Мочение стеблей в водной среде

 

К биологическим способам приготовления тресты относятся водное и росяное мочения. При биологической обработке конопли используется жизнедеятельность различных видов микроорганизмов (бактерий, плесневых грибков), для которых пектиновые вещества являются питательной средой.

Биологическое мочение конопли основано на различном отношении основных веществ, входящих в состав стеблей, до биологических процессов. Пектиновые вещества, входящие в состав паренхимы, при биологическом мочении разрушаются, целлюлоза же лубяных волокон остаётся при этом без изменений.

В процессе жизнедеятельности микроорганизмы образуют и выделяют особые вещества, которые называются ферментами или энзимами. По характеру действия ферменты подобны химическим катализаторам. На активность ферментов влияет температура и реакция среды.

Брожение пектиновых веществ стебля во время водного мочения вызывают специфические бактерии. Установлено, что процесс пектинового брожения всех лубяных растений обеспечивают в основном два вида бактерий: Сlostridium felsineum и Plectridium pectinovorum. В жидкости и вытяжке из стеблей встречаются и другие виды бактерий в виде палочек, кокков, диплококов и диплобацил, роль которых в брожении пектиновых веществ пока не установлена.

Сlostridium felsineum - палочка имеет форму сигареты с чуть заострённым одним концом. Она образует продолговатые споры, хорошо окрашивается йодом и является довольно активным возбудителем пектинового брожения. Plectridium pectinovorum - палочка длиной от 8 до 25 мкм. В большинстве случаев имеет на конце овальную спору, из-за чего при спорообразовании часто принимает форму барабанной палочки. С йодом даёт перерывчатую расцветку.

При тепловодном и холодноводном мочении конопли встречаются оба вида бактерий, причём при тепловодном мочении преимущественное значение имеет первый вид, а при холодноводном - второй.

Процесс мочения конопли условно можно разделить на три фазы - физическую, предварительную биологическую и основную биологическую.

Физическая фаза начинается после заливания водой загруженных в бак (водоём) стеблей. В воде стебли начинают быстро увеличиваться в объёме, на эпидермисе появляются трещины, которые облегчают дальнейшее их намокания и дают возможность микроорганизмам проникать в середину стеблей. Окраска воды, в которой замочены стебли, становится более тёмной вследствие изъятия из стеблей различных водорастворимых веществ (углеводов, белков, минеральных веществ и т.д.). От накопления этих веществ вода становится благоприятной средой для развития в ней различных микроорганизмов.

Переход растворимых веществ из внутренней части стебля в воду и пропитка его такой водой является необходимыми условиями мочения.

Конечно при холодноводном мочении (23-25 °С) физическая фаза заканчивается через 24-32 часа после заливки стеблей водой, а при тепловодном (36+2 °С) - через 6-8 ч. Момент максимального накопления в воде растворимых веществ является концом физической фазы. Продолжительность физической фазы мочения зависит от температуры жидкости и свойств сырья.

Повышение температуры воды ускоряет набухание стеблей и экстракцию веществ, благодаря чему уменьшается длительность физической фазы. Однако повышать температуру воды можно только до 38 °С, поскольку более высокая температура может негативно повлиять на развитие микроорганизмов.

Предварительная биологическая фаза начинается почти одновременно с физической. Суть её заключается в разложении микроорганизмами органических и минеральных веществ, перешедших в жидкость во время физической фазы.

Через 10-30 ч. от начала мочения в зависимости от температуры жидкости на её поверхности вследствие выделения газов появляется беловатая пена, которая быстро распространяется по всей поверхности жидкости. Характерной особенностью второй фазы анаэробного мочения является молочнокислое брожение экстрактивных веществ. Через 25-40 ч. после начала тепловодного и через 60-80 ч. - холодноводного мочения уменьшается выделение газов, пена приобретает грязноватого цвета и покрывает не всю поверхность мочильной жидкости, а отдельные её участки, между которыми начинает образовываться тонкая плёнка. Это и является признаком окончания второй фазы мочения.

Количество органических веществ в мочильной жидкости, которая выражается показателем её окисляемости, во время этой фазы мочения сильно падает в связи с тем, что экстрактивные вещества сбраживаются микроорганизмами. При разложении этих веществ образуется водород и углекислота, которые поднимаются на поверхность жидкости в виде маленьких пузырьков, и органические кислоты (молочная, масляная и др.), от присутствия которых мочильная жидкость становится кислой.

