Совершенствование технологии получения стланцевой льняной тресты

Актуальность темы

: Повышение эффективности льняной отрасли можно достигнуть при совершенствовании технологических процессов, направленных на получение высококачественной тресты и ее сохранности.

В настоящее время основным способом получения тресты является расстил стеблей льняной соломы на льнище или лугу, где в результате действия специальной микрофлоры происходит разрушение связей между волокном и древесиной. Сокращённо данный способ называют «расстилом», а получаемую тресту — стланцевой. Однако этот способ не достаточно изучен применительно к механизированным технологиям уборки льна, в частности к рулонной. Особенно, когда сырье перед формированием рулонов имеет повышенную влажность. В этой связи на практике применяют малоэффективные приемы — подъём стеблей из ленты и их расстановку в суслоны или конуса. Это приводит к появлению ручных операций, увеличению дезориентации и, в конечном итоге, -к значительным потерям длинного волокна при обработке тресты на мяльно-трепальном агрегате (МТА).

С освоением комбайновой уборки льна стланцевую льнотресту в основном готовят на льнище, где условия вылежки стеблей несколько иные, чем на луговом стлище. В этой связи актуальна проблема сохранности тресты и обеспечения необходимого уровня качества волокна. Дело в том, что вытеребленная льносолома в ненастную погоду просыхает медленно, ухудшается аэрация слоя стеблей, что ведет к снижению технологической ценности тресты. Она становится неоднородной по качеству. Поэтому при совершенствовании существующей технологии получения тресты необходим учет однородности по технологическим свойствам. Ранее этому обстоятельству не уделялось должного внимания.

Недостатки существующего способа требуют его дополнительного изучения, совершенствования, а также поиска новых технологических решений при получении стланцевой льняной тресты с улучшенными свойствами.

В этой связи тема исследований является актуальной и направлена на совершенствование существующей технологии получения льняной тресты с целью более рационального использования сырья, улучшения качества готовой продукции и сокращения ручного труда.

Работа выполнена в соответствии с Федеральными целевыми научно-техническими программами на 1992;1995 и 1996;2000 г. г. по развитию льняного комплекса в РФ.

Целью настоящей работы является повышение технологической ценности льняной тресты за счёт интенсификации процессов сушки льна на разных этапах вылежки, улучшения условий для развития полезной микрофлоры при получении тресты и сохранности структурных параметров стеблей в слое.

Для достижения указанной цели в работе решены следующие задачи:

— изучены особенности и закономерности естественной сушки стеблей льна на начальном и конечном этапах процесса вылежки тресты на аэрационных каналах;

— исследован характер развития микроорганизмов, участвующих в процессе получения стланцевой тресты при использовании разных агротехнологических приемов;

— проведено сравнительное изучение закономерностей изменения основных технологических свойств стеблей и волокна в процессе вылежки с учетом неравномерности их распределения по зонам слоя;

— осуществлена оценка структурных параметров совокупности стеблей в слое, сформированном при разных технологиях получения трестыизучено влияние на изменение этих параметров подбирающего устройства рулонного пресс-подборщика ПРП-1,6;

— проведена проверка усовершенствованной технологии и рассчитана ее экономическая эффективность в условиях сельскохозяйственного производства и льнозавода.

Методы исследования. Работа включает экспериментальные и теоретические исследования. Достоверность основных положений работы проверялась в ходе лабораторных, полевых экспериментов и производственных испытаний, проводимых по общепринятым методикам.

Исследования по изучению закономерностей сушки стеблей льна осуществлялись с использованием гравиметрического метода определения влажности. Для контроля численности и видового состава микроорганизмов при обрастании стеблей льна использовали метод влажной камеры. Сравнительная оценка технологических показателей производилась при использовании стандартных методик испытания лубоволокнистых материалов. Статистическую обработку опытных данных осуществляли с помощью дисперсионного, корреляционного и регрессионного анализов при использовании пакета прикладных программ «81а1§ гарЫсз» .

Производственные испытания проводились в условиях опытно-производственного хозяйства ВНИИ льна, на мяльно-трепальном агрегате в технологической лаборатории этого же института и на льнозаводе ОАО «Быль-цинское» .

Научная новизна работы заключается в следующем:

1) доказано, что продолжительность процесса получения стланцевой тресты на аэрационных каналах, образованных почвенными гребнями, в сравнении со способом получения тресты на льнище сокращается за счёт интенсификации подсушки стеблей соломы на начальных этапах процесса, обеспечения необходимого аэрирования слоя стеблей в процессе получения тресты и ускорения сушки стеблей на заключительных этапах вылежки;

2) установлено, что во второй половине периода вылежки тресты на аэрационных каналах в отличии от существующего способа сдерживается развитие целлюлозоразрушающих видов микроорганизмов;

3) впервые, получено подтверждение о том, что применение аэрационных каналов стимулирует раннее развитие грибов вида Cladosporium herbarum и Alternaria alternata и способствует прорастанию темноокрашенных гифомицетов с поверхностного к нижнему слою ленты, повышающих выравненность льнотресты по технологическим свойствам;

4) получено объяснение причины повышения однородности тресты по её физико-механическим свойствам при использовании аэраканалов. Её суть заключается в обеспечении с момента начала второго этапа микробиологического процесса преобразования стеблей соломы в тресту в разных зонах ленты примерно равных условий по степени аэрации и увлажнения. Это приводит к развитию в процессе вылежки сходных по составу и количеству микроорганизмов.

