摘要：基于广西所产桑蚕茧制丝用水的影响因素，考查了pH值、总碱度、总硬度、电导率等四个因素正交试验分析。结果表明，制丝用水影响因素并不是单一作用的，而是各个因素共同作用。试验确定了适合广西缫丝用水的最佳参数，按照国家标准进行实缫，总碱度为0.7mmol/L，总硬度为80ppm，pH值为7.0，电导率为480μS/cm结果最优。

 

关键词：广西；水质参数；正交

 

茧丝是我国优势的纤维资源，是丝绸工业的重要原料。丝绸一直是我国传统的出口产品，具有悠久的历史，其产量和出口量均为世界第一位。桑蚕茧业发展催生出制丝工业的发展，制丝用水的水质直接影响原料的消耗和产品质量，缫丝生产过程中对水质参数有一定要求。目前，其他地区如江浙和四川等地研究比较多的都是针对水质中的一些参数进行单一因素影响研究。而广西的桑蚕茧的质量同这些地区不同，为此我们按照制丝用水的水质影响参数对广西桑蚕茧缫丝进行正交试验，找出最适合广西蚕茧缫丝的水质参数。

 

试验样品：试验用样茧使用产自广西宜州市德胜庄口的蚕茧。

试剂：NaCl（国药集团，分析纯）、NaHCO₃（国药集团，分析纯）、CaCl₂（国药集团，分析纯）、Na₂CO₃（国药集团，分析纯）、NaOH（国药集团，分析纯），MgCl₂（国药集团，分析纯），去离子水（自制）。

缫丝测试仪（经改造）、试样煮茧机（经改造）、蒸汽发生器、剥茧机、八篮烘箱等。

根据课题组之前的一些研究，我们发现影响制丝过程中的因素主要是pH值、总碱度、总硬度、电导率等四个因素，考虑到我们之前的单因素影响分析的结果，我们采用4个水平进行正交试验，按照正交表中的试验排列，选择5个因素进行试验，其中一个因素为空白，按照L₁₆(5⁴)设计正交试验因素水平如下表1所示。

表1 因素水平表

采用样茧30kg，按照桑蚕干茧国家标准GB/T 9176—2006《桑蚕干茧》及GB/T 9111—2006《桑蚕干茧试验方法》进行选茧、称重、400粒等粒等量、切剖，制作成供试样本量100袋，另制取40袋作为备用，保证各样本质量水平在一个水平线上。按照标准要求进行实缫检验，通过计算机系统计算得出解舒率以及毛茧出丝率。

按照L₁₆(5⁴)设计正交试验，共进行16组试验，正交试验结果如表2所示。

表2  L₁₆(5⁴)正交试验结果

根据表2计算，Ⅰ（解舒率正交试验）最优组合为A₂B₃C₂D₃组合，Ⅱ（毛茧出丝率正交试验）最优组合为A₃B₃C₁D₁。一般来说，总碱度的大小对解舒率和毛茧出丝率的影响是很大的，而其它诸如总硬度、pH值、电导率对解舒率和毛茧出丝率的也有一定的影响，正交试验反映了这个结果。同时，对于广西所产蚕茧的结构特征，广西的蚕茧茧层较薄，茧层率较低，并且丝胶含量大，同江浙、四川一带的蚕茧的质量水平具有明显的差异性。从目前得出的结论来看，水质的总碱度大有利于蚕茧的丝胶溶解，使得更利于缫丝，这对广西蚕茧缫丝过程尤为明显，但是并不表示总碱度越大越好，因为总碱度大，造成丝胶溶失，会导致单根丝条纤度下降，最终导致毛茧出丝率降低，同时会造成手感下降，表2 L₁₆(5⁴)正交试验结果表中反映了这个特点，而pH值和总硬度的水平维持在居中水平较为有利。

通过直观分析我们得出pH值、总硬度、总碱度、电导率对缫丝过程中解舒率和毛茧出丝率都有一定的影响。下面我们再通过方差分析，进一步说明影响因素的显著性水平，如表3所示。

表3 L₁₆(5⁴)正交试验结果方差分析

方差来源		离差平方和	自由度	F值	P值
Ⅰ	A	8.194	3	0.664	＜0.1
	B	43.862	3	3.554	＞0.1
	C	2.735	3	0.222	＜0.1
	D	2.639	3	0.214	＜0.1
	误差	61.70	15	-	-
Ⅱ	A	2.762	3	1.235	＜0.1
	B	8.126	3	3.632	＞0.1
	C	0.216	3	0.097	＜0.1
	D	0.017	3	0.008	＜0.1
	误差	1.60	15	-	-

 

由表3可以看出，影响Ⅰ（解舒率）和Ⅱ（毛茧出丝率）的因素主要为B（总碱度的大小），而其他如pH值、总硬度、电导率对解舒率的有一定的影响很小，但是水质参数的组成并不是孤立的。因为pH值、总硬度、总碱度和电导率在水中互为影响的，这主要由于水中的弱酸离子水解与电离的平衡，导致这几个因素交互变化，所以单一考查某一个因素对缫丝过程的影响是不合适的。当然，对缫丝过程中采用的水温也会对这几个水质因素产生很大的影响，这暂时不在本试验的考虑范围内，需要进一步分析研究。

由于正交试验结果中Ⅰ（解舒率正交试验）最优组合为A₂B₃C₂D₃组合，Ⅱ（毛茧出丝率正交试验）最优组合为A₃B₃C₁D₁，为了得到一个最优参数组合，我们对Ⅰ和Ⅱ采用spss软件进行相关性分析，得出结果如表4所示。

表4 解舒率与毛茧出丝率相关系数

项目			解舒率/%	毛茧出丝率/%
Kendall的tau_b（K）	解舒率/%	相关系数	1.000	0.571**
		Sig.（双侧）	.	0.002
		N	16	16
	毛茧出丝率/%	相关系数	0.571**	1.000
		Sig.（双侧）	0.002	0.0
		N	16	16
Spearman的rho（S）	解舒率/%	相关系数	1.000	0.742**
		Sig.（双侧）	0.0	0.001
		N	16	16
	毛茧出丝率/%	相关系数	0.742**	1.000
		Sig.（双侧）	0.001	0.0
		N	16	16
**.在置信度（双测）为0.01时，相关性是显著的。

 

从表4中可以看出，无论采用K或是S方法，试验中解舒率与毛茧出丝率的相关性是显著的，因此结合相关性系数，综合二者的最优化条件（Ⅰ：A₂B₃C₂D₃和Ⅱ：A₃B₃C₁D₁)，我们选择A₂B₃C₂D₃作为本次试验的最优化组合。

 

⑴制丝用水影响因素并不是单一作用的，而是pH值、总硬度、总碱度和电导率各个因素共同作用。

⑵试验确定了适合广西产蚕茧缫丝最优水质参数，总碱度为0.7mmol/L，总硬度为80ppm，pH值为7.0，电导率为480μS/cm为最优组合。

 

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