CC BY
58
ТЕХНОЛОГ1Я ЛЕГКО1 I ХАРЧОВО1 ПРОМИСЛОВОСТ1
УДК 677.11.021
Г.А. БОЙКО, Л.А.ЧУРСИА, Т.О. КУЗЬМ1НА
Херсонський нацiональний технiчний унiверситет
В1ТЧИЗНЯНИЙ ТА еВРОПЕЙСЬКИЙ ДОСВ1Д З ПЕРЕРОБКИ БЕЗНАРКОТИЧНИХ КОНОПЕЛЬ
В po6omi проанал1зовано можливосmi традицшно'1' вiтчизняноi технологи мехатчноЧ обробки стебел трести конопель та технологш передових европейських та пiвнiчноамериканських тдприемств з переробки стебел цiеi культури. З метою встановлення основних недолтв вiтчизняноi традицшно'1' технологiчноi бази з переробки конопляного волокна для покращення яюсних характеристик вихiдноi сировини та виготовлення з не'1' на Укра'М не тшьки канатiв та мотузок, але й сучасних конкурентоспроможних виробiв ргзного цшьового призначення. Також, представлено новi сорти конопель з повною вiдсутнiстю наркотичних властивостей та елiтнi сорти текстильного призначення. Проанал1зовано nосiвнi площi пiд даною лубоволокнистою культурою.
Ключовг слова: конопля, волокно, технологгчна лтя, конкурентоспроможшсть.
Г.А. БОЙКО, Л.А. ЧУРСИНА, Т.О.КУЗЬМИНА
Херсонский национальный технический университет
ОТЕЧЕСТВЕННЫЙ И ЕВРОПЕЙСКИЙ ОПЫТ ПО ПЕРЕРАБОТКЕ БЕЗНАРКОТИЧЕСКОЙ КОНОПЛИ
В работе проанализированы возможности традиционной отечественной технологии механической обработки стеблей тресты конопли и технологий передовых европейских и североамериканских предприятий по переработке стеблей этой культуры. С целью установления основных недостатков отечественной традиционной технологической базы по переработке конопляного волокна для улучшения качественных характеристик исходного сырья и изготовления из нее на Украине не только канатов и веревок, но и современных конкурентоспособных изделий различного целевого назначения. Также, представлены новые сорта конопли с отсутствием наркотических свойств и элитные сорта текстильного назначения. Проанализированы посевные площади под данной лубоволокнистой культурой.
Ключевые слова: конопля, волокно, технологическая линия, конкурентоспособность.
G.A. BOYKO, L.A. CHURSINA, Т.О. KUZMINA
Kherson National Technical University
DOMESTIC AND EUROPEAN EXPERIENCE IN THE PROCESSING OF THE
NON-NARCOTIC HEMP
The paper analyzes the possibilities of traditional domestic technology of stalk processing of hemp trusses and technologies of advanced European and North American enterprises for processing stems of this crop. In order to identify the main shortcomings of the domestic traditional technological base for processing fiber hemp to improve the quality characteristics of the raw materials and make from it in Ukraine not only ropes and ropes, but also modern competitive products for various special purposes. Also, new varieties of cannabis are presented with a complete lack narcotic properties and elite varieties textile use. Analysis of the area under this agrarian crop.
Key words: hemp, fiber, technological line, competitiveness.
Постановка проблеми
Одним i3 найважливших майбутшх проектш коноплепереробно! галуз1 в сучасних умовах е розширення сфери використання коноплеволокна, збереження та тдвищення його якосп та конкурентоспроможносп. Але, на реалiзацiю цих плашв впливае той фактор, що переробка конопель -досить складний i витратний процес, який безпосередньо складаеться з ввдсутносп сучасних переробних шдприемств, спецiалiзованого обладнання та шновацшних технологш з переробки ща культури. Тому,
змши у виготовленш яшсного конкурентоспроможного волокна можливi, лише за рахунок удосконалення, або замiни традицшних технологiй переробки технiчних конопель спираючись на досвiт передових свiтових пвдприемств з переробки ще! сировини [1].
