ОБРАЗОВАНИЕ ДУПЕЛ В СЛИТКАХ ВОСКА
Очень часто внутри больших слитков воска при разбивании обнаруживают дупла разной величины. В момент разбивания слитка из дупла вытекает вода, а поверхность его нередко бывает покрыта плесенью. Часть воска вокруг поверхности дупла крупитчатая и по цвету светлее, чем основная масса. Чем ниже качество воска и больше размер слитка, тем больше бывает дупло. Причин образования дупел и наличия воды в воске долгое время не знали.
Образование дупел объясняется разложением эмульсии типа «вода в воске», в результате чего выделяется свободная вода, превращающаяся внутри воска в пар. Расплавленный воск начинает затвердевать с наружных поверхностей формы; вследствие плохой теплопроводности наружных корок внутри он долгое время остается жидким, поэтому выход пара наружу оказывается невозможным и он, скапливаясь, образует нечто вроде пузыря, который, занимая некоторый объем образует дупло. При охлаждении формуемого воска до нормальной температуры пар конденсируется в воду, вытекающую из дупла при разбивании слитка.
Если слиток небольшой и дупло образуется вверху пар иногда пробивает себе выход в виде маленького отверстия. Более светлая, крупитчатая часть воска, образовавшаяся вокруг дупла, есть не что иное, как не успевшая разложиться эмульсия воска. Влажность и тепло внутри слитка способствуют развитию плесневых грибков.
При подготовке в розничную продажу (дупла в воске снижают его товарный вид) воск не следует формовать в большие слитки; максимально допустимая величина слитка —12 кг. Лучше всего воск отливать в виде плиток толщиной до 3 см. Длина и ширина плиток должна согласовываться с размерами упаковочных мешков.
ВЛИЯНИЕ НА ВОСК МАТЕРИАЛА ПОСУДЫ
Свободные жирные кислоты, которых в воске содержится до 15%, легко растворяют большинство металлов, образуя разноокрашенные соли и, вызывая изменение цвета натурального воска; снижают его качество.
От обыкновенного, ничем не защищенного железа воск буреет. Кроме того, образующиеся при этом железные соли жирных кислот являются эмульгатором, и при кипячении в железной посуде воск в какой-то степени эмульгируется с водой. Поэтому черное, ничем не защищенное железо совершенно непригодно для изготовления различной аппаратуры, применяемой при переработке воскового сырья.
Чугун, отличающийся от железа повышенным содержанием углерода, несколько меньше растворяется в воске, но и он не может считаться удовлетворительным материалом для воскоперерабатывающей аппаратуры.
Совершенно непригодно для этих целей оцинкованное железо. Цинк так же легко, как и железо, растворяется в свободных жирных кислотах воска, а образующиеся цинковые соли служат хорошим эмульгатором и окрашивают воск в серый цвет. Кроме того, цинк местами отскакивает от железа, и последнее, будучи в этом месте оголенным, образует с цинком электрохимическую пару, в результате чего железо начинает растворяться в воске с умноженной интенсивностью, и в этом случае воск окрашивается в бурый цвет.
Луженое железо, то есть железо, покрытое полудой (сплав олова со свинцом), широко применяется в практике, хотя и замечено, например, в вощинном производстве, что полуда за сезон «съедается» воском и ее ежегодно приходится возобновлять. Воск, обрабатываемый в такой посуде, изменяет свои физико-химические свойства в незначительной мере. Поэтому луженое железо можно считать удовлетворительным материалом.
Белая жесть — это, по существу, тоже луженое железо, но на качество воска она практически почти не влияет и поэтому может считаться для воска хорошим материалом, если ее полуда находится в исправном состоянии. Объясняется такое отличие белой жести от луженого железа тем, что поверхность жести зеркально гладкая. Если шероховатую поверхность растянуть до зеркально гладкой, площадь соприкосновения с воском увеличится во много раз. Однако белая жесть непрочная и применяется исключительно для изготовления арматуры солнечных воскотопок.
