CC BY
33
УДК 638.171.2
ИССЛЕДОВАНИЕ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПАСЕЧНОГО ВОСКА
Николай Михайлович Максимов, к. техн. н., доцент
ФГБОУ ВО Великолукская государственная сельскохозяйственная академия, Россия, г. Великие Луки
Пчеловодство является одной из важнейших отраслей сельского хозяйства. Содержание пасеки позволяет осуществлять опыление ряда сельскохозяйственных культур, а также получать ценнейшие продукты питания, среди которых можно выделить мёд, пергу и пыльцу. Одним из важных продуктов пчеловодства является пчелиный воск, который получают путём перетопки пчелиных сот. Несмотря на высокую потребность в воске многих отраслей отечественной промышленности, основным его потребителем является само пчеловодство, потребляющее до 80% всего производимого пасечного воска. При перетопке пчелиных сот «мокрым» способом, путём разваривания их в ёмкости с кипящей водой нередко образуется восковая эмульсия, снижающая качество и выход воска. В статье рассматривается способ переработки восковой эмульсии путём её «сухого» нагрева с последующим выпариванием содержащейся в ней влаги.
Приведена методика исследований по удалению влаги из восковой эмульсии, описаны лабораторная установка и контрольно-измерительные приборы. Проведены исследования ряда качественных показателей полученного воска лабораторным способом согласно методикам ГОСТ.
Анализ полученных данных показывает, что полученные образцы воска соответствуют большинству показателей, прописанных в стандарте. Однако для воска, полученного методом выпаривания влаги из эмульгированного воска, показатель «массовая доля механических примесей», а также органолептические показатели выходят за рамки стандарта, что ограничивает круг использования полученного воска и требует совершенствования метода его переработки. Опыты показали, что доля влаги, содержащейся в эмульгированном воске, может составлять до 25% от его массы. Проблема переработки эмульгированного воска на крупных пасеках может быть решена с использованием отдельных воскоплавов-стерилизаторов, способных выпаривать влагу из воска на мягких температурных режимах.
Ключевые слова: воск пасечный, перетопка воска, эмульгированный воск, анализ воска, механизация пчеловодства.
Введение
Воск - ценнейший продукт жизнедеятельности медоносных пчёл, используемый во многих отраслях народного хозяйства. Производство пасечного воска составляет около 30 т в год, при этом экспорт воска из-за рубежа оценивается в 700 т в год [5]. Большая часть производимого воска потребляется
самим пчеловодством для производства вощины. Одним из путей увеличения производства воска на пасеках может стать совершенствование технологии переработки воскосырья за счёт внедрения эффективных агрегатов для вытопки воска [1-5]. Это позволит п олучать воск в больших объёмах и лучшего качества.
Переработка воскосырья может идти «сухим» способом, путём непосредственного нагрева. Но чаще всего используется «мокрый» способ, когда для перетопки воска используется нагретый до 100 °С и выше водяной пар. Также к «мокрому» способу следует отнести метод разваривания воскосырья в горячей воде. Одной из проблем «мокрого» способа переработки воскосырья является образование рыхлой восковой массы (эмульсии), состоящей из воска, воды и примесей, содержащихся в сотах. Образованию эмульсии воска с водой способствуют примеси, содержащиеся в восковом сырье, а также использование «жёсткой» воды при перетопке пчелиных сот. Всё это ведёт к потерям воска на пасеке, так как рыхлую эмульсию из воска приходится выбрасывать.
Целью настоящего исследования является изучение качественных показателей воска при удалении вла-
1 - воск; 2 - эмульсия воска, воды
и механических примесей Рисунок 1 - Структура воскового слитка после застывания
ги из восковой эмульсии, путём «сухого» нагрева в лабораторной установке.
Материал и методы
Эмульгированный воск скапливается в нижней части воскового слитка при его застывании и содержит механические примеси (рисунок 1). Для исследований был выбран эмульгированный воск (рисунок 2) в виде стружки, который помещался в алюминиевую ёмкость объёмом 5 л и ставился на электрическую плитку, оснащённую регулятором нагрева.
Перед началом эксперимента производилось взвешивание при помощи электронных кухонных весов Polaris PKS 0531ADL Crystal с максимальной нагрузкой 5 кг и точностью измерений ±2 г. Температура нагрева восковой эмульсии контролировалась бесконтактным инфракрасным термометром модели «CEM DT-8833» (рисунок 3).