За период второй фазы окисляемость мочильной жидкости всё время падает, а кислотность возрастает. Накопления в жидкости избыточного количества кислот отрицательно влияет на протекание процесса мочения, потому что повышенная кислотность задерживает развитие и деятельность микроорганизмов.

Предварительная биологическая фаза мочения характеризуется брожением только экстрактивных веществ в жидкости, стебли же остаются без изменений, и лишь примерно с середины этой фазы наблюдается их ослизнение, эпидермис начинает легче отделяться. Это свидетельствует о начале брожения пектиновых веществ, которые содержатся в покровных тканях.

Вторая фаза создаёт необходимые условия для нормального протекания процесса третьей (основной) фазы мочения, ибо без распада экстрактивных веществ, находящихся в жидкости, и одновременного удаления из этой жидкости кислорода не может нормально протекать брожение пектиновых веществ.

Во время основной биологической фазы происходит существенный процесс мочения - брожение пектиновых веществ, которые содержатся в стеблях. Эта фаза характеризуется следующими признаками: пена на поверхности мочильной жидкости разрывается на части и становится грязной, а мочильная жидкость, наоборот, светлеет. Утихшее под конец второй фазы выделения газов усиливается, не достигая, однако, той силы, которую оно имело при брожении экстрактивных веществ. На поверхности жидкости появляется плёнка, которая постепенно охватывает всю поверхность. Одновременно с этим жидкость начинает приобретать специфический запах, присущий масляной кислоте и другим веществам. При нарушении необходимых условий мочения могут образовываться метан и сероводород.

Окисляемость мочильной жидкости за время третьей фазы мочения остаётся почти без изменений, кислотность же её постепенно повышается в результате накопления органических кислот. Благоприятной для протекания мочения есть жидкость, на нейтрализацию которой расходуется 1,2-1,5 см3 сантинормального раствора едкого натра.

Масса и объём стеблей в процессе мочения заметно увеличиваются: на конец первой фазы масса стеблей превышает начальную в 2,50-2,65, второй - в 2,7 - 2,85, третьей - в 2,9-3,2, а в конце мочения - в 3,5-3,6 раза.

В результате растворения в воде экстрактивных и пектиновых веществ во время мочения масса вымоченных стеблей (тресты) в сухом виде становится меньше, чем была до мочения (соломы). Разница между массой стеблей до и после мочения называется умоканием. Умокание составляет в среднем 14-20 %.

Определение конца процесса мочения. После того, как микроорганизмы разрушили пектиновые вещества, которые склеивали лубяные пучки с окружающими тканями стебля, пищей для них начинают служить пектиновые вещества, которые соединяют пучки элементарных волокон в техническое волокно, а затем и межклеточные вещества волокнистого пучка, что может привести к ослаблению и ухудшению качества технического волокна. Чтобы этого не произошло, процесс мочения необходимо своевременно прекратить. Мочение тресты следует завершить тогда, когда из вымоченного материала можно получить наибольший выход длинного волокна высокого качества.

Существует несколько способов определения конца процесса мочения. Самым надёжным является способ определения готовности тресты по окисляемости водной вытяжки из волокна, предложенный в своё время М.А. Тимониньем (1961). Волокно, выделенное из тресты нормальной степени вымачивания, имеет окисляемость водной вытяжки из него не более 1,00-1,25, слегка недомоченое - 1,26 - 1,50, сильно недомоченое - более 1,51 грамм кислорода на 1 литр жидкости.

Менее точным способом является определение конца мочения за обрабатываемостью стеблей на мяльно-трепальном агрегате и за внешним видом выделенного при этом волокна. Определение готовности тресты производится следующим образом. Одновременно с загрузкой соломы в мочильный водоём закладывают несколько небольших снопов так, чтобы из них можно было по мере необходимости брать стебли. При приближении окончания процесса мочения сначала один раз в день, а потом чаще с каждого икра берётся небольшая проба величиной со сноп среднего размера. Пробы промываются в воде и быстро высушиваются до влажности      10-12 %, после чего обрабатываются на мяльно-трепальном агрегате. Если в процессе обработки костра легко отделяется от волокна, а волокно не лубоподобно, то процесс мочения завершают.