Медь красная, подобно железу или цинку, легко растворяется в жирных кислотах воска, и он окрашивается в серо-зеленый или сине-зеленый цвета. Ее можно считать удовлетворительным материалом лишь только после полуды.
Желтая медь (латунь) более стойка по отношению к воску, чем красная. Однако воск после желтой меди через несколько дней приобретал зеленоватый цвет, который был особенно заметен при вторичном расплавливании воска. Желтую медь также можно применять для воска при нанесении полуды.
Во всех случаях для полуды следует брать высококачественное «пищевое» олово.
Лучшие материалы для воскоперерабатывающей аппаратуры: дерево, алюминий, эмалированная посуда и нержавеющая сталь.
Посуда из этих материалов совершенно не изменяет качества перерабатываемого в них воска. Алюминиевая посуда пригодна для переработки воска даже при нагревании его до 120—130°. Если воск перерабатывается в эмалированной посуде, при перемешивании следует избегать сильных ударов и острых мешалок, так как эмалировка может отскочить и оголенное железо будет причиной потемнения воска.
ВЛИЯНИЕ НАГРЕВАНИЯ НА ВОСК
Пчелиный воск при комнатной температуре — твердое тело с кристаллической, мелкозернистой структурой в изломе. При нагревании до 30—35° воск становится пластичным.
При 46—47° разрушается нормальная структура воска как твердого тела. Перегретые до этой температуры восковые плитки в вощинном производстве становятся белесыми, и вощина получается низкокачественная. При температуре 62—65° воск плавится, переходя из твердого состояния в жидкое. При дальнейшем нагревании жидкого воска до 95—105° на его поверхности иногда образуется пена и воск настолько сильно увеличивается в объеме, что, подобно молоку, может «уйти» из котла. Однако это не кипение воска, а разложение эмульсии и испарение из нее воды. После испарения всей воды и при температуре воска свыше 100° поверхность его становится совершенно чистой, спокойной.
Воск «кипит» при температуре выше 300°, при этом он превращается не в «пар», а дымит, разлагаясь на более простые летучие вещества — углекислоту, уксусную кислоту и др.
Установлено, что при нагревании воска при 120° в течение 30 минут его основные показатели, характеризующие качество, улучшаются. Особенно повышается коэффициент твердости воска.
Чем ниже качество воска, тем полезнее для него нагревание при температуре около 120°: легче и быстрее разлагается эмульсия воска, и вода, превратившаяся в пар, улетает. При высокой температуре вязкость воска значительно понижается, что способствует быстрому осаждению всех посторонних примесей; воск становится чище.
Кроме того, в воске, нагреваемом при 120° в течение 30 минут, убиваются споры американского и европейского гнильцов; стерилизацию воска рекомендуется проводить во всех вощинных мастерских.
При очень длительном нагревании воск уплотняется, или, как говорят химики, полимеризуется, переходя из пластического вещества в твердое, хрупкое.
В нашем опыте 0,3 г воска нагревались вместе с 1 г речного песка примерно месяц в сушильном шкафу при температуре 100—102°. Из светлого воска получилась твердая, почти черная масса, на холоду очень твердая, не поддающаяся действию острого ножа. Полимеризированный воск совершенно нерастворим в холодном бензине. При нагревании бензина он немного растворяется, но при охлаждении вновь выпадает в виде бурого хлопьевидного осадка, как падь при известковой реакции.
Интересные явления наблюдались при очень быстром остывании расплавленного воска. Один и тот же воск был разлит в два фарфоровых тигелька. Один тигелек, оставленный в комнате, остывал медленно. Другой, как только воск в нем покрывался пленкой, опускали для быстрого охлаждения в холодную воду со льдом. Поверхность медленно, то есть нормально остывающего воска была ровной, гладкой, а остуженного и быстро закристаллизовавшегося — сильно вогнутой.
