ХІМІЧНИЙ СКЛАД ВОСКУ І ЙОГО ВЛАСТИВОСТІ

Бджолиний віск належить до складних речовин. До його складу входять (у %):
вільні жирні кислоти 13,5 – 15.0

складні ефіри 70,4-74,7

граничні вуглеводні 12,5 – 15,5

Вільні жирні кислоти становлять групу ні з чим не пов’язаних жирних кислот. До них відносяться одноосновні насичені кислоти:

Крім насичених, у воску є ненасичені вільні одноосновні кислоти олеїнового ряду

СпН2п-2О2, з одним подвійним зв’язком  а також лінолевого ряду з двома подвійними зв’язками. Вони мають низьку температуру плавлення, наприклад, про олеїнова кислота С17НззС\ плавиться при 22,20.

Вільні жирні кислоти воску представляють найбільш активну складову частину, що легко вступає БО взаємодія з різними речовинами, наприклад карбоксильна група легко реагує з КОН за схемою:

Водень карбоксильної групи при контакті розплавленого воску з металами легко замиїться багатьма з них з утворенням пофарбованих солей. Наприклад, залізо, розчиняючись у воску, забарвлює їх у бурий колір, мідь — у зелений, цинк у сірий тощо.

Сполуки з подвійними зв’язками також легко вступають у хімічні реакції.

Кількість вільних жирних кислот, що містяться у воску, зазвичай виражають кислотним числом, яке показує кількість міліграмів їдкого калію, необхідне для нейтралізації вільних жирних кислот I г воску.

Для бджолиного воску кислотне число, згідно з РТУ 8023-64, становить 18,5

Складні ефіри представляють речовини, утворені з жирних кислот та спиртів:

Бджолиний віск складається в основному з мирицилового ефіру пальмітинової кислоти:

До складу складних ефірів, крім пальмітинової кислоти (Ci6H3202), що плавиться при 620, входять ще меліссинова (СзоН60О2), ієротинова та інші, а також кислоти олеїнового ряду. На відміну від вільних жирних кислот тут кислоти пов’язані з високомолекулярними одноатомними спиртами, такими, наприклад, як мирициловий (мелісиновий, температура плавлення 870), цериловий (температура плавлення 800), монтановий (температура плавлення 840). Тому жирні кислоти у складних ефірах втратили свою активність.

Зв’язок жирних кислот із спиртами не дуже міцний. При кип’ятінні з лугом складні ефіри омиляються, розкладаються з виділенням солей жирних кислот та одноатомних спиртів:

складний ефір їдкий калій калієва сіль мирициловий спирт пальмітинової кислоти

Кількість складних ефірів у воску виражають показником – ефірним числом, який разом із кислотним числом надає допомогу в оцінці якості бджолиного воску та розпізнавання його фальсифікації. Ефірним числом називають кількість міліграмів їдкого калію, необхідне для омилення складних ефірів і нейтралізації вільних жирних кислот, що виділилися при цьому, що містяться в г воску.

Нормальний бджолиний віск РТУ 8023-64 повинен мати ефірне число 7l-78.

Крім кислотного та ефірного чисел, чистота бджолиного воску характеризується числами омилення, відношення та йодним.

ЧИСЛО омилення становить суму чисел кислотного та ефірного. за РТУ 8023-64 воно дорівнює 89-97. число відношення ефірного числа до кислотного дорівнює 3,5-4,2.

Йодне число виражає кількість міліграмів йоду, що приєднався до I г досліджуваного зразка воску. Жовтий віск має йодне число 10-11; при відбілюванні воно зменшується до 6-7 і навіть до 2,6.

Граничні вуглеводні являють собою найпростіші органічні речовини, що складаються з вуглецю та водню. У воску знайдено вуглеводні з великою кількістю атомів вуглецю (від 25 до 31) •

пеатакозан температура плавлена ​​54

гептакозан синій; 59,60 нонакозан 29 63,5

гентріаконтан С Н 68,4 

Граничні вуглеводні – малоактивні речовини, що важко взаємодіють з іншими елементами.