Однако только за отделённостью костры от волокна нельзя судить о готовности тресты, потому что лёгкость её обработки зависит, кроме степени вымачивания, ещё и от диаметра стеблей, хрупкости древесины и других факторов.

В качестве вспомогательных методов определения готовности тресты можно рекомендовать и более простые. Но они не достаточно точные и пользоваться ими могут только лица, которые имеют достаточный опыт практической работы: тресту можно считать вымоченной, если при ударе мокрых стеблей по поверхности мочильной жидкости волокно легко отделяется от древесины, образуя сетку из отдельных прядок; если брошенные в воду стебли быстро всплывают - это значит треста ещё не готова, если же они тонут, то это свидетельствует о том, что она перемокла, нормально вымоченная треста очень правильно всплывает вверх; процесс вымачивания можно останавливать, если древесина ломается с характерным треском, а волокно легко снимается по всей длине стебля, начиная с окоренка. При определении готовности тресты по этому методу можно использовать как сухие, так и мокрые стебли.

Основные факторы, влияющие на процесс мочения. Результаты мочения соломы конопли оцениваются за выходом и качеством волокна. Одновременно учитывается и длительность процесса: чем более длительным является мочение, тем большим по объёму должно быть мочильное хозяйство, тем выше капитальные затраты на строительство цеха мочения и эксплуатационные расходы. Экономически целесообразно продолжительность мочения максимально сократить.

Технический эффект мочения определяется рядом факторов, которые характеризуют его режим: качеством воды, температурой, водным режимом, плотностью загрузки.

Качество воды, которая используется для мочения, оценивается по её жёсткости и содержанию солей железа. Жёсткость воды определяется количеством солей кальция и магния, содержащиеся в ней. Измерять её принято в мг-экв/л (1 мг-экв соответствует содержанию в 1 литре воды 20,08 мг кальция или 12,14 мг магния). Различают общую жёсткость воды, которая определяется содержанием всего количества солей кальция и магния; постоянную, которая определяется содержанием солей кальция и магния после кипячения, и условную - как разницу между общей и постоянной. В зависимости от жёсткости вода делится на мягкую (до 3,5 мг-экв/л), умеренно жёсткую (3,6-7,0), жёсткую (7,1-10,5) и очень жёсткую (выше 10,5). Жёсткая вода удлиняет продолжительность мочения и негативно влияет на качество продукции. При жёсткости более 8 мг/л снижается качество волокна: оно становится грубым, тёмного цвета.

Вода, используемая для мочения, должна быть прозрачной, бесцветной, мягкой, с низкой окисляемостью, то есть с небольшим количеством органических веществ, и содержанием солей железа не более 8 мг/л. Оптимальное содержание солей железа составляет 5 мг/л.

Температура воды. В зависимости от температуры воды различают холодноводное и тепловодное мочения. В естественных условиях (реки, озёра, искусственные водоёмы) вода имеет температуру не выше 25 °С. Мочение в ней называется холодноводным. Мочение в искусственно подогретой воде называют тепловодным. Оно происходит значительно быстрее, чем в холодной воде. Это даёт возможность сократить вместимость мочильного хозяйства и получить лучшее по качеству длинное волокно. Чем выше температура воды, тем эффективнее протекает процесс мочения. Однако температура выше 38 °С отрицательно влияет на жизнеспособность пектинорунивной микрофлоры. Оптимальная температура тепловодного мочения - 36±2 °С. Как снижение, так и повышение температуры по сравнению с оптимальной приводит к ухудшению жизнеспособности пектинорунивных микроорганизмов и замедление процесса мочения.

Водный режим. Кислоты, которые накапливаются в процессе мочения в мочильной жидкости, замедляют и снижают жизнедеятельность бактерий, что значительно увеличивает продолжительность мочения и снижает качество волокна. При мочении конопляной соломы в кислой среде получается слабое и тусклое волокно. Улучшение условий мочения достигается регулированием кислотности мочильной жидкости путём периодической или однократной смены воды.

На процесс мочения существенно влияет водный режим, который характеризуется водным модулем и режимом смены воды. Под водным модулем понимают отношение массы соломы в мочильному водоёму до массы залитой в него жидкости. Различают начальный и полный водный модуль. Оптимальный водный модуль создаётся при загрузке 1:20-1:25. При более высокой его величине (до 1:50) мочение проходит быстрее, однако менее равномерно, при меньшей (1:10) - процесс замедляется.

