Об эффективности использования воскопресса «Лисица» при перетопке воска на пасеке Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

УДК 638.171.3

ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ВОСКОПРЕССА «ЛИСИЦА»

ПРИ ПЕРЕТОПКЕ ВОСКА НА ПАСЕКЕ

Николай Михайлович Максимов, к. техн. н., доцент

ФГБОУ ВО «Великолукская государственная сельскохозяйственная академия», Россия, г. Великие Луки

Пчеловодство является одной из важнейших отраслей сельского хозяйства. Содержание пасеки позволяет осуществлять опыление ряда сельскохозяйственных культур, а также получать ценнейшие продукты питания, к которым следует отнести мед и пергу. Одним из важных продуктов пчеловодства является пчелиный воск, который получают путем перетопки пчелиных сот. Несмотря на высокую потребность в воске многих отраслей отечественной промышленности, основным его потребителем является само пчеловодство, потребляющее до 80% всего производимого пасечного воска. При перетопке пчелиных сот из старых гнездовых рамок, в которых выводился пчелиный расплод, остаются отходы - мерва. В мерве еще содержится некоторое количество воска, которое невозможно выделить на имеющихся воскотопках без использования специальных средств, к числу которых можно отнести воскопрессы различных конструкций и центрифуги для отжима мервы. Использование воскопрессов позволяет повысить выход воска из мервы, а значит, и рентабельность пасеки. В статье представлены результаты исследования работы воскопресса «Лисица» при перетопке пчелиных сот различного качества на частной пасеке Псковской области. Приведены общая схема воскопресса «Лисица», а также его кинематическая схема с указанием основных конструктивных параметров. Составлен массовый баланс гнездовых рамок и приведены формулы, описывающие работу воскопресса. Результаты проведенных исследований наглядно показывают эффективность процесса отжима мервы, так как удалось получить 459 г воска из темных и 361 г воска из коричневых сот. Отказ от использования воскопрессов при перетопке воскосырья на пасеках неизбежно ведет к потерям воска, остающегося в мерве. Использование воскопресса «Лисица» позволяет сэкономить денежные средства и повысить рентабельность пасеки. Проведенные расчеты показывают, что экономические потери от потерь воска с мервой в расчете на пасеку из 20-и ульев составляют 3424 рубля.

Ключевые слова: перетопка воска, воскопресс «Лисица», мерва, парогенератор, восковое сырье, отжим воска.

Введение

Воск - ценнейший продукт пчеловодства, используемый во многих отраслях народного хозяйства. Ежегодное производство пасечного воска составляет около 30 т в год, при этом экспорт воска из-за рубежа оценивается в 700 т в год [6]. Большая часть производимого воска потребляется самим пчеловодством

для производства вощины. Одним из путей решения проблемы увеличения производства воска на пасеках может стать совершенствование технологии переработки воскосырья за счет внедрения эффективных агрегатов для вытопки воска [1-7]. Это позволит получать воск в значительно больших объемах и лучшего качества.

Конечным продуктом вытопки воска в воскотопке является мерва. Мерва еще содержит от 40% до 50% воска, часть которого можно извлечь путем прессования. Среди пасечников широко используется воскопресс «Лисица» в силу простоты своей конструкции и удобства работы. Однако его недостатком является малое давление прессования ввиду малого плеча рычага воскопресса, составляющего от 60 см до 1 м. В летний период были проведены исследования по определению эффективности отжима воска, остающегося после перетопки гнездовых рамок, с использованием усиленного воскопресса «Лисица», имеющего удлиненный до 1,5 м рычаг. Такая модернизация позволяет при сравнительно небольших усилиях на рычаг пресса создавать значительное давление прессования, до значений в 200 кПа.

Материал и методы

Целью исследования является определение количества воска, получаемого из воскосырья разного качества, при прессовании воско-

прессом «Лисица», а также его экономическая оценка.

Исследования проводились летом 2019 года на частной пасеке в Б ежаницком районе Псковской области. Для эксперимента были вы-б р аны 6 партий гнездовых рамок Дадана (435x300 мм) по 6 рамок в каждой партии. Рамки имели соты р аз н о г о возраста, не содержали перги и были условно разделены по цвету на группы: 1) светло-желтые ( им ели 1-2 поколения вышедшего пчелиного расплода), 2) коричневые (после выхода 6 поколений расплода), 3) темные (после выхода 12 и более поколений расплода). Первым этапом переработки воскосырья была вытопка рамок в рамочной воско-топке. Источником пара служил парогенератор на твердом топливе [8]. Выдержка рамок в камере воскотоп-ки составляла 10 минут. После выдержки в воскотопке рамки извлекались и очищались от остатков воска. Остающаяся после перетопки рамок мерва помещалась в капроновом мешке в воскопресс «Лисица» где происходило ее прессование. Общий вид установок для перетопки воска показан на рисунке 1.