Розвиток легко! промисловосп Укра!ни можливий за умови використання, впчизняно! сировини (конопель та льону), iнновацiйних науково обгрунтованих технологiй з вирощування та переробки натурально! лубоволокнисто! сировини, тдвищення iнвестицiйно! привабливостi промислових сегментiв, яш будуть використовувати в сво!й продукци натуральну сировину та скоординовано! програми дiй iз боку держави та науковщв.
Аналiз останнiх досл1джень i публiкацiй За останнi роки в свт iнтенсивно вщроджуеться iнтерес до продукци з коноплеволокна, яке е одним iз найцiннiших видiв текстильно! сировини, традицшно! не тiльки для нашо! держави. Свiтовi лiдери з переробки конопляного волокна досягли значних успiхiв в покращеннi технологi! переробки ще! сировини. Багато рок1в вчеш Францi!, Канади, Бельгi!, Австралi!, працювали над вдосконаленням спецiалiзованого обладнання з переробки коноплеволокна, щоб воно було придатне для виготовлення виробiв високо! якостi, для застосування його не тшьки в технiчних цiлях, але й для м'яких, тонких та разом з цим мщних тканинах [2]. Значних результапв в адаптацп льонопереробного обладнання пiд технологiчнi конопл^ придатних для перероблення конопляних волокон в тонку пряжу для тканин високо! якосп, для виробництва поспльно! бiлизни, досягли росiйськi вченi. А укра!нськ1 вченi проводять неодноразовi дослщження у напрямку вдосконалення традицшно! технологи.
Формулювання мети досл1дження Метою даних експериментальних дослiджень е визначення за допомогою свiтового досвiту з переробки волокна безнаркотичних конопель, основних недолЫв вiтчизняних традицiйних технологiй та завдяки цьому запропонувати сучаснi iнновацiйнi методи одержання вiтчизняних екологiчно чистих товарiв з натурально! конопле сировини.
Викладення основного матерiалу дослiдження Ненаркотичнi коноплi - технiчна культура, яку вирощують в Укра!нi для одержання волокна та насшня. Технологiя вирощування i збирання конопель на довге волокно суттево вiдрiзняеться ввд сис-теми вирощування i збирання iнших сшьськогосподарських культур, оск1льки потребуе цiлого комплексу спещально! технiки та обладнання. Крiм того, вона тiсно пов'язана з подальшою первинною переробкою стебел - приготуванням трести i механiчним вщокремленням волокна.
На даний час, технолопя переробки майже всiе! льоно- та коноплесировини на укра!нських щдприемствах залишаеться традицiйною i найстарiшою - це споаб обробки сухо! трести [3]. Зпдно з цим способом стебла спочатку шддають бiологiчнiй або хiмiчнiй обробцi з метою руйнування пектинових речовин покривних та паренхiмних тканин, яш оточують пучки луб'яних волокон, щоб щдготувати !х до легкого вщдшення волокна вiд деревини в процеа подальшо! механiчно! обробки стебел. Отриману тресту конопель пiддають сушшню до вологостi 6-7%, що сприяе пiдвищенню жорсткостi та ламкостi кострищ, полегшуючи умови !! видiлення. Висушену тресту обробляють на м'яльних i тiпальних агрегатах. У результатi тако! механiчно! обробки одержують довге конопляне волокно. Ввдходи тiпання обробляють на куделеприготувальному агрегатi, щд час якого здшснюеться операцiя формування шару сировини; трясшня вiдходiв з метою !х збагачення, тобто очищення вiд смггних домiшок та видiлення насипно! кострищ, не з'еднано! з волокном; м'яття з метою подальшого подрiбнення та руйнування зв'язшв волокна з кострицею; тшання вiдходiв з метою мехашчного вiдокремлення кострицi ввд волокна; трясшня сумiшi волокон. Пiсля чого отримують чисте, проте менш цiнне порiвняно з довгим, коротке коноплеволокно. Отримане довге та коротке коноплеволокно щддають вилежуванню та пресуванню.
Вiтчизняна традицшна технологi! механiчно! обробки конопель мае дешлька iстотних недолiкiв,
а саме:
1.Волокно конопель, одержане за такими технолопями, характеризуеться високою собiвартiстю, що пов'язана з високою варпстю устаткування, великою метало- й енергоемнiстю обладнання. Отримання максимально! кiлькостi довгого волокна потребуе збереження паралельностi стебел на вах етапах технологiчного процесу, що також е причиною пiдвищення вартосп довгого волокна, тому воно не користуеться попитом у споживачiв. Крiм того, вiдсутнiсть виробництва потрiбного устаткування вичизняною промисловiстю i зумовлена цим необхщшсть закупiвлi закордонного обладнання впливае на вартють концевого продукту.
2. Неращональне використання конопле сировини. Проведений аналiз науково-технiчно! та патентно! лиератури, присвячено! проблемi удосконалення iснуючих технологш первинно! обробки конопель, свiдчить, що традицшш технологi! спрямованi тiльки на отримання найб№ш цiнного довгого паралелiзованого коноплеволокна - сировини, фiзико-механiчнi властивосл яко! здатнi задовольнити лише потреби шпагатних i канатних фабрик. Невеликий ввдсоток виходу довгого волокна конопель (1520%) порiвняно з високим вмiстом його в стеблах (понад 35%) та значна кiлькiсть волокнистих вiдходiв
(приблизно 75-80% ввд маси перероблено! трести) 1 е свщченням недосконалосп юнуючих технологш первинно! обробки конопель та нерацюнального використання коноплеволокна.
3. Низька як1сть волокна, одержаного за традицшною технолопею. Технолопчн1 характеристики цього коноплеволокна вщповвдають лише вимогам канатних фабрик, а ввдсутшсть вщповщних технологш вторинно! обробки не дозволяе застосовувати його в шших галузях промисловосп.
У результат цього процесу той продукт, який вичизнят тдприемства з переробки коноплеволокна можуть запропонувати сучасному споживачу, не вщповвдае бшьшосп параметрам европейського ринку. Сировина тсля ще! обробки придатна лише для виготовлення кручених вироб1в -канапв 1 мотузок р1зних вид1в та призначення, шпагату, приводних пас1в тощо.
Сьогодшшнш укра!нський ринок конопляного волокна й вироб1в 1з них не мае велико! емкосп, проте саме на цьому сучасному та шновацшному сегменп Укра!на зможе зайняти тверд1 позици.
Укра!на вже досягла певних усшх1в в конопляному виробнищга. В результат! кроттко! роботи вичизняними науковцями створено сорти конопель з повною вщсутшстю наркотичних властивостей та елггш сорти текстильного призначення: В1ктор1я, Гляна та Шка [4]. Вони занесет до Реестру сорт1в рослин Укра!ни, Росп, кра!н Свропейського союзу 1 Канади. Ц конопл1 не можуть бути використаш як сировина для виготовлення наркотичних препарапв, вирощування !х не становить жодно! сошально! небезпеки. Х1ба що умовно, бо вони зберегли назву «коноплЬ» тож !х вщносять до категори рослин, що м1стять наркотичн засоби.
Також, стр1мко р1к за роком в Украш зростають 1 посшт площ1 тд техн1чт конопле В 2016 рош вони складають вже 5 тис.га.
Рш пос1в1в технчних конопель Рис. 1. Динамiка посiвiв технiчних конопель на Укрш'ш
Анал1зуючи рис. 1. можна зробити висновки, що при врожайносп соломи в середньому 7 т/га, в результат! буде отримано 35000 т. соломи по всш Укра!ш, яка майже не використовуеться. Адже, конопл е т1ею техшчною сировиною, потреба в як1й з боку зашкавлених переробних шдприемств може 1 повинна бути повшстю задоволена внаслщок !! вирощування на територи Укра!ни.