Плотность загрузки соломы также имеет большое значение, поскольку она определяет правильное протекание процесса мочения стеблей и рациональное использование полезного объёма водохранилищ. Плотность загрузки мочильных баков снопами должна составлять 60-65 кг/м3 полезного объёма. При повышении плотности повышается эффективность использования мочильных водоёмов. Нашими исследованиями доказана возможность мочения соломы в больших тюках плотностью до 120-140 кг/м3. Для изготовления тюков с повышенной плотностью применяют специальные механизмы - упаковщики.

Загружать снопы или тюки в водоёмы можно горизонтально или вертикально. Вертикальная загрузка имеет некоторые преимущества перед горизонтальной, но её проведение сопряжено с определёнными трудностями.

Подготовка стеблей к мочению. Солома, которая поступает для мочения, обычно бывает неоднородной по своим морфологическим признакам - длине, толщине, цвету и т.д., что обусловливает неравномерность её вымачивания. Известно, что продолжительность мочения жёлто-бурой конопляной соломы длиннее, чем зелёной.

Сортировка стеблей перед замачиванием за длиной и толщиной увеличивает выход длинного волокна на 20-25 % и повышает его качество на 0,5-1,0 сортономера. Даже сноповая сортировка перед замачиванием даёт значительный технологический эффект.

При мочении соломы-зеленца сразу же после уборки можно получить более качественную тресту, чем при мочении воздушно-сухого сырья. К тому же свежесобранная солома вымокает быстрее.

Химические и биологические ускорители мочения конопли и регенерации жидкости. К факторам, которые ускоряют мочения, относятся те, которые способны повышать жизнеспособность бактерий. Среди них основное место занимают оптимальная температура и питательный и кислотный режимы мочильной жидкости. Чем теплее вода, тем быстрее происходит мочения. Так, при температуре воды 20-25 °С оно составляет 6-10, при 10-15 °С - 20, а при 6 – 8 °С - 30 дней и более. Оптимальная температура воды для мочения 35-37 °С.

Мочение можно ускорить, добавляя в жидкость химические вещества, которые стимулируют размножение основной и сопутствующей микрофлоры. Для этого используют сернокислый аммоний, аммиачную селитру и комбинированный ускоритель, который состоит из равных частей сернокислого аммония, суперфосфата и калийной соли. На 1 т соломы используют 10 кг сернокислого аммония или 12 кг комбинированного ускорителя. Химические добавки предварительно растворяют в воде и вносят в виде раствора при загрузке соломы в мочильный водоём. Продолжительность мочения при этом значительно сокращается, разрывная нагрузка и гибкость волокна повышаются, вследствие чего выход длинного волокна увеличивается.

При нарушении технологического режима, когда мочильная жидкость трудно восстанавливается аэрацией, её нейтрализуют. Для этого используют аммиачную воду, которая содержит 18-20 % аммиака. В зависимости от кислотности её вносят из расчёта 0,5-2,0 л/м3 мочильной жидкости.

В опытах, проведённых в Институте лубяных культур по изучению влияния химических ускорителей мочения конопли, было установлено, что продолжительность мочения при обычном анаэробном процессе составляла 8, водно-воздушном - 4, а водно-воздушной с комбинированным ускорителем - 2,5 суток. Средний номер тресты был соответственно 0,9; 1,0 и 1,2.

Кроме химических ускорителей, по данным А.Г.Бондарёвой и А.Е.Жатовой (1976), для сокращения продолжительности процесса мочения можно применять бактериальные закваски, приготовленные из стеблей конопли, или чистую культуру пектинорунивной микрофлоры, которые также улучшают качество тресты и волокна.

Для ускорения регенерации мочильной жидкости используют катализатор пиролюзит, который является окислителем органических соединений в водном растворе. При наличии его в жидкости её регенерация происходит быстрее. Масса пиролюзита во время регенерации жидкости не меняется. Регенерацию мочильной жидкости ускоряет и суспензия водоросли хлореллы.

Водоёмы для мочения. Вымачивание конопляной соломы осуществляется в водоёмах для мочения - мочильных баках. Они должны быть удалены от естественных водоёмов на такое расстояние, чтобы ни во время работы, ни в период весенних паводков мочильная жидкость в них не попадала. Для мочения конопли лучше использовать воду естественных водоёмов и рек.

