Воск – второй по значению продукт пчеловодства. Является продуктом восковых желез пчел, и представляет собой твердое, мелкозернистое на изломе вещество, окраска которого колеблется от бесцветной до темно – желтой, светло – коричневой или коричневой. Воск издревле служил ходовым товаром для обмена. Воск применяют в живописи и скульптуре, при обработке изделий из дерева и кожи, в радиотехнической, металлургической, лакокрасочной, текстильной промышленности, а также в полиграфии, кораблестроении, гальванопластике.
Около 80% воска, получаемого у нас в стране, идет на изготовление искусственной вощины. Но потребности отраслей удовлетворяются не полностью, а другие воскообразующие вещества (парафин, церезин, стеарин) заменить воск не могут. Поэтому перед пчеловодством стоит важная задача - всемерно увеличивать производство воска не только за счет отбора его при выбраковке сотов, но также за счет сокращения потерь при хранении воскосодержащего материала и при его переработке. Традиционные способы переработки воскосырья предусматривают переработку воска в пасечных условиях и на воскозаводах. В пасечных условиях воск перерабатывают на воскотопках (солнечных и паровых), воскопрессах, воскотопках – воскопрессах. Все эти способы сопряжены с большими затратами труда и электроэнергии. Кроме того, воск нуждается в стерилизации на воскозаводах. Следовательно, перед пчеловодством встает важная задача поиска новых технологий переработки воска.
Обзор существующих (традиционных) технологий по переработке воскосырья:
Воскотопка
Приспособление для вытапливания воска из исходного воскового сырья. На пасеках применяют в основном воскотопки солнечные и паровые. Наиболее дешевый способ получения воска – на солнечной воскотопке, однако он применим только для воскового сырья с высокой восковитостью (70% и выше), из которого получают воск-капанец. За день обрабатывают до 4 кг воскового сырья. В оставшихся вытопках содержится еще 40- 50 % воска, поэтому их подвергают вторичной переработке на пасечных или заводских воскопрессах и центрифугах. Стерилизация воска производится в автоклавах в течении 2 ч. Затраты электроэнергии при автоклавировании на воскозаводах – 27 кВт/ч.[3]. Паровая воскотопка предназначена для переработки острым паром больших партий сырья на крупных пасеках. С гнездовой рамки получают в среднем 110 г воска и 250 г мервы, восковитость которой около 43 %. Дальнейшая стерилизация в автоклавах. Затраты труда: обрезка сотов с рамок, заполнение воскотопки водой, укладка воска в воскотопку, нагрев.
Воскопресс
Станок для отжима воска из разваренного воскового сырья. За 1 ч перерабатывают до
11 кг суши. Выход воска 60-70 % от общей массы суши. Затраты электроэнергии на
стерилизацию воска (54 кВт). Затраты труда: обрезка сотов с рамок, предварительное
разваривание воска, поддержание нужной температуры воды, прессование воска
Воскотопка – воскопресс
Приспособление для извлечения воска из сотов (суши), предварительно вырезанных из
рамок. Вместимость воскотопки – воскопресса 3 кг сырья. Время переработки суши 1 ч
(без учета разогрева воды до кипения). Извлекают до 45 % воска (при этом остаточная
восковитость мервы не более 30 %).Затраты электроэнергии на стерилизацию воска (54
кВт). Затраты труда: обрезка сотов с рамок, предварительное разваривание воска,
поддержание нужной температуры воды, прессование воска.
Стерилизация воска:
Основная масса воска, производимого у нас в стране, идет на изготовление вощины,
поэтому возрастает опасность заражения пчел гнильцовыми заболеваниями через вощину,
в связи с чем возрастает роль стерилизации воска на воско-вощинных заводах.
Все применяемые в настоящее время тепловые способы стерилизации обладают
следующими недостатками:
Трудоемки;
Дают большие потери воска на угар – до 1,5 %;
Уменьшают силу разрыва вощин;
Под действием высоких температур воск темнеет, ухудшаются товарные качества вощин.
Из-за последнего многие заводы не доводят температуру воска до летальной для
гнильцов, и не полностью стерилизованный воск пускается в производство.
Экономический ущерб от болезней пчел, передаваемых через вощину, огромен. Каждая
пчелиная семья, больная гнильцом, недобирает от 5 до 40 кг меда и до 0,5 кг воска.
В связи с отсутствием контроля по зараженности выпускаемых воско-вощинными
заводами и областными конторами (цехами) вощин и отсутствием способов и устройств
стерилизации, удовлетворяющих производство, наносится значительный ущерб
пчеловодству. Ради сохранения товарного вида и прочности вощин производственники
вынуждены выпускать вощины со скрытым браком (зараженные гнильцовыми
заболеваниями).
Требования к способам и устройствам стерилизации воска:
Стопроцентная стерилизация всех видов гнильцовых микроорганизмов.
