老舊巢脾的不同放置方式對日光化蠟器出蠟率和出蠟速度的影響

胡曉玲 和蘇梅 鄧尚靠 王金艷 黃新偉 匡海鷗 周丹銀 董坤

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所，昆明 650201）

蜂蠟是東方蜜蜂或西方蜜蜂蜂群內(nèi)適齡工蜂通過自身腹部的四對蠟腺分泌的一種富含酯類、酸類、醇類、烴類等成分的脂肪性混合物[1，2]。在古代，蜂蠟就被用于出口、上貢等，甚至作為上交的賦稅。人們將原蠟以特殊的工藝處理可得到高品質(zhì)的精制蜂蠟，并作為交易商品進(jìn)入市場。近年來，蜂蠟以其綠色、健康的形象，在各行各業(yè)中的應(yīng)用與日俱增。目前，蜂蠟被廣泛運(yùn)用于醫(yī)藥、化妝品制造、蠟燭加工、食品行業(yè)、農(nóng)林牧業(yè)、手工業(yè)及養(yǎng)蜂業(yè)等領(lǐng)域[3，4]。

蜂蠟既是蜜蜂的產(chǎn)品，又是其生存和繁殖所必需的物料。蜜蜂通過分泌蜂蠟來筑造蜂巢，用以貯存食物、培育幼蟲和繁衍生息。蜜蜂剛造好的新脾顏色通常為淡黃色，隨著培育代數(shù)的增加，蜂蜜、花粉、幼蟲排泄物、蟲蛹期的蛻皮、工蜂羽化出房后脫下的繭衣和其他物質(zhì)等在巢房內(nèi)長期積累，使巢脾顏色逐漸由淺黃色變?yōu)楹稚踔梁谏?，巢房壁逐漸加厚，巢房內(nèi)徑和容積逐漸變小，由于巢房空間的限制使老舊巢脾不再適合培育健壯后代[5-9]。建造巢房所用的蜂蠟主要成分為脂類，能夠吸附真菌、細(xì)菌、殺蟲劑和重金屬等有害物質(zhì)或生物，影響蜂產(chǎn)品質(zhì)量，危害蜂群健康[10]。同時，與新巢脾相比，老舊巢脾內(nèi)積累的各種物質(zhì)為蜂巢內(nèi)有害生物的孳生提供了更好的營養(yǎng)條件，如巢蟲、蟑螂等，影響蜂群的生產(chǎn)性能。因此，為了保證幼蟲的正常發(fā)育，養(yǎng)蜂生產(chǎn)中需要不斷淘汰這些老舊巢脾，更換新的巢脾。

這些老舊巢脾雖然不能夠再用于培育幼蟲，但卻是提煉蜂蠟的原料。我國養(yǎng)蜂者多采用傳統(tǒng)的水煮壓榨過濾法提煉蜂蠟，這種方法工序繁雜，耗時較長且雜質(zhì)含量較多。我國是世界養(yǎng)蜂大國，但我國蜂農(nóng)對蜂蠟的利用水平卻很低。因長期以來蜂農(nóng)提取蜂蠟的投入產(chǎn)出率低，生產(chǎn)蜂蠟不純、蜂蠟提純工序復(fù)雜、出蠟率不高等，嚴(yán)重影響了我國廣大蜂農(nóng)生產(chǎn)蜂蠟的積極性。再加上我國大多數(shù)地區(qū)的蜂群采用轉(zhuǎn)地飼養(yǎng)，蜂農(nóng)沒有清潔且固定的取蠟環(huán)境，導(dǎo)致許多廢舊巢脾長期堆積而生蟲、發(fā)霉，直接影響到蜂蠟的質(zhì)量。還有一些蜂農(nóng)檢查蜂群或取蜜后便將贅脾或巢脾直接丟棄在蜂箱前后或蜂場周圍，不僅容易引起盜蜂和孳生巢蟲，不利于蜂場衛(wèi)生清潔和蜂病防控等，又浪費(fèi)了資源，也降低了蜂農(nóng)的經(jīng)濟(jì)收入。因此，簡化蜂蠟提取程序、研發(fā)先進(jìn)的化蠟設(shè)備是解決我國蜂蠟提取效率低、提高蜂農(nóng)收集蜂蠟積極性的關(guān)鍵。