Цвет быстро охлажденного воска был светлее не только нормально охлаждаемого, но и исходного образца, взятого для опыта. Внутри быстро охлаждаемого воска всегда образовывалось дупло, в котором собиралось некоторое количество воды, нормально застывший воск на изломе имел обычную мелкокристаллическую структуру без дупел.
ВОСК И ЖИРЫ
Воска напоминают жиры. Они тождественны по некоторым своим физическим свойствам (пластичность, растворимость) и физиологическим условиям образования.
В воска и жиры входят вещества, состоящие из одних и тех же элементов: углерода, водорода и кислорода. Целый ряд соединений (пальмитиновая, олеиновая кислоты) встречаются как в жирах, так и в восках.
Однако пчелиный воск физиологически и химически значительно отличается от жиров и масел.
В то время как жиры и масла служат для организма запасами питательных материалов, воск пчелиный, а также и другие воска обратно в организм не поступают. Жиры и масла, как известно, легко усваиваются всеми организмами, тогда как пчелиный воск может перевариваться только восковой молью. Специфический фермент, содержащийся в восковой моли и действующий на воск, до сих пор не установлен.
По химическому составу пчелиный воск отличается от жиров и масел тем, что не содержит в себе глицеридов, то есть сложных эфиров, составной частью которых является глицерин. Жиры же и масла, наоборот, полностью состоят из разных глицеридов (глицерин в связанном виде является обязательной их составной частью). Вместо глицерина в сложные эфиры восков входят одноатомные спирты жирного ряда с высоким молекулярным весом.
Порядок переработки разных сортов воскового сырья должен быть приблизительно следующим. Сушь 1 сорта перетапливают на солнечной воскотопке. Получаемые здесь отходы — вытопки, а также сушь 2 и 3 сортов перерабатывают на пасеке на паровых воскотопках, способом отцеживания и на воскопрессах. Отходы после пасечного прессования, называемые пасечной мервой, и частично вытопки поступают на воскобойные заводы. Отходы последних — заводская мерва — перерабатываются на воскоэкстракционных заводах.
При переработке разных сортов воскового сырья получаются различные выходы воска и мервы (табл. 10).
СПОСОБЫ ПЕРЕРАБОТКИ ВОСКОВОГО СЫРЬЯ НА ПАСЕКЕ
Восковое сырье на пасеках в основном перерабатывается двумя способами:
1) перетопкой на солнечной и других воскотопках;
2) переработкой на пасечных воскопрессах.
Воскотопки
Солнечная воскотопка. Солнечная воскотопка (рис. 6) изготовляется в виде ящика, задняя стенка которого выше передней. Сверху этот ящик прикрывается рамой со стеклом. Внутри ящика устанавливают противень, на который кладут восковое сырье.
Инфракрасные (тепловые) лучи солнечного спектра проходят через стекло и нагревают восковое сырье внутри воскотопки до 70—95°. Воск под действием тепла плавится и стекает по наклонной плоскости противня вниз в корытце, на дно которого обычно наливается небольшое количество воды.
Арматура солнечной воскотопки — противень (лоток) и сосуд или корытце для сбора воска — делаются чаще всего из белой жести; они выпускаются заводами пчеловодного инвентаря и повсеместно встречаются в продаже. Дно воскотопки имеет ширину 615 мм, длину 645 мм. Высота передней стенки 80, задней— 380 мм.
На такой воскотопке за день можно вытопить до 4 кг воска и обслужить пасеку на 50 пчелиных семей и более.
Противень и сборный бачок воскотопки не следует делать из черного или оцинкованного железа, потому что металлы резко снижают качество воска. Лучшим материалом для солнечной воскотопки будут белая жесть и алюминий. Воскотопку можно делать из дерева; противень следует выполнить из узких, хорошо (плотно) соединенных сухих дощечек, широкие дощечки от высокой температуры будут коробиться. Деревянное корытце выдалбливают из целого куска дерева или делают из фанеры.
Противень можно сделать из фанеры, стекла, шифера и других материалов, заделанных с боков в деревянную раму.
