گیاه پنبه دارای یک ساقه اصلی و شاخه های جانبی است. برگ های آن نسبتا بزرگ و پنجه ای است. در زاویه داخلی هر برگ دو جوانه دیده می شود که یکی رویشی و دیگری زایشی است که می تواند ساقه گل دهنده را تولید می نماید. طرز قرار گرفتن پایین ترین شاخه در پنبه از نظر برداشت مکانیکی بسیار مهم است. یعنی هرچه بالاتر تشکیل گردد برداشت مکانیکی راحت تر است. در آزمایشات مشخص شده با افزایش تراکم بوته اولین شاخه گیاه در ارتفاع بالاتری از سطح زمین به وجود خواهد گرفت.

 

گیاه پنبه

پنبه گیاهی است خودگشن که البته بعضی مواقع بسته به رقم فعالیت حشرات و شرایط آب و هوایی تا ۲۰٪ دگرگشنی هم دارد. درصد دگرگشنی در شرایط دیم بیش از شرایط فاریاب است. همچنین در گل هایی که در ابتدای گلدهی به وجود می آیند هم بیشتر از گل های بعدی است.

 

مشخصات گل های پنبه

گل های پنبه به طور منفرد بر روی ساقه گل دهنده دیده می شوند. اینها پس از ظاهر شدن در روز اول سفید رنگ یا کرمی هستند. پس از گرده افشانی به رنگ قرمز در آمده و روز سوم می ریزند. این گیاه دارای تخمدان ۲ تا ۶ بر چه ای است که در هر برچه ۱۲-۸ تخمک وجود دارد.

 

گلدهی و میوه در پنبه:

تشکیل گل و گلدهی در این گیاه تدریجی است. بنابراین در یک زمان می توان گلدهی، بازشدن گل، میوه دهی و رسیدن محصول را با هم بر روی یک بوته دید.

میوه به صورت کپسول یا غوزه است که در زمان رسیدگی از محل اتصال برچه ها باز شده و توده پنبه دانه ظاهر می گردد.

مشخصات دانه پنبه:

دانه پنبه تخم مرغی شکل به طول ۱۵-۷ میلی متر و به رنگ قهوه ای تا سیاه است که در سطح خارجی آن رشته هایی از سلول های فیبری دیده می شود که از تغییر شکل سلول های بشره تخمک، حاصل گشته است. وزن هزار دانه پنبه حدود ۱۶۰-۹۰ گرم است و بذر دارای ۳۰-۲۰ درصد پروتئین و ۳۰-۲۵ درصد روغن می باشد.

در سطح دانه پنبه لکه های قهوه ای به نام Gland وجود دارد. این لکه ها دارای یک ماده به نام Gossypolle هستند که سمی است و برای غیرنشخوارکنندگان مثل انسان خطرناک است. امروزه ارقام گلندلس که فاقد گوسیپول هستند توسط اصلاح نباتات تولید شده که متاسفانه حساس به آفات و بیماری ها هستند.

 

نحوه سازگاری گیاه پنبه:

معمولا همبستگی بین میزان تولید وش و تعداد غوزه زیاد و با اندازه غوزه کم است. این گیاه از طریق تغییر تعداد گل و غوزه، خود را با شرایط محیطی تطبیق می دهد و در صورت نامساعد بودن شرایط تعدادی از غوزه ها و گل ها ریزش می کنند. به همین دلیل ارقام دارای غوزه کوچک توانایی بیشتر در انطباق با تغییر شرایط محیطی داشته و ثبات عملکرد بیشتری دارند.

 

ساختار لیف پنبه

پنبه از الیاف سلولزی و بر پایهٔ گلوکز است. در پنبه علاوه بر سلولز (به مقدار حدوداً بیشتر از ۹۵ درصد) مقداری وکس، پکتین، پکتوز، اسید پکتیک، رنگدانه یا پیگمنت و… وجود دارد

مولکول‌های سلولز پنبه که تحت عملیات مکانیکی و شیمیایی قبلی قرار نگرفته باشد، از پلیمرهای خطی که حاوی حداقل ۵۰۰۰ واحد انیدروگلوکز می‌باشند، تشکیل می‌گردد. معمولاً این مولکول‌ها در حالت جامد به شکل صفحات مسطح می‌باشند و در حضور آب این صفحات به‌طور منظم به هم چسبیده می‌باشند؛ ولی در بعضی مواقع برخی از آن‌ها از این حالت مسطح (Flat form) تبعیت نمی‌کند و خمش‌های مولکولی (Chain folding) در بعضی از الیاف سلولزی مشاهده می‌گردد. مولکول‌های سلولز پنیه در حالت کاملاً گسترده و موازات محور فیبریل‌ها قرار دارند.

مطالعات بوسیلهٔ جذب نور ماورا قرمز (Infra red) نشان می‌دهد که اغلب گروه‌های هیدروکسیل با یکدیگر پیوند هیدروژنی برقرار می‌سازند. پیوند بین صفحات مولکول‌ها احتمالاً بوسیلهٔ نیروهای واندروالس حاصل می‌شود.

اخیراً با روش ساترفیوژ تعداد ۱۰۰۰۰ واحد گلوکز که وزن مولکولی ۱۵۸۰۰۰۰ را نشان می‌دهد، برای سلولز پنبه ارائه شده‌است.

دیوار اولیه (Primary wall) پوسته‌ای به ضخامت ۰٫۱ میکرون با فیبریل‌های متقاطع و تحت زاویهٔ خطی نسبت به محور لیف تشکیل شده‌است. زمانیکه لیف متورم می‌گردد، تودهٔ سلولز یعنی دیوار ثانویه و فیبریل‌های آن‌ها تحت زاویه ۲۰ تا ۲۵ درجه نسبت به محور لیف قرار دارند. به دیوارهٔ اولیه و مغز لیف، لومن (Lumen) فشار وارد می‌سازند.

سطح مقطع و تصویر طولی لیف پنبه در زیر میکروسکوپ نوری، حالت لوبیایی شکل دارد و مغز لیف یا لومن به صورت خطی دیده می‌شود.

به دلیل وجود مقداری پکتوز و رنگدانهٔ طبیعی، همواره پنبهٔ خام به رنگ زرد تمایل دارد.

 

خصوصیات مناسب الیاف پنبه

طول متوسط الیاف طبیعی پنبه حدود ۱۴ تا ۳۶ میلی‌متر و قطر آن ۱۵–۲۰ میکرون می‌باشد. مقاومت لیف حدود ۶–۳ گرم بر دنیر و ازدیاد طول آن تا حد پارگی ۷–۵ درصد است.

پنبه در شرایط استاندارد ۲۲ درجه سانتی گراد و ۷۶ درصد رطوبت نسبی مقدار ۸ درصد رطوبت به خود جذب می‌کند.

گروه‌های هیدروکسیل نقش مؤثری در جذب رطوبت دارند. چون می‌توانند به راحتی با مولکول‌های آب واکنش دهند. از این رو رنگرزی این لیف نیز دشوار نخواهد بود

 

شاخصه‌های مهم پنبه

پنبه یکی از پرکاربردترین محصولات کشاورزی به حساب می‌آید. از پنبه در تولید انواع پارچه‌، حوله، چادر و …  استفاده می‌شود. پنبه هنوز هم در جهان امروزی به عنوان یکی از عجایب طبیعت شناخته می‌شود که هزاران محصول مفید از آن تولید شده و باعث اشتغال میلیون‌ها نفر در سراسر جهان شده است.انسان بیش از ۷۰۰۰ سال است که  از پنبه به عنوان گیاهی برای تولید البسه استفاده می‌کند.

 

 الیاف طبیعی

الیاف طبیعی به دو دسته اصلی تسیم می‌شوند: الیاف پروتئینی، که از حیوانات بدست می‌آیند و الیاف گیاهی، که از گیاهان بدست می‌آیند.

ترکیبات اصلی تمام الیاف گیاهی از سلولز تشکیل می‌شود، یک کربوهیدرات که در تمام گیاهان یافت می‌شود. پنبه هم یکی از مهم‌ترین الیاف گیاهی محسوب می‌شود.

 

 شاخصه‌های پنبه

الیاف پنبه به عنوان یک گیاه دارای‌شاخصه‌های متعددی هستند از جمله:

لطافت

قدرت جذب بالا

رنگ‌پذیری

دارای قابلیت پذیرش چاپ

قابل شستشو با ماشین لباس‌شویی

قابل خشکشویی

(پارامترهای مندرج در این مقاله بر اساس استاندارد آمریکا می‌باشد)

 

ساختار و مشخصه‌های الیاف پنبه

هر لیف پنبه متشکل از لایه‌های هم‌مرکز متعددی است. لایه‌ پوسته بر روی لیف قابل جدا شدن بوده و حاوی مواد روغنی و ماده پِکتین (ژلاتین گیاهی‌ می‌باشد.

