Введение к работе
Актуальность темы. Хлопковое волокно – это уникальный вид текстильного сырья, не имеющее аналогов по своим свойствам. При достижении определенного уровня созревания хлопчатника, в хлопковом волокне медовая роса, привнесенная насекомыми, питающимися флоэмой, и сахара, производимые самим растением, могут вызвать повышенную клейкость волокна. При переработке на прядильных фабриках хлопкового волокна с высоким показателем клейкости происходят сбои на технологическом оборудовании из-за налипания волокон на рабочие органы машин, частые остановы и повышенная обрывность пряжи. Производство несет значительные убытки. Однако до сих пор отсутствуют экспресс-методы, которые позволили бы классерам фабрики выявить степень клейкости хлопкового волокна в процессе поиска волокна на мировом рынке на стадии его закупки. Своевременно обнаруженный дефект клейкости как биозасорения волокна, позволит рассматривать данное волокно как проблемное и рассчитывать на серьезные скидки, для покрытия будущих издержек производства. Таким образом, разработка методов, позволяющих объективно и в короткие сроки дать оценку качества хлопковому волокну по показателю клейкости, является проблемой первостепенной важности. Решению данной проблемы посвящены работы Гектора и Ходкинсона, Хекета, Г. Фрисволда, Бахрамовой Х.А., Охотник С.Г., Ладыниной Л.П. и других ученых. Однако анализ существующих методов определения качества хлопкового волокна по показателю клейкости показал, что в большинстве они не обеспечивают необходимой корреляции результатов оценки с фактической клейкостью волокна. Кроме того высокая материалоемкость и трудоемкость экспериментов и дороговизна методов являются существенным недостатком, сдерживающим их использование для анализа хлопка при товарной экспертизе в полевых условиях или на торгах. В связи с этим, совершенствование методов определения качества хлопкового волокна по показателю клейкости является актуальной проблемой, решение которой позволит повысить качество хлопкового волокна и пряжи, и снизить издержки производства.
Целью диссертационной работы является совершенствование методов определения качества хлопкового волокна по показателю клейкости для своевременного обнаружения биозаражения волокна сахарами и грибной микрофлорой, и предупреждения снижения качества продукции и непредвиденных производственных затрат.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
анализ причин клейкости хлопкового волокна, ее влияние на производственный процесс и качество продукции;
систематизация методов определения клейкости волокна;
разработка экспресс-метода оценки качества хлопкового волокна на наличие и интенсивность биозаражения сахарами и грибной микрофлорой;
разработка механизма заражения хлопкового волокна и развития грибной и бактериальной микрофлоры;
разработка и апробация экспериментальной установки и методики определения качества хлопкового волокна по показателю клейкости;
исследование взаимосвязи зон клейкости выявленных при термодетектировании хлопкового волокна с зонами видимого заражения микроскопическими грибами.
Методы исследования. Теоретической и методологической основой исследования служит системный подход к решению сложных задач. В работе использованы стандартные и разработанные экспериментальные методы исследования, методы системно-структурного анализа, а также статистический, ранговый и корреляционный анализ данных. Программное обеспечение ЭВМ и ПК.
Научная новизна. В диссертационной работе впервые установлена взаимосвязь термодетектируемой клейкости хлопкового волокна с наличием биодеструктивной грибной микрофлоры;
- раскрыта природа взаимосвязи появления микроскопических грибов и явления клейкости хлопкового волокна и введено понятие видимое заражение микроскопическими грибами (ВЗМГ);
- экспериментально подтверждено, что растительные сахара влияют в большей степени на развитие микрофлоры грибной, в то время как энтомологические сахара в большей степени способствуют развитию бактериальной микрофлоры;
- установлена взаимосвязь и совпадения зон клейкости определенных при термодетектировании с зонами видимого заражения микроскопическими грибами.
- доказано, что микроскопические грибы Cladosporium cladosporioides, не являются клейкими, а факт совпадения зон видимого заражения микроскопическими грибами с точками клейкости при термодетекции позволяет использовать их в качестве индикации клейкости при визуальной, т.е. классерской оценке хлопка;
- предложено по степени влияния на интенсивность роста микроскопических грибов расположить сахара в следующий ряд (от наибольшего к наименьшему): глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза и в меньшей трегалоза.
Практическая значимость полученных результатов заключается в:
разработанной классификации методов определения клейкости, которая позволяет наглядно демонстрировать основные направления развития методического и приборного обеспечения решения проблемы качества хлопкового волокна;
разработанном и апробированном экспресс-методе классирования ВЗМГ оценки качества хлопкового волокна на наличие и интенсивность биозаражения сахарами и грибной микрофлорой, который предложен для включения в стандарт ГОСТ Р 53030-2008;
разработанной системе кодирования, отражающей клейкость хлопкового волокна по наличию и степени его заражения сахарами и грибной микрофлорой;
разработанной и апробированной экспериментальной установке УТД и методике определения качества хлопкового волокна по показателю клейкости;
простоте метода ВЗМГ и возможности его использования для анализа хлопка при товарной экспертизе в полевых условиях или на торгах, что позволит повысить качество хлопкового волокна и пряжи, и снизить издержки производства.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались:
на международной конференции «Биология - наука XXI века» (г. Москва, 2012);
на первом международном конгрессе «Экологическая, продовольственная и медицинская безопасность человечества» (г. Москва, 2011);
на VI Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2011 г.);
на Московской международной научно-практической конференции «Биотехнология: экология крупных городов» (Москва, 2010 г.);
на научно-техническом семинаре ФГУ НИИПХ Росрезерва (2009 г);
на заседаниях кафедры материаловедения МГУДТ (2010-2013 гг.).
Разработанный экспресс-метод классирования по ВЗМГ рассмотрен техническим комитетом ТК442, на предмет включения в стандарт ГОСТ Р 53030-2008 «Волокно хлопковое. Методы определения клейкости и бактериально-грибкового заражения», и обязательного использования при оценке качества, клейкости, хлопкового волокна.
Достоверность результатов работы. Достоверность и обоснованность основных положений и выводов работы подтверждаются согласованностью результатов теоретических и эмпирических исследований, выполненных с применением современных взаимодополняющих методов исследования.
Личный вклад автора. Состоит в постановке цели и задачи исследования, а также:
- в исследовании дефекта хлопкового волокна – клейкости;
- в разработке классификации методов оценки клейкости хлопкового волокна;
- в разработке метода определения клейкости с помощью упрощенной термодетекции;
- в разработке метода определения клейкости с помощью ВЗМГ;
- в исследовании влияния температуры на клейкость хлопка при термодетекции.
Публикации. Основные положения проведенных исследований опубликованы в 10 печатных работах, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка литературы и приложений. Основное содержание изложено на 128 страницах машинописного текста. Диссертация содержит 33 рисунка, 43 таблицы, список литературы включает 113 источников.