Але результати вдосконалення традицшно! технологи нажаль, поки що не дають позитивних результапв. Украшсьш вчеш з 1нституту луб'яних культур НААНУ (м. Глух1в Сумсько! обл.) та Херсонського нацюнального техтчного ушверситету здшснювали неодноразов1 дослщження процесу видшення лубу з1 стебел високоволокнистих сорт1в безнаркотичних конопель. Було запропоновано нов1 технологи мехашчно! обробки стебел насшневих конопель, яш базуються на застосуванн вщомих та удосконалених штенсивних механчних дш у процеа видшення лубу, а також шдбор1 оптимальних режим1в роботи складових частин традицшних агрегапв. Але, незважаючи на використання удосконалених мехашчних прийом1в, тсля обробки стебел за даною технолопею все одно одержують грубий непрядомий луб, який характеризуеться пор1вняно низьким вмютом костриш, проте м1стить деяк1 залишки покривно-паренх1мних тканин 1 мають високу лшшну щ1льшсть та дуже низьку гнучк1сть.
Подальшi застосування цього волокна потребують здшснення додатково! бiологiчно! або хiмiчно! та механiчно! обробки [5]. Запропоноваш технологi! удосконалення традицiйного обладнання призводять до збiльшення собiвартостi отриманого волокна, оск1льки ресурсозберiгаючi технологи вторинно! переробки лубу в волокно на даний час вiдсутнi.
Натомiсть росшськ вченi стверджують, що конопля, яка ввдноситься до класу луб'яних культур та наближена за сво!ми властивостями до льону-довгунця може перероблятися на льонопереробному, але адаптованому пiд коноплю обладнанш. У 2012-2013 рр. в ВАТ СН11 «Машдеталь» розробили технолопю переробки волокна конопель в пряжу для випуску тонких тканин, придатних в тому числi для виробництва поспльно! бiлизни з використанням лляного обладнання [6]. Було запропоновано технолопчну послiдовнiсть i вiдповiднi засоби технолопчного оснащення, що включають: льоночесальний агрегат Ч-302-Л, розкладний агрегат РП-500-Л, стрiчкоперегоночний ЛП-500-Л, стрiчковi машини 3-х переходiв ЛЧ-2-Л1, ЛЧ-3-Л1, ЛЧ-4-Л1, ровничнi Р-216-Л, агрегат для рщинно! обробки рiвницi пiд тиском АКДН-601-Л, прядильнi машини ПМ-88-Л5, ПМ-88-Л8, ПМ-88-Л10 та сушильна машина СП-8-Л2. В результат^ вперше в Роси була отримана досить тонка тканина, придатна для виробництва яшсних побутових тканин. Аналогiв зробленому в Костромi конопляного полотна в Роси немае.
У сучасних умовах в розвинутих кра!нах, таких як Фiнляндiя, Норвегiя, Канада, Австралiя та Бельпя, розроблено новi пiдходи до збирання та первинно! обробки конопель, що суттево вiдрiзняються вiд традицшно! класично! схеми, яку застосовують в Укра!ш та Росi!, i спрямоваш на зниження енергоемностi процесiв та застосування високопродуктивних сучасних збиральних та переробних машин. У цих кра!нах солому техшчних конопель збирають ще зеленою без процесу мочiння (ввд голанд. «гниття»), адже процес вщокремлення волокна вiд деревини за таких умов негативно впливае на врожай i знижуе доступнiсть волокна i костри для комерцiйного використання до 80%. Саме через процес мочiння конопляне волокно було дорожчим порiвняно з бавовною i синтетичними волокнами, а також, через «гниття» бшьшють конопляного волокна втратило свою природну силу, тим самим обмежуючи його застосування в б№шосп сферах виробництва.
Природно-ктматичш умови Пiвнiчно-Захiдно! Свропи та Швшчно! Америки не дозволяють використовувати технолопю розстилу для приготування трести зi стебел конопель, а застосування промислових способiв одержання трести тдвищуе собiвартiсть волокна. Тому було запропоновано нову економiчно вигiдну технологiю збирання та переробки конопель. Зпдно з даною технолопею, збирання конопель здшснюють у фазi бiологiчно! стиглостi, коли насшня дозрiвае, але солома ще зелена. Ця технологiя була перевiрена европейськими вченими i доведена можливють отримання високояк1сного волокна прямо з поля.