5) доказано, что в наибольшей степени на ухудшение пригодности слоя стеблей к трепанию (в изучаемых способах подготовки к формированию из стланцевой тресты рулонов) влияет рост угла дезориентации стеблей в слое и их растянутость по комлям и вершинам.

Практическая значимость. Теоретически и экспериментально обоснованы направления усовершенствования технологии получения стланцевой льнотресты, позволяющие сформулировать новые условия организации процесса ее получения, которые явились основой технологического регламента упомянутой технологии.

Использование усовершенствованной технологии получения стланцевой тресты на аэрационных каналах в сравнении с применяемой технологией позволяет: сократить продолжительность процесса вылежки на 15.20%- повысить пригодность слоя стеблей тресты к трепанию (особенно при ненастной погоде) с 66 до 89%- снизить количество недоработанного волокна при переработке на мяльно-трёпальном агрегате на 15% за счет выравнивания в общей массе стеблей тресты их физико-механических свойств.

Реализация усовершенствованной технологии позволит получить экономию в условиях сельскохозяйственного производства в размере 1,49 тыс. руб. с одного гектара (за счет сохранности тресты и снижения трудозатрат при ее уборке с поля), а также в условиях льнозавода 0,350 тыс. рублей на тонну волокна (за счет улучшения качества получаемого волокна и уменьшения выхода «недоработки»).

Предложения по совершенствованию конструкции рулонного пресс-подборщика ПРП-1,6 позволят уменьшить дезориентацию стеблей в слое по углу взаимного расположения на 15.25%, что приведёт к увеличению выхода длинного волокна на льнозаводе.

Закономерности развития доминирующей микрофлоры предложено использовать при разработке приёмов управлении процессом получения тресты за счет применения ускорителей и консервантов различной природы, а также в учебном процессе при подготовке инженеров по спец. 2801.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены и обсуждены:

— на ученых советах ВНИИЛ в период 1996. .2001 г. г.;

— на Iй областной научно-практической конференции «Научные проблемы устойчивого развития Тверской области», 1997 г., Тверь;

— на научно-практической конференции «Лен — на пороге XX I века», 2000 г., г. Вологда;

— на научно-практической конференции «Современные проблемы льноводства в Северо-западных регионах РФ», 2000 г., г. Псков;

— на международной научно-практической конференции по проблемам льноводства, 2000 г., г. Смоленск;

— на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы техники и технологии переработки льна и производства льняных изделий (Лен-96)», октябрь, 1996 г., г. Кострома.

— на международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях (Лен-98), октябрь,.

1998 г., г. Кострома.

— на расширенном заседании кафедры ТПЛВ Костромского государственного технологического университета, 2001 и 2002 гг.

Основные положения диссертационной работы опубликованы:

1. Bojarchenkova М.М. and Savinova V.J. Methods of improving quality of retted flax straw / Natural Fibres — Wtokna Naturalne XXXVIII, 1994. — 72 c.

2. Боярченкова M.M., Савинова В. И., Мухин B.B. Приготовление и сушка льнотресты на почвенных гребнях // Актуальные проблемы техники и технологии переработки льна и производства льняных изделий (Лен-96): Тез. докл. ме-ждун. науч.-техн. конф. -Кострома, 1996. -С.7−8.

3. Мухин В. В., Боярченкова М. М., Савинова В. И. Приемы повышения качества льняной тресты // 60 лет научных работ по льну-долгунцу на ТГСХОС: Тез. докл. науч.-техн.конф. 27−28 марта. -Томск, 1997. -С.114−117.

4. Савинова В. И., Козеня Р. П. Совершенствование технологии приготовления льняной тресты на индустриальной основе // Научные проблемы устойчивого развития Тверской области: Тез. докл. Iй Областной науч-практич. конф. -Тверь, 1997. -С.126−127.

5. Савинова В. И., Козеня Р. П. Направления совершенствования технологии приготовления льносырья // Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях (Лен-98): Тез. докл. междун. науч.-техн. конф. — Кострома, 1998. -С.5−6.

6. Мухин В. В., Боярченкова М. М., Савинова В. И., Ковалев М. М. Новая технология приготовления льняной тресты на аэрационных каналах // «Лен — на пороге XXI века»: Тез. докл. науч-практ. конф. — Вологда, 2000. -С. 168−169.

7. Савинова В. И. Изменение пригодности льносырья к трепанию при разных способах приготовления и уборки льнотресты // Актуальные проблемы переработки льна в современных условиях (Лен -2000): Тез. докл. междун. науч.-техн. конф. -Кострома, 2000. -С. 12−13.

8. Савинова В. И. Технология ускоренной сушки свежевытеребленных стеблей льна-долгунца на льнище // Современные проблемы льноводства на Северо-Западе РФ: Тез. докл. науч.-практич. конф. -Псков, 2000. -С. 56−57.

9. Белова В. М, Савинова В. И. Микрофлора льна-долгунца при росяной мочке на почвенных гребнях // Итоги и перспективы развития селекции, семеноводства, совершенствования технологии возделывания и первичной переработки льна-долгунца: Тез. докл. междун. науч.-практич. конф. — Торжок, 2000. -С.142−143.

10. Лапшин А. Б., Пашин Е. Л., Савинова В. И. О влиянии конструкции подбирающего устройства льноуборочных машин на дезориентацию стеблей в слое по углу взаимного расположения // Механизация и элетрификация сельского хозяйства. — 2001. -№ 6. С.31−32.

11. Мухин В. В., Боярченкова М. М., Ковалев М. М., Савинова В. И. Технология приготовления льнотресты на гребнях // Научные разработки по селекции, семеноводству, возделыванию, уборке и первичной переработке льна-долгунца. Результаты работ за 1990;2000 гг — Торжок, 2000. 67с.

12. Савинова В. И., Кучумов A.B. Математическая модель процесса сушки льнотресты на аэрационных каналах // Тез. докл. междун. науч-практич. конф. -Смоленск, 2000. -С.34−37.

13. Белова В. М., Савинова В. И. Микробиологические аспекты росяной мочки льна на почвенных гребнях // Тр. ин-та / ВНИИЛ. -Торжок, 2001;Вып.30. -С.335−344. и.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. Сравнительный анализ разновидностей технологических приемов при получении стланцевой льняной тресты позволил установить, что расположение стеблей льна на аэрационных каналах, образованных почвенными гребнями, позволяет имитировать (по условиям преобразования соломы в тресту) способ вылежки на лугу.

2. При оптимальных погодных условиях применение аэрационных каналов ускоряют процесс естественной сушки стеблей соломы в 1,2 раза, а на заключительном этапе вылежки, в условиях сильного увлажнения, продолжительность сушки тресты сокращается в 1,3 раза по сравнению с вылежкой стеблей на льнище.

3. Основной причиной интенсификации процессов сушки стеблей на начальном и конечном этапах вылежки является аэрирование стеблей в нижних слоях ленты.

4. Расположение стеблей на гребнях, образующих аэрационные каналы, способствует по сравнению со льнищем увеличению на 10% численности микроорганизмов на стеблях льна на первых этапах вылежки тресты и ускорению процесса разрушения покровных тканей и пектиновых веществ в стебле. На заключительных этапах процесса вылежки численность микроорганизмов существенно снижается, в том числе и целлюлозоразрушающих.

5. Использование аэрационных каналов, обеспечивающих выравнивание влажности стеблей в ленте, приводит к развитию на поверхности всех стеблей в ленте сходной по составу видов и количеству пектиноразлагающей микрофлоры. Это обстоятельство является причиной снижения варьирования физико-механических свойств готовой льнотресты.

6. Условия, формирующиеся в процессе вылежки ленты на почвенных гребнях, по степени аэрации и уровню влажности стеблей стимулируют развитие грибов Cladosporium herbarum, Alternaria alternata, необходимых для получения высококачественного волокна, а также способствуют прорастанию темноокрашенных гифомицетов в направлении от верхнего к нижнему слою ленты, что повышает однородность тресты по ее технологическим свойствам.

7. Существующая конструкция устройства для подбора ленты стеблей льна рулонного пресс-подборщика ПРП-1,6 вызывает повышение дезориентации стеблей по углу расположения друг относительно друга. Уменьшение числа зубьев в каждом ряду подбирающего устройства обеспечивает снижение угла разворота стеблей. Этому же способствует увеличение высоты гребней, образующих аэраканалы.

8. Наибольшее ухудшение структурных параметров стеблей в ленте, влияющих на формирование показателя пригодности стеблей к трепанию, наблюдается при использовании технологии получения тресты с подъемом стеблей в конусы с последующим расстилом в ленту перед рулонообразованием. На ухудшение пригодности к трепанию прежде всего влияет рост угла дезориентации стеблей в слое и их растянутость по комлям и вершинам. При использовании приема получения тресты на аэрационных каналах возможно исключение операций, связанных с подъёмом стеблей для их просушки.

9. Усовершенствованная технология получения стланцевой тресты обеспечивает формирование экономического эффекта:

— в агроусловиях 1,49 тыс. руб/га за счет сохранности сырья и снижения трудозатрат при уборке с поля;

— в условиях льнозавода 0,350 тыс. руб/тонну волокна за счет уменьшения количества недоработки в трепаном волокне.