Рисунок 2 - Эмульгированный
воск
1 - ёмкость для восковой эмульсии; 2 - плитка электрическая «Пскова-1»; 3 - весы электронные; 4 - термометр бесконтактный Рисунок 3 - Установка для переработки восковой эмульсии
Время нагрева фиксировалось при помощи механических наручных часов. Нагрев восковой эмульсии осуществлялся на лабораторной установке, представляющей собой электроплитку мощностью 1 кВт и ёмкость из пищевого алюминия. Электроплитка имела регулятор нагрева. Нагрев восковой эмульсии осуществлялся до момента уменьшения образования пузырьков пара в кипящем воске, после чего электроплитка выключалась. Полученный воск после его застывания взвешивался повторно. Определялась масса испарённой влаги, путём взвешивания полученного воска. Изучались органолептические показатели полученных образцов воска (цвет, запах, структура на изломе), а также такие показатели как «массовая доля воды», «массовая доля механических примесей», «кислотное число», «эфирное число» и др.
Исследования качественных показателей воска проводились в ООО «Аналитический центр «Апис» (г. Москва) в соответствии с ГОСТ 21179-2000 «Воск пчелиный. Технические условия» [1]. Для взвешивания исследуемых образцов при изучении их качественных показателей применялись весы аналити-ч ес кие, модель «AND GR 200».
Р езультаты и обсуждение
По результатам проведённого эксперимента были получены данные. Время удаления влаги из восковой эмульсии на лабораторной установке составило 65 минут. Температура расплавленного эмульгированного воска по данным термометра составляла 106-108 °С. Начальная масса сырья перед выпариванием влаги из эмульсии воска составила 2312 г, а после завершения процесса выпаривания влаги - уже 1738 г. Доля влаги в эмульгированном воске
составила 25%. В ходе выпаривания влаги из воска были получены образцы воска тёмного цвета. Тёмный цвет воска объясняется подгоранием его на дне ёмкости.
Для изучения и сравнения качественных показателей были взяты ещё два образца пасечного воска, полученных при перетопке воскосы-рья, и направлены для анализа качественных показателей.
Таким образом, образец воска №1 представлял собой воск однократной перетопки в паровой воско-топке из смешанного воскового сырья, включающего как воск гнездовых сот, так и забрусный воск, в соотношении 50:50. Образец воска №2 представлял собой воск прошлого сезона, полученный при 3-хкратной перетопке воскосырья в паровой воскотопке из гнездовых рамок. Образец №3 представлял собой воск, полученный методом выпаривания восковой эмульсии на лабораторной установке (рисунок 4).
Результаты исследования качественных показателей представлены в таблице 1.
Анализируя полученные данные, нужно сказать, что по органо-лептическим показателям образцы №1 и №2 соответствуют требованиям стандарта. Запах этих двух образцов был естественным, характерным для слитков пасечного воска. Структура на изломе восковых слитков мелкозернистая, однородная. Образец №3 характеризовался мелкозернистой структурой на изломе, однако имел тёмный цвет и запах пригоревшего воска, что не соответствует стандарту.
Результаты исследования массовой доли воды показали, что исследуемые образцы воска содержали воду в пределах от 0,15 до 0,36%, что соответствует стандарту. Это, в частности, указывает на достаточную полноту переработки эмульгированного воска в образце №3 и испарения из него воды.
Рисунок 4 - Исследуемые образцы воска
К)
Таблица 1 - Качественные показатели воска
Наименование определяемого показателя Массовая доля воды, % Массовая доля механических примесей, % Глубина проникновения иглы при 20 °С, мм Кислотное число, мг КОН/ 1 г воска Число омыления, мг КОН/1 г воска Эфирное число, мг КОН/1 г воска Отношение эфирного числа к кислотному
НД на метод испытаний ГОСТ 21179-2000 п. 6.3 ГОСТ 21179-2000 п. 6.4 ГОСТ 21179-2000 п. 6.6 ГОСТ 21179-2000 п. 6.11 ГОСТ 21179-2000 п. 6.12 ГОСТ 21179-2000 п. 6.13 ГОСТ 21179-2000
11ормируемое значение показателя до 0,5 до 0,3 до 6,5 16,0-20,0 85,0-101,0 67,0-84,0 3,5-4,7
Наименование образца Фактическое значение показателя при Р=0,95
Образец №1 0,24 0,45 4,1 17,5 85,3 67,8 3,87
Образец №2 0,15 0,16 3,3 18,0 88,5 70,6 3,92
Образец №3 0,36 0,86 3,7 17Д 88,6 71,5 4,18
ё а
О СО
и ю- О
£ и*
Я
И ^
в «
о
Г) «
о
Вс ч
Г) >
Результаты исследования доли механических примесей в воске показали, что наибольшее значение -0,86% - наблюдается в образце №3, что объясняется наибольшим скоплением механических частиц именно в эмульгированном воске, за счёт их осаждения при застывании воска. Наименьшее значение - 0,16% - наблюдается в образце №2, что объясняется лучшей очисткой воска после его 3-хкратной перетопки. Образцы №1 и №3 не соответствуют требованиям стандарта. Повысить чистоту восковых слитков возможно путём увеличения времени нахождения воска в жидком состоянии, что приведёт к лучшему осаждению механических частиц в нём.