Наряду с мочильными баками необходимо создавать поля для сушки тресты. Участки для них отводят на открытом, ровном и сухом месте, где не должно быть деревьев и кустов. На 1 га можно расставить 20-25 т тресты (в расчёте на воздушно-сухую массу).

Для того, чтобы определить необходимое количество мочильных баков, надо ожидаемую массу соломы конопли поделить на количество оборотов мочения и на плотность загрузки водоёмов, которая равна 60 кг/м3. Самые удобные в обслуживании водоёмы длиной 12-20, шириной 3-4 и глубиной не более 2 м, а надёжнее в эксплуатации - бетонные и кирпичные.

Загрузка соломы. Конопляную солому загружают в мочильные баки в контейнерах большими паками (тюками) или отдельными снопами. Для загрузки соломы и выгрузки тресты используют козловые краны, автокраны, грейдеры загрузчики, ленточные транспортёры и другие приспособления. Перед загрузкой сырья мочильные баки очищают от мусора и промывают холодной водой, которую затем сливают в сборный колодец и используют для мочения.

Загруженное в мочильные резервуары сырье после закрепления соответствующими приспособлениями (брусками, рейсами) заливают водой (в пусковой период цеха мочения) или специально подготовленной жидкостью (при следующем мочении). Солома заливается водой или мочильною жидкостью на 10-15 см выше её уровня.

Строительство цехов мочения. Цеха промышленного приготовления тресты строят по специально разработанным типовым проектам. Потребность в основных материалах на строительство цеха по типовому проекту приведена в таблице 9.1

 

Таблица 9.1 - Потребность основных материалов для строительства цеха мочения мощностью 1000 т соломы за сезон (по данным А.Г.Бондаревой, 1977 г.).

 

Материал	Тип цеха мочения
	железобетонный	кирпичный
Цемент, т	170	125
Сталь, т	24	23
Кирпич, тыс. шт.	13	129
Лесоматериал, м3	30	20
Трубы стальные электросварные диаметром 150 мм, пог. м	120	1210
То же самое, 114 мм, пог. м	60	100
Трубы чугунные канализационные (или керамические) диаметром 200 мм, пог. м	150	150
Задвижки параллельные диаметром 200 мм, шт.	18	18
То же, диаметром 150 мм, шт.	2	2
Центробежные насосы 2*2 НФб, шт.	2	2
Электродвигатель А-62-2,20 кВт, шт.	2	2

 

Водно-воздушное мочение конопли. Аэробные микроорганизмы активнее анаэробных и менее чувствительны к пониженным температурам и кислой среде. Разрушение пектиновых веществ и органических кислот под действием аэробных микроорганизмов проходит быстрее, чем за участием анаэробных.

При регенерации мочильной жидкости под действием аэробных микроорганизмов происходит разрушение сложных органических веществ (углеводов и белков) до конечных продуктов - СО2, Н2О и МН3. В то же время под действием анаэробных микроорганизмов сложные органические вещества полностью разлагаются с образованием недоокисленных продуктов (органических кислот, спиртов и др.), которые задерживают дальнейший процесс превращения соломы в тресту.

При водно-воздушном способе мочения конопли, разработанном А.Г.Бондарёвой (1967), используется комбинированная микрофлора из аэробных и анаэробных бактерий, соотношение которых зависит от режима и степени аэрации жидкости. С ростом последнего увеличивается удельный вес аэробной микрофлоры, в промежутках между аэрацией, наоборот, преобладает анаэробная. Для аэрации жидкости при водно-воздушном мочении используются эжекторы с внутриструйным вакуумом..

Водно-воздушное мочение имеет ряд преимуществ перед анаэробным: процесс мочения сокращается в два - три раза, выход длинного волокна и его номер увеличиваются, полностью отпадает необходимость в строительстве очистных сооружений, в пять - шесть раз уменьшаются расходы свежей воды на единицу сырья, которая вымачивается, и почти вдвое - затраты на строительство цеха мочения и амортизационные отчисления. Скорость водно-воздушного мочения растёт благодаря аэрации и регенерации мочильной жидкости, в результате чего создаются условия для повторного её использования. При многократном использовании мочильная жидкость обогащается пектинорунивными бактериями и их ферментами.

Технология водно-воздушного мочения может осуществляться двумя путями: проведением обычного анаэробного мочения, по окончании которого вся мочильная жидкость перекачивается в регенератор и подвергается аэрации в нейтральной или близкой к нейтральной реакции (рН 6,8-7,3) или проведением мочения с периодической аэрацией мочильной жидкости непосредственно в мочильном баке с последующей перекачкой её в регенератор для полного восстановления. Во втором случае для восстановления мочильной жидкости необходимо в 2-3 раза меньше времени, чем в первом. При первых 2-3 мочениях, когда мочильной жидкости накоплено недостаточно, допускается частичное заливание соломы свежей водой. В дальнейшем, когда будет накоплено достаточно мочильной жидкости, процесс мочения проводят по одному из следующих режимов. В мочильном баке загружается солома, заливается 75 % мочильной жидкости, подвергнутой аэрации, к которой добавляется 25 % свежей воды. Активная кислотность мочильной жидкости, которая заливается, должна иметь рН 7,5-8,5. При этом мочении происходит до конца без изменения и аэрации мочильной жидкости. Если по каким-то причинам мочильную жидкость с активной кислотностью 7,5 и выше получить не удаётся, она восстанавливается до рН 6,8-7,3. Загруженная солома, как и в первом случае, заливается 75 % мочильной жидкости, подвергнутой аэрации, к которой добавляется 25 % свежей воды. Мочение проводится с обязательной сменой мочильной жидкости. При холодноводном мочении она меняется через 20-24 ч. с момента полной заливки баков. Второй раз жидкость меняется только тогда, когда её активная кислотность становится ниже 5,8. При этом меняется 30-35 % мочильной жидкости, которая сливается в регенератор, а освобождённый объём доливается регенерируемой мочильной жидкостью с активной кислотностью 6,8-7,3.

Оптимальная температура жидкости при водно-воздушном мочении конопли составляет 32-36 °С. Однако снижение температуры до 20 °С не так сильно замедляет процесс мочения, как при анаэробном способе. В то же время резкие колебания температуры мочильной жидкости (более 7-10 °С) отрицательно влияют на продолжительность процесса водно-воздушного мочения.

После окончания мочения мочильная жидкость сливается в сборный резервуар, а треста промывается свежей водой из шланга.

Интенсивная технология приготовления тресты конопли. Наиболее прогрессивной является интенсивная технология приготовления тресты конопли, разработанная А.Г.Бондарёвой и Л.М.Жуплатовой (1988). В основу технологии заложен способ приготовления тресты в водно-воздушной эмульсии с циркуляцией и аэрацией мочильной жидкости, применением ферментов и коагулянтов, которые значительно ускоряют технологический процесс. Мочильная жидкость при этом используется многократно, находясь в замкнутой системе. Это обеспечивает экономное потребление воды и надёжную охрану окружающей среды от загрязнения промышленными стоками. Весь технологический цикл включает мочение и регенерацию мочильной жидкости.

Применение ферментов для интенсификации процесса мочения. Для интенсификации мочения и улучшение качества тресты и волокна применяется ферментный препарат мацеробацилин ГЗх-1 (ГЗх), который содержит ферменты пектинорунивной микрофлоры. Норма применения - 0,02-0,2 % от массы загруженного сырья.

В качестве химических добавок, которые повышают буферную ёмкость мочильной жидкости, применяется калий фосфорнокислый однозамещённый и натрий фосфорнокислый двузамещённый. Химические вещества и ферментный препарат (предварительно смешанные с водой) вносятся в регенератор, где находится восстановленная до рН 6,8-7,3 или 7,5 и выше мочильная жидкость. Мочение проводится с периодической циркуляцией и аэрацией мочильной жидкости.

Периодическая циркуляция и аэрация мочильной жидкости. В мочильные баки загружается конопляная солома, которая заливается подготовленной мочильною жидкостью. Через 18-20 ч. проводится одновременная её циркуляция и аэрация. Для этого мочильная жидкость из бака 1 поступает самотёком в сборный резервуар 2 насосной станции 3, откуда насосом 4 перекачивается в аэратор 5(7), в котором находится 50-100 м3 резервной мочильной жидкости с высокой буферной ёмкостью. Вся жидкость аэрируют, после чего из аэратора 5(7) самотёком поступает в мочильные баки 1. Продолжительность циркуляции - 6 ч., интенсивность - 5-8 м3/ ч. на 1 т соломы.

 

 

Рис.9.1 - Схема периодической циркуляции и аэрации жидкости по замкнутым контурам:
1 - мочильные баки; 2 - сборный резервуар; 3 - насосная станция; 4 - насосы; 5, 7 - аэраторы;                              6 - перфорированные трубы; 8 - эжекторы; 9 - станция аэрации; 10 - насосы; пунктирная линия - движение мочильной жидкости при циркуляции, сплошная - движение мочильной жидкости при аэрации.

Аэрация мочильной жидкости происходит по замкнутому контуру аэратора 5(7) - станция аэрации 9 - насосы 10 - эжекторы 8 - перфорированные трубы 6 - аэраторы 5(7), не связанном с технологическим контуром, по которому осуществляется циркуляция жидкости в мочильных баках. Аэрация мочильной жидкости в период её циркуляции проводится как непрерывно, так и периодически. В первом случае на протяжении шестичасовой циркуляции осуществляется одновременная аэрация. Во втором - жидкость 2 ч. аэрируется, 2 ч. продолжается перерыв и т.д. в такой же последовательности. Обычно при исходной активной кислотности мочильной жидкости 6,8-7,3 применяется первый вариант, а при 7,5 и выше - второй.

Следующие циркуляция и аэрация мочильной жидкости проводятся каждые сутки до завершения процесса вымачивания соломы.

Регенерация мочильной жидкости. Для восстановления технологических свойств отработанной мочильной жидкости с целью многократного её использования применяется способ, который включает, кроме аэрации, дополнительное коагулирование её сульфатом алюминия и последующее внесение аммиачной воды.

Для удаления из мочильной жидкости веществ, которые находятся в ней в виде взвеси, вносится коагулятор сульфат алюминия, предварительно растворённый в небольшом количестве воды, из расчёта 0,1-0,4 кг/ м3. Коагулирование проводится в одном из регенераторов. Для повышения активной кислотности мочильной жидкости до 6,0-7,0 вносится аммиачная вода. Норма внесения - 0,5-1,0 л/м3. Мочильная жидкость интенсивно перемешивается путём непродолжительной (10-15 мин.) аэрации и отстаивается в течение 5-15 ч., после чего сливается в другой регенератор, а с первого удаляется осадок, который там образовался.

Частично очищенная мочильная жидкость подвергается заключительной стадии обработки (аэрации) с тем, чтобы разрушить органические вещества, которые в ней накопились, и доказать величину активной кислотности до показателей, заданных технологическими режимами. Регенерация отработанной мочильной жидкости данным способом осуществляется один раз в 2-4 цикла мочения.

Технический контроль мочения и регенерации мочильной жидкости включает: определение температуры и активной кислотности; наблюдение за уровнем мочильной жидкости в баках, работой эжектора и циркуляцией мочильной жидкости; определение буферной ёмкости и готовности тресты.

Температура мочильной жидкости замеряется на глубине 1,5-2,0 м техническим термометром три раза в сутки.

Активная кислотность определяется в процессе регенерации мочильной жидкости и мочения конопляной соломы с использованием потенциометров, прибора Алямовського, универсальной индикаторной бумаги или комбинированного индикатора.

Наблюдения за уровнем жидкости в мочильных баках сводится к поддержанию его на 10-15 см выше уровня загруженных стеблей.

Наблюдение за работой эжектора включает очистку сетки на засасывающей трубе от загрязнения и периодическое определение объёма воздуха, который всасывается эжектором.

Интенсивность циркуляции мочильной жидкости контролируется путём замера объёма жидкости, которая поступает в мочильные баки заливного трубопровода за единицу времени.

Буферная ёмкость определяется титрованием мочильной жидкости децинормальным раствором щавелевой кислоты.

Сушки тресты. После выгрузки из мочильного бака треста конопли имеет влажность до 350 %. Её необходимо высушить до влажности 25-33 %. В современных условиях целесообразным является естественная сушка в конусах. При сушке в конусах свясла снопов смещают в сторону вершины, а нижнюю часть снопа разворачивают веером по окружности так, чтобы образовался конус с небольшим отверстием в виде щели с одной стороны. Проём должен быть направлен в подветренную сторону. Конусы расставляются в шахматном порядке. Недостатком такого способа сушки является неудовлетворительная устойчивость снопов в ветреную погоду. Подсушенная треста связывается в снопы и ставится в суслони (бабки).