دیواره‌ بیرونی لیف متشکل از رشته‌های کوچک سلولز است. پنبه خام از مواد زیر تشکیل می‌شود:

سلولز:۸۰ تا ۹۰‌%

آب: ۶ تا ۸‌%

چربی و روغن: ۰/۵ تا ۱‌%

پروتئین: ۰ تا ۱/۵‌%

هِمی‌سلولز و پِکتین: ۴ تا ۶‌%

گرده: ۱ تا ۱/۸‌%

 پارامترهای موثر در طبقه‌بندی

انواع پنبه

ما در این مطلب پنبه را از سه جهت کلی مورد بحث قرار می‌دهیم:

۱‌-‌ ارامترهای کمی‌(مانند طول، میکرونر و…)

۲ – رنگ الیاف پنبه

۳ – میزان آشغال و مواد خارجی موجود در میان الیاف پنبه

 طول الیاف

معمولاً طول الیاف این طور تعریف می‌شود: “طول متوسط نیمه بالایی (upper half mean length)”. طول الیاف رابطه مستقیمی‌با رقم پنبه دارد اما قرار گرفتن گیاه پنبه در معرض دمای نامناسب، کمبود آب یا کمبود مواد مغذی نیز می‌تواند در کوتاه‌تر شدن الیاف موثر باشد. طول الیاف در استحکام نخ، یکدستی نخ و بازدهی ریسندگی اثرگذار است.

برای طول الیاف پنبه دسته بندی زیر تعریف شده است:

کوتاه : پایین‌تر از ۰/۹۹ اینچ (۲۵ میلی‌متر)

متوسط :  ۰/۹۹ تا ۱/۱۰ اینچ  (۲۵ تا ۲۷ میلی‌متر)

بلند : ۱/۱۱ تا ۱/۲۶ اینچ (۲۸ تا ۳۲ میلی‌متر)

بسیار بلند : بالاتر از ۱/۲۶ اینچ (۳۲ میلی‌متر)

یکدستی طول

 

 (Length Uniformity)

یکدستی طول یا نسبت یکدستی اینگونه تعریف می‌شود: نسبت بین طول متوسط کل و طول متوسط نیمه بالایی الیاف،‌که بصورت درصد بیان می‌شود .

اگر تمامی‌الیاف در یک عدل دارای طول یکسان می‌بودند، طول متوسط کل و طول متوسط نیمه بالایی الیاف یکسان می‌شدند و در نتیجه یکدستی طول به عدد ۱۰۰‌% می‌رسید. اگرچه به دلیل تفاوت‌های طبیعی طول الیاف با یکدیگر،‌ یکدستی طول الیاف همواره کمتر از ۱۰۰‌% خواهد بود. یکدستی طول در یکدستی و استحکام نخ و بازدهی ریسندگی تاثیرگذار است. این پارامتر رابطه معکوسی با تعداد الیاف کوتاه (الیاف کوتاه‌تر از نیم اینچ) دارد. نمونه الیافی که داری شاخص یکدستی طول پایین باشد دارای درصد بالایی از الیاف کوتاه است. چنین پنبه‌ای ریسندگی را سخت‌تر کرده و احتمالاً نخ کم کیفیتی را تولید می‌کند.

این پارامتر طبق موارد زیر دسته‌بندی می‌شود:

خیلی پایین: زیر ۷۷‌%

پایین: ۷۷ تا ۷۹‌%

متوسط: ۸۰ تا ۸۲‌%

بالا: ۸۳ تا ۸۵‌%

بسیار بالا: بالای ۸۵‌%

 

 استحکام الیاف (Strength)

استحکام الیاف با واحد گرم/تِکس نمایش داده می‌شود. یک تِکس واحدی برابر با وزن ۱۰۰۰ متر از لیف به گرم است. بنابراین پارامتر استحکام نشان دهنده‌ نیروی لازم برای گسستن یک دسته از الیاف پنبه با اندازه یک تِکس است. اندازه‌گیری استحکام بر روی همان دسته‌ای از الیاف صورت می‌گیرد که به منظور اندازه‌گیری طول الیاف مورد استفاده قرار گرفته بود. استحکام الیاف بسیار وابسته به رقم پنبه است. اگرچه ممکن است کمبودهای غذایی گیاه و آب و هوا نیز روی این پارامتر تاثیرگذار باشند. همچنین پنبه‌ای که الیاف قوی‌تری دارد در روند تولیدات کارخانه‌ای کمتر از هم گسسته می‌شود.