1 - парогенератор; 2 - рамочная воскотопка; 3 - воскопресс «Лисица»; 4 - опорная рама; 5 - мерва после пресса Рисунок 1 - Общий вид агрегатов для перетопки воска

Усилие прессования мервы фиксировалось при помощи электронного безмена модели «UNIT UBS-2110EL» с максимальной нагрузкой 50 кг и погрешностью измерений до 50 г, что составляет 0,1%. Безмен фиксировался на конце рычага воскопресса. Усилие на конце рычага при прессовании составляло 40 кг и ограничивалось прочностными характеристиками воско-пресса. Схема работы воскопресса показана на рисунке 2.

Составим массовый баланс ульевых рамок, идущих на переработку. Полная масса гнездовых рамок будет складываться из массы пустой рамки с проволокой для крепления вощины и массы пчелиных сотов (суши):

тп = тр + тс, (1)

где т - масса пустой рамки с проволокой, кг;

тс - масса суши, кг.

В свою очередь, масса суши будет складываться из массы полученного воска в воскотопке и на прессе и массы отжатой мервы:

тс = тв1 + тв 2 + тм,

где те1 - масса воска, вытопленного в рамочной воскотопке, кг;

тв2 - масса воска, полученного после отжима мервы, кг;

m - масса отжатой мервы из

под пресса, кг.

После перетопки рамок полученная мерва будет иметь немного большую массу за счет насыщения ее влагой в рамочной воскотопке. Эту погрешность не учитываем.

Рассмотрим также кинематическую схему воскопресса «Лисица» (рисунок 3).

Эффективность прессования будет напрямую зависеть от развиваемого прессом давления. Давление прессования мервы может быть найдено по формуле: N • cosa

P =

S

(3)

где N - сила, действующая на оболочку с мервой в пятне контакта, Н;

£ - площадь пятна контакта пресса с оболочкой, наполненной мервой, м2;

а - угол наклона верхней (прижимной) панели пресса, град.

1 - безмен «UNIT UBS-2110EL»; 2 - рычаг; 3 - верхняя плита; 4 - нижняя плита; 5 - оболочка с мервой; 6 - рама опорная; 7 - емкость для сбора воска; а - габаритная длина воскопресса, м; F - сила воздействия на пресс от руки человека, Н; a - угол наклона верхней плиты, град. Рисунок 2 - Общая схема воскопресса «Лисица»

В свою очередь, сила N может быть найдена по формуле:

( + Ые ) а N = ±-, (4)

2(1общ - 1э )

где Б - сила действия руки человека на рычаг воскопресса, Н;

М - масса верхнего рычага вос-копресса, кг;

§ - ускорение свободного падения, § = 9,81 м/с2;

а - общая габаритная длина вос-копресса, м;

10бЩ - общая длина верхнего рычага, м;

/э - эффективная длина верхнего рычага, м.

Анализируя формулу (4), можно сделать вывод, что величина силы N зависит от начального прилагаемого усилия Б на рычаг воскопресса, а также от эффективной длины верхнего рычага - /э . С ростом Б и /э сила N также будет возрастать.

Результаты и обсуждение

При начальных конструктивных параметрах пресса (1общ = 1,5 м, 1Э = 1,3 м, а = 20°) и при начальном усилии, находящемся в пределах F = 200 ^ 400 Н, создается усилие прессования в точке контакта пресса с оболочкой мервы в пределах N = 1410 - 2820 Н. Давление прес-

сования мервы при этом лежит в пределах Р = 86 ^ 172 кПа. При максимальном значении давления, равном Р=172 кПа, были проведены испытания воскопресса. По результатам проведенных испытаний были получены опытные данные, представленные в виде таблицы 1 и диаграммы (рисунок 4).

Анализ полученных данных показывает, что с увеличением количества вышедшего расплода из пчелиных сот масса суши возрастает с 870 г (для светло-желтых сот) до 2420 г (для темных сот). При этом общая масса воска, содержащегося в сотах, остается на прежнем уровне. Увеличение массы суши обусловлено накоплением неперетапливаемых остатков коконов в ячейках, которые остаются после выхода расплода. Выход свободно стекающего воска, вытапливаемого в рамочной воскотопке, уменьшается с увеличением возраста пчелиных сот. Масса воска, вытопленного в группе из 6-ти рамок со светло-желтыми сотами, составляет 870 г (или 35,2% от полной массы рамок), у темных сот этот показатель составляет 371 г воска (или 9,3% от полной массы рамок), что в 2,3 раза ниже по сравнению со светло-желтыми сотами.

05олачка с МЕрЬой

/'Вид сЬерху)

4

1

1 - оВолочка с мербой

2 - пятно контакта оболочки с прессом

2

а - габаритная длина воскопресса, м; - общая длина верхнего рычага, м; /э

- эффективная длина верхнего рычага, м; а - угол наклона верхней плиты, град. Рисунок 3 - Кинематическая схема воскопресса «Лисица»

Таблица 1 - Результаты определения массовой доли воска и мервы в пчелиных сотах при перетопке

Показатель Обо- Темные соты Коричневые Светло-желтые

зна- (12 поколений соты соты

че-ние расплода) (6 поколений расплода)

мас- % к масса, % к масса, % к

са, г полной массе рамок г полной массе рамок г полной массе рамок

Полная масса рамок (6 шт.), г mп 3995 100 3565 100 2445 100

Масса рамок без суши, г mp 1575 39,4 1574 44,2 1575 64,4

Масса суши, г, в том числе: Щ; 2420 60,6 1991 55,8 870 35,6

- масса перетопленного Шв1 371 9,3 706 19,8 860 35,2

воска, г

- масса воска,

отжатого прес- Щв2 459 11,5 361 10,1 - -

сом, г

- масса мервы, г Щм 1590 39,8 924 25,9 10 0,4

100% 80% 60% 40% 20% 0%

10,1%

25,9%

19,8% 44,2%

*

П Л о/ л

35,2%

64,4%

Тёмные соты Коричневые соты Светло-жёлтые

соты

Масса воска отжатого прессом, г

Масса мервы, г

Масса

перетопленного воска, г

Масса рамок без суши, г

Рисунок 4 - Результаты определения массовой доли воска и мервы в пчелиных сотах при перетопке

Светло-желтые соты содержат значительно меньшее количество неперетапливаемых остатков

(0,4% от полной массы рамки) по

сравнению с коричневыми сотами (25,9% от полной массы рамки) и темными сотами (39,8% от полной массы рамки). Светло-желтые соты

можно перетапливать без использования воскопрессов ввиду очень малого выхода мервы. Однако перетапливать светлую сушь не рационально, так как рамки со светлыми и светло-желтыми сотами являются основным фондом пасеки, позволяющим оперативно расширять пчелиные семьи при их весеннем развитии, формировать отводки, комплектовать ловушки для поимки роев и вести другие работы. На перетопку могут идти рамки с плохо отстроенными пчелиными сотами.

Количество воска, полученного путем отжима мервы, различается и для опытных групп из 6-ти рамок составляет 459 г (для темных сот) и 361 г (для коричневых сот), что составляет соответственно 11,5% и 10,1% от общей массы рамок. Нужно понимать, что без использования воскопресса данное количество воска остается утерянным с мервой. Зная средние значения оборота рамок на пасеке, подлежащих перетопке, и среднюю закупочную стоимость воска, можно упрощенно подсчитать экономические убытки от потерь воска с мервой.

Годовой объем воска (кг), получаемого при прессовании мервы, определим по формуле:

А

воска

г

(5)

к • п • а,

р п.с. I'

где Авгоска - годовой объем воска, получаемый на воскопрессе, кг;

к - количество выбракованных рамок с одного улья за год, шт./год;

яис - количество пчелиных семей, шт.;

Ц - масса отжатого воска из мервы.

Для расчета берем небольшую пасеку из 20-ти ульев, оснащенную ульями-лежаками на 20 гнездовых рамок Дадана размером 435х300 мм. Ежегодно рекомендуется заменять до 30-40% рамок в улье, что соответствует 6-8 рамкам в год [6]. Выбраковке подлежат старые темные соты, а также поврежденные и плохо отстроенные. Масса воска, полученная из мервы темных сот, в группе из 6-ти рамок составляет 459 г (по данным таблицы 1), или в среднем 76,5 г на 1 рамку. Подставляя данные в формулу (5) получаем: Авгоска = 7 • 20 • 76,5 = 10710г или 10,7 кг.