近年來，日光化蠟器越來越多的被研發(fā)并推廣使用。日光化蠟器是利用太陽輻射使化蠟器內(nèi)部空氣加熱，溫度達(dá)到或超過巢脾中蜂蠟的熔點(diǎn)，進(jìn)而達(dá)到化蠟?zāi)康腫11，12]。同時通過重力分離作用使熔化的蠟液流到集蠟箱中，達(dá)到蜂蠟與固體雜質(zhì)分離的效果。日光化蠟器體積不大，攜帶方便，操作簡單，對轉(zhuǎn)地和定地中小蜂場都實(shí)用；日常收集的化蠟原料可及時放入日光化蠟器中提取蜂蠟，比傳統(tǒng)化蠟方法出蠟率高，蜂蠟干凈且質(zhì)量好[13]。但日光化蠟器在實(shí)際熔蠟過程中，由于老舊巢脾內(nèi)繭衣和雜質(zhì)的大量沉積，會出現(xiàn)部分熔出的蠟液滯留于殘渣和雜質(zhì)中無法流出的現(xiàn)象，這降低了出蠟率和出蠟速度。因此，巢脾在化蠟器中的擺放方式和巢房朝向是解決這個問題的關(guān)鍵。本研究利用日光化蠟器中老舊巢脾的不同放置方式，測定日光化蠟器的出蠟率和出蠟速度，確定老舊巢脾在日光化蠟器中的最佳放置方式，提高日光化蠟器的生產(chǎn)效率，以期為我國日光化蠟器的推廣和蜂蠟的高效生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

本試驗(yàn)所用日光化蠟器為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所研發(fā)。日光化蠟器為下端抽屜式木箱結(jié)構(gòu)（圖1），外箱體長64.3cm、寬64.3cm、高14.15cm。箱蓋為雙層平板玻璃結(jié)構(gòu)，玻璃厚度為0.3cm，雙層玻璃之間間隔為0.1cm，玻璃的采光面積為53.7cm*51.3cm。內(nèi)部不銹鋼盤長55cm、寬55cm、側(cè)邊高11cm。不銹鋼網(wǎng)長53.5cm、寬53.5cm。抽屜開口處設(shè)有手柄，方便拉出不銹鋼盤。不銹鋼盤與外部木箱下端均設(shè)有出蠟口，方便蠟液流出。本試驗(yàn)所用巢脾樣本為云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所實(shí)驗(yàn)蜂場淘汰的中蜂老舊巢脾。

圖1 日光化蠟器的結(jié)構(gòu)

1.2 方法

1.2.1 化蠟準(zhǔn)備

巢框在活框蜂箱內(nèi)平行排列，巢框上的巢脾垂直于地面，但巢脾上的巢房為了避免蜂蜜流出，通常都向上傾斜9°～14°。本試驗(yàn)根據(jù)巢框和巢房在日光化蠟器中的朝向，設(shè)置4個處理組：Ⅰ組為所裁巢脾以巢框上框梁方向朝上，平放巢脾巢房向上傾斜方式擺放；Ⅱ組為所裁巢脾以巢框上框梁方向朝下，平放巢脾巢房向下傾斜方式擺放；Ⅲ組為所裁巢脾以巢框上框梁方向朝左，平放巢脾巢房向左傾斜方式擺放；Ⅳ組為所裁巢脾以豎立巢框與化蠟器垂直，豎放巢脾巢房方向水平向左右開口的方式擺放（圖2）。選擇60框老舊程度相同的中蜂老巢脾，清除上面的蜜蜂尸體、巢蟲、蜂蜜、花粉及灰塵等雜質(zhì)后晾干備用。

圖2 老舊巢脾在日光化蠟器中的4種放置方式

從每一框上切割下4塊重量均為50g的狀態(tài)相似（含蠟量大致相同）的長方形巢脾樣本，分別按照4個處理組的放置方式依次放置于日光化蠟器中。為了控制4塊樣品在日光化蠟器的斜面上保持在同一水平線上不滑落，并且方便收集4個處理組的蜂蠟，本試驗(yàn)通過將紙板裁剪拼接成4個長30cm、寬10cm、高3cm的長方體凹槽，利用錫箔紙襯在凹槽內(nèi)表面并包裹紙板，同時將錫箔紙的一端制作成三角錐型接口，接口連接量筒以便接收熔化的蠟液。為了避免巢脾與錫箔紙的直接接觸影響蠟液流出，利用鐵紗網(wǎng)制作成與長方體凹槽相同的形狀，置于凹槽內(nèi)部并與凹槽的錫箔紙之間有1cm的空隙（圖3），然后將切割下的巢脾分別按照4個處理組的放置方式置于凹槽內(nèi)的鐵紗網(wǎng)上，最后利用雙面膠將該凹槽固定于日光化蠟器斜面上（圖1B）。選擇天氣狀況良好的時間段將日光化蠟器面朝太陽直射的角度擺放進(jìn)行化蠟。

