Воск
Воск, исторически сложившееся название разных по составу и происхождению продуктов, преимущественно природных, которые по свойствам близки пчелиному воску. Природные воски представляют собой пластичные легко размягчающиеся при нагревании продукты, большинство из которых плавится в интервале 40-90°С. Некоторые воски, например пчелиный и буроугольный, являются гетерогенными системами, в которых дисперсная кристаллическая фаза распределена в аморфной дисперсионной среде. Воски не смачиваются водой, водонепроницаемы, обладают низкой электрической проводимостью, горючи. Они не растворимы в холодном этаноле, хорошо растворимы в бензине, хлороформе, бензоле и диэтиловом эфире. Большинство природных восков содержит сложные эфиры одноосновных насыщенных карбоновых кислот нормального строения и спиртов с 12-46 атомами С в молекуле. Такие воски по химическим своствам близки к жирам (триглицеридам), но омыляются только в щелочной среде. Иногда природные продукты, не содержащие сложные эфиры, например парафин, петролатум, церезин, называют аналогами восков или воскоподобными материалами. Пчелиный воск состоит в основном из церотиновой кислоты и небольшого количества пальмитиновой кислоты. Окисление пчелиного воска происходит так медленно, что его можно не принимать в расчет. Куски воска, найденные в древних египетских могилах, обладают достаточной мягкостью. Воск, выброшенный волнами на берег после кораблекрушений и пролежавший в песке длительный срок, также сохраняет свои первоначальные свойства.
Существуют различные виды воска, познакомимся с ними.
Спермацет (цетин). В голове кашалота имеется фиброзный мешок - полость, заполненная спермацетовым маслом, в котором содержится от 8 до 20% спермацета. Его отделяют от масла вымораживанием и фильтрованием или кристаллизацией из растворителей. Спермацет кристаллизуется в виде блестящих, жирных на ощупь пластинок. Он состоит из цетилпальмитата и свободного цетилового спирта. Спермацет слишком мягок для полирующих составов или восковых покрытий, но используется для свечей, мазей и кремов. Из него получают цетиловый спирт для производства синтетических детергентов.
Шерстяной воск (ланолин). При промывке овечьей шерсти получают мягкий жирный мазеобразный воск, сильно окрашенный и с неприятным запахом. Сырой шерстяной жир является побочным продуктом промывки шерсти и может быть извлечен путем экстракции растворителями из моечных стоков или из самой шерсти. Хотя при обработке шерсти образуются тонны шерстяного жира, лишь сравнительно небольшие его количества выделяют и превращают в очищенный ланолин. Это жирный воск, содержащий свободный холестерин, ланостерин и родственные им стерины, а также их эфиры с жирными кислотами. Ланолин легко образует эмульсии, что делает его очень ценным компонентом для приготовления мазей, кремов и косметики.
Карнаубский (бразильский) воск. Южноамериканская пальма Copernicia cerifera выделяет из листьев желтоватый воск. Порошкообразный хрупкий воск сметают или соскабливают с высушенных на солнце листьев и промывают кипятком, затвердевший воск отделяют, получая товарное сырье. При необходимости его подвергают дальнейшей очистке и отбелке. Карнаубский воск плавится при 85-90° C и является самым твердым и устойчивым из природных восков. По химической структуре это настоящий воск; он состоит почти целиком из мирицилового эфира церотиновой кислоты и небольших количеств соответствующих кислоты и спирта, образующихся в результате гидролиза в процессе обработки. Коммерческое применение основано на его способности улучшать характеристики более дешевых восков, повышая их температуры плавления, уменьшая липкость и увеличивая блеск.
Канделила (травяной воск). Добывают его с поверхности стреловидных листьев мексиканского кустарника Euphorbia antisyphilitica. Твердость этого воска приближается к твердости карнаубского и значительно больше, чем у пчелиного. Очищенный продукт имеет светлый цвет и приятный запах, в нем содержится около 65% углеводородов и спиртов и 35% сложных эфиров и кислот. Его чаще всего используют в качестве добавок к карнаубскому воску. Японский воск, воск лавра, мирта и восковницы. Эти воски являются в действительности жирами - глицеридами пальмитиновой и других высших жирных кислот; получают их из плодов деревьев рода сумах (Rhus gen.). Эти воски полностью омыляются щелочью, вот почему их, помимо прочего, часто применяют как сырье для мыловарения.