Не омилювані речовини – складові частини шкарпетки, які не здатні вступати у взаємодію з КОН. До них відносяться спирти, граничні вуглеводні, барвники тощо. буд. Усього не омилюваних речовин у воску міститься 48-56 0/0. При

фальсифікації бджолиного воску церезином, парафіном та іншими сурогатами, кількість не омилюваних речовин збільшується.

У виробництві вощини відмічено, що при тривалому відстоюванні розплавленого воску на його поверхні збирається невелика кількість мазеподібної речовини, яка була названа жировою фракцією. Нашими дослідженнями встановлено, що ця фракція жодних жирів не містить, а складається з ненасичених сполук з низькою питомою вагою (0,944) та низькою температурою плавлення (53,60).

Віск містить три елементи: вуглецю близько 80 0/0, водню 1 3 0/0 та кисню близько 7 0/0 .

Колір і запах воску обумовлюються вмістом у ньому незначних кількостей барвників та ароматичних речовин.

Віск зазвичай забарвлений у жовтий колір, від світло-жовтого та навіть білого до темно-жовтого, коричневого. Іноді зустрічаються сорти воску помаранчевого, зеленого кольору.

Колір воску залежить від низки чинників. По-перше, білий віск, що виділяється організмом бджоли. забарвлюється жовтий від розчинення в ньому приполюсної смоли. Фарбувальна речовина прополісної смоли є хризином, який має запах прополісу і жовтий колір. По-друге, жовта барвник екстрагується з деяких видів перги, стикаючись з якою віск набуває жовтого або помаранчевого забарвлення.

Крім того, колір воску сильно залежить також від способу його переробки: від перегріву і від зіткнення з деякими металами. Від тривалого та сильного перегріву віск із жовтого стає темним або навіть помаранчевим, що зазвичай супроводжується зниженням його твердості та зменшенням механічної міцності вощини.

Нормальний бджолиний віск повинен мати приємний медовий запах, який обумовлений присутністю ефрних олій, що переходять у віск із пилку. За запахом різні сорти його відрізняються один від одного. Іноді віск має запах хвої, кмину та інших рослин. Віск, здобутий сильним пресуванням із заводського мерви, по запаху нагадує пергу чи макуху. Рідкий розплавлений віск відрізняється сильнішим ароматом, ніж твердий.

Іноді віск світлого кольору має запах прополісу. Це вказує на неправильну переробку воскової сировини, до якої потрапляє прополіс, що містить близько 3096 восків. Віск із запахом прополісу відрізняється низьким коефіцієнтом твердості та непридатний для переробки у штучну вощину.

Фізико-хімічні властивості воску. Якість воску, котрий іноді ознаки його фальсифікації визначаються: температурою плавлення, температурою застигання, питомою вагою, коефіцієнтом твердості, в’язкістю, коефіцієнтом рефракції.

Крім того, якість воску характеризується кислотним, ефірним та іншими числами, про які йшлося вище. Для визначення температури плавлення віск набирають капіляр і 24 години зберігають у прохолодному місці. Потім капіляр прикріплюють до ртутної кульки термометра. Останній зміцнюють у пробці та поміщають у повітряну лазню (широку пробірку), яку вставляють у склянку з водою та повільно нагрівають так, щоб температура за I хв. піднімалася на Температура, коли стовпчик воску в капілярі стане прозорим, тобто розплавляться всі складові його, вважають температурою плавлення.

Віск, що складається з великої кількості сполук, не має різко вираженої загальної температури плавлення, тому правильніше характеризувати його якість температурою застигання, коли віск із рідкого стану перетворюється на тверде. При цьому виділяється прихована теплота плавлення, що тимчасово зупиняє його подальше охолодження.