圖3 固定老舊巢脾樣本的長方體凹槽結(jié)構(gòu)

1.2.2 出蠟率的測定

對60框老舊巢脾，分別按照以上4個處理組的要求進(jìn)行化蠟。在日光化蠟器中放置溫度計，當(dāng)化蠟器中溫度升至70℃左右（蜂蠟熔點(diǎn)為62℃～70℃）時巢脾中的蜂蠟開始熔化。收集每50g巢脾所化的蠟液進(jìn)行稱重，記為日光化蠟器中熔出的蜂蠟量。還有少量剩余的蜂蠟滯留在巢脾殘渣中，將巢脾殘渣用紗布包裹，置于熱水中充分煮30min，剩余蜂蠟和細(xì)小雜質(zhì)通過紗布滲透出來，用尼龍紗網(wǎng)進(jìn)行過濾，將所得蜂蠟烘干并稱重。巢脾樣本中的蜂蠟總量=日光化蠟器熔出的蜂蠟量+水煮過濾熔出的蜂蠟量。因此，日光化蠟器的出蠟率（%）=日光化蠟器熔出的蜂蠟量/巢脾樣本中的蜂蠟總量*100%。

1.2.3 出蠟速度的測定

單位時間內(nèi)出蠟速度測定：當(dāng)化蠟器內(nèi)巢脾中的蜂蠟開始熔化時，利用計時器定時，以30min為一個時間點(diǎn)，記錄量筒中收集的蠟液量；更換量筒，繼續(xù)收集30min內(nèi)熔化的蠟液，重復(fù)定時3次即可。出蠟速度=30min內(nèi)收集的蠟液量/30min。

50g巢脾樣本的出蠟速度測定：記錄從巢脾開始熔化出蠟液至巢脾中不再流出蠟液時的總時長，以及日光化蠟器中50g巢脾樣本熔出的蜂蠟量。出蠟速度=日光化蠟器中50g巢脾樣本熔出的蜂蠟量/出蠟總時長。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

利用SPSS 23.0軟件對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，采用單因素方差分析（One-way ANOVE）和最小顯著多重比較（LSD）進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，顯著性水平取0.05。

表1 日光化蠟器內(nèi)老舊巢脾不同放置方式的出蠟量比較

表2 日光化蠟器內(nèi)老舊巢脾不同放置方式的出蠟率比較

2 結(jié)果與分析

2.1 老舊巢脾的不同放置方式對出蠟率的影響

通過對日光化蠟器內(nèi)不同放置方式的老舊巢脾進(jìn)行化蠟，可知Ⅰ組日光化蠟器出蠟量為15.726g，Ⅱ組為16.192g，Ⅲ組為15.688g，Ⅳ組為15.401g，Ⅱ組的日光化蠟器出蠟量極顯著高于其他三組（P＜0.01），Ⅰ組和Ⅲ組之間無顯著差異（P＞0.05），且均極顯著高于Ⅳ組（P＜0.01）。對日光化蠟器中的巢脾殘渣再次水煮過濾，Ⅰ組水煮過濾出蠟量為0.895g，Ⅱ組為0.607g，Ⅲ組為0.889g，Ⅳ組為1.074g，Ⅳ組的水煮過濾出蠟量極顯著高于其他三組（P＜0.01），Ⅰ組和Ⅲ組之間無顯著差異（P＞0.05），且均極顯著高于Ⅱ組（P＜0.01）。Ⅰ組老舊巢脾中的蜂蠟總量為16.621g，占巢脾重量的33.24%，Ⅱ組為16.726g，占巢脾重量的33.45%，Ⅲ組為16.577g，占巢脾重量的33.15%，Ⅳ組為16.497g，占巢脾重量的32.99%，4個處理組的蜂蠟總量、蜂蠟占巢脾重量比例之間均無顯著性差異（P＞0.05）（表1）。說明老舊巢脾中的蜂蠟含量大致相同，但出蠟量卻隨巢脾的放置方式不同而有所差異。