Парафины. Сырая нефть является сложной смесью тысяч соединений, большинство из которых представляют собой углеводороды (парафиновые, олефиновые, нафтеновые и ароматические). Парафиновые (насыщенные, или предельные) - устойчивые углеводороды от метана (один углеродный атом) до парафина (С18 - С35). В нефтяной промышленности сырую нефть сначала перерабатывают с целью отделения и очистки нескольких более летучих фракций (бензина, керосина, лигроина и солярового масла). Парафиновый дистиллят представляет собой высококипящую масляную фракцию, из которой парафин выделяют вытапливанием или кристаллизацией из растворителя.
Товарный очищенный парафин подразделяется на три сорта по температуре плавления (48-49° C, 50-51° C, 54-56° C). Он устойчив к действию тепла, света и воздуха, хотя при старении слегка обесцвечивается. Обычные растворители жиров растворяют парафин при нагревании, но при охлаждении парафин кристаллизуется из раствора. Кислоты и щелочи на парафин не действуют. Существует еще одна разновидность парафина - аморфный (микрокристаллический) воск, который пластичнее, обладает большей клейкостью и смешивается с добавками, включая масла, без вытапливания. Парафин является важным компонентом в производстве герметиков, кальки, копировальной бумаги, водонепроницаемого картона, муляжей, цветных карандашей, свечей, мазей, косметических средств, кремов для обуви и мастик для полов. Аморфный, или микрокристаллический, парафиновый воск используется как водостойкий клей для бумаги. Обе формы парафина дешевы и используются как добавки к дорогим воскам воскообразующих насекомых и растений. Озокерит образует подземные залежи вместе с нефтью и добывается в штатах Юта и Техас в США, а также в России и Польше. Сырой озокерит для освобождения от посторонних включений расплавляют и промывают водой, а затем кислотой, и отбеливают специальной отбеливающей глиной (фуллерова земля). Товарный озокерит бывает черным, зеленым, желтым или белым, в зависимости от степени отбеливания. Очищенный озокерит плавится при более высокой температуре (от 65° C до 80° C), чем парафин; он почти полностью состоит из высокомолекулярных углеводородов. Кислоты и щелочи на озокерит не действуют. Он прочно удерживает масла и другие добавки. Озокерит нерастворим в летучих спиртах, но растворяется в бензоле, керосине и других углеводородах. Церезин - смесь насыщенных, в основном алифатических, углеводородов С36 - С55 - получают смешиванием озокерита с парафином или микрокристаллическим парафиновым воском. Товарный церезин плавится при температурах от 54° C до 77° C в зависимости от количества и сорта парафина, использованного в качестве добавки; применяется в производстве мастик для полов и обувных кремов, для изготовления свечей, покрытий для бумаги, водостойких пропиток, цветных карандашей и копировальной бумаги. Горный воск занимает промежуточное положение между растительными и минеральными восками, получают его из лигнитов (бурых углей). Окраска неочищенного горного воска варьирует от бурой до черной. Для очистки его промывают кислотой и обрабатывают отбеливающей глиной. Очищенный горный воск слегка окрашен и при нагревании пахнет битумом или асфальтом. Он хрупок и тверд, устойчив к царапанью, приближаясь в этом отношении к карнаубскому воску. Благодаря этим свойствам, горный воск применяют в полировальных составах, для производства свечей и для повышения температур плавления более мягких восков.
Удельный вес пчелиного воска находится в пределах от 0,960 до 0,972 г/смз, а точки плавления — от 61,6 до 62,7'. Все другие виды воска характеризуются более низкой точкой плавления. Пчелиный воск — некристаллическое вещество, непроницаемое для влаги. Он применяется во многих отраслях промышленности.
В разгар медосбора или в другой период при теплой погоде и усиленном подкармливании пчел сахарным сиропом на второй или третий день кормления между кольцами на нижней стороне брюшка пчелы можно увидеть маленькие жемчужные пластинки воска, напоминающие рыбьи чешуи. Иногда восковые пластинки образуются так быстро, что падают на дно улья в большом количестве. Во время роения пчелы выделяют особенно много воска. Следы воска обычно остаются на ветке, к которой рой прививается лишь на несколько минут.
При откачке 100 кг меда можно получить 1 — 2 кг крышечек. Если вместе с крышечками перетопить кривые и сломанные в процессе откачки соты, а также соты, содержащие слишком много трутневых ячеек, общее количество воска достигнет 3 кг на 100 кг откачанного меда.