На нижнем крае лотка иногда устраивают из жести дырчатую или гребенчатую перегородку, которая свободно пропускает вытапливаемый воск и задерживает вытопки от стекания в корытце. Иногда отверстие в противне закрывают пучком соломы; проходя через нее, воск профильтровывается, очищаясь от механических примесей.
Металлический или стеклянный лоток устанавливают в воскотопке с уклоном 8 : 100. Это значит, что при длине противня 100 см задний край его должен быть приподнят по сравнению с передним на 8 см. При длине противня 40 см его уклон будет равен 3,2 см.
При более крутом положении противня в корытце будет стекать не только воск, но и вытопки, при более пологом положении воск будет стекать медленнее и его будет больше задерживаться в вытопках. Для деревянного противня уклон должен быть круче в два раза. На лоток иногда укладывают деревянную раму с металлической сеткой, куда помещают сушь.
Стенки воскотопки должны быть нетеплопроводными. Однако нецелесообразно их делать, подобно двустенным ульям, двойными с засыпкой междустеночного пространства утепляющим материалом. Лучше сделать утепление, то есть заполнить пространство под противнем паклей, мхом, ватой и другим утепляющим материалом. Стенки делают из теса толщиной 25— 30 мм, плотно, без щелей. Стекло верхней рамы в южных районах может быть одинарным, тепловые потери через стекло здесь не имеют существенного значения, но оно должно быть толстым. В северной и центральной полосе стеклянную крышку надо делать обязательно двойной, с расстоянием между стеклами 5—12 мм. Стекла крышки с обеих сторон тщательно промазывают замазкой, чтобы между ними не могли попадать пары или пыль, которые будут задерживать прохождение через стекло солнечных лучей. Стеклянная рама воскотопки должна плотно прилегать к стенкам корпуса, для чего кромки стенок обивают сукном, войлоком или другим мягким материалом.
Наибольшее количество тепла воскотопка получает в том случае, когда солнечные лучи падают на стекло перпендикулярно его поверхности. С этой целью в типовой воскотопке на дне прибивают деревянную бабышку размерами 100×100 мм и высотой 70 мм. В ее центре со стороны дна просверливают отверстие диаметром 10—15 мм — соответственно диаметру железного стержня, вбиваемого в столб. На этот стержень ставят («одевают») воскотопку, которую можно поворачивать вокруг оси, вслед за ходом солнца.
Стеклянная рама воскотопки должна иметь крутой уклон, чтобы лучи солнца падали на стекло перпендикулярно. Пологие рамы с малым уклоном отражают много солнечных лучей, и в воскотопку их проходит соответственно меньше, поэтому такие воскотопки работают с пониженной производительностью. В южных районах солнце стоит выше, поэтому уклон стекла может быть более пологим, чем в районах средней полосы СССР и северных. Стекла воскотопки должны быть чистыми, хорошего качества, без пузырей и других дефектов. Кроме того, стекла необходимо держать чистыми, в воскотопке с запыленными стеклами температура бывает на 15—20° ниже, и она перестает работать. По этой же причине воскотопки следует устанавливать вдали от пыльных проезжих дорог. Лучше всего их ставить на солнцепеке в хорошо защищенном от ветра месте, вблизи каких-либо построек с подветренной стороны.
Для предохранения от дождя, града над стеклянной рамой воскотопки устраивают деревянную крышу. Целесообразнее ее сделать отъемной, с бортами по краям, и надевать на воскотопку, подобно крышке улья.
Снаружи воскотопку окрашивают в черный цвет; черные предметы лучше всего поглощают солнечные лучи и быстрее нагреваются.
Показанная на рис. 6 типовая воскотопка имеет много скошенных поверхностей (верхние края задней и передней, а также боковых стенок, края стеклянной рамы). Все скошенные поверхности надо хорошо подогнать, что требует большого умения и не всегда выполнимо в хозяйстве.
