Физико-химические свойства воска

Как уже было сказано, цвет и запах воска обусловливаются содержанием в нем незначительных количеств красящих и ароматических веществ.

Чаще всего воск имеет желтый цвет различных оттенков: от светло-желтого до коричневого. Воск из горной Осетии, например, получают оранжевого цвета, а из Крыма — зеленоватого. Поэтому можно считать, что цвет воска зависит от ряда причин. Предполагают, что белый воск, выделяемый организмом пчелы, окрашивается в желтый цвет от растворения в нем прополисной смолы, которой пчелы покрывают соты в улье. Красящим веществом является хризин или 1,3-диоксифлавон. Чистый хризин имеет запах прополиса и желтый цвет. С другой стороны, желтое красящее вещество экстрагируется из некоторых видов перги, приобретая, соответственно, желтую или оранжевую окраску. Цвет торговых сортов воска напрямую зависит от способа его переработки, перегрева и соприкосновения с некоторыми металлами. Долгий и сильный перегрев дает воску темный или оранжевый оттенок. Оранжевый оттенок говорит о понижении твердости воска и механической прочности искусственной вощины.

Качественный пчелиный воск имеет приятный медовый запах, обусловленный содержанием в нем эфирных масел. Разные сорта воска отличаются друг от друга и по запаху. Воск, полученный путем сильного прессования заводской мервы, имеет запах перги или жмыха. Иногда воск имеет запах хвои или тмина. Отбеленный воск и восковая по-нова обычно не пахнут. Экстракционный воск, кроме запаха перги, отдает еще и бензином. А расплавленный воск всегда имеет более сильный аромат, чем твердый.

Встречается светлый воск с запахом прополиса. Это указывает на неправильную переработку воскового сырья, в которое попал прополис.

При длительном отстаивании расплавленного воска на его поверхности собирается налет, похожий на мазь. Эта фракция не содержит никаких жиров и состоит из непредельных соединений с низким удельным весом (0,944) и низкой температурой плавления (53,6°С). Качество и признаки фальсификации воска определяют температурой плавления, застывания, удельным весом, вязкостью и коэффициентом твердости. Вещества, составляющие воск, имеют разную

температуру плавления, поэтому воск не имеет общей и четкой температуры плавления. Качество воска реальнее характеризовать температурой застывания. При этом выделяется скрытая теплота плавления, которая, компенсируя теплопотерю воска, приостанавливает падение температуры. Определяют ее с помощью термометра, опущенного в воск. Момент, когда температура в течение некоторого времени не падает, фиксируют как температуру застывания воска. Иногда температура воска, упав до определенной точки, вновь поднимается. В данном случае максимальная температура, до которой сначала поднялся переохлажденный воск, и является температурой застывания.

Температура плавления воска составляет от 58 до 65°С, а температура застывания выше на 0,1-2°С.

Удельный вес натурального воска при температуре 15°С колеблется от 0,956 до 0,970. При повышении температуры на каждый градус он уменьшается на 0,0008. Если же удельный вес воска указан при температуре 20°С, его переводят в удельный вес при 15°С, прибавляя число 0,0008 -5 = 0,004.

Твердый воск всегда тяжелее расплавленного, но в то же время легче воды. Нередко при распознавании фальсификации пчелиного воска минеральным ориентируются на показатель удельного веса. Твердость воска определяется упругостью и пластичностью, то есть способностью изменять и сохранять приданную форму тела под действием деформирующих усилий в сочетании со способностью возвращаться в прежнюю форму после снятия усилий.

Установлено, что упругость и пластичность находятся в прямой и обратной пропорциональной зависимости от твердости воска, то есть от величины, обратной мягкости. Поэтому для характеристики механических свойств воска можно ограничиться определением его коэффициента твердости на аппарате, называемом иглой Вика.

Чем больше будет твердость воска, тем на меньшую глубину погрузится в него игла. Для различных восков этот коэффициент, определенный при 20 С°, будет различен:

• воск-капанец 8-13
• прессовый 3-6
• экстракционный меньше 1

Отсюда видно, что коэффициент твердости более четко характеризует качественные различия разных сортов воска, чем какие-либо другие показатели.

Рис. Игла Вика для определения коэффициента твердости воска

Вязкость воска характеризуется густотой и консистенцией расплавленного воска. Чем меньше вязкость воска, тем он легче отделяется из воско-сырья в процессе вытапливания или отжимания, быстрее профильтровывается, лучше отстаивается и быстрее очищается от примесей.

В большой степени вязкость воска зависит от его температуры: например, равное количество воска профильтровывается при 70°С за 90 минут и при 120°С за 20 минут. Поэтому для переработки воскосырья необходимо нагревать его до более высокой температуры. От этого увеличится не только выход воска, но и повысится его качество при отстаивании.

Физико-химические свойства не позволяют воску растворяться в воде и спирте, но в бензине, петролейном эфире он растворяется прекрасно. Воск великолепно смешивается с жирами, маслами, парафинами и не смешивается с глицерином.

При разливе воска (для смазывания форм) и выработке искусственной вощины применяются гидрофильные вещества: вода, мыло, крахмальный клейстер, мед, предохраняющие воск от прилипания. Наиболее часто пчеловоды используют как смазывающий материал глицерин,.который отличается большой вязкостью.

