USO DEL HORNO SOLAR COMO AUXILIAR EN LA RECUPERACIO N DE LA CERA DE ABEJAS

Flavia Lorena Sanchez1 , Alfredo Esteves2 , V. Noelia Quiroga2 1Escuela 8-182 Aida Font, Desagüadero, La Paz, Mendoza

2Laboratorio de Ambiente Humano y Vivienda - INCIHUSA-CCT CONICET Mendoza C.C. 131 – 5500 Mendoza – Argentina. Tel.: 54-261-5244309/10 - aesteves@mendoza-conicet.gov.ar

Recibido 16/08/14, aceptado 27/09/14

Resumen: La demanda de miel a nivel mundial no está satisfecha y en ese escenario Argentina es uno de los principales productores y país exportador (95% de la producción). La región norte de Mendoza, con clima árido, posee bajo rendimiento de miel (10 a 15 kg/colmena/año) pero alta producción de polen, propóleos, cera y abejas, disponiendo de una amplia extensión de terreno incontaminado con flora autóctona melífera. En las escuelas de la zona, se enseña apicultura como emprendimiento productivo-comercial, diseñando estrategias para diversificar la producción y agregar valor. En este trabajo se presenta el horno solar de tacho aplicado para recuperar la cera y separar las impurezas que contiene el panal viejo y lograr, a la vez su limpieza total. Para esto, se diseñó recipiente y filtro para adaptarlo a esta tarea. Se realizaron tres experiencias con 1, 2 y 3 paneles a la vez. Se concluye con que el proceso que demora aproximadamente una hora, con temperaturas de hasta 100°C en el horno y 91°C en la cera, permiten obtener la cera libre de impurezas y el panal completamente limpio. Se observa a esta como una solución especialmente para el pequeño empresario apicultor que puede utilizar el horno solar para cocinar y a la vez, entre comidas, obtener la cera de los panales a medida que los va retirando de las colmenas.

Palabras clave: horno solar, apicultura, cera de abejas

INTRODUCCIÓN

La demanda de miel a nivel mundial no está satisfecha y en ese escenario Argentina es uno de los principales productores de este noble producto y el principal país exportador. El consumo de miel en Argentina es comparativamente uno de los más bajos y se exporta aproximadamente el 95 % de su producción, la cual es reconocida en los mercados externos por su alta calidad.

La apicultura en Mendoza ha ido creciendo en volumen y en calidad: en el último año censado se cosecharon aproximadamente 1.200 toneladas proveniente de unas 70000 colmenas atendidas por 1092 productores, ubicados principalmente en los oasis productivos de la provincia de la zona norte (departamentos de Lavalle, La Paz y Santa Rosa) y de la zona sur (departamentos de San Rafael, General Alvear y Malargüe). El 78% de la miel comercializada corresponden a productores que poseen menos de 50 colmenas. El volumen de producción por colmena es entre 10 y 15 kg/colmena/año en Mendoza (50 kg/colmena/año en la pampa húmeda), con climas principalmente semidesérticos y precipitaciones menores a 250 mm/año. Si bien el rendimiento es menor, la miel producida en la provincia tiene bajo contenido de humedad (4 a 8%) respecto de la producida en otros lugares (16-18% en el litoral o la pampa húmeda) y además tiene como ventajas comparativas la alta producción de derivados como el material vivo (núcleos, reinas etc.) y polen con características distintivas dado el clima seco y la producción de primicias respecto a otras zonas del país.