Воскотопка НИИПа, в которой устранены все скошенные поверхности (конструкция В. А. Темнова), показана на рис. 7.
Корпус воскотопки устраивается в виде прямоугольного ящика, из которого спереди внизу вырезан один угол. Снизу выступа к дну воскотопки прибивается гвоздями деревянная бабышка с отверстием в середине, чтобы можно было установить воскотопку на столбе. От устройства этой бабышки зависит уклон воскотопки, поэтому необходимо строго выдерживать ее размеры, указанные на чертеже. Уклон воскотопки может быть установлен при помощи уровня, укладываемого на лоток. Этот последний здесь опирается на угол корпуса, не требуя никаких дополнительных устройств. Так как борта корпуса прямые, то очень удобно по краям стеклянной рамы набить бруски и накрывать ее «в нахлобучку», как улей; корпус при этом закрыт плотно, без щелей. Такая более простая в изготовлении воскотопка требует на 13,5% пиломатериалов меньше, чем типовая. Кроме того, в ней внутренняя кубатура, приходящаяся на единицу поверхности стекла, на 11% меньше, чем в типовой; с уменьшением внутренней кубатуры в воскотопке повышается температура.
Солнечная воскотопка — необходимая принадлежность каждой пасеки. Не затрачивая никакого топлива и почти без затрат труда на ней получают воск высшего качества, то есть воск-капанец. Правильно сделанные солнечные воскотопки можно с успехом применять не только на юге, но и в средней полосе и даже частично в северных районах нашей страны. В Московской области в июле при температуре в тени 24—30° воскотопка может работать по 8 часов в день.
Для повышения производительности солнечной воскотопки в районах с недостаточным количеством солнечных дней пробовали под противнем устраивать электрический обогрев. Но широкого распространения этот прием не нашел. Хорошо сделанная и поставленная на солнцепеке в защищенном от ветра месте воскотопка неплохо работает и без электрического подогрева.
Вытопки после солнечных воскотопок содержат около 50% воска. Это значит, что вытопки состоят из равных частей воска и невосковых веществ. Легко сообразить, что если на солнечной воскотопке перетапливают сушь восковитостью 90%, то 10% невосковых веществ, перейдя в вытопки, увлекут еще 10% воска. Таким образом, выход воска из этой суши на воскотопке 80%. Делая расчеты таким методом, получим следующие данные о выходе воска в зависимости от восковитости перетапливаемой суши:
Выход воска на солнечной воскотопке резко уменьшается с понижением восковитости сырья, поэтому сушь 2 и 3 сортов на воскотопке перетапливать нецелесообразно.
На солнечной воскотопке можно перетапливать только светлую сушь 1 сорта восковитостью 70% и выше.
Это обрезки светлых сотов, не на месте отстроенных пчелами, вырезки из строительных рамок, восковые крышечки, получаемые при распечатке сотов перед откачкой меда.
В солнечной воскотопке перетапливают только сухую сушь. Класть в воскотопку сушь, предварительно разваренную в воде, нельзя. Вода из мокрой суши будет превращаться в пар, который осядет на стекла крышки и проницаемость стекла для солнечных лучей сильно снизится, а в результате воскотопка будет работать неудовлетворительно.
Солнечную воскотопку нельзя применять на пасеках, где имеются гнильцовые заболевания пчел. Восковое сырье от всех пчелиных семей (а не только от больных) на этих пасеках надо обязательно разварить при энергичном кипячении в течение не менее 2,5 часа (чтобы убить возбудителей заразных болезней), а затем воск отцеживать или отпрессовывать. Полученные воск и мерву сдают на заготовительный пункт с предупреждением, что они «с гнильцовых пасек». Цена на воск и мерву не ниже, чем со здоровых пасек; предупреждение делается для того, чтобы этот воск шел в промышленность на технические цели и не направлялся в производство искусственной вощины, через которую возбудители гнильцов могут распространяться по пасекам. Мерва же, минуя воскобойные заводы, должна поступать непосредственно на воскозкстракционные заводы.