Воск совершенно не растворяется в воде, но способен образовывать с ней эмульсии. Если пчелиный воск кипятить в дождевой воде, он будет казаться жидким жиром, не смешивающимся с водой, но если туда добавить раствор каустика, то вода с воском соединится и образуется «молоко». Здесь щелочь образует со свободными жирными кислотами восковое мыло (эмульгатор), которое соединяет воду с частичками воска. Эмульгатор объединяет вещества, различные по своим физико-химическим свойствам, и для образования стойкой эмульсии воска с водой его наличие просто необходимо. Пчелиный воск образует с водой две формы эмульсии: 1 — когда воск не изменяет своей структуры и эмульсию по внешнему виду нельзя или трудно отличить от обыкновенного воска; 2 — когда воск приобретает неоднородную структуру, превращаясь в крупчатую или пергообразную массу. Разные сорта воска имеют различную влажность: от 0,1 до 2,5% и выше. Известно, что чем выше качество воска, тем меньше его влажность, так как в нем содержится меньше примесей, которые могут быть эмульгаторами. При расплавливании воска, содержащего большой процент влаги, на поверхности появляется пена. Чем больше влаги, тем сильнее пена. При большем нагревании воск выкипает за борта бака.

Первая форма эмульсии встречается в производстве искусственной вощины, где эмульгируется вода в воске. Качество этой продукции очень низкое: вощина получается мутной, менее прочной, при отстройке ее пчелами ячейки вытягиваются и становятся непригодными для выведения расплода.

Если воск кипятить в воде со стиральной содой или какой-либо другой щелочью, то образуется эмульсия первой формы. Добавляя в нее краски и скипидар, получают полотерную мастику.

Эмульсию второй формы можно получить, прокипятив воск в двух огнеупорных стеклянных сосудах. Один сосуд наполняют мягкой дистиллированной водой, а другой — жесткой, колодезной.

В дистиллированной воде воск сместится в сторону и останется на поверхности в виде тонкого слоя жира. В жесткой воде воск превратится в пористую, рыхлую массу серого цвета, занимающую почти весь стакан. Это объясняется тем, что содержащиеся в жесткой воде соли образуют восковое мыло, которое и служит эмульгатором. Убрав с огня этот сосуд, можно проследить, как воск собирается на поверхности, принимая постепенно нормальную структуру. Однако часть воска останется внизу сосуда в виде крупчатой, кашицеобразной сероватой массы — это оставшаяся неразложен-ной эмульсия.

Эмульсия воска в кипящей жесткой воде очень подвижна, поэтому при переработке воскового сырья она легко уходит в сток вместе с загрязненными водами. Для того чтобы определить жесткость воды, необходимо знать количество растворенных в ней солей. Измеряется жесткость градусами. Один градус соответствует содержанию 10 мг извести или эквивалентного ему количества магнезии в 1 л воды.

Вода считается мягкой, если ее жесткость меньше 10, средней — между 10 и 20, жесткой — выше 20°. Жесткую воду нетрудно определить: она плохо мылится, а после ее кипячения на стенках посуды образуется большая накипь, состоящая из осевших солей.

Для переработки воскового сырья подходит мягкая вода, которую дают дождь, снег и некоторые реки. Жесткость воды в реках зависит и от времени года и может колебаться от 10 до 90°.

В горных речках, если они не проходят по руслам, богатым солями, чаще всего мягкая вода. Реки, питающиеся родниками, имеют обычно жесткую воду. Вода из глубоких артезианских скважин обычно жесткая, а жесткость колодезной воды зависит от состава грунта и глубины. Невысокие колодцы чаще всего наполнены довольно мягкой водой. Чтобы избежать образования эмульсии, пчеловоду лучше всего использовать в работе мягкую дождевую воду.

Эмульгаторами для эмульсии второй формы могут быть белки и полисахариды. Например, при переработке старой суши загрязненной пергой, медом, экскрементами личинок эмульсия может образовываться даже при разваривании ее в мягкой воде. Поэтому такую сушь перед переработкой необходимо замочить в теплой воде и, насколько это возможно, очистить и затем тщательно промыть.

Воск становится пластичным при нагревании его до 30-35°C. При комнатной температуре он представляет собой твердое тело с кристаллической, мелкозернистой структурой в изломе.

При 46-47°С нормальная структура воска разрушается. Восковые плитки, прогретые до этой температуры, становятся белесого цвета, а вощина получается низкокачественная. При температуре 62-65°С воск плавится. При поднятии температуры до 95-105°С на его поверхности может образоваться пена и воск настолько сильно увеличивается в объеме, что может выкипать из емкости. Но это нельзя назвать кипением воска, просто из него испаряется вода. При температуре воска выше 100°С поверхность его становится совершенно чистой и спокойной. Это значит, что вода испарилась.

«Закипает» воск при температуре выше 300°С. Он дымит, разлагаясь на более простые летучие вещества — углекислоту, уксусную кислоту и др.

Установлено, что нагревание воска до 120°С в течение 30 минут улучшает его основные показатели, характеризующие качество. Особенно повышается коэффициент твердости воска.

Воск низкого качества полезно нагревать до 120°С: легче и быстрее разлагается эмульсия воска и выпаривается вода. При высокой температуре вязкость воска значительно понижается, что способствует быстрому осаждению всех посторонних примесей. Воск становится намного чище.

Кроме того, при нагревании воска до 120°С в течение 30 минут происходит стерилизация воска, убивающая споры американского и европейского гнильца. Рекомендуется во всех вощинных мастерских проводить такую стерилизацию.

При очень длительном нагревании воск уплотняется (полимеризуется), превращаясь в более твердое и хрупкое вещество. Он приобретает почти черную окраску, почти нерастворим в подогретом бензине, резать его ножом становится невозможно.