В’язкість воску можна визначити за допомогою віскозиметра Стормера, який відзначає кількість секунд, необхідних для того, щоб порожній стаканчик, занурений у розплавлений віск, під навантаженням 50 г зробив 100 оборотів. Відношення отриманого показника воску до показника води є коефіцієнтом в’язкості, який залежить від температури.

Віск закристалізовується без правильної форми кристалів. До того ж при охолодженні розплавленого воску (розплаву) кристали, що виділилися, розростаючись, приходять в зіткнення один з одним і утворюють кристалічні агрегати (зростки) кристалів неправильної форми.
При остиганні розплаву воску, перегрітого вище 800, можна спостерігати, як він не просто покривається плівкою, а спочатку на тлі темного воску з’являється малюнок світлого забарвлення. Це кристалізуються його складові, мають більш високу температуру плавлення; потім світлою стає вся поверхня воску. Після цього процес кристалізації йде всередині остигаючої маси і продовжується до тих пір, поки весь віск матиме кімнатну температуру. Кристалізація триває після того, як віск став твердим, холодним, а також при його вилежуванні, внаслідок чого коефіцієнт твердості збільшується.

Досвідами автора встановлено, що у літню пору коефіцієнт твердості воску після 40-денного вилежування збільшився з 7,9 до 12,7, тобто на 60,796, і з 7,3 до 12,7, тобто на 73,9 0/0

Восени коефіцієнт твердості збільшився.

При прокатуванні плитки кристалічного воску на вальцях відбувається ковзання одних шарів кристалів уздовж інших; правильність побудови кристалічної решітки порушується, віск, до цього крихкий, набуває пластичності.

Основна відмінність воскової пластинки, отриманої шляхом прокатки воску на вальцях (шарувата структура), від пластинки вільно застиглого воску (кристалічна структура) полягає в крихкості. Плитку шаруватої структури можна перегнути кілька разів, вона переламається, плитку кристалічної структури зігнути не можна, вона відразу ж зламається.

Шарувата структура пластинки при вилежуванні переходить у кристалічну, і вона стає такою ж крихкою. Структура воску в напівфабрикаті (плитки, лепти, листи) не впливає на міцність штучної вощини, що виробляється. Міцність останньої залежить від якості воску Н терміну вилежування.

Твердий віск ніколи не має абсолютно правильної кристалічної «решітки». Серед кристалів воску зазвичай розміщуються сторонні включення (за забруднюючі домішки, емульгована вода тощо). Ці домішки зменшують зв’язок між кристалами, внаслідок чого зменшується твердість воску, збільшується його пластичність та зменшується крихкість.

Чим старіше суш, тим більше містить сторонніх домішок, частина яких перетворюється на одержуваний під час переробки віск. Чим менш воскова суша, тим при виробленні воску більше сторонніх домішок розподіляється між кристалами воску, тим нижче буде його твердість. Від цього віск стає невисокою якістю.

Розміщення емульгованої води серед кристалів воску також послаблює міцність кристалічної «решітки», збільшує в’язкість, зменшує твердість, пружність та крихкість.

Порушення структури кристалічної «решітки» може походити лише з домішки сторонніх речовин, а й від температурного чинника. Це відбувається при «критичній температурі» близько 470. «Перепарені» воскові плитки перед прокаткою на вальцях стають білуватими, і вощина виходить неміцною.

Якщо шматочок воску перем’яти пальцями або перебити в ступці маточкою, він набуває білуватий вигляд, це пояснюється порушенням правильності побудови «ґрат» і безладністю розташування кристалів.

Темний віск видобувається головним чином із сотів, у яких бджоли виводять своє потомство і складають запасний мед. Ці стільники залежно від терміну служби у вулику можуть містити від 45 до 97,596 воску. У міру старіння сотів вони чорніють, усередині осередків накопичуються кокони, що залишилися, і екскременти личинок; до воску додається прополіс.

