老旧巢脾的不同放置方式对日光化蜡器出蜡率和出蜡速度的影响

胡晓玲 和苏梅 邓尚靠 王金艳 黄新伟 匡海鸥 周丹银 董坤

（云南农业大学动物科学技术学院，云南农业大学东方蜜蜂研究所，昆明 650201）

蜂蜡是东方蜜蜂或西方蜜蜂蜂群内适龄工蜂通过自身腹部的四对蜡腺分泌的一种富含酯类、酸类、醇类、烃类等成分的脂肪性混合物[1，2]。在古代，蜂蜡就被用于出口、上贡等，甚至作为上交的赋税。人们将原蜡以特殊的工艺处理可得到高品质的精制蜂蜡，并作为交易商品进入市场。近年来，蜂蜡以其绿色、健康的形象，在各行各业中的应用与日俱增。目前，蜂蜡被广泛运用于医药、化妆品制造、蜡烛加工、食品行业、农林牧业、手工业及养蜂业等领域[3，4]。

蜂蜡既是蜜蜂的产品，又是其生存和繁殖所必需的物料。蜜蜂通过分泌蜂蜡来筑造蜂巢，用以贮存食物、培育幼虫和繁衍生息。蜜蜂刚造好的新脾颜色通常为淡黄色，随着培育代数的增加，蜂蜜、花粉、幼虫排泄物、虫蛹期的蜕皮、工蜂羽化出房后脱下的茧衣和其他物质等在巢房内长期积累，使巢脾颜色逐渐由浅黄色变为褐色甚至黑色，巢房壁逐渐加厚，巢房内径和容积逐渐变小，由于巢房空间的限制使老旧巢脾不再适合培育健壮后代[5-9]。建造巢房所用的蜂蜡主要成分为脂类，能够吸附真菌、细菌、杀虫剂和重金属等有害物质或生物，影响蜂产品质量，危害蜂群健康[10]。同时，与新巢脾相比，老旧巢脾内积累的各种物质为蜂巢内有害生物的孳生提供了更好的营养条件，如巢虫、蟑螂等，影响蜂群的生产性能。因此，为了保证幼虫的正常发育，养蜂生产中需要不断淘汰这些老旧巢脾，更换新的巢脾。

这些老旧巢脾虽然不能够再用于培育幼虫，但却是提炼蜂蜡的原料。我国养蜂者多采用传统的水煮压榨过滤法提炼蜂蜡，这种方法工序繁杂，耗时较长且杂质含量较多。我国是世界养蜂大国，但我国蜂农对蜂蜡的利用水平却很低。因长期以来蜂农提取蜂蜡的投入产出率低，生产蜂蜡不纯、蜂蜡提纯工序复杂、出蜡率不高等，严重影响了我国广大蜂农生产蜂蜡的积极性。再加上我国大多数地区的蜂群采用转地饲养，蜂农没有清洁且固定的取蜡环境，导致许多废旧巢脾长期堆积而生虫、发霉，直接影响到蜂蜡的质量。还有一些蜂农检查蜂群或取蜜后便将赘脾或巢脾直接丢弃在蜂箱前后或蜂场周围，不仅容易引起盗蜂和孳生巢虫，不利于蜂场卫生清洁和蜂病防控等，又浪费了资源，也降低了蜂农的经济收入。因此，简化蜂蜡提取程序、研发先进的化蜡设备是解决我国蜂蜡提取效率低、提高蜂农收集蜂蜡积极性的关键。