通過對日光化蠟器內(nèi)4組含蠟量大致相同但放置方式不同的老舊巢脾出蠟率進(jìn)行測定，可知Ⅰ組的出蠟率為94.615%，Ⅱ組的出蠟率為96.807%，Ⅲ組的出蠟率為94.637%，Ⅳ組的出蠟率為93.456%。其中Ⅱ組的出蠟率最高，且極顯著高于其他3組（P＜0.01），Ⅰ組和Ⅲ組的出蠟率次之，且極顯著高于Ⅳ組（P＜0.01），但Ⅰ組和Ⅲ組之間差異不顯著（P＞0.05）（表2）。結(jié)果表明，對于4種放置方式日光化蠟器均能將老舊巢脾中93%以上的蜂蠟熔化出來，出蠟率較高，但日光化蠟器的出蠟率仍受巢脾擺放方式的影響。

2.2 老舊巢脾的不同放置方式對出蠟速度的影響

2.2.1 單位時間內(nèi)的出蠟速度

通過對30分鐘內(nèi)日光化蠟器中老舊巢脾不同放置方式的出蠟速度進(jìn)行測定，可知Ⅱ組在30分鐘內(nèi)的出蠟量最多，平均為3.371g，Ⅲ組和Ⅰ組的出蠟量次之，分別為3.256g和3.132g，Ⅳ組的出蠟量最少，為2.927g，4組之間均存在極顯著差異（P＜0.01）。相應(yīng)地可知，Ⅱ組在30分鐘內(nèi)的出蠟速度最快，平均為0.112g/min，Ⅲ組和Ⅰ組的出蠟速度次之，分別為0.109g/min和0.104g/min，Ⅳ組的出蠟速度最慢，為0.098g/min，4組之間均存在極顯著差異（P＜0.01）（表3）。

表3 日光化蠟器中老舊巢脾不同放置方式的單位時間內(nèi)的出蠟速度比較

表4 日光化蠟器中老舊巢脾不同放置方式的出蠟時長、出蠟速度比較

2.2.2 50g 巢脾樣本的出蠟速度

通過對50g巢脾樣本在日光化蠟器中的出蠟速度進(jìn)行測定，可知Ⅰ組巢脾中的15.726g蜂蠟需要160.20min熔化出來，平均出蠟速度為0.098g/min，Ⅱ組巢脾中的16.192g蜂蠟需要140.84min熔化出來，平均出蠟速度為0.115g/min，Ⅲ組巢脾中的15.688g蜂蠟需要152.67min熔化出來，平均出蠟速度為0.103g/min，Ⅳ組巢脾中的15.401g蜂蠟需要171.12min熔化出來，平均出蠟速度為0.090g/min。4組出蠟總時長之間存在極顯著差異（P＜0.01），出蠟速度之間也存在極顯著差異（P＜0.01）（表4）。其中，Ⅱ組的出蠟總時長最短，出蠟速度最快，Ⅲ組和Ⅰ組次之，耗時最長且速度最慢的是Ⅳ組。因此表明老舊巢脾在日光化蠟器中的放置方式對日光化蠟器的出蠟速度有影響，并且Ⅱ組的放置方式最節(jié)省時間。

3 結(jié)論與討論

巢脾作為蜜蜂棲息、繁殖的場所，從卵孵化到幼蟲，幼蟲變?yōu)橛迹加鸹癁槌煞溥@一整個發(fā)育過程均在巢脾上的巢房內(nèi)進(jìn)行[14]。每培育一代蜜蜂羽化出房后，都會有蛻皮、繭衣和排泄物等牢固地粘附在巢房壁和巢房底部[5，14]。巢脾也作為蜜蜂儲食的場所，蜂蜜、花粉、蜂王漿等食物在巢房內(nèi)大量沉積，這些物質(zhì)必然浸潤巢脾，使其含有這些成分。因此，蜂蠟是老舊巢脾內(nèi)含量較少的可再生的資源。本研究中，老舊巢脾的蜂蠟含量僅為33%左右，化蠟結(jié)束后，大量的繭衣和其他雜質(zhì)留在化蠟器內(nèi)。在實(shí)際生產(chǎn)中，除了淘汰的老舊巢脾外，贅脾、蜜蓋、廢棄王臺和蜂箱內(nèi)壁、巢框、隔板、紗蓋上粘附的零星蜂蠟以及蜂箱底上的蠟屑、割棄的雄蜂脾等都是提煉蜂蠟的原料[15]。