Віск та жири. бджолиний віск, як і інші сорти воску, споріднений з жирами, особливо за деякими своїми фізичними властивостями (пластичність, розчинність, електропровідність і т. д.) та фізіологічним умовам їх утворення.

Однак бджолиний віск фізіологічно та хімічно значно відрізняється від жирів.

Жири та олії служать для організму запасами поживних матеріалів, бджолиний віск назад в організм не надходить і засвоюватися бджіл не може. Воскові пластиночки, виділяючись назовні, служать для бджіл тільки матеріалом для спорудження стільників. Жири та олії легко засвоюються всіма організмами, що мають для цього фермент – ліпазу; бджолиний віск ліпазою не розщеплюється. Відомий єдиний організм, здатний засвоювати бджолиний віск, це воскова міль. Фермент, що міститься у восковій молі та розкладає віск, поки що не вивчений.

За хімічним складом жири відрізняються тим, що замість одноатомних спиртів містять триатомний гліцерин. У бджолиному воску його не міститься. Жирні кислоти у воску та жирах зустрічаються частково однакові, наприклад пальмітинова олеїнового ряду.

Спирт є сильнополярною речовиною; Чим вище критична температура розчинності речовини, тим менш полярно.

Жовтий віск менш полярний, ніж вибілений, тому кислотне число (ознака полярності) вибіленого воску завжди більше, ніж жовтого.

Розчинність воску в органічних розчинниках. Встановлено, що полярні речовини розчиняються лише у полярних розчинниках, і навпаки. Наприклад, вода (полярна речовина) легко і в будь-яких пропорціях розчиняється або змішується з етиловим спиртом (полярна речовина) і не змішується з бензином (неполярна речовина).

Полярні речовини є гідрофільними (гідро – вода, філь – любити), тобто такими, що легко з’єднуються з водою. Неполярні, навпаки, відносяться до гідрофобних, тобто не з’єднуються з водою.

Бджолиний віск — речовина більш гідрофобна, ніж жири та олії.

Касторове масло – тригліцерид окси кислот – є полярною речовиною і легко розчиняється у спирті. Бавовняна олія, що містить замість оксикислот прості жирні кислоти, у спирті майже нерозчинна.

За швидкістю розчинення (час, необхідний для розчинення однакових кубиків воску в 50 смз розчинника) органічні розчинники розташовуються в наступній послідовності: петролейний ефір, бензин, сірчаний ефір, толуол, ксилол, хлороформ і скипидар.

При кімнатній температурі швидкість розчинення воску дуже невелика: 1 г воску розчиняється 50 см розчинника протягом 5—8 год.

При нагріванні до 56-600 (у колбі зі зворотним холодильником) розчинники за швидкістю розчинення розташовуються в наступний ряд: чотирихлористий вуглець, петролейний ефір, бензин, толуол, ксилол, скипидар і сірчаний ефір.

Вище 650 (температури плавлення) віск змішується з неполярними розчинниками в будь-яких співвідношеннях. У сірчаному ефірі при температурі кипіння останнього (35-360) розчиняється 24-25 0/0 воску.

Встановлено, що для лабораторного визначення восковитості сировини або відходів, що зазвичай застосовується при визначенні олійності, сірчаний ефір непридатний. Необхідно брати бензин або петролейний ефір, інакше виходять великі помилки.

На воскоекстракційних заводах як розчинник використовують авіаційний бензин. але він має велику вогненебезпечність. Його можна замінити чотирихлористим вуглеводнем або іншими хлористими вуглеводнями.

Для змащування форм та вальців застосовують гідрофільні речовини: воду, мило, крохмальний клейстер, мед тощо, які повинні змочувати поверхні зіткнення та оберігати віск від прилипання. У багатьох випадках найкращим змащувальним матеріалом служить гліцерин і мед, що відрізняються великою в’язкістю і найкращою прилипання до полірованого металу, порцелянового та іншого посуду, стінки якого водою не змочуються.

В.А Темнов

Книга “Технологія продуктів бджільництва”. 1967 рік