近年来，日光化蜡器越来越多的被研发并推广使用。日光化蜡器是利用太阳辐射使化蜡器内部空气加热，温度达到或超过巢脾中蜂蜡的熔点，进而达到化蜡目的[11，12]。同时通过重力分离作用使熔化的蜡液流到集蜡箱中，达到蜂蜡与固体杂质分离的效果。日光化蜡器体积不大，携带方便，操作简单，对转地和定地中小蜂场都实用；日常收集的化蜡原料可及时放入日光化蜡器中提取蜂蜡，比传统化蜡方法出蜡率高，蜂蜡干净且质量好[13]。但日光化蜡器在实际熔蜡过程中，由于老旧巢脾内茧衣和杂质的大量沉积，会出现部分熔出的蜡液滞留于残渣和杂质中无法流出的现象，这降低了出蜡率和出蜡速度。因此，巢脾在化蜡器中的摆放方式和巢房朝向是解决这个问题的关键。本研究利用日光化蜡器中老旧巢脾的不同放置方式，测定日光化蜡器的出蜡率和出蜡速度，确定老旧巢脾在日光化蜡器中的最佳放置方式，提高日光化蜡器的生产效率，以期为我国日光化蜡器的推广和蜂蜡的高效生产提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

本试验所用日光化蜡器为云南农业大学东方蜜蜂研究所研发。日光化蜡器为下端抽屉式木箱结构（图1），外箱体长64.3cm、宽64.3cm、高14.15cm。箱盖为双层平板玻璃结构，玻璃厚度为0.3cm，双层玻璃之间间隔为0.1cm，玻璃的采光面积为53.7cm*51.3cm。内部不锈钢盘长55cm、宽55cm、侧边高11cm。不锈钢网长53.5cm、宽53.5cm。抽屉开口处设有手柄，方便拉出不锈钢盘。不锈钢盘与外部木箱下端均设有出蜡口，方便蜡液流出。本试验所用巢脾样本为云南农业大学东方蜜蜂研究所实验蜂场淘汰的中蜂老旧巢脾。

图1 日光化蜡器的结构

1.2 方法

1.2.1 化蜡准备

巢框在活框蜂箱内平行排列，巢框上的巢脾垂直于地面，但巢脾上的巢房为了避免蜂蜜流出，通常都向上倾斜9°～14°。本试验根据巢框和巢房在日光化蜡器中的朝向，设置4个处理组：Ⅰ组为所裁巢脾以巢框上框梁方向朝上，平放巢脾巢房向上倾斜方式摆放；Ⅱ组为所裁巢脾以巢框上框梁方向朝下，平放巢脾巢房向下倾斜方式摆放；Ⅲ组为所裁巢脾以巢框上框梁方向朝左，平放巢脾巢房向左倾斜方式摆放；Ⅳ组为所裁巢脾以竖立巢框与化蜡器垂直，竖放巢脾巢房方向水平向左右开口的方式摆放（图2）。选择60框老旧程度相同的中蜂老巢脾，清除上面的蜜蜂尸体、巢虫、蜂蜜、花粉及灰尘等杂质后晾干备用。

图2 老旧巢脾在日光化蜡器中的4种放置方式

从每一框上切割下4块重量均为50g的状态相似（含蜡量大致相同）的长方形巢脾样本，分别按照4个处理组的放置方式依次放置于日光化蜡器中。为了控制4块样品在日光化蜡器的斜面上保持在同一水平线上不滑落，并且方便收集4个处理组的蜂蜡，本试验通过将纸板裁剪拼接成4个长30cm、宽10cm、高3cm的长方体凹槽，利用锡箔纸衬在凹槽内表面并包裹纸板，同时将锡箔纸的一端制作成三角锥型接口，接口连接量筒以便接收熔化的蜡液。为了避免巢脾与锡箔纸的直接接触影响蜡液流出，利用铁纱网制作成与长方体凹槽相同的形状，置于凹槽内部并与凹槽的锡箔纸之间有1cm的空隙（图3），然后将切割下的巢脾分别按照4个处理组的放置方式置于凹槽内的铁纱网上，最后利用双面胶将该凹槽固定于日光化蜡器斜面上（图1B）。选择天气状况良好的时间段将日光化蜡器面朝太阳直射的角度摆放进行化蜡。

图3 固定老旧巢脾样本的长方体凹槽结构

1.2.2 出蜡率的测定

对60框老旧巢脾，分别按照以上4个处理组的要求进行化蜡。在日光化蜡器中放置温度计，当化蜡器中温度升至70℃左右（蜂蜡熔点为62℃～70℃）时巢脾中的蜂蜡开始熔化。收集每50g巢脾所化的蜡液进行称重，记为日光化蜡器中熔出的蜂蜡量。还有少量剩余的蜂蜡滞留在巢脾残渣中，将巢脾残渣用纱布包裹，置于热水中充分煮30min，剩余蜂蜡和细小杂质通过纱布渗透出来，用尼龙纱网进行过滤，将所得蜂蜡烘干并称重。巢脾样本中的蜂蜡总量=日光化蜡器熔出的蜂蜡量+水煮过滤熔出的蜂蜡量。因此，日光化蜡器的出蜡率（%）=日光化蜡器熔出的蜂蜡量/巢脾样本中的蜂蜡总量*100%。

1.2.3 出蜡速度的测定

单位时间内出蜡速度测定：当化蜡器内巢脾中的蜂蜡开始熔化时，利用计时器定时，以30min为一个时间点，记录量筒中收集的蜡液量；更换量筒，继续收集30min内熔化的蜡液，重复定时3次即可。出蜡速度=30min内收集的蜡液量/30min。

50g巢脾样本的出蜡速度测定：记录从巢脾开始熔化出蜡液至巢脾中不再流出蜡液时的总时长，以及日光化蜡器中50g巢脾样本熔出的蜂蜡量。出蜡速度=日光化蜡器中50g巢脾样本熔出的蜂蜡量/出蜡总时长。

1.2.4 数据处理与分析

利用SPSS 23.0软件对所有数据进行分析，采用单因素方差分析（One-way ANOVE）和最小显著多重比较（LSD）进行显著性检验，显著性水平取0.05。

表1 日光化蜡器内老旧巢脾不同放置方式的出蜡量比较

表2 日光化蜡器内老旧巢脾不同放置方式的出蜡率比较

2 结果与分析

2.1 老旧巢脾的不同放置方式对出蜡率的影响

通过对日光化蜡器内不同放置方式的老旧巢脾进行化蜡，可知Ⅰ组日光化蜡器出蜡量为15.726g，Ⅱ组为16.192g，Ⅲ组为15.688g，Ⅳ组为15.401g，Ⅱ组的日光化蜡器出蜡量极显著高于其他三组（P＜0.01），Ⅰ组和Ⅲ组之间无显著差异（P＞0.05），且均极显著高于Ⅳ组（P＜0.01）。对日光化蜡器中的巢脾残渣再次水煮过滤，Ⅰ组水煮过滤出蜡量为0.895g，Ⅱ组为0.607g，Ⅲ组为0.889g，Ⅳ组为1.074g，Ⅳ组的水煮过滤出蜡量极显著高于其他三组（P＜0.01），Ⅰ组和Ⅲ组之间无显著差异（P＞0.05），且均极显著高于Ⅱ组（P＜0.01）。Ⅰ组老旧巢脾中的蜂蜡总量为16.621g，占巢脾重量的33.24%，Ⅱ组为16.726g，占巢脾重量的33.45%，Ⅲ组为16.577g，占巢脾重量的33.15%，Ⅳ组为16.497g，占巢脾重量的32.99%，4个处理组的蜂蜡总量、蜂蜡占巢脾重量比例之间均无显著性差异（P＞0.05）（表1）。说明老旧巢脾中的蜂蜡含量大致相同，但出蜡量却随巢脾的放置方式不同而有所差异。

通过对日光化蜡器内4组含蜡量大致相同但放置方式不同的老旧巢脾出蜡率进行测定，可知Ⅰ组的出蜡率为94.615%，Ⅱ组的出蜡率为96.807%，Ⅲ组的出蜡率为94.637%，Ⅳ组的出蜡率为93.456%。其中Ⅱ组的出蜡率最高，且极显著高于其他3组（P＜0.01），Ⅰ组和Ⅲ组的出蜡率次之，且极显著高于Ⅳ组（P＜0.01），但Ⅰ组和Ⅲ组之间差异不显著（P＞0.05）（表2）。结果表明，对于4种放置方式日光化蜡器均能将老旧巢脾中93%以上的蜂蜡熔化出来，出蜡率较高，但日光化蜡器的出蜡率仍受巢脾摆放方式的影响。

2.2 老旧巢脾的不同放置方式对出蜡速度的影响

2.2.1 单位时间内的出蜡速度

通过对30分钟内日光化蜡器中老旧巢脾不同放置方式的出蜡速度进行测定，可知Ⅱ组在30分钟内的出蜡量最多，平均为3.371g，Ⅲ组和Ⅰ组的出蜡量次之，分别为3.256g和3.132g，Ⅳ组的出蜡量最少，为2.927g，4组之间均存在极显著差异（P＜0.01）。相应地可知，Ⅱ组在30分钟内的出蜡速度最快，平均为0.112g/min，Ⅲ组和Ⅰ组的出蜡速度次之，分别为0.109g/min和0.104g/min，Ⅳ组的出蜡速度最慢，为0.098g/min，4组之间均存在极显著差异（P＜0.01）（表3）。

表3 日光化蜡器中老旧巢脾不同放置方式的单位时间内的出蜡速度比较

表4 日光化蜡器中老旧巢脾不同放置方式的出蜡时长、出蜡速度比较

2.2.2 50g 巢脾样本的出蜡速度

通过对50g巢脾样本在日光化蜡器中的出蜡速度进行测定，可知Ⅰ组巢脾中的15.726g蜂蜡需要160.20min熔化出来，平均出蜡速度为0.098g/min，Ⅱ组巢脾中的16.192g蜂蜡需要140.84min熔化出来，平均出蜡速度为0.115g/min，Ⅲ组巢脾中的15.688g蜂蜡需要152.67min熔化出来，平均出蜡速度为0.103g/min，Ⅳ组巢脾中的15.401g蜂蜡需要171.12min熔化出来，平均出蜡速度为0.090g/min。4组出蜡总时长之间存在极显著差异（P＜0.01），出蜡速度之间也存在极显著差异（P＜0.01）（表4）。其中，Ⅱ组的出蜡总时长最短，出蜡速度最快，Ⅲ组和Ⅰ组次之，耗时最长且速度最慢的是Ⅳ组。因此表明老旧巢脾在日光化蜡器中的放置方式对日光化蜡器的出蜡速度有影响，并且Ⅱ组的放置方式最节省时间。

3 结论与讨论

巢脾作为蜜蜂栖息、繁殖的场所，从卵孵化到幼虫，幼虫变为蛹，蛹羽化为成蜂这一整个发育过程均在巢脾上的巢房内进行[14]。每培育一代蜜蜂羽化出房后，都会有蜕皮、茧衣和排泄物等牢固地粘附在巢房壁和巢房底部[5，14]。巢脾也作为蜜蜂储食的场所，蜂蜜、花粉、蜂王浆等食物在巢房内大量沉积，这些物质必然浸润巢脾，使其含有这些成分。因此，蜂蜡是老旧巢脾内含量较少的可再生的资源。本研究中，老旧巢脾的蜂蜡含量仅为33%左右，化蜡结束后，大量的茧衣和其他杂质留在化蜡器内。在实际生产中，除了淘汰的老旧巢脾外，赘脾、蜜盖、废弃王台和蜂箱内壁、巢框、隔板、纱盖上粘附的零星蜂蜡以及蜂箱底上的蜡屑、割弃的雄蜂脾等都是提炼蜂蜡的原料[15]。

提炼蜂蜡的方法较多，但我国大部分蜂农都采用传统的水煮压榨过滤法来生产蜂蜡。这种方法工序繁杂，耗时较长且蜂蜡杂质含量较多。蒋得德[16]等人改变了传统蜂蜡的提纯方法，采用二次煎蜡提纯法来提取蜂蜡。与水煮取蜡法相比，二煎法出蜡率明显提高，达到85%以上，节省时间，耗能少，且蜂蜡纯度较高。但是，日光化蜡器比二煎法更省时省力，出蜡率更高。其中，肖体元[11]和袁邦华[13]设计的日光化蜡器均能将老脾中90%以上的蜂蜡熔化出来。而本研究所用的日光化蜡器，是在前人的基础上，进行反复实践和改造，其出蜡率更高，能达到93%以上。日光化蜡器是利用太阳能的辐射使箱内空气和蜂蜡的温度均达到或超过蜂蜡的熔点后进行化蜡。本研究中的日光化蜡器与肖体元[11]、李畔久[12]、袁邦华[13]几人设计的日光化蜡器一致，箱内温度能在短时间内迅速达到100℃以上，并能维持长时间的高温。而蜂蜡的熔点只有62℃～70℃，长时间的高温使蜂蜡快速熔化流走，巢脾中剩余的蜂蜡较少。因此，本研究中经过日光化蜡器熔蜡后，再用水煮压榨过滤法或二煎法便很难从巢脾中提取出残留的余蜡。

蜜蜂在泌蜡建造巢脾培育幼虫和贮存食物时，通常会让巢脾相互平行并垂直于地面，巢脾上的巢房一般不会平行于地面，而是形成9°～14°左右的角度，以防止贮存在巢房内的蜂蜜流失[17]。这种精巧的设计也恰巧影响了化蜡时蜡液的顺畅流出。在实际的日光化蜡器工作过程中，蜂农通常不会考虑到巢房的朝向问题，而将带巢框的整块旧巢脾随意地置于日光化蜡器中进行化蜡。由于老旧巢脾内茧衣和杂质的大量沉积，部分熔出的蜡液会滞留于残渣和杂质中，加上9°～14°左右的倾斜角度，阻碍了蜡液的流出。本研究首次利用巢脾在日光化蜡器中不同的放置方式，阐明了巢房朝向对日光化蜡器出蜡率和出蜡速度的影响，并确定了日光化蜡器熔蜡时，巢框上框梁朝下，巢房口向下倾斜为最佳的放置方式。

到目前为止，国内外对日光化蜡器的研究报道很少。在国外，为了减少化石燃料和木材的消耗，降低成本和保护环境，很多蜡烛制造和涂蜡纸企业相继采用太阳能熔蜡器来熔化固体蜡。Chaurasia等人曾开发了两种受热面积均为0.25m2，但容量不同的日光熔蜡器，并比较其白天和晚上的工作性能，证实了容量小的日光化蜡器熔出的蜂蜡更多，成本更低[18]。Sethuraman C和S.Kumar[19]设计的太阳能平板集热熔蜡器，制造工艺简单，无能源消耗，熔蜡成本很低，并且一平米面积的集热板每天便可熔化20kg的蜡。与国内外研制的日光化蜡器相比，本研究中使用的日光化蜡器容量和体积均较小，并且只对它的出蜡率和出蜡速度进行了研究，其他的相关性能如吸热效果、升温速度、保温性能等将做进一步研究。日光化蜡器不仅能方便快捷、高效地分离出较为纯净的蜂蜡，节约成本，减少环境污染，同时还可对巢框、纱盖、副盖、隔板等进行灭菌和杀灭虫卵。但是，日光化蜡器的制作材料和工艺也会限制其吸收太阳辐射的能力和保温性能。因此，日光化蜡器的推广使用，应该考虑使用地区天气的好坏、季节的差异等因素。