Стоимость полученного воска определим по формуле:

Црд = АГка • Ср, руб. (6)

Закупочная стоимость пасечного воска в ценах 2019 года лежит в пределах 300-350 руб./кг. Подставляя данные в формулу (6), получаем: Цррод = 10,7 • 320 = 3424руб.

Таким образом, годовые экономические убытки от потерь воска с мервой на пасеке в 20 ульев (без использования воскопресса) составляют 3424 руб. Эти расчеты говорят о необходимости обязательного использования воскопресса.

Выводы

1. Перетопку воскосырья на пасеке рационально вести в 2 этапа. Первый этап: вытопка основной части воска из суши в рамочной воско-топке с использованием парогенератора. Второй этап: выделение оставшейся части воска из горячей мервы путем ее отжима с использованием специализированных средств механизации.

2. Для обеспечения выхода воска из мервы для пчеловодов-любителей с небольшими пасеками рекомендуется использовать воско-пресс «Лисица».

3. Усилие прессования мервы (К) напрямую зависит от эффективной длины плеча /э пресса «Лисица», правильного расположения оболочки с горячей мервой между панелями пресса, а также прилагаемого усилия (Б) на рычаг воскопрес-са.

4. Опыты показали, что в темных сотах остается значительное количество воска, который задерживается (впитывается) остатками непе-ретапливаемых коконов пчелиных

ячеек и не может быть полностью извлечен в рамочной воскотопке. Применение пресса «Лисица» при давлении прессования Р=172 кПа позволило извлечь из мервы темных сот 459 г воска, что составляет 11,5% от общей массы рамок и 361 г воска из коричневых сот, что составляет 10,1% от общей массы рамок.

5. Годовые экономические убытки от потерь воска с мервой в расчете на пасеку из 20-ти ульев составляют 3424 руб. Использование воскопресса «Лисица» позволяет сэкономить денежные средства и повысить рентабельность пасеки.

Библиографический список

1. Водная ультразвуковая очистка воскового сырья / Д.Н. Бышов, Д.Е. Каширин, М.Ю. Костенко [и др.] // Вестник Рязанского ГАТУ. - 2019. - №2. - С.92-96.

2. К вопросу прессования воскового сырья в процессе вытопки / В.Д. Хмыров, Т.В. Гребенникова, П.Ю. Хатунцев [и др.] // Вестник Рязанского ГАТУ. - 2015. - №4 (28). - С.102-106.

3. Максимов Н.М. Многофакторное исследование выработки пара в парогенераторе при перетопке воска / Н.М. Максимов, О.М. Афанасьева // Инновации в сельском хозяйстве. -2019. - №31. - С.84-91.

4. Максимов Н.М. Парогенератор для вытопки воска на пасеке / Н.М. Максимов, В В. Морозов // Пчеловодство. - 2019. - №6. - С.44-46.

5. Максимов Н.М. Предпосылки к разработке технологии переработки воскосырья на пасеках с использованием парогенератора / Н.М. Максимов // Материалы 69-ой Междунар. науч.-практ. конф. (25 апреля 2018 года) в 2-х ч. Ч.П. - Рязань: Изд-во РГАТУ, 2018. - С.237-241.

6. Нагаев Н.Б. Совершенствование процесса вытопки воска с обоснованием параметров центробежного агрегата: дис. ... канд. техн. наук / Н.Б. Нагаев; РГАТУ. - Рязань, 2016.

7. Некрашевич В.Ф. Механизация пчеловодства / В.Ф. Некрашевич, Ю.Н. Кирьянов. -Рязань, 2011. - 266 с.

8. Пат. 188608 Российская Федерация, МПК7 A 01 K 59/06 (2006.01) F 24 C 1/00 (2006.01). Парогенератор для вытопки воска / В.В. Морозов, Н.М. Максимов; заявитель и патентообладатель Великолук. гос. с.-х. академия. - №2018106374/18; заявл. 20.02.2018; опубл. 17.04.2019, Бюл. №11. - 2 с.: ил.

E-mail: [email protected]

182112 Псковская область, г. Великие Луки, пр. Ленина, д. 2, ФГБОУ ВО Великолукская ГСХА

Тел.(81153) 7-16-22