Глубина проникания иглы при 20 °С на приборе Вика ОГЦ-1 для образцов №1, №2 и №3 составила 4,1, 3,3 и 3,7 мм соответственно, что соответствует требованиям стандарта.
Кислотное число, определяющее содержание свободных кислот воска - самой активной его составляющей части, составило для образца №1 - 17,5, для образца №2 - 18,0 и для образца №3 - 17,1, что соответствует пределам 16,0-22,0, прописанным в ГОСТ.
Число омыления для всех трёх образцов вписывалось в пределы 85,0-101,0, прописанные в ГОСТ. Максимальное число омыления -88,6 - соответствовало образцу №3, имевшему, в свою очередь, низкое кислотное число.
Эфирное число всех трёх образцов воска находилось в пределах от 67,8 до 71,5, что также соответствует требованиям ГОСТ.
Отношение эфирного числа к кислотному у всех трёх образцов находилось в пределах 3,87-4,18, что допустимо по стандарту.
Показатели «плотность», « й о дн ое число», «температура кап-лепадения» и «показатель преломления» в ходе лабораторных анализов не определялись.
По итогам проведённых исследований можно сделать вывод, что все три образца воска по большинству показателей соответствуют требованиям ГОСТ 21179-2000 Воск пчелиный. Однако образец воска №3 не соответствует требованиям стандарта по органолептическим показателям и не подходит для производства вощины. Использование образца №3 возможно в качестве технического воска.
Выводы
1. Переработка пасечного вос-косырья является сложным процессом, который связан с потерями воска. В среднем до 10% потерь воска приходится на образование эмульгированного воска, который образуется под влиянием примесей, содержащихся в воскосырье, и использованием «жёсткой» воды при перетопке воска «мокрым» способом.
2. Для снижения количества эмульгированного воска при переработке воскосырья следует проводить мероприятия по удалению водорас-
творимых примесей из пчелиных сот ещё до перетопки воскосырья. Также обязательным условием при перетопке воскосырья «мокрым» способом является использование чистой воды, не содержащей солей жёсткости и других примесей.
3. Рекомендуется перерабатывать эмульгированный воск путём «сухого» выпаривания влаги на мягких температурных режимах. Опыты показали, что из начального сырья в процессе нагрева испаряется до 25% влаги. Время выпаривания влаги из
эмульгированного воска может составлять до 65 минут. Основной проблемой остаётся снижение орга-нолептических показателей воска, вследствие подгорания его при выпаривании влаги.
4. Для решения проблемы переработки восковой эмульсии и получения дополнительного воска из отходов перетопки требуется разработка и использование воскоплава-стерилизатора для выпаривания влаги из эмульгированного воска на мягких температурных режимах.
Библиографический список
1. ГОСТ 21179-2000. Воск пчелиный. Технические условия = Beeswax. Technical conditions. Межгосударственный стандарт Российской Федерации: издание официальное : утверждён и введён в действие Приказом Межгосударственного Совета по стандартизации, метрологии и сертификации № 313-ст от 22 июня 2000 года : дата введения 2002- 01-01 / разработан НИИ пчеловодства. - Москва: Стандартинформ, 2011. - 15 с. - Текст: непосредственный.
2. Максимов, Н. М. Предпосылки к разработке технологии переработки воскосырья на пасеках с использованием парогенератора / Н. М. Максимов. - Текст: непосредственный // Материалы 69-ой Международной научно-практической конференции (25 апреля 2018 года). В 2-х частях. Часть II. - Рязань: Издательство РГАТУ, 2018. - С. 237-241.
3. Максимов, Н. М. К вопросу охлаждения пасечного воска после перетопки воскосырья / Н. М. Максимов. - Текст: непосредственный // Научно-технический прогресс в сельскохозяйственном производстве: сборник докладов XV Междунар. научно-практической конференции (9-10 апреля 2020 года). - Великие Луки: РИО ВГСХА, 2020. - С.127-131.
4. Максимов, Н. М. Перспективная технология переработки воскового сырья на пасеках с использованием парогенератора / Н. М. Максимов, В. В. Морозов. - Текст: непосредственный // Традиции и инновации в развитии АПК : материалы Международной научно-практической конференции (17-18 апреля 2019 года). - Великие Луки, 2019. - С.493-498.
5. Нагаев, Н. Б. Совершенствование процесса вытопки воска с обоснованием параметров центробежного агрегата : диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук / Нагаев Николай Борисович ; Рязанский государственный агротехнологический университет. - Рязань, 2016. - 198 с. - Текст : непосредственный.
E-mail: [email protected]
182112, Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина, д. 2, ФГБОУ ВО Великолукская ГСХА
Тел.: +7 (81153) 7-16-22