En este escenario la Escuela 8-182 “Aida Font” de la localidad del Desagüadero ubicada sobre la Ruta Nacional N°7 en La Paz, Mendoza como la Escuela 4-160 “Tito Francia” de la localidad de Jocolí, Lavalle, tienen como proyecto productivo la Apicultura. Tratando de capacitar y motivar a los alumnos a desarrollarla como emprendimiento productivo-comercial, diseñando estrategias para diversificar el consumo de miel y generar los otros productos que se obtienen de las colmenas (polen, propóleos, cera, núcleos de abejas, jalea real, reinas). Así como elaborar subproductos a partir de los anteriores, como caramelos, pastillas, cremas de uso terapéutico y estético, licores, panificados, etc. También concientizar al lugareño que la cría de abejas puede complementarse perfectamente con la principal actividad agropecuaria de la zona: la ganadería caprina y bovina. Ya que las abejas incrementan la producción de frutos y semillas (por la eficiencia con que polinizan las flores), beneficiando a la actividad ganadera en el largo plazo por aumentar la cantidad de plantas usadas como forraje. En este proceso, el trabajo cooperativo o asociativo tiene las mayores posibilidades de éxito en las zonas de secano como son los ambientes donde se encuentran insertas las escuelas mencionadas.

ASADES Acta de la XXXVII Reunión de Trabajo de la Asociación

Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente Vol. 2, pp. 02.01-02.07, 2014. Impreso en la Argentina.

ISBN 978-987-29873-0-5

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La problemática de recuperación de cera

Un recambio adecuado de los panales que se usan dentro de la colmena es una de las principales prácticas apícolas para aumentar la productividad. Los panales donde las abejas crían las nuevas generaciones van cambiando a lo largo de la temporada apícola en varios aspectos. El color va pasando del amarillo al negro debido a los excrementos de las larvas, el depósito de las mudas de las pupas y residuos de propóleos que las abejas nodrizas colocan para crear un ambiente aséptico. También se modifica el grosor de las paredes de las celdas, que va aumentando por el depósito de los residuos antes nombrados, por lo cual, se va reduciendo el volumen de las mismas. Como resultado nacen abejas cada vez más pequeñas y más susceptibles a enfermarse y el apicultor corre el riesgo de perder la colonia, con su correspondiente producción en el

corto plazo.

En la Fig. 1 se puede observar a la izquierda un panal con cera nueva, color amarillo claro, obrado recientemente por las abejas. El de la derecha, es de color marrón oscuro, debido a las sucesivas generaciones de abejas que ha contenido. Como indica Bogdanov (2009), en la Tabla 1, a medida que mayor tiempo de uso tiene el panal en la cámara de cría, se van produciendo transformaciones no favorables. Los datos que se presentan están en función del número de generaciones, entendiendo que la generación se produce cada 21 días (tiempo en que tardan en nacer las abejas obreras).

Generaciones Color del panal

Volumen de celda

Espesor de la pared de la celda

Diámetro de celda

Peso de la abeja

% cera

[cm3] [mm] [mm] [mg] 0-1 Amarillo 0,282 0,22 5,42 123 86-100 2-5 Marrón 0,269 0,40 5,26 120 60 6-10 Marrón oscuro 0,255 0,73 5,24 118 49 13-15 negro 0,249 1,08 5,21 106 46

Tabla 1: Cambios en el panal en función del número de generaciones de abejas obreras (Adaptado de Bogdanov, 2009.)

Normalmente se recomienda sacar 3 panales oscuros por año de la “cámara de cría” e introducir 3 marcos con cera estampada nueva, de esta manera al cabo de tres años se habrán recambiado los 10 panales que contiene la colmena.

Esto requiere, indefectiblemente, que el apicultor tenga que recuperar la cera que se encuentra contaminada en los panales negros para canjearla por cera estampada nueva.

Sin embargo este trabajo tiene cierta problemática que va en detrimento de la cera que puede recuperarse:

• Los apicultores van acumulando los panales negros en algún depósito para poder recuperarlos todos juntos al final de la temporada apícola, en otoño o invierno. En tales depósitos suele proliferar los principales enemigos de la cera: “polilla de la cera” y roedores, ambos hacen estragos en los panales si no se toman precauciones.

Figura 1: panal con cera nueva (izq.); panal utilizado para varias generaciones (Der.) (Adaptado de Bogdanov, S. 2009.)

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• La recuperación se realiza normalmente sumergiendo los panales en un tacho con agua hirviente, calentado con leña o gas, lo cual atrae abejas, por lo que muchos eligen hacerlo de noche y a cierta distancia de lugares habitados. Este método es bastante ineficiente y no permite obtener una cera de buena calidad. Suele ser necesario seguir quitando desechos por raspado, una vez que la cera se enfrió y se formó un bloque compacto. Por otro lado también es necesario seguir limpiando manualmente el marco, en especial alambres y hendidura donde se coloca la

hoja de cera nueva.

Otra forma de obtener cera de abejas es en el proceso de extracción de la miel. Cuando el apicultor quiere extraer la miel de las celdas por centrifugado debe primero quitar la cera de opérculo (Figura 2). Esto es una fina capa de cera que las abejas usan para sellar cada celda cuya miel ha llegado al punto de maduración. Es considerada la más pura. La problemática para separar y purificar la cera de los opérculos no es muy diferente de la de los panales negros. Aunque normalmente los apicultores tienen más cuidados para mantener la calidad ya que es recibida por los fabricantes de cera estampada al 90 % (la de los cuadros negros al 80 %), y además es con la que se pueden elaborar productos cosméticos.

En este trabajo se plantea la incorporación del horno solar al poblador del lugar, el cual, también se ocupa de producir miel. De esta manera, no sólo se aporta una solución ante el problema del proceso de desertificación, generado por consumir la leña necesaria para cocinar, sino también para el apicultor como un uso adicional del horno solar, en el proceso de recuperación de la cera. Se presentan las experiencias realizadas al proponer el uso del horno solar de tacho, como dispositivo para derretir y separar y de este modo purificar la cera de los panales.

Características y composición de la cera de abejas La cera de abejas es un producto de la colmena que las obreras “nodrizas” con de 12 a 18 días de vida la segregan a través de un grupo de glándulas que poseen en la parte ventral de su abdomen. La cera virgen, inmediatamente después de ser secretada, elaborada y formada es color blanca. A lo largo del tiempo de utilizada en los panales va adquiriendo un color más oscuro debido a la incorporación de propóleos, mudas y restos anatómicos. Aunque la cera de abejas puede ser convertida en otros productos como ceras de lustre, depilatoria, cosméticos, etc, la gran mayoría es reciclada por la industria apícola y devuelta a las colmenas como cera estampada.

Figura 3: marco con cera estampada nueva (izq.); bloques de cera luego de ser recuperada por derretimiento (der.).

Figura 2: (izq.) muestra el desoperculado de un panal con miel; (der.) apicultor extrayendo un panal negro de la colmena.

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Su composición es bastante variable, normalmente tiene al menos, 284 compuestos diferentes. No todos han sido identificados pero cerca de 111 son volátiles. Alrededor de 48 compuestos contribuyen al aroma de la cera. Cuantitativamente, los compuestos mayoritarios son monoésteres saturados e insaturados, diésteres, hidrocarburos saturados e insaturados e hidroxipoliésteres (Medici, 2014).

El punto de fusión no es constante ya que la composición varía levemente según su origen. Varias farmacopeas establecen un rango de 61-66ºC, o más comúnmente 62-65ºC. La densidad relativa a 15ºC es 0.958-0.970 g/cm3. La cera es un material inerte con alta plasticidad a temperatura relativamente baja (alrededor de 32ºC). Es también insoluble en agua y resistente a varios ácidos, pero es soluble en la mayoría de los solventes orgánicos tal como éter, bencina, benzol, cloroformo, etc. y después del calentamiento, en alcohol y ácidos grasos.

Conceptos a tener en cuenta para la producción de cera de calidad: el calentamiento prolongado puede dañar la cera y oscurecer su color. La cera no debería ser calentada en contenedores hechos de acero, aluminio, zinc o cobre porque estos metales hacