烘繭技術(shù)及設(shè)備發(fā)展與展望

程明　陳祥平　卜獻(xiàn)鴻　唐仕成　段春穩(wěn)

摘要：鮮繭處理是繅絲業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，秦代以前由于沒有掌握蠶繭保存技術(shù)而采取鮮繭繅絲。秦代以后，蠶繭貯藏技術(shù)經(jīng)歷了陰灘與日曬法、鹽澠法、籠蒸法，從明清開始使用火焙法。近代采用繭灶干燥鮮繭，20世紀(jì)初日本發(fā)明了烘繭機(jī)。中國(guó)于1976年自主研制出自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)，經(jīng)過不斷改進(jìn)和完善，逐步成為蠶繭干燥的主導(dǎo)設(shè)備。文章回顧了中國(guó)古代鮮繭貯藏技藝，介紹了日本和中國(guó)烘繭技術(shù)及設(shè)備發(fā)展，著重分析了繭灶及烘繭機(jī)的性能、工藝要求和對(duì)繭質(zhì)的影響，提出通過“真空+”的方式和現(xiàn)代控制技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提高烘繭質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：鮮繭貯藏;烘繭;工藝;設(shè)備;發(fā)展;展望

中圖分類號(hào)：TS142.1

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001-7003（2019）12-0042-08

引用頁碼：121107

蠶繭是繅絲的唯一原料，鮮繭處理是繅絲業(yè)的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其處理工藝不僅關(guān)系到蠶繭的貯藏，而且直接關(guān)系著蠶絲的產(chǎn)量和質(zhì)量。在秦代以前，由于人們沒有掌握蠶繭保存技術(shù)，采取的是鮮繭繅絲，繅絲生產(chǎn)的時(shí)間極短，蠶絲產(chǎn)量極少。秦代以后，對(duì)鮮繭的處理主要經(jīng)歷了陰灘與日曬法、鹽沮法（鹽腌法）、籠蒸法幾個(gè)階段的演變。明清開始采用火焙法，通過對(duì)鮮繭的烘干處理，能夠滿足常年繅絲需要，使得蠶絲產(chǎn)量大幅增加，促進(jìn)了絲織業(yè)快速發(fā)展。隨著科技進(jìn)步和對(duì)熱力學(xué)的掌握，近代開始使用以熱傳導(dǎo)和熱輻射為主要技術(shù)的繭灶烘繭，在20世紀(jì)60年代又發(fā)展成為車子風(fēng)扇繭灶，增強(qiáng)了熱對(duì)流作用。20世紀(jì)初日本利用蒸汽加熱技術(shù)率先研制出蒸汽式烘繭機(jī)及相應(yīng)的烘繭工藝技術(shù)，之后又在蒸汽式烘繭機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)明了熱風(fēng)烘繭機(jī)。中國(guó)于20世紀(jì)70年代中期研制出自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)，大幅提高了烘繭效率和烘繭質(zhì)量，逐步成為蠶繭干燥領(lǐng)域中的主導(dǎo)設(shè)備和工藝技術(shù)。

1 古代蠶繭貯藏技術(shù)起源及演變

中國(guó)在秦代以前因沒有蠶繭保存技術(shù)，蠶絲生產(chǎn)受到局限。每年當(dāng)鮮繭結(jié)成以后，采用的是鮮繭繅絲，繅絲作坊一般僅能開工5 d左右，所產(chǎn)蠶絲量極少，因而也極其珍貴，只能供帝王及王公貴族享用。

秦代以后，由于對(duì)商品的需求進(jìn)一步擴(kuò)大，人們對(duì)擴(kuò)大蠶絲生產(chǎn)的愿望日益強(qiáng)烈，為延長(zhǎng)蠶繭發(fā)蛾，便采用陰灘與日曬的方法處理鮮繭?！瓣帪保杭词遣扇Ⅴr繭放置在陰冷的洞穴或潮濕陰冷的地下室的辦法來抑制蛹體發(fā)育，延長(zhǎng)發(fā)蛾期，使鮮繭繅絲期由原來的5～6 d延長(zhǎng)到10 d。“日曬”：即是利用夏季烈日曬死蠶蛹，使繅絲期延長(zhǎng)到半個(gè)月左右。

到魏晉南北朝時(shí)期，開始有人使用鹽浥法貯繭，這是保存蠶繭的一個(gè)突破性進(jìn)展。鹽浥法是把蠶繭一層一層裝入瓦壇內(nèi)，每裝一層繭，撒一層鹽，蓋一層桐葉，再放一層繭，如此反復(fù)循環(huán)直到裝滿瓦壇，然后泥封壇口，這樣的蠶繭可以存放1—2個(gè)月，蠶蛹窒息而死，繅絲時(shí)間成倍增長(zhǎng)。此法沿用很久，自唐代至五代時(shí)期，朝廷的“鹽法”中，均規(guī)定有腌繭用的“繭鹽”一項(xiàng)，由此可見其重要[l]。

到了宋代，貯繭仍采用鹽浥法，從圖l的《蠶織圖》中的“鹽繭甕藏”，可知鹽浥法仍是當(dāng)時(shí)貯繭的主要技術(shù)措施。㈣面上三口大甕，兩口已經(jīng)用泥封好，一口敞開待裝繭放鹽，畫中三男子，一人在桌前收繭，一人在稱繭，一人在和泥，遠(yuǎn)處桌上有裝鹽的碗。這一貯繭技術(shù)，在中國(guó)最早見于北魏賈思勰所著《齊民要術(shù)》。明代徐光啟《農(nóng)政全書》中《蠶書》記載：“凡浥繭，列埋大甕地上，甕中先鋪竹，次以大桐葉覆之，乃鋪繭一重，以十斤為率，摻鹽二兩，上又以桐葉平鋪。以此重重隔之，以至滿甕，然后密蓋，以泥封之?！边@樣可使蠶絲明亮柔韌。

進(jìn)入元代，對(duì)鮮繭殺蛹干燥的處理方法有三種，即日曬、鹽浥、籠蒸。在《韓氏直說》中認(rèn)為“籠蒸最好”，《農(nóng)桑輯要》和王禎《農(nóng)書》（圖2）也對(duì)其作了介紹和推廣，其基本方法為：用籠三扇，以軟草扎圈，加于釜口，以籠兩扇，坐于其上，籠內(nèi)勻鋪繭，厚三指許。頻于繭上以手試之，如手不禁熱，可取去底扇，卻續(xù)添一扇在上，如此登倒上下，故必用籠也。蒸繭時(shí)還要注意蒸繭工藝與繭質(zhì)的關(guān)系，說明當(dāng)時(shí)對(duì)蒸繭與繅絲的關(guān)系已經(jīng)考慮得非常具體，其繭于當(dāng)日都要蒸盡，如蒸不盡，來日必定蛾出。

明清之后，使用火焙法代替鹽沮法。當(dāng)時(shí)采用的是火缸，炭火在下，做一炕具在上，鮮繭放置其上，不時(shí)滾動(dòng)，將蠶蛹?xì)⑺?，水分蒸發(fā)，達(dá)到烘干目的。從此，中國(guó)逐步走向采用炭火（繭灶）干燥鮮繭和使用干繭繅絲的階段，蠶絲生產(chǎn)逐漸進(jìn)入能夠常年繅絲的狀態(tài)。

2 日本烘繭技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展

自中國(guó)的養(yǎng)蠶、繅絲技術(shù)傳到國(guó)外以后，日本、法國(guó)和意大利等國(guó)蠶絲業(yè)逐步發(fā)展。特別是日本從1859年橫濱開港到1868年明治維新期間，采取一系列改革措施大力發(fā)展蠶絲業(yè)。日本蠶絲生產(chǎn)從無到有，最終以壓倒性優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)國(guó)際市場(chǎng)。但由于烘繭裝置的局限，日本無論是之前采用的烘繭裝置（繭灶）還是明治中期開始采用的炭火干燥鮮繭（土屋式），烘繭水平均不高，直接影響了蠶繭的解舒率、有緒率、纇節(jié)等質(zhì)量指標(biāo)，制約了生絲質(zhì)量、產(chǎn)量和繅折完成水平。伴隨著工業(yè)革命的進(jìn)程，日本利用蒸汽加熱技術(shù)率先研制出蒸汽式烘繭機(jī)。之后，又在蒸汽式烘繭機(jī)基礎(chǔ)上改進(jìn)發(fā)明了熱風(fēng)烘繭機(jī)，實(shí)現(xiàn)蠶繭干燥方法從汽熱干燥到熱風(fēng)干燥的轉(zhuǎn)變，熱傳遞技術(shù)從熱輻射、熱傳導(dǎo)為主到熱對(duì)流為主的轉(zhuǎn)變，極大提高了熱能效果和干燥的均勻性[2]。

2.1 蒸汽式烘繭機(jī)

明治33年（1901年），日本研制出御法川多管式烘繭機(jī)，該設(shè)備以蒸汽為熱源，采用熱輻射為主導(dǎo)的干燥方式。這種裝置是將繭車從長(zhǎng)方形干燥室的一端依次推入烘繭機(jī)內(nèi)，干燥好的繭子從另一端出，其后在明治44年（1912年）增加了風(fēng)扇攪拌裝置，成為川式烘繭機(jī)（隧道型汽熱式烘繭機(jī)）。

明治43年（1911年），日本人今村品太郎從美國(guó)式干燥機(jī)中得到啟發(fā)，經(jīng)改革制成4段（4層）循環(huán)移動(dòng)式烘繭機(jī)。這種裝置是將蒸汽管排列在各段繭網(wǎng)的中間和底部，給氣方式為自然通風(fēng)，以后又增加了風(fēng)扇，得到普遍應(yīng)用，成為田端式自動(dòng)烘繭機(jī)（循環(huán)型汽熱式烘繭機(jī)）。

進(jìn)入昭和時(shí)代（1926年）后，日本蠶絲業(yè)得到快速發(fā)展，吸引一些專家學(xué)者對(duì)蠶絲生產(chǎn)技術(shù)開展了大量研究，在蠶繭干燥方面又提出干燥劑吸濕方法和鮮繭冷藏方法，但受制于當(dāng)時(shí)的技術(shù)及經(jīng)濟(jì)效益原因，沒有得到應(yīng)用。

2.2熱風(fēng)烘繭機(jī)

昭和11年（1937年），日本學(xué)者松本介對(duì)鮮繭的通風(fēng)干燥原理開展了實(shí)踐研究，通過把加熱空氣送進(jìn)干燥室進(jìn)行鮮繭干燥的實(shí)驗(yàn)，取得良好的繅絲成績(jī)，弄清了干燥條件對(duì)鮮繭干燥的基本原理。小松豊作在蒸汽式循環(huán)烘繭機(jī)基礎(chǔ)上研發(fā)出熱風(fēng)和蒸汽管并用的新田端式熱風(fēng)烘繭機(jī)，后經(jīng)過改進(jìn)，在每個(gè)區(qū)段都設(shè)置熱風(fēng)口和排氣口，成為大合式熱風(fēng)烘繭機(jī)。由于采用了熱對(duì)流為主的干燥技術(shù)，熱能能夠更快速進(jìn)入到蛹體，使水分蒸發(fā)，烘繭的最高溫度逐步提高，烘繭效率及均勻程度提高，因此該烘繭設(shè)備及技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。

3 中國(guó)烘繭技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展

中國(guó)近代的烘繭、繅絲技術(shù)從日本引進(jìn)。鄭辟疆[3]于1903年到日本學(xué)習(xí)蠶絲技術(shù)，回國(guó)后致力于推廣養(yǎng)蠶、繅絲新技術(shù)，研制和改進(jìn)了烘繭機(jī)、剝繭機(jī)、煮繭機(jī)、復(fù)搖車和生絲檢驗(yàn)設(shè)備。王天予[4]于1937年畢業(yè)于江蘇特設(shè)繅絲專業(yè)學(xué)校，后去日本往御發(fā)川繅絲研究所學(xué)習(xí)繅絲工程，學(xué)成回國(guó)后，編寫了《烘繭學(xué)》《絲膠化學(xué)》《絲繭學(xué)》等教科書。他們是中國(guó)烘繭技術(shù)及設(shè)備研究的先驅(qū)者。近代以來，中國(guó)烘繭技術(shù)及設(shè)備主要經(jīng)歷了以煙煤、焦炭、木炭為熱能的繭灶烘繭干燥器烘繭，到以蒸汽為熱源的烘繭機(jī)烘繭，再到以對(duì)流熱交換為主導(dǎo)的自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)烘繭的幾個(gè)發(fā)展階段。

3.1 繭灶烘繭干燥器

繭灶烘繭干燥器是20世紀(jì)80年代以前中國(guó)鮮繭干燥的主要設(shè)備。國(guó)內(nèi)有代表性的繭灶主要有：四川的60型繭灶，浙江和江蘇的73型、84型車子風(fēng)扇灶。

繭灶烘繭干燥器的發(fā)展經(jīng)歷了從直接式到間接式兩個(gè)階段的變化。直接式采用燃燒無煙煤、焦炭、木炭為熱能，煙氣直接進(jìn)入干燥室干燥蠶繭。由于會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳、一氧化碳，粉塵污染嚴(yán)重，后被逐步淘汰。間接式則采用預(yù)熱器、爐膽、地?zé)煹馈煹赖妊b置提供熱能，利用熱輻射傳遞熱能。早期的繭灶沒有風(fēng)扇，主要采取對(duì)換繭車的方法來提高烘繭均勻性，后期改為在爐膛上方增加風(fēng)扇，增加熱對(duì)流功能，風(fēng)扇轉(zhuǎn)向通過正反轉(zhuǎn)開關(guān)人工調(diào)節(jié)，現(xiàn)在則通過電氣系統(tǒng)控制，大部分繭灶實(shí)現(xiàn)了定時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)變風(fēng)扇轉(zhuǎn)向。

圖3為繭灶平面示意，灶身為磚結(jié)構(gòu)，灶內(nèi)設(shè)置2倉(cāng)、2門，倉(cāng)內(nèi)設(shè)置軌道，用于繭車進(jìn)出。熱源部分由爐膛爐膽及地?zé)煹?、墻煙道組成。煤火或柴在爐膛中燃燒，產(chǎn)生熱能，干燥蠶繭，分為直接式和間接式。直接式的繭灶在煙道上開有小孔，用于熱能直接進(jìn)入繭室：間接式爐膛上蓋有爐膽，通過爐膽將主要的熱能輻射、傳導(dǎo)到灶內(nèi)，同時(shí)地?zé)煹?、墻煙道也輻射熱能，提高溫度的均勻性。在繭灶內(nèi)設(shè)有排氣孔，排氣孔大小可以調(diào)節(jié)，在烘繭預(yù)熱、等速干燥、減速干燥時(shí)開啟不同大小，以利于濕度的控制。同時(shí)，為進(jìn)一步提高溫度均勻性，在繭灶爐膽上方安裝風(fēng)扇，達(dá)到增加熱對(duì)流的作用。繭車一般10～14層，鋪繭厚度2～ 2.5粒，早期沒有風(fēng)扇時(shí)，要對(duì)換繭車，避免靠近爐膛的蠶繭溫度偏高，將蠶繭烘烤過度。以熱傳導(dǎo)、熱輻射為主導(dǎo)傳熱的繭灶，由于熱能傳遞存在較大溫差，烘繭室內(nèi)各處溫度分布不均勻，進(jìn)入到蛹體的熱能交換差，在減速干燥階段很難實(shí)現(xiàn)需要的溫度，因此烘干程度不均勻。

為了解決烘繭不均勻問題，普遍采用頭沖、二沖方法。所謂“頭沖”，是指第一次先將鮮繭烘到烘率約為60%左右的半干繭：“二沖”，是指半干繭經(jīng)堆放3—4晝夜，以平衡繭與繭及繭層與蛹體的水分，減少熱能對(duì)繭層絲膠變性的影響，然后再用較低溫度烘到適干，完成烘繭。

3.2烘繭機(jī)

3.2.1蒸汽烘繭機(jī)

這類設(shè)備采用的是以熱傳導(dǎo)和熱輻射為主導(dǎo)的汽熱能傳遞方法，使用的熱源為蒸汽，通過l英寸管道散發(fā)熱量。蒸汽烘繭機(jī)又分推進(jìn)式和循環(huán)式兩種類型。

推進(jìn)式蒸汽烘繭機(jī)的干燥室是長(zhǎng)方形，長(zhǎng)度約20 m，可供12～ 14部繭車。底部和兩側(cè)安裝蒸汽管道，進(jìn)口處管道密集，出口處稀少，設(shè)有總汽閥和分汽閥;兩側(cè)設(shè)有進(jìn)氣口，兩側(cè)中部有排氣口及風(fēng)扇;安裝溫度計(jì)，通過蒸汽閥門調(diào)節(jié)溫度。

循環(huán)式蒸汽烘繭機(jī)則將干燥室分為幾段（4、6、8、10段），圖4為循環(huán)式6段結(jié)構(gòu)示意。室內(nèi)分為高、中、低三個(gè)溫區(qū)，蠶繭放置在繭網(wǎng)上，滾筒帶動(dòng)繭網(wǎng)運(yùn)行，移動(dòng)蠶繭，到每層末端時(shí)，蠶繭通過移動(dòng)板從上一層繭網(wǎng)落人下一層繭網(wǎng)，反復(fù)循環(huán)至最下層繭網(wǎng)移動(dòng)而出，完成干燥。循環(huán)式蒸汽烘繭機(jī)提高了生產(chǎn)效率、烘繭質(zhì)量。

3.2.2 自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)

20世紀(jì)70年代，隨著中國(guó)蠶業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，中國(guó)蠶繭產(chǎn)量超過日本。四川、浙江、江蘇等蠶繭主產(chǎn)區(qū)在日本烘繭機(jī)的基礎(chǔ)上開展了熱風(fēng)循環(huán)烘繭技術(shù)和設(shè)備的研究工作，迄今四川生產(chǎn)的烘繭設(shè)備在中國(guó)范圍內(nèi)得到廣泛推廣和應(yīng)用。

1973年南充絲二廠（現(xiàn)六合集團(tuán)）承接了研制“自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)”科研任務(wù)，并組建了“自動(dòng)循環(huán)烘繭機(jī)研制組”。1976年8月，中國(guó)首臺(tái)自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)試制成功并在四川省岳池縣坪灘繭站投入使用。該機(jī)具有自動(dòng)鋪繭、熱風(fēng)穿流烘干、自動(dòng)出料、稱量、裝包等功能。整機(jī)傳動(dòng)控制裝置采用了當(dāng)時(shí)比較先進(jìn)的直流電機(jī)可控硅無極調(diào)速及遠(yuǎn)程電子測(cè)溫裝置，初步實(shí)現(xiàn)了烘繭全過程的機(jī)械化作業(yè)。烘繭時(shí)間與普通煤灶相比縮短一半，煤耗降低23%、勞動(dòng)生產(chǎn)率提高5.6倍、干繭適干率提高10個(gè)百分點(diǎn)、解舒率提高3～5個(gè)百分點(diǎn)，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。1978年5月四川省絲綢公司在四川省岳池縣對(duì)該機(jī)組織召開鑒定會(huì)，并命名為CD78-1型自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)[5]。該設(shè)備于1979年獲四川省重大科技成果三等獎(jiǎng)。

1978年在“自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)研制組”的基礎(chǔ)上成立的南充地區(qū)蠶繭收烘設(shè)備研制所研制的第二代CD78-2型烘繭機(jī)于1982年在四川省西充縣城關(guān)繭站投入使用。該所在1986年參與了國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目新型熱風(fēng)烘繭機(jī)（75-46-01-04）的研制，1990年紡織部對(duì)新型熱風(fēng)烘繭機(jī)組織中試鑒定，1991年該新型熱風(fēng)烘繭機(jī)獲得紡織工業(yè)部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。1990年成立的四川南充地區(qū)蠶絲技術(shù)開發(fā)公司，在第三代烘繭機(jī)（75 -46 -01-04）的基礎(chǔ)上，研發(fā)出第四代自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)，命名為南光系列。南光系列90型烘繭機(jī)在熱源、移層機(jī)構(gòu)、風(fēng)管、進(jìn)出繭方式等方面有重大改進(jìn)，先后在四川、陜西、重慶等地推廣使用。1998年又推出第五代（創(chuàng)藝系列）自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)。2002年成立的四川南充首創(chuàng)科技開發(fā)有限公司，研制jLI_I全國(guó)烘繭量最小的烘繭機(jī)創(chuàng)藝4-2型，并開發(fā)了系列產(chǎn)品：2003年研制出的中國(guó)第一臺(tái)烘繭量最大的創(chuàng)藝8 -15型烘繭機(jī)在綿陽應(yīng)用。該機(jī)占地面積比創(chuàng)藝6 -10型烘繭機(jī)體積僅增大14%，而烘量卻增加50%，溫度分布更加合理（8層），日烘鮮繭量可達(dá)30 000 kg（半干），之后又針對(duì)烘繭機(jī)使用過程中出現(xiàn)的烘繭時(shí)間不易掌握、烘繭操作不太簡(jiǎn)便、能耗高等情況，成功開發(fā)出第六代烘繭機(jī)，2005年秋開始在云南安裝使用，2006年全面投放全國(guó)市場(chǎng)。目前該公司系列產(chǎn)品如表l所示，產(chǎn)品均采用天然氣為燃料，在每層設(shè)置溫度傳感器，通過PLC程序控制，與設(shè)置的溫度比對(duì)，然后利用控制天然氣進(jìn)氣量來自動(dòng)控制溫度，同時(shí)具有遠(yuǎn)程控制功能。

由成都鴻鼎干燥設(shè)備有限公司（原四川成都川西干燥技術(shù)有限公司）生產(chǎn)的川西牌CL-100型熱風(fēng)烘制機(jī)[6-8]，是在新型熱風(fēng)烘繭機(jī)（75 -46 -01-04）的基礎(chǔ)上創(chuàng)新升級(jí)產(chǎn)品。以無管式熱風(fēng)爐、自動(dòng)鋪繭裝置、循環(huán)式熱風(fēng)烘繭機(jī)三項(xiàng)實(shí)用新型專利，以及先進(jìn)的紅外線測(cè)控、變頻調(diào)速等先進(jìn)的光機(jī)電一體化技術(shù)改造傳統(tǒng)烘繭裝備為技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，其技術(shù)水平居當(dāng)期國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)大型熱風(fēng)烘繭機(jī)空白，2001年榮獲四川省人民政府科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)，在四川、江蘇、山東、云南、廣西等地得到廣泛應(yīng)用。

熱風(fēng)烘繭機(jī)采用對(duì)流熱交換為主導(dǎo)，熱風(fēng)氣流一般有平行氣流、錯(cuò)流，如圖5、圖6所示。因氣流的方向影響到烘繭的質(zhì)量與效率，因此在烘繭室里熱風(fēng)采用錯(cuò)流氣流，以提高烘繭均勻率及熱風(fēng)效率。

熱風(fēng)烘繭機(jī)由主機(jī)、熱風(fēng)發(fā)生爐、進(jìn)出料裝置、電器控制柜等組成，如圖7所示。熱風(fēng)發(fā)生爐產(chǎn)生的熱風(fēng)通過引風(fēng)機(jī)導(dǎo)入主機(jī)，風(fēng)向與蠶繭繭網(wǎng)運(yùn)行方向成90°，形成錯(cuò)流氣流。在主機(jī)里分隔4～8層空間，設(shè)置不同溫度、濕度、風(fēng)速，蠶繭在繭網(wǎng)上運(yùn)行，依次通過預(yù)熱、等速干燥、減速干燥區(qū)域完成干燥。在熱風(fēng)爐與主機(jī)之間，設(shè)置有調(diào)節(jié)閥，用于熱風(fēng)量的控制。一般全程干燥時(shí)間為330～ 360 min。熱風(fēng)烘繭機(jī)實(shí)物如圖8所示。

3.3 烘繭過程及主要工藝控制

烘繭是將鮮繭置于干燥室內(nèi)進(jìn)行加熱干燥，將鮮繭的自由水分通過熱能使其蒸發(fā)，保持平衡水分[9]。蠶結(jié)成繭后，蛹體中含有較多的水分，一般情況下蛹體含水率為73%～75%，繭層含水率在13%～ 16%，烘到適干時(shí)，要求適干繭的回潮率為10%～12% [10]，烘折一般為2.2～2. 65，烘率為38%～45%，即100 kg鮮繭要烘去55～62 kg的水分，蛹體烘去的水分約比繭層多60倍。因此烘繭主要是將蛹體水分通過熱能將水分蒸發(fā)。在這一過程中，蠶繭繭層會(huì)發(fā)生濕熱變化。絲膠受熱要變性，其變性的程度隨著溫度的升高和作用時(shí)間的延長(zhǎng)而加劇，使原來處在絲膠分子內(nèi)部的疏水基外露，從而降低了絲膠的膨潤(rùn)溶解性：而濕度大，會(huì)改變絲膠分子的空間結(jié)構(gòu)，增加繭絲之間的膠著力，最終造成解舒率降低，緒絲量增加、吊糙次數(shù)增大、糙颣增多，影響生絲產(chǎn)量、質(zhì)量、繭耗完成水平。因此，烘繭工藝要在不同時(shí)段，結(jié)合溫度、濕度、排氣量等參數(shù)綜合考慮。

3.3.1烘繭干燥過程

蠶繭加熱干燥過程，就其水分蒸發(fā)的快慢來說，可分為預(yù)熱、等速干燥和減速干燥三個(gè)階段。鮮繭烘率、干燥速度與干燥時(shí)間之間的關(guān)系如圖9所示。

在預(yù)熱階段，鮮繭進(jìn)入干燥室后，溫度逐漸升高，繭層水分開始蒸發(fā)，同時(shí)熱量透過繭層進(jìn)入繭腔，烘死鮮蛹，破壞蛹體表面蠟質(zhì)層。

在等速干燥階段中，鮮蛹烘死后，蛹體內(nèi)的水分蒸發(fā)與擴(kuò)散進(jìn)入活躍期，由于繭層與蛹體溫度差較大，使得水分蒸發(fā)率能夠保持一定，因此稱為等速干燥階段。這時(shí)蛹體的水分先轉(zhuǎn)移到繭層，再通過繭層蒸發(fā)，因此容易使絲膠分子大量吸水，在干燥過程中會(huì)反復(fù)多次吸濕、放濕，加劇絲膠變性，使繭絲間膠著力增大，解舒率變劣，這個(gè)過程要嚴(yán)格控制濕度，加快排濕速度。

隨著蠶繭含水率的降低，進(jìn)入減速干燥階段。此時(shí)蒸發(fā)作用由蛹體表面深入到蛹體內(nèi)部，蛹體內(nèi)部的水分逐漸向表面擴(kuò)散，在繭腔內(nèi)汽化，并通過繭層向外擴(kuò)散。這一階段的水分蒸發(fā)率隨時(shí)間增加而逐漸減小，故稱為減速干燥階段。這個(gè)過程要注意降溫及保持一定濕度，防止繭層過干，引發(fā)絲膠過渡變性，使繭絲膠著力增大，有緒率大幅降低，生絲強(qiáng)伸力受到影響。

在烘繭過程中，鮮繭水分蒸發(fā)情況如圖10所示。

3.3.2烘繭溫度

烘繭過程中，溫度測(cè)試有壁溫（代表內(nèi)壁空氣溫度）、室溫（繭室內(nèi)平均溫度）、感溫（最接近蠶繭的溫度）三種，繭灶一般以壁溫或室溫進(jìn)行調(diào)整控制。在烘繭的不同時(shí)期，壁溫與感溫差別明顯，一般情況下，在預(yù)熱階段溫差最大，約10℃以上：在等速階段約有7～8℃：在減速干燥后期溫差在1℃左右。

預(yù)熱階段（約30 min內(nèi)），溫度一般在90～ 95℃：等速干燥階段最高溫度在105℃以內(nèi)，熱風(fēng)烘繭機(jī)最高溫度可以提高到118～127℃：減速干燥階段溫度會(huì)從90℃逐步降到50～60℃。在溫度配置上，要避免高溫急干、低溫悶烘。

3.3.3烘繭濕度

在預(yù)熱階段，蠶蛹沒有被殺死之前，蛹體的水分蒸發(fā)少：在等速干燥階段，蛹體水分大量蒸發(fā)：在減速干燥階段，則要保存繭層一定含水率。一般情況下，預(yù)熱階段的相對(duì)濕度為8%～12%，等速干燥17%～20%，減速干燥25%～35%。可通過換氣及排氣孔開啟大小來控制。

3. 3.4空氣流速

繭灶風(fēng)扇等速干燥350 r/min.風(fēng)速在0.8～1.0 m/s：減速干燥300 r/min，風(fēng)速在0.5～0.8m/s。熱風(fēng)烘繭機(jī)在高溫區(qū)3～5 m/s.中溫區(qū)0.8～1.0 m/s.低溫區(qū)0. 15～0.2 m/s。

3.3.5鋪繭量

鋪繭量是指蠶繭鋪在繭格或繭網(wǎng)上的厚薄程度。鋪繭量的多少，對(duì)于蠶繭干燥程度均勻性和烘繭能力都有影響。鋪繭過厚，會(huì)使中間的蠶繭散發(fā)水分慢，導(dǎo)致干燥不勻;鋪繭量過少，雖然干燥容易，但也容易造成干燥不勻，還會(huì)降低烘繭能力，浪費(fèi)燃料。由于在殺死蠶蛹后，蛹體水分蒸發(fā)旺盛，在繭層表面會(huì)形成一層濕膜，高溫多濕會(huì)影響到絲膠變性，因此，鋪繭厚度對(duì)鮮繭要求在2～2.5粒，對(duì)半干繭則在2.5～3.0粒。

烘繭時(shí)，溫度、濕度、風(fēng)速相互作用，影響干燥程度、干燥均勻性、絲膠變性程度。在等速干燥階段，烘繭溫度高可提高干燥效率，縮短干燥時(shí)間，且絲膠適當(dāng)變性，可減少絲膠的溶解性，提高繭層在煮繭時(shí)的抗煮能力，減少繅絲時(shí)的絲條故障，也有利于提高出絲率。但不能超越最高溫度限制，否則繭層表面過干，蠶繭質(zhì)量嚴(yán)重下降。當(dāng)烘繭溫度和風(fēng)速一定時(shí)，在等速干燥階段濕度對(duì)干燥速度的影響顯著，在減速干燥階段濕度對(duì)干燥速度的影響則逐漸減少，但由于濕度對(duì)繭質(zhì)影響大，因此這個(gè)階段要保證一定濕度。另外，濕度的高低不僅影響干燥速度，而且也影響繭質(zhì)。高溫多濕，特別是在等速干燥階段，容易使絲膠分子大量吸水，在干燥過程中會(huì)反復(fù)多次吸濕、放濕，加劇絲膠變性，因此要注意排濕。烘繭時(shí)當(dāng)空氣的溫濕度保持一定時(shí)，風(fēng)速在等速干燥階段變化對(duì)干燥速度的影響比較顯著，而進(jìn)入減速干燥階段后，風(fēng)速對(duì)干燥速度的影響就逐漸減小。

蠶繭烘干后的鑒定，有蛹體鑒定和回潮率（含水率）鑒定。鮮繭含水情況一般習(xí)慣用含水率，烘成干繭后，繅絲企業(yè)習(xí)慣用回潮率表述蠶繭干燥程度，要求繭層回潮率11%、蛹體回潮率13%、全繭回潮率12%左右、適干率85%以上。中國(guó)各主產(chǎn)區(qū)都根據(jù)實(shí)際制定了蠶繭干燥標(biāo)準(zhǔn)。

4發(fā)展展望

烘繭是農(nóng)業(yè)與工業(yè)之間極其重要的連接環(huán)節(jié)，是繅絲業(yè)的基礎(chǔ)，而且以后難以彌補(bǔ)缺陷。多年來，伴隨著科技的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外一些高校、科研單位的專家、學(xué)者和生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)人員在應(yīng)用新技術(shù)殺蛹、干燥蠶繭方面做了許多試驗(yàn)和探索，研究的蠶繭殺蛹、干燥新技術(shù)主要有：y射線殺蛹、β射線殺蛹、高頻電熱烘繭、微波干燥和真空干燥等，但因經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等問題，沒有得到推廣應(yīng)用。此外，日本在20世紀(jì)30年代還開展過冷凍殺蛹技術(shù)研究，通過冷凍蠶繭，防止蠶繭出蛾和減少絲膠變性的程度，提高解舒率，降低繅折，但基于當(dāng)時(shí)的冷凍技術(shù)及運(yùn)行費(fèi)用，也未得到推廣。2010年以來，隨著冷凍技術(shù)的提高及鮮蛹食用市場(chǎng)的需求，中國(guó)的廣西、山東等生絲產(chǎn)區(qū)對(duì)鮮繭處理開始嘗試?yán)鋬龇椒?，目前廣西大部分的企業(yè)全年能生產(chǎn)鮮繭絲5～7個(gè)月。但鮮繭繅制的生絲品質(zhì)不及干繭絲，鮮繭生絲品質(zhì)一般只能達(dá)到3A～4A，不能滿足高等級(jí)生絲質(zhì)量要求，特別是抱合指標(biāo)，在生絲浸漬后急劇下降[11-12]。

綜觀國(guó)內(nèi)外目前鮮繭處理的方法，熱風(fēng)干燥蠶繭依然是主流，它能適應(yīng)對(duì)繅制高品質(zhì)生絲要求，在蠶繭干燥設(shè)備的應(yīng)用領(lǐng)域中，自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)是一大主流烘干設(shè)備。但對(duì)于熱風(fēng)干燥蠶繭而言，其技術(shù)關(guān)鍵在于減少和降低因蛹體水分大量蒸發(fā)帶來的對(duì)繭層絲膠變性。對(duì)自動(dòng)循環(huán)熱風(fēng)烘繭機(jī)而言，烘繭的溫度、濕度、熱風(fēng)風(fēng)速三個(gè)核心因素需要逐步引進(jìn)人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制。通過對(duì)各種鮮繭干燥技術(shù)分析，可以采用“真空+”的方式，開展真空復(fù)合技術(shù)干燥蠶繭的研究，如“真空+熱風(fēng)對(duì)流、真空+熱風(fēng)對(duì)流+微波”等。真空技術(shù)的應(yīng)用，可以大幅度降低干燥溫度，減少絲膠變性，既保護(hù)好蠶繭的解舒率，又滿足織造對(duì)生絲清潔、潔凈、抱合指標(biāo)的要求。當(dāng)今高新技術(shù)的發(fā)展，一定會(huì)帶動(dòng)烘繭裝備及技術(shù)的變革和升級(jí)。

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收稿日期：2019-03 -13;修回日期：2019-10-29

作者簡(jiǎn)介：程明（1968—），男，高級(jí)農(nóng)藝師，主要從事繭絲綢科研管理和行業(yè)服務(wù)工作。

通信作者：陳祥平，教授級(jí)高工，exp698@ sohu.com。