مقادیر زیر برای این پارامتر در نظر گرفته می‌شود:

خیلی ضعیف: ۲۳ و پایین‌تر

ضعیف: ۲۴ تا ۲۵

متوسط: ۲۶ تا ۲۸

قوی: ۲۹ تا ۳۰

خیلی قوی: ۳۱ و بالاتر

 

 میکرونِر (Micronaire)

میکرونر نشان‌دهنده‌ی ظرافت و بلوغ الیاف است. میکرونر می‌تواند در طول دوران رشد گیاه پنبه بر اثر شرایطی از جمله رطوبت، دما، نور خورشید، مواد مغذی و شرایط نامساعد در گیاه یا غوزه تحت تاثیر قرار بگیرد. ظرافت الیاف در بازدهی تولید و کیفیت محصول نهایی تاثیرگذار است. در باز کردن، تمیز کردن و روند شانه‌زنی، الیاف با میکرونر پایین یا الیاف ظریف نیازمند سرعت پایین‌تر دستگاه‌ها هستند تا از آسیب رسیدن به آنها جلوگیری شود. نخ‌های تولیدی از الیاف ظریف دارای تعداد بیشتری لیف در قطر مشخص هستند که نتیجه‌ی آن تولید نخ مقاوم‌تر است. رنگ‌پذیری و ماندگاری رنگ با بلوغ الیاف در ارتباط هستند، هر چقدر بلوغ بیشتر باشد جذب و ماندگاری رنگ بیشتر خواهد بود.

پارامتر میکرونر در دسته بندی زیر قرار می‌گیرد:

بسیار ظریف: زیر ۳

ظریف: ۳/۱ تا ۳/۹

متوسط: ۴ تا ۴/۹

زمخت: ۵ تا ۵/۹

بسیار زمخت: بالای ۶

 

بلوغ الیاف در طبقه‌بندی ذیل قرار می‌گیرد:

غیرمعمول: زیر ۰/۷

نابالغ: ۰/۷ تا ۰/۸

بالغ: ۰/۸ تا ۱

بسیار بالغ: بالای ۱

 

 ازدیاد طول الیاف (Elongation)

ازدیاد طول که به درصد مشخص می‌شود نشان دهنده میزان کشیده شدن الیاف قبل از گسستن می‌باشد. هر چقدر این درصد بیشتر باشد کیفیت پنبه بالاتر می‌رود.

در اینجا به مقادیری که مورد استفاده قرار می‌گیرد اشاره می‌شود:

بسیار پایین: زیر ۵‌%

پایین: ۵ تا ۵/۸‌%

متوسط: ۵/۹ تا ۶/۷‌%

بالا: ۶/۸ تا ۷/۶‌%

بسیار بالا: بالای ۷/۶‌%

 

 طبقه‌بندی رنگ (Color Grade)

رنگ نمونه‌های پنبه از دو شاخصه بدست می‌آید: میزان روشنی (Rd) و میزان زردی (+b). میزان روشنی نشان دهنده‌ی روشنی یا تیرگی نمونه و میزان زردی نمایانگر درجه‌ی رنگدانه دار بودن آن است. رنگ الیاف با تاثیرپذیری از عوامل آب و هوایی، آفات و قارچ‌ها، نوع خاک، شرایط نگهداری و … شکل می‌گیرد.

رنگ می‌تواند بر اثر رطوبت زیاد و شرایط دمایی در هنگام نگهداری در انبار، هم قبل و هم بعد از پاک کردن پنبه، تغییر کند. تغییر رنگ به دلیل شرایط محیطی بر قابلیت جذب و نگهداری رنگ الیاف تاثیر گذاشته و بازدهی تولید را کاهش می‌دهد.

بر اساس استاندارد پنبه Upland آمریکا که در شکل زیر ملاحظه می‌کنید انواع مختلف طبقه‌بندی رنگ قابل تعریف است:

در این نمودار تقاطع مقادیر +‌b و Rd نشان دهنده گروه رنگی پنبه بر اساس استاندارد آمریکاست. با حرکت نمودار به سمت بالا روشنی (سفیدی) افزایش یافته و با حرکت از چپ به راست زردی افزایش می‌یابد. بنابراین بهترین رنگ پنبه در جایی از نمودار دیده می‌شود که به سمت بالا و نزدیک‌تر به سمت چپ نمودار حرکت می‌کنیم که در اینجا پنبه با طبقه بندی GM دارای روشن‌ترین رنگ است.

 

 آشغال (Trash)

میزان وجود آشغال در بین الیاف پنبه یکی از شاخصه‌های مهم در طبقه‌بندی پنبه است.

اندازه‌گیری میزان آشغال نشان دهنده‌ میزان مواد غیر از الیاف پنبه (مثل تکه‌های ساقه گیاه پنبه) در میان الیاف است.

میزان آشغال با استفاده از پویش نمودن سطح نمونه الیاف با استفاده از یک دوربین دیجیتال مخصوص و سپس درصد سطح پوشیده شده توسط ذرات آشغال (درصد سطح) و تعداد ذرات آشغال (تعداد ذرات) محاسبه می‌شود. نسبت بین درصد سطح و تعداد ذرات نشانگر خوبی از اندازه‌ی میانگین ذرات در نمونه پنبه است. درصد سطح آشغال بالا باعث تولید ضایعات بیشتر در ریسندگی و کیفیت پایین نخ تولیدی می‌شود. وجود ذرات آشغال با اندازه‌های ریز اصلاً خوب نیست چرا که جداسازی آنها از الیاف پنبه سخت‌تر خواهد بود.

معمولاً در استانداردهای طبقه‌بندی پنبه در جهان یکی از عوامل مهمی‌که باعث افزایش یا کاهش قیمت هر پنبه می‌شود رده‌بندی میزان آشغال موجود در میان الیاف است. وجود آشغال در الیاف پنبه باعث ایجاد ضایعات در زمان تولید در کارخانجات می‌شود چرا که جداسازی آشغال از الیاف منجر به آسیب رسیدن به الیاف و ایجاد پارگی در الیاف می‌شود. علاوه بر آن امکان جداسازی ۱۰۰% آشغال‌ها وجود ندارد و در نهایت درصد کمی‌از آشغال در میان الیاف به کارخانجات ریسندگی رسیده و در روند تولید نخ اختلال ایجاد می‌کند.

با توجه به دلایل ذکر شده در بالا اکنون می‌دانیم که چرا پارامتر آشغال به عنوان یک عامل مهم در تعیین کیفیت پنبه تلقی می‌شود. دو عامل درجه بندی برگ و ماده خارجی نیز مانند آشغال اهمیت دارند.

 

 درجه‌بندی برگ (Leaf Grade)

درجه‌بندی برگ نشان دهنده‌ی میزان وجود برگ گیاه پنبه در میان الیاف پنبه است. این پارامتر نیز مانند پارامتر آشغال اندازه‌گیری می‌شود. میزان وجود برگ از نوع رقم گیاه پنبه، روش‌های زراعی و شرایط زراعی تاثیر می‌پذیرد. میزان برگ باقیمانده در پنبه پس از پاک کردن به میزان وجود برگ قبل از پاک کردن، روش پاک کردن و دستگاه خشک کن بستگی دارد. حتی با استفاده از بهترین روش‌های زراعی و پاک کردن پنبه، مقدار کمی‌از برگ در میان الیاف باقی می‌ماند. از نگاه تولیدی وجود برگ در میان الیاف یعنی ضایعات و از همین نظر جدا کردن برگ‌ها با هزینه همراه است. همچنین ذرات کوچک را نمی‌توان همیشه با موفقیت جدا نمود و این ذرات می‌توانند از کیفیت محصول نهایی بکاهند. معمولاً در گزارشاتی مانند گزارش HVI به این پارامتر یک کد اختصاص داده می‌شود که این کد توسط یک فرد متخصص کارشناس پنبه و با توجه به میزان کلی وجود آشغال تعیین می‌شود.

 

ماده‌ خارجی (Extraneous Matter)

ماده خارجی هر ماده‌ای به جز الیاف یا برگ گیاه پنبه است. به عنوان مثال ساقه گیاه، علف، پوسته‌ی دانه، گرد و غبار و … را می‌توان ماده خارجی به حساب آورد. این پارامتر هم مانند پارامتر آشغال است. این عامل هم با توجه به تاثیری که در بازده ریسندگی دارد یکی از عوامل قابل توجه است. وجود هرگونه ماده خارجی میان الیاف پنبه باعث ایجاد هزینه به منظور نیاز به پاکسازی خواهد شد.