость бака – 40 литров воды, он снабжен термометром – 9 для контроля температуры воды и нагревателем – 10 для подогрева технологической воды до 80 °С. Подогретая до опреленной температуры технологическая вода передаётся на вакуумно-запарочную камеру через краны – 11 и 12 посредством водопровода – 13. В зависимости от качества коконов и способа их размотки технологический цикл, включающий загрузку, заполнения внутреннего объема технологической водой и выгрузку продолжается 6–8 мин.

После завершения наполнения водой внутреннего объема коконов отключается вакуум насос, открывается кран – 14 в нижной часты камеры и отводится вода из камеры, затем отрывается кран – 15 в верхной часты крышки камеры и выпускаются излишек пара и воздуха, т. е. разрежается вакуумная камера.  После этого  открепляются крепежные болты – 4 и открывается крышка вакуумно-запарочной камеры. Затем вынимается корзинка с коконами и передается в растрясочную машину для нахождения концов коконной нити, т.е. для продолжения подготовки коконов к размотке. Технологический процесс наполнения коконов водой на вакуумно-запарочной камере контролируется пультом управление – 16, а для обеспечения нормальной работы вакуумного насоса, привод насоса смазывается через воронку – 17. Дальнейшая запарка коконов в цельях размячения серицина производится на коконорастрясочной машине при температуре 95–98 °С, после чего находятся концы коконной нити и нити с одиночными концами передаются в кокономотальный автомат для размотки коконов в шелк-сырец заданной линейной плотности.

Созданное вакуумно-запарочное устройство было испытано сначала в лабораторных уловиях, затем в производственных условиях кокономотального предприятия. При испытаниях исследовали: влияние температуры технологической воды, продожительность обработки на предмет технологических (непрерывноразматывающейся и общая длины коконной нити) и количественных (выход шелка сырьца) показателей коконов. При исследованиях температуры воды изменяли в диапазоне от 36 до 58 °С, а продолжительности обработки от 3 до 11 мин. В испытаниях использовали коконы из грен импортного производства, как в опытных, так и в контрольных  вариантах. Результаты исследований в пределах температуры воды от 46 до 56 °С и продолжительности в диапазоне от 3 до 9 мин. приведены в таблицах, следующих ниже.

Таблица 1.

Изменения технологических и количественных показателей коконов в зависимости от температуры воды и продолжительности обработки

Анализ данных, приведенных в таблице 1, показывает, что при исследовании температуры технологической воды показатели изменялись от 46 до 56 °С, а продолжительность обработки во всех вариантах составила 3 мин. Как видно из полученных показателей, самые хорошие результаты получаются при температуре воды 54 °С. При обработке коконов с температурой воды до 54 и после 54 °С показатели длины и выхода шелка-сырца снижается.

Таблица 2.

Изменения технологических и количественных показателей коконов в зависимости от температуры воды и продолжительности обработки

Анализ данных, приведенных в таблице 2 показывает, что температуру воды оставляли без изменения, т.е. от 46 до 56 °С, а продолжительность обработки во всех вариантах приняли как 5 мин.  Самый хороший результат по всем показателям получен при обработке коконов с температурой воды 52 °С. Как видно из полученных результатов исследований, при обработке коконов с температурой воды 50, 54 и 56 °С получаются неплохие результаты, однако при обработке  водой 50 °С снижается выход шелка-сырца, а при обработке водой 54 и 56 °С снижается показатель непрерывно разматывающейся длины коконной нити.

Таблица 3.

Изменения технологических и количественных показателей коконов в зависимости от температуры воды и продолжительности обработки

Анализ данных таблицы 3 показывает, что температура воды по вариантам составляет от 46 до 56 °С, а время обработки во всех вариантах составляет 9 мин. Из полученных результатов видно, что самый хороший результат получен при обработке коконов во 2 и 3 вариантах. А самый хороший результат получен при обработке водой с температурой 48 °С. Отсюда следует вывод о том что, для  получения лучших показателей можно увеличить  время обработки, а температуру воды снизить.

Однако дальнейшие увеличение времени обработки коконов положительных результатов не дали. При обработке коконов на созданном вакуумно-запарочном устройстве их внутренние объемы заполнялись водой не менее 97 %-ов, так как кокономотальные предприятия республики оснащены в основном кокономотальными автоматами Китайской Народной Республики. В этих автоматах размотка коконов производится способом  размотки погруженных коконов.

Выводы и предложения

1. Запарка коконов в целях заполнения их внутреннего объема технологической водой является одним из основных процессов кокономотания. Запарка коконов производится различными способами, одним из последних является вакуумный способ заполнения внутреннего объема коконов технологической водой.
2. Запарка коконов вакуумным способом производится на различных вакуумно-запарочных устройствах различных зарубежных фирм. Заполнение водой внутреннего объема коконов производится в зависимости от способа размотки, при способе размотки плавающих коконов коконы наполняются до 75 % внутреннего объема, при размотке полупогруженных коконов  от 75 до 95 %, а при размотке погруженных коконов не менее 97 % их внутреннего объема.
3. На базе Андижанского машиностроительного института совместно с учеными Узбекского научно-исследовательского института натуральных волокон создан экспериментальный образец универсального вакуумно-запарочного устройства для заполнения внутреннего объема коконов технологической водой, который проходил испытания как в лабораторных, так и в производственных условиях кокономотальных предприятий.
4. Во время проведения испытаний исследованы технологические и количественные показатели коконов в зависимости от температуры технологической воды и продолжительности обработки. При этом диапазон температуры принят от 36 до 56 °С, а продолжительность обработки от 3 до 9 мин.
5. На основе проведенных опытов рекомендуется вакуумную обработку производить при температуре технологической воды 50–52 °С в течение 5 мин. Обработка коконов в рекомендованном режиме позволяет наполнить внутренний объем коконов до 98–99 %, при этом выход шелка-сырца увеличивается на 1,07–1,17 %, а непрерывно разматывающейся длины нити становится больше на 56–58 м по сравнению с контрольным вариантом.

Список литературы:

1. Рубинов Э.Б., Усенко В.А., Ибрагимов С.С. Учение о шелке и кокономотание. Учебник для ВУЗов. – Ч. 1. – М., Легкая индустрия, 1966. – 366 с.
2. Рубинов Э.Б. Технология шелка (кокономотание). Учебник для ВУЗов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1981. – 392 с.
3. Дадажонов Ш.Д. Табиий ипак ва комплекс кимёвий иплар ишлаб чиқариш, қайта ишлаш технологиялари ва тўқимачилик ипларини эшиш назариясини замоновий холати (Современное состояние производства и переработки натурального шелка и комплексных химических нитей и теория кручения текстильных нитей). Монография. – Фергана: Изд-во  “CLASSIC”, 2022. – 168 с.
4. Исламбекова Н.М. Совершенствование технологии подготовки коконов к размотке с использованием поверхностно-активных веществ :  дисс. д-ра техн. наук. – 2019. – 170  с.
5. Ахунбабаев У.О. Совершенствование технологии получения высококачественного шелка-сырца на современных кокономотальных конструкциях:  дисс. д-ра филос.-техн. наук. – Ташкент: ТИТЛП, 2021. – 110 с.
6. Ниязалиева М.М. Такрорий боқувдан олинган пиллаларнинг чувиш жараёнларини такомиллаштириш (Совершенствование процесса размотки коконов, полученных путем повторной выкормки:  дисс. д-ра филос.-техн. наук. – Наманган, НамМТИ, 2022. – 122 с.
7. Қодиров З., Зулфиқоров Д. Пиллани буғлаш технологик жараёнининг хом ипак сифатига таъсири (Влияние технологического процесса  запарки коконов на качество шелка-сырьца) // Eurasian Journal of Academic Research. – 2023. – Т. 3. – № 1 Part 3. – С. 159–165.
8. Қодиров З.А. Пилланинг буғланишига абсорбция ва адсорбция жараёнларининг таъсири (Влияния процессов абсорбции и адсорбции на запарки коконов) // International conferences. – 2023. – Т. 1. – №. 2. – С. 559–562.
9. Ахунбабаев У. О., Тургунбеков А., Махмудбек Ўғли, Асроров Г.Г. Элементы процесса кокономотания, влияющие на качественные характеристики шелка-сырца // Universum: технические науки. – 2023. – № 4-3 (109). – С. 65-67.