Наприклад, iнженерами Австралл, Канади, Ново! Зеландi! та Угорщини був розроблений сучасний декортикатор, який переробляе коноплю, як на полi так i в стацiонарних умовах. Цей метод дозволяе отримувати волокно в рекордно короткий термш часу, в порiвняннi з iншими методами. Можна перейти ввд сиро! зелено! соломи до готового "бавовноподiбного волокна" та шших текстильних волокон премiум класу протягом дек1лькох днiв. Вш дозволяе отримати набагато бiльше високояшсного волокна зi збереженням всiх його природних властивостей, призводить до зб№шення виходу непошкоджених волокон до 95%. Шсля декортикатора в порiвняннi з шшими технологiями, волокно виходить бшьш мiцним, переважають довгi волокна, яш придатнi для наступного технологiчного обладнання. Таке волокно можна застосовувати для: тканин, килимiв, оббивки i промислового текстилю; сировина для костробетону; волокно для композипв: панелей, деталей автомобшв, пiддонiв i будiвельних матерiалiв; целюлоза i волокно для паперу та целюлозних продуктiв; волокна для нашввовняних матерiалiв; волокна для одягу, текстилю, постшьно! бiлизни; волокно i костра для харчових контейнерiв; костра i ввдходи для тварин; канатiв, пакетування, шпагатiв, тощо. А також, така технолопя виробництва конопляного волокна е б№ш економною, нiж традицiйнi методи [7].
Серед ключових завдань нацюнально! економiчно! i екологiчно! полiтики у галузi коноплярства, неввдкладного вирiшення вимагае створення та впровадження в практику ефективних економiчних механiзмiв ввдродження переробно! галузi конопель в Укра!ш та !х застосування у виробництвi широкого асортименту товарiв масового використання. Т№ки створивши в галузi замкнений цикл виробництва (вирощування ^ переробка ^ реалiзацiя продукцi!), можна досягти максимального розвитку вiтчизняного коноплярства.
Висновки
З огляду на все сказане можна зробити висновок, що ненаркотичш коноплi е досить перспективною сшьськогосподарською культурою. Одночасний розвиток технологш вирощування, збирання та переробки конопель дозволить динашчно та планомiрно розвивати галузь, що дасть поштовх для додаткового розвитку сумюних переробних галузей.
Список використанот лгтератури
1. Максименко I. О., Бокш В. I. Легка промисловють Украши: сучасний стан та перспективи розвитку / I. О. Максименко, В. I. Бокш // Вюник Хмельницького нацюнального ушверситету. -2009. - № 3. - Т. 2. - с. 77-80.
2. Janick J. Hemp: a new crop with new uses for North America / J.Janick, A.Whipkey // Trends in new crops and new uses . - ASHS Press, Alexandria, VA. - 2002. - С. 284-325.
3. Справочник по заводской первичной обработке джута, кенафа, канатника и конопли / под ред. А.А. Разуваева. - М.: Издательство научно-технической литературы РСФСР, 1953. - 380 с.
4. Каталог украшсько! колекци конопель / [В.Г. Вировець, Г.! Кириченко, I.M. Лайко, I.I. Щербань]; за ред. П.А. Голобородька.- Глухiв: Шститут луб'яних культур УААН, Нота бене, 2007. - 22 с.
5. Коропченко С.П. Розробка технолопчного процесу видшення лубу конопель: дис. кандидата техшчних наук: 09.00.07 / Коропченко Сергш Петрович. - Херсон, 2007. - 137 с.
6. Кулемкин Ю.В. Определение путей адаптации льночесальных машин для переработки волокон конопли / Ю.В. Кулемкин, А.В. Привалов, Г.М. Травин // Материалы всероссийской научно-практической конференции. - Кострома: КГУ им. Н.А. Некрасова, 2013. - С.55-59.
7. Ontario Конопля [Електронний ресурс]: - Режим доступу Alliance: www.ontariohempalliance.org.
