Биоповреждения хлопковых волокон

Хлопковое волокно — ценное сырье текстильной промышлен­ности.

Зрелое хлопковое волокно представляет собой элементарную вытянутую растительную клетку и под микроскопом имеет вид сплющенной трубочки со штопорообразной извитостью. Верхний конец волокна конусообразный и наглухо закрыт. Нижний конец, примыкающий к семени, оборван и имеет открытый канал.

Поверхность волокна покрыта тонким слоем жировосковых ве­ществ — первичной стенкой или кутикулой. Этот слой выполняет защитную роль и обладает достаточно высокой химической стой­костью. Верхний слой первичной стенки упакован менее плотно, чем внутренний, вследствие расширения поверхности волокна в процессе его роста. Фибриллы целлюлозы в первичной стенке не имеют строгой ориентации.

За кутикулой расположена вторичная стенка хлопкового во­локна. Этот слой является основным и содержит наибольшее количество целлюлозы. Вторичная стенка состоит из плотно упако­ванных параллельно ориентированных фибрилл. Содержание микропор в этом слое незначительно.

Третичная стенка — это область, прилегающая непосредствен­но к каналу волокна. Она содержит слабоупорядоченные фибрил­лы целлюлозы и значительное количество примесей белкового ха­рактера, протоплазмы, пектиновых веществ. В этом слое большое количество субмикроскопических пространств и пор.

Канал волокна заполнен остатками протоплазмы в виде бел­ковых веществ, содержит различные минеральные соли и комп­лекс микроэлементов.

Структура хлопкового волокна формируется в процессе его со­зревания. При этом происходит не только биосинтез целлюлозы, но и упорядочение расположения макромолекул этого вещества. Из всех растительных волокон хлопок содержит наибольшее ко­личество целлюлозы (95 — 96%). Волокна хлопка содержат также небольшое количество жировых, воскообразных, красящих, ми­неральных веществ (примерно 4 — 5%). Сопутствующие целлюло­зе вещества располагаются между пачками макромолекул и фиб­риллами. Сырой хлопок содержит минеральные вещества (К, Na, Са, Mg), значительно способствующие росту плесневых грибов. В нем имеются также микроэлементы (Fe, Cu, Zn), стимулирующие рост микроорганизмов. Кроме того, имеются сульфаты, фос­фор, глюкоза, глициды и азотистые вещества, также стимулиру­ющие рост микробов. Различия в концентрации этих веществ — причина разной степени агрессивности микроорганизмов в отно­шении волокна.

Зрелость хлопкового волокна характеризуется его заполнением целлюлозой. С увеличением зрелости волокна повышаются его проч­ность, упругость, улучшается окрашиваемость.

Микроскопические грибы и бактерии способны разлагать цел­люлозу и лигнин, в результате чего в среде накапливается глюко­за, которая используется микроорганизмами в качестве источни­ка питания.

Благоприятными условиями для разрушения хлопка микроор­ганизмами являются 9 %-я влажность волокна и нормальная тем­пература. При машинном сборе хлопок-сырец сильно засоряется посторонними примесями. В него в большом количестве попадают частички листьев, коробочек и веточек с большей, чем волокно, влажностью. Посторонние частицы создают около себя влажную макрозону, в которой и будут усиленно размножаться микроорга­низмы.

В более сильной степени микроорганизмами повреждаются низ­шие сорта хлопка, имеющие большую влажность. В волокнах пя­того сорта количество микроорганизмов в 3 — 5 раз больше, чем в волокнах первого сорта. При раскрытии хлопковых коробочек число микроорганизмов на них резко увеличивается, так как ветер вме­сте с пылью заносит на волокна споры грибов и бактерий.

В настоящее время установлено, что степень повреждения хлоп­кового волокна непосредственно в коробочках может достигать 42 — 59 %. Степень повреждения волокна зависит от его сорта, се­лекции, условий культивирования и сроков сбора.

Основой причиной повреждения хлопкового волокна являют­ся неспоровые бактерии, относящиеся к так называемым эпифитным микроорганизмам. Неспоровые эпифитные бактерии, которые обитают на хлопчатнике, проникают с семян хлопчат­ника в канал волокна и начинают в нем развиваться.

Питательная среда канала и влажность стимулируют развитие эпифитных микроорганизмов. Используя химические вещества канала, микроорганизмы затем проникают в субмикроскопичес­кое пространство третичной стенки, используя в первую очередь пектиновые и белковые вещества.

Далее, выделяемые микроорганизмами ферменты и продук­ты жизнедеятельности начинают вызывать гидролиз макромо­лекул целлюлозы, усиливая поврежденность волокна изнутри. Таким образом, волокно, поступающее на перерабатывающие фабрики может быть уже в значительной степени повреждено, что неизбежно сказывается на процессах производства пряжи, ткани и др.

Поврежденность хлопка приводит:

к значительному снижению прочности самих волокон и изде­лий, вырабатываемых из них;

нарушению технологического процесса переработки (мельчай­шие частицы липкой слизи, выделяемой некоторыми видами бак­терий и грибов, становятся причиной залипания рабочих органов машин);

повышению обрывистости;

увеличению отходов.

В условиях прядильного производства микрофлора хлопка со­храняет жизненную активность, в результате чего происходит зна­чительное увеличение степени исходной поврежденности хлопка.