 

Росистое мочение (расстил)

 

При росяном мочении в отличие от водного основными возбудителями пектинового брожения являются не бактерии, а плесневые грибки, которые достаточно хорошо развиваются в условиях повышенной влажности. Споры грибков, которые в большом количестве находятся на поверхности стеблей соломы конопли, при благоприятных условиях быстро прорастают, образуя тонкий паутинный мицелий, который через трещины на поверхности стебля проникает внутрь, быстро развивается, образуя целые паутинные скопления нитей. Вещества (ферменты), выделяющихся в процессе жизнедеятельности грибков, имеют каталитические свойства и вызывают разрушение пектиновых веществ.

Основные возбудители процесса. Основными возбудителями процесса росяного мочения являются плесневые грибки Сladosporium herbarum и Alternaria linicola, способны одновременно вызывать и разрушения целлюлозы, из которой в основном состоит волокно конопли. В росяном мочении участвуют плесневые грибки Rhizopus nigricans, Mucor plumbens и другие, роль которых вторична, и аэробные бактерии.

Росяное мочение с биологической точки зрения является несовершенной технологией, зависимой от климатических условий. В сухую погоду процесс разложения пектиновых веществ осуществляется в основном грибками, а в период дождей - бактериями.

Факторы, влияющие на процесс росяного мочения. К наиболее важным факторам, от которых зависит продолжительность росяного мочения и качество тресты, относятся тепло, влага и свет. Оптимальной для развития грибков температурой является 19-26 °С при относительной влажности воздуха не ниже 60 %. Процесс росяного мочения может осуществляться и при более низких температурах. Весной при повышении температуры до 2 °С и выше складываются благоприятные условия для развития грибка Mucor lilmosis. Резкие колебания температуры отрицательно влияют на жизнеспособность грибков. В этом случае продолжительность мочения растёт, а качество тресты снижается.

На сухой соломе грибки не развиваются и процесс разложения пектиновых веществ не происходит. Начинается он только в период влажной осени или весной при таянии снега, когда влажность стеблей увеличивается до 40 % и выше.

При проведении росяного мочения имеют место и чисто химические процессы. В частности во влажном материале под действием солнечных лучей происходят окислительные процессы с выделением перекиси водорода, который отбеливает волокно и способствует его смягчению и улучшению делимости.

Место для расстила соломы следует выбирать ровное, хорошо освещённое солнцем и защищённое от господствующих ветров. Наиболее приемлемыми для росяного мочения конопли есть участки, покрытые плотным травостоем. Низинные, слишком влажные, покрытые редкой травой участки использовать для расстила нецелесообразно. При расстилании стебли должны лежать на травянистом покрове. Если солома лежит на почве, что имеет место при механизированном расстилании конопли на коноплище, то через недостаточную аэрацию создаются благоприятные условия для развития гнилостных микроорганизмов, которые снижают качество тресты и волокна.

Росяное мочение соломы возможно как осенью, так и зимой. Лучшие результаты даёт осенний расстил. Начинается он сразу после уборки конопли (август, сентябрь). В зависимости от климатических условий процесс росяного мочения длится от 25 до 40 и более суток вплоть до заморозков.

Для конопли можно практиковать и расстил в зимний период. Поэтому, если собранные стебли нет возможности расстелить осенью, их скирдуют на территории коноплесеючих хозяйств. Для этого отводят места на открытых возвышенных участках, которые хорошо продуваются ветром, не затапливаются весенними водами и имеют удобный подъезд. Скирды в плане имеют размеры 32х10 м, а высоту - 8 м. Для предотвращения порчи нижних слоёв устанавливают подскирдники из жердей или костра высотой не менее 30 см. Вокруг скирды выкапывают канаву шириной 20-30 см для отвода дождевых вод. Сверху скирд снопы вкладывают верхушками вниз, первый ряд немного спускают над боковыми стенками скирды, все последующие перекрывают предыдущие не менее, чем на половину снопа. Крутизна скатов крыши скирды должна составлять 45-50°. Для противопожарной безопасности скирды размещают не ближе 80 м от производственных зданий и 200 м от жилых помещений. Зимой скирду разбирают и стебли стелют по снежному покрову, который должен быть достаточно плотным. Нельзя практиковать разложения снопов без решения перевёсел и расстил стеблей. При наступлении весны создаются неплохие условия для превращения соломы в тресту.