Отсутствие потерь воска при стерилизации.
Сохранение физико-химических свойств воска.
Сохранение товарного вида воска (в изготовленной вощине).
Возможность стерилизации воска в потоке и автоматизация процесса стерилизации.
Экономия энергетических ресурсов.
Экологическая безопасность.
Сокращение времени стерилизации по отношению к существующему способу стерилизации.
В результате обзора и анализа научно-технической литературы и патентов
установлено, что традиционные способы и устройства тепловой стерилизации не
удовлетворяют предъявленным требованиям
Требования к способам и устройствам по вытопке воска из воскосодержащего сырья:
Максимальный выход воска из воскосодержащего сырья (90 % и более).
Полная автоматизация процесса вытопки воска.
Время вытопки не должно превышать 20-30 минут.
Отсутствие угара воска.
Существующие технологии вытопки не отвечают предъявленным требованиям. Эту
проблему можно решить только разработкой принципиально новых способов и устройств
вытопки воска, основанных на применении электромагнитной энергии СВЧ.
Обзор существующих достижений в данной области.
Бактерицидное действие СВЧ – энергии:
В настоящее время в нашей стране и за рубежом ведутся исследования по стерилизации
продуктов и материалов под действием поля сверхвысокой частоты. Обнаружено
бактерицидное действие СВЧ-полей не только большой (тепловой), но и малой
(нетепловой) мощности.
В существующей на сегодняшний день научной литературе нет более или менее
удовлетворительного теоретического объяснения воздействия СВЧ-энергии на
биологический объект. Имеющиеся сведения экспериментального характера имеют
противоречивый характер.
В воздействии электромагнитного поля СВЧ на биологические объекты можно
выделить два основных, тесно связанных между собой, направления: первое –
исследование бактерицидных свойств электромагнитных волн или, наоборот, их
стимулирующего действия на микроорганизмы; и второе – выяснение механизма
взаимодействия электромагнитной энергии с клеткой как биологической моделью
биоорганизма.
Сейчас уже не вызывает сомнений тот факт, что электромагнитные волны оказывают
влияние на жизнедеятельность клеток и биоорганизма в целом.
Установки по стерилизации сельскохозяйственных продуктов при воздействии СВЧ-
энергии теплового уровня находят практическое применение. Так, фирма Cober
Electronics (США) разработала лабораторную установку для стерилизации молока,
фруктовых соков. В Швеции хорошо работает установка пастеризации молока[6].
Проводятся исследования по высокотемпературной стерилизации спор болезнетворных
микроорганизмов при температуре 120°С и выше.
Филипповым Р.Л. проведен эксперимент, целью которого было определение
стерилизации воска при его вытопке с помощью СВЧ-энергии. Для исследования
использовался воск, инфицированный возбудителями Bacillus alvei и Streptococcus apis.
Пробы были приготовлены в НИИП (г. Рыбное).
В результате анализа данных по стерилизации воска, полученного от НИИП, было
установлено, что на частоте 17,6 ГГц происходило уничтожение микроорганизмов как от
спор Bacillus alvei, так и Streptococcus apis при мощности генератора 5,5 мВт/см С
увеличением мощности, подаваемой к кювете, выше 7 мВт/см происходил
незначительный нагрев исследуемой массы воска (при влажности 2,5%) даже при
экспозиции 10 с. Верхний предел удельной мощности обработки зараженного воска при его стерилизации
без нагрева составил 7 мВт/см
По данным Филиппова Р.Л. внедрение в производство способа вытопки воска на базе
применения СВЧ-энергии позволит одновременно стерилизовать воск, что значительно
повысит экономическую эффективность этого способа
Собственные исследование авторов в области переработки:
Разработка установки по переработке воска и получению мервы.
Установка состоит из: облучателя типа «скошенный волновод»; рассеивателя энергии
СВЧ; камеры вытопки воска; сетки 40*40 мм; сетки 10*10 мм; сетки 5*5 мм; поддона для
переработанного воска.
Принцип работы:
Ячейки сотов заполняются водой, и рамки устанавливаются в камеру вытопки воска.
Включается облучатель СВЧ, и электромагнитная энергия с помощью рассеивателя
энергии СВЧ подается в камеру вытопки. По мере вытопки воск с мервой будут стекать
вниз, попадая на сетку, служащую экраном для электромагнитного поля. Мерва, попадая
на сетку, будет скатываться в ящики для сбора мервы. Сетка служит для сбора мелких
фракций мервы. Воск попадает в подогреваемый поддон для воска. По мере наполнения
поддона воск разливается по формам
Авторы: Киреев Ю.В (apis@khakasnet.ru), Киреев А.Ю., Гнатенко Г.Г. ТОО «Апис» Более полную версию можно почитать в их книге "Технология переработки воска c применением энергии электромагнитного поля СВЧ – диапазона"