Оценка качества воска

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ “ИЖЕВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ”

ЗООИНЖЕНЕРНЫЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИИ ПЕРЕРАБОТКИ ПРОДУКЦИ ЖИВОТНОВОДСТВА

Реферат

на тему «Оценка качества воска»

                                                                   Исполнитель: Перминова М. В.

                                                                 студентка 253 группы 5 курса

                                                             зооинженерного факультета

                                                                    Проверил: доцент Бычкова В.А.

                                                                           «   »                                   2012 г.

                           Оценка                                     

                                                                           Подпись                                        

Ижевск 2012

Содержание

Введение………………………………………………………………….………3

1.      Состав и свойства пчелиного воск…...………………………………….4

2.      Оценка качества воска……………………………………………………6

2.1    Органолептическая оценка…….…………………………………….7

2.2    Лабораторно-химическая оценка……………………………………8

3.      Факторы, влияющие на качество воска………………………………….15

Заключение……………………………………………………………………….16

Список используемой литературы…………………………………………….17

Введение

Воск - уникальный продукт, так как секрет его получения известен только пчелам. С давних времен он находит широкое применение в медицинской практике. Первое упоминание о применении пчелиного воска в качестве лекарственного средства содержится в египетском «папирусе Эберса», относящемся к 1700 году до н.э.

Многие врачи древности, в том числе и Гиппократ, рекомендовали накладывать теплый воск на шею при ангине. В эпоху Средневековья воск, наряду с медом, использовался для приготовления различных лечебных средств - мазей, припарок и др. Авиценна советовал применять воск в качестве отхаркивающего и смягчающего кашель средства.

На сегодняшний день воск имеет исключительно важное значение для народного хозяйства и применяется в 50 отраслях промышленности как незаменимое сырье и составная часть готовой продукции. Он широко используется в литейном деле, электротехнике, радиотехнике, на железнодорожном транспорте, в текстильной, кожевенной, парфюмерной, авиационной, стекольной, автомобильной, фармацевтической, кондитерской, полиграфической, лакокрасочной, химической, бумажной, деревообрабатывающей и других видах промышленности.

Являясь дефицитным продуктом с высокой стоимостью, пчелиный воск часто фальсифицируется. Добавленные примеси изменяют его свойства в нежелательном направлении, что, в конечном счете, отражается на качестве изготовления искусственной вощины. Поэтому прежде чем воспользоваться этим продуктом пчеловодства в каких-либо целях, необходимо подвергнуть его лабораторному анализу.

1.                 Состав и свойства пчелиного воска

Пчелиный воск - это продукт, вырабатываемый рабочими пчелами. Самое большое его количество выделяют молодые пчелы в возрасте 12-18 дней, при этом они обильно питаются свежим медом и пыльцой. Для того, чтобы получить 1 кг воска, пчелы должны израсходовать 3,6 кг меда.

Воск, производимый пчелами, жидкий, при контакте с воздухом он отвердевает. Производство воска - это органическая необходимость для пчелы, так как он является результатом переработки поглощенных питательных веществ [4].

Воском пчелы запечатывают ячейки с медом. Но самое главное: восковые пластинки - это те кирпичики, из которых пчелы строят соты.

В светлых свежевыстроенных сотах содержится 86-100% воска. Чем старее соты, тем они темнее, содержание в них воска не превышает 60%.

Пчелиный воск представляет собой довольно сложную смесь многих химических соединений. В нем содержится 70-75% эфирных компонентов, 13-15% свободных жирных кислот, 12-17% предельных углеводородов, 0,4% воды, углеводы, ароматические, красящие и органические вещества.

Сложные эфиры, являющиеся главной составной частью воска, образованы предельными одноосновными кислотами и предельными одноосновными спиртами. Церотиновая и мелиссиновая кислоты представляют собой наиболее активную часть воска, они могут вступать в реакцию с металлами и щелочами.

Органические вещества придают воску специфические свойства - пластичность, плавкость и другие, их содержание зависит от того, чем питаются пчелы.

В воске также обнаружены минеральные вещества и витамины, которые не разрушаются даже после перетапливания.

Воск является богатейшим источников провитамина А: в 100 г воска его содержится около 4 г, в то время как в 100 г моркови - всего 0,01 г. Больше всего провитамина А в желтом воске, в белом провитамин разрушается в процессе отбеливания [1].

Натуральный воск представляет собой твердое вещество белого, желтого с различными оттенками или сероватого цвета, с медово-прополисным ароматом или без запаха.

Воск нерастворим в воде и глицерине, но при определенных условиях может образовывать водную эмульсию. Легко растворяется в жирных и эфирных маслах, скипидаре, бензине, хлороформе, толуоле и смешивается с различными жирами и парафином. В спирте растворяется лишь небольшая часть веществ, входящих в состав воска.

2.      Оценка качества воска

Для определения натуральности воска применяются органолептический контроль и физико-химические исследования в соответствии с требованиями ГОСТ 21179-2000 «Воск пчелиный. Технические условия» [2].

Таблица 1 - Требования к воску по органолептическим и физико-химическим показателям

Имея представление о требованиях к натуральному воску, можно легко установить фальсифицирующие его примеси.  

Качество воска при добавлении к нему различных воскообразных веществ сильно ухудшается, изготовление вощины из него затрудняется, часто она становится непригодна для отстройки ее пчелами.

При фальсификации воска чаще всего используют минеральные воски: церезин, парафин, стеарин, технический воск или же их смеси. Часто используют и другие воски животного и растительного происхождения: канифоль, жиры и т. д. Реже используют механические примеси: гипс, глину, крахмал и т. д. Выявление последних примесей не представляет большого труда, так как они не растворимы и могут быть доказаны специальными методами химического анализа. Парафин, церезин и стеарин образуют с воском однородные, трудноразделяемые сплавы. Их выявление основано на различии органолептических свойств и физико-химических показателей с воском. Прибавленные к воску, они повышают или снижают значения показателей, свойственных натуральному воску. Зная показатели натурального воска, легко не только установить вид фальсификата, но и его количество в воске. Значение каждого показателя при оценке качества натурального воска и добавленного к нему фальсификата различно и поэтому используют комплексный анализ. Такой анализ воска на натуральность особенно необходим при сложных и умелых фальсификациях.

Следует, однако, иметь в виду, что пчелиный воск почти всегда содержит различные примеси, которые попадают в него в результате небрежной работы пчеловодов на пасеке или при переработке воскового сырья. Иногда в жирных кислотах воска растворяются металлы, содержание которых может достигать 15%. Поэтому оборудование для переработки воскового сырья и резервуары для воска изготавливают из алюминия, никеля, нержавеющей стали и дерева. Железо для этой цели непригодно, так как воск при соприкосновении с ним приобретает бурую окраску. При переработке и хранении воска в посуде из оцинкованного железа он окрашивается в темно-серый цвет. Медь (красная) легко растворяется в жирных кислотах воска и окрашивает его в серо-зеленый или сине-зеленый цвет [4].

2.1 Органолептическая оценка

Органолептический метод оценки качества воска позволяет по внешнему виду слитка, структуре, характеру излома и среза, запаху, цвету, вкусу, хрупкости и другим показателям определить содержание различных примесей. Проверке качества пчелиного воска по органолептическим показателям подлежит каждый слиток воска. Все подлежащие проверке слитки раскалываются пополам.

Запах. Пчелиный воск обладает медовым или медово - прополисным запахом. Канифоль, стеарин, церезин и парафин, добавленные к нему, придают ему специфический запах, свойственный этим веществам.

Форма слитка воска. Слиток натурального воска имеет ровную или слегка вогнутую поверхность и при ударе молотком легко раскалывается. Если в воск добавлен парафин, то поверхность слитка вогнута. Удар молотком его не раскалывает, а образует вмятину, вокруг которой слиток слегка светлеет.

Характер излома и среза. На разломанном слитке натурального пчелиного воска хорошо заметна мелко кристаллическая структура.

Если к воску добавлен парафин, то в разломанном слитке будут ясно видны отдельные кристаллы.

У натурального воска срез матовый, но если к воску добавлен парафин, церезин или канифоль, то этот срез будет гладким и блестящим.

Хрупкость воска. При добавлении в воск парафина или стеарина он становится более хрупким, чем натуральный воск.

        Характер стружки. Если к воску добавлен парафин, то стружка его крошится, а при добавлении церезина она становится ломкой.

        При определении качества воска большое значение имеет его твердость. Количество секунд, которые необходимы, чтобы игла с поперечным сечением 1,5 мм2 при нагрузке в 1 кг вошла в воск на 1 мм, показывает коэффициент твердости. Установлено, что коэффициент твердости для пасечного воска при температуре 20°С составляет 8-14, для прессового — 1-6, а для экстракционного еще ниже. Таким образом, коэффициент твердости различных сортов воска колеблется от 1 до 14 мм. Для определения коэффициента твердости воска имеется специальный прибор.

          При ультрафиолетовом облучении натуральный пчелиный воск обычно не флюоресцирует или светится слабым зеленоватым светом. В присутствии церезина появляется яркая перламутрово-белесая с голубым оттенком флюоресценция. Примесь парафина обнаруживается по довольно интенсивному свечению, имеющему синий и голубой оттенок. Примесь канифоли вызывает синюю флюоресценцию.

Если разминать воск, в который добавлен парафин, ощущается жирность, кусочек натурального воска становится пластичным.

Для определения качества кусочек воска можно пожевать. Если при этом воск прилипает к зубам, значит, в нем есть примеси стеарина, канифоли или сала. Натуральный воск к зубам не липнет [3].

Присутствие фальсифицирующих примесей в воске по органолептическим показателям можно обнаружить даже при 20-30% -ном их содержании. Но для этого требуются навык и большой практический стаж работы проверяющего. Поэтому более точный результат можно получить с помощью химических реакций.

2.2    Лабораторно – химическая оценка

Определение массовой доли воды. На кальке взвешивают 5 г воска, навеску переносят в бюксу, предварительно доведенную до постоянной массы высушиванием в сушильном шкафу при температуре 103-105 0С. Бюксу с навеской ставят с помощью тигельных щипцов в сушильный шкаф, где высушивают в течение 4 ч при температуре 103-105 0С. Затем бюксу охлаждают в течение 35-40 мин в эксикаторе до 20 0С и взвешивают. Массовую долю воды вычисляют по формуле:

Х= (m-m1)*100/m2 ,

где m - масса бюксы с навеской воска до высушивания, г;

      m1 – масса бюксы с навеской воска после высушивания, г;

      m2 - масса навески воска, г.

Определение массовой доли механических примесей. На кальке взвешивают 10 г воска и навеску переносят на складчатый фильтр. Фильтр с навеской помещают в патрон и подвешивают к пробке. В коническую колбу наливают 100 см3 четыреххлористого углерода. Горловину колбы плотно закрывают пробкой с подвешенным к ней патроном и вставленным холодильником. Колбу помещают  на песочную баню и холодильник укрепляют на штативе. Включают баню и нагревают растворитель до кипения. Воск экстрагирует 1,5 ч. По окончании экстракции вынимают из колбы пробку и складчатый фильтр переносят пинцетом в бюксу, которую помещают в сушильный шкаф, где высушивают в течение 4 ч при температуре 103-105 0С. Затем бюксу тигельными щипцами переносят в эксикатор, где охлаждают до постоянной массы.  Массовую долю механических примесей Х2 , %, вычисляют по формуле:

Х2= (m-m1)*100/m2 ,

где m - масса бюксы, фильтрата и ватного тампона до экстракции, г;

      m1 – масса бюксы, фильтрата и ватного тампона после экстракции, г;

      m2 - масса навески воска, г.

Определение глубины проникновения иглы на пенетрометре. Сосуд для термостатирования устанавливают на столик прибора и подводят иглу до соприкосновения с поверхностью воска. Доводят кремальеру до верхней площадки стержня, несущего иглу, и устанавливают стрелку на нуль. Нажимают кнопку прибора и одновременно включают секундомер. Продолжительность проникновения погруженной иглы в воск должна оставлять 60±1 с. После этого доводят кремальеру вновь до верхней площадки стержня и отмечают показания прибора [2].

Фальсификаты изменяют в известной мере и физико-химические показатели воска, причем эти изменения тем значительнее, чем больше примесей.

Определение натуральности воска по плотности. Данный способ основан на разности в плотности натурального и фальсифицированного воска. Примесь парафина или церезина уменьшает плотность по сравнению с натуральным воском.

Примесь в воске определяют, опустив в крепкий винный спирт два кусочка: фальсифицированный и натуральный. Затем спирт разбавляют водой до тех пор, пока фальсифицированный кусочек не всплывет. Натуральный воск в этом случае будет оставаться на дне.

В данный раствор спирта крепостью около 44° опускают кусочек исследуемого воска. Если он опускается на дно, значит, воск натуральный, а если всплывает – фальсифицированный. Длительно хранить раствор спирта не рекомендуется, так как он испаряется и его плотность меняется. В таблице 2 указаны свойства различных веществ, наиболее часто примешиваемых к воску.

Таблица 2 – Характеристика веществ, примешиваемых к воску

Определение примеси стеарина и парафина при помощи пробы Бюхнера. В химический стакан емкостью 500 мл наливают 100 см3 спирта, после чего стакан помещают в горячую водяную баню. Затем в спирт осторожно добавляют едкий калий в количестве 28 г, тщательно перемешивают до полного его растворения. Насыщенный раствор ставят в темное место и после отстаивания и охлаждения раствор сливают в банку из желтого стекла, затем в пробирку помещают два кусочка воска массой 0,5–1,0 г, добавляют 5 мл спиртового раствора щелочи, доводят до кипения над спиртовкой и кипятят 2-3 минуты. Если по всему раствору образуются мелкие жировые шарики, которые после охлаждения собираются на поверхности в виде жирового кольца, значит, испытуемый воск имеет примесь парафина или церезина. Если воск растворится и раствор останется прозрачным, то примесей в нем нет. При проведении анализа необходимо соблюдать большую осторожность, не допуская попадания капель щелочи на кожу рук или одежду. При закипании раствора он может быть выброшен из пробирки, поэтому при кипячении ее держат отверстием от себя.

Определение примеси стеарина при помощи известковой воды. В стеклянную пробирку наливают известковую воду и помещают восковые стружки. Раствор нагревают до температуры плавления воска и при этом содержимое пробирки слегка взбалтывают.

Помутнение раствора указывает на присутствие в образце воска стеарина.

Определение примеси канифоли при помощи уксусного ангидрида. В стеклянную пробирку или колбу наливают небольшое количество уксусного ангидрида, сюда же помещают 1 г воска. Колбу или пробирку нагревают до растворения воска, снимают с огня и после охлаждения раствора добавляют в него одну каплю 63 процентной серной кислоты. Красная или сине фиолетовая окраска раствора, переходящая в желто красный цвет, указывает на примесь в воске канифоли.

Определение примеси стеарина и сала при помощи буры. В колбу наливают 6–8 мл насыщенного раствора буры и помещают сюда же 2 г воска. Раствор кипятят 1 минуту, охлаждают. При содержании в воске примеси стеарина или сала жидкость имеет вид молочной мути. Если раствор слегка помутнел и воск всплыл на его поверхность, значит, испытуемый образец воска натуральный [3].

С помощью газо-жидкостной тонкослойной хроматографии также можно судить о чистоте пчелиного воска, имеющего характерный хроматографический спектр. Например, известно, что углеводороды воска имеют нечетное число углеродных атомов, тогда как парафин и церезин содержат углеводороды с четным числом углеродных атомов. Сложные эфиры, кислоты и спирты, находящиеся в возможных фальсификатах (жиры, спермацет, ланолин, карнаубский воск и другие воски растительного и животного происхождения), различаются в качественном и количественном отношении от соответствующих фракций натурального пчелиного воска, что позволяет выявить указанные примеси [4].

Таблица 3 - Основные показатели пчелиного воска и веществ, используемых для его фальсификации

Анализ таблицы 3 показывает, что температура плавления повышается при добавлении к воску канифоли, монтанового, карнаубского и китайского восков и понижается при добавлении спермацета, ланолина, жиров и японского растительного воска.

Кислотное число выражается в миллиграммах едкого калия, необходимого

для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г воска. Фальсифицирующие воск вещества не содержат свободных жирных кислот и сложных эфиров (табл. 3), и поэтому их добавление к воску снижает кислотное число, а добавление стеарина и канифоли резко увеличивает кислотное число.

Эфирное число определяется количеством миллиграммов едкого калия, необходимого для омыления сложных эфиров, содержащихся в 1 г воска. Для натурального пчелиного воска оно колеблется в пределах 71-78. Данный показатель снижается при фальсификации церезином, парафином, озекиритом, стеарином, канифолью и повышается при добавлении жиров.

Показатель, получаемый при суммировании кислотного и эфирного числа, называют числом омыления. Для натурального пчелиного воска оно составляет 87-97. Число омыления снижается при прибавлении к воску церезина, парафина, озекирита и повышается при добавлении стеарина, канифоли, спермацета и жиров.

Йодное число отражает количество непредельных жирных кислот олеинового ряда и некоторых других, содержащихся в пчелином воске. Йодное число снижается при добавлении стеарина и парафина, повышается при добавлении жиров, ланолина, канифоли и воска из сахарного тростника.

Коэффициент рефракции уменьшается в присутствии церезина, парафина и озекирита и увеличивается при добавлении карнаубского и японского воска и ланолина [1].

Перечисленные изменения связаны с составом продуктов, которые используются в качестве фальсификатов воска. Минеральные воски состоят исключительно из предельных жирных углеводородов, но в них нет сложных эфиров и свободных жирных кислот. Все числа у них близки к нулю, однако, прибавленные к воску они значительно увеличивают содержание углеводородов.

3.      Факторы, влияющие на качество воска

Качество воска зависит от многих факторов. Их влияние проявляется в основном во время эксплуатации сотов и переработки воскового сырья. Если сырье правильно перерабатывать, предотвращать попадание в продукцию загрязняющих примесей, а перед вытапливанием извлекать их, создавать среду, в которой воск не взаимодействует с другими веществами, воск будет высококачественным.