提煉蜂蠟的方法較多，但我國大部分蜂農(nóng)都采用傳統(tǒng)的水煮壓榨過濾法來生產(chǎn)蜂蠟。這種方法工序繁雜，耗時較長且蜂蠟雜質(zhì)含量較多。蔣得德[16]等人改變了傳統(tǒng)蜂蠟的提純方法，采用二次煎蠟提純法來提取蜂蠟。與水煮取蠟法相比，二煎法出蠟率明顯提高，達(dá)到85%以上，節(jié)省時間，耗能少，且蜂蠟純度較高。但是，日光化蠟器比二煎法更省時省力，出蠟率更高。其中，肖體元[11]和袁邦華[13]設(shè)計的日光化蠟器均能將老脾中90%以上的蜂蠟熔化出來。而本研究所用的日光化蠟器，是在前人的基礎(chǔ)上，進(jìn)行反復(fù)實(shí)踐和改造，其出蠟率更高，能達(dá)到93%以上。日光化蠟器是利用太陽能的輻射使箱內(nèi)空氣和蜂蠟的溫度均達(dá)到或超過蜂蠟的熔點(diǎn)后進(jìn)行化蠟。本研究中的日光化蠟器與肖體元[11]、李畔久[12]、袁邦華[13]幾人設(shè)計的日光化蠟器一致，箱內(nèi)溫度能在短時間內(nèi)迅速達(dá)到100℃以上，并能維持長時間的高溫。而蜂蠟的熔點(diǎn)只有62℃～70℃，長時間的高溫使蜂蠟快速熔化流走，巢脾中剩余的蜂蠟較少。因此，本研究中經(jīng)過日光化蠟器熔蠟后，再用水煮壓榨過濾法或二煎法便很難從巢脾中提取出殘留的余蠟。

蜜蜂在泌蠟建造巢脾培育幼蟲和貯存食物時，通常會讓巢脾相互平行并垂直于地面，巢脾上的巢房一般不會平行于地面，而是形成9°～14°左右的角度，以防止貯存在巢房內(nèi)的蜂蜜流失[17]。這種精巧的設(shè)計也恰巧影響了化蠟時蠟液的順暢流出。在實(shí)際的日光化蠟器工作過程中，蜂農(nóng)通常不會考慮到巢房的朝向問題，而將帶巢框的整塊舊巢脾隨意地置于日光化蠟器中進(jìn)行化蠟。由于老舊巢脾內(nèi)繭衣和雜質(zhì)的大量沉積，部分熔出的蠟液會滯留于殘渣和雜質(zhì)中，加上9°～14°左右的傾斜角度，阻礙了蠟液的流出。本研究首次利用巢脾在日光化蠟器中不同的放置方式，闡明了巢房朝向?qū)θ展饣炂鞒鱿灺屎统鱿炈俣鹊挠绊?，并確定了日光化蠟器熔蠟時，巢框上框梁朝下，巢房口向下傾斜為最佳的放置方式。

到目前為止，國內(nèi)外對日光化蠟器的研究報道很少。在國外，為了減少化石燃料和木材的消耗，降低成本和保護(hù)環(huán)境，很多蠟燭制造和涂蠟紙企業(yè)相繼采用太陽能熔蠟器來熔化固體蠟。Chaurasia等人曾開發(fā)了兩種受熱面積均為0.25m2，但容量不同的日光熔蠟器，并比較其白天和晚上的工作性能，證實(shí)了容量小的日光化蠟器熔出的蜂蠟更多，成本更低[18]。Sethuraman C和S.Kumar[19]設(shè)計的太陽能平板集熱熔蠟器，制造工藝簡單，無能源消耗，熔蠟成本很低，并且一平米面積的集熱板每天便可熔化20kg的蠟。與國內(nèi)外研制的日光化蠟器相比，本研究中使用的日光化蠟器容量和體積均較小，并且只對它的出蠟率和出蠟速度進(jìn)行了研究，其他的相關(guān)性能如吸熱效果、升溫速度、保溫性能等將做進(jìn)一步研究。日光化蠟器不僅能方便快捷、高效地分離出較為純凈的蜂蠟，節(jié)約成本，減少環(huán)境污染，同時還可對巢框、紗蓋、副蓋、隔板等進(jìn)行滅菌和殺滅蟲卵。但是，日光化蠟器的制作材料和工藝也會限制其吸收太陽輻射的能力和保溫性能。因此，日光化蠟器的推廣使用，應(yīng)該考慮使用地區(qū)天氣的好壞、季節(jié)的差異等因素。