Натуральный пчелиный воск может быть фальсифицирован. Фальсификацией воска считают подмешивание к пчелиному воску каких-либо веществ для продажи его как натурального пчелиного. При фальсификации пчелиного воска различными воскообразными веществами растительного, животного, минерального или синтетического происхождения качество его заметно ухудшается, а изготовленная из него искусственная вощина становится непригодной к использованию пчеловодами. Для фальсификации пчелиного воска чаще всего используют церезин, так как по своим физическим свойствам он сходен с воском. Неопытному работнику иногда трудно отличить церезин от натурального пчелиного воска, не говоря об отличиях сплава с церезином. Церезин получают из озокерита и нефти. Температура плавления его выше, чем у натурального воска, а удельный вес ниже. Он белого или желтого цвета, твердой консистенции, зернистый на изломе. Белый церезин без запаха, желтый, плавится при температуре 60-80 °С. По химическому составу церезин резко отличается от пчелиного воска. Он состоит из углеводородов, нерастворим в воде и спирте, легко растворим в бензине. Парафин, получаемый из каменного угля и нефти, по физическим свойствам близок к церезину и отличается от него и пчелиного воска тем, что имеет вид стекловидной массы. При потираний его пальцами появляется ощущение жирности. Обычно парафин продают в виде твердой мелкокристаллической массы серовато-белого цвета, без запаха, несколько жирной на ощупь, температура плавления 44-48 °С, иногда доходит до 56 °С. Из церезина и парафина готовят технический воск. По цвету он не отличается от пчелиного желтого воска, не ломается и не раскалывается даже в холодное время года, а при комнатной температуре режется, имеет ровную, сплошную поверхность. С пчелиным воском он смешивается в любых соотношениях. Кроме минеральных восков, добываемых из озокерита и нефти, при фальсификации пчелиного воска добавляют стеарин, канифоль и другие вещества для придания воску-фальсификату определенной твердости. Все минеральные воски имеют удельный вес меньший, чем у пчелиного воска, и это является характерной особенностью при выявлении фальсификации.
Применение пчелиного воска
Воск является биологически активным продуктом, имеющим высокие бактерицидные свойства, которые не утрачиваются даже после технической переработки. Около 80% получаемого от пчёл воска возвращается обратно в пчеловодство в виде искусственной вощины, которая значительно повышает доходность пчеловодства.
При застывании воск даёт "усадку" такую же, как и чугун. Поэтому в черной металлургии воском проверяют формы, в которых затем отливают части машин, в том числе и пушек.
На оптических заводах воск идёт для гравировки стёкол, для изготовления склеивающих и полировочных мастик.
Авиационная промышленность употребляет воск для изготовления различных пропиточных и покровных эмульсий.
В железнодорожном транспорте воск употребляется для пропитывания кожаных уплотнений в тормозах.
В радио- и телефонной технике воск идёт на изолировку проводов, на изготовление конденсаторов.
Очень большое количество пчелиного воска потребляет кожевенная промышленность при отделке, пропитывании, полировке и окраске кожи. Воск придает коже водоотталкивающие свойства.
Широко применяется воск в электротехнической промышленности, в гальванопластике, для приготовления лекарств (цинковая мазь, пластыри и др.), в кондитерской промышленности, в деревообрабатывающей, полиграфической, автомобильной, стекольной, бумажной, текстильной, лакокрасочной и другие.
Из воска изготавливают церковные свечи.
Противовоспалительные и ранозаживляющие свойства воска позволяют использовать его при заболеваниях кожи и слизистых оболочек. В настоящее время производят конфеты, содержащие воск. Разжевывание их усиливает выработку слюны и желудочного сока и тем самым способствует хорошему пищеварению, укрепляются десны и зубы. Фармацевтические эмульсии и кремовые основы под влиянием воска становятся очень устойчивы, поэтому их готовят разной консистенции - от жидкой до твердой.
Использование в дерматологии. Из воска готовят свечи, бальзамы, эмульсии для лечения ожогов, солнцезащитные кремы и другие лечебные средства.
Разжевывание воска может помочь отвыкнуть от курения.
Использование воска в косметике. Свойства воска как консерванта и компонента, повышающего вязкость, позволяет применять воск очень широко: создание элитной губной помады, теней, кремов и других продуктов для красоты. В косметике используется белый (отбеленный воск). В парфюмерии и при изготовлении мыла используют воск-абсолют (получают с использованием спирта) в качестве ароматической добавки.
Воск также используют для эпиляции. Способ эпиляции воском является самым древним в истории человечества. Ещё египетская царица Нефертити пользовалась им. На её тело наносили тягучее вещество, оно застывало и срывалось вместе с ненужными волосками. Сейчас в качестве тягучего вещества используется воск. В Древней Руси княгиня Ольга избавлялась от ненужных волосков на теле с помощью горячей смолы и воска. В Турции в XIV веке наложницами и жёнами султана Османа Первого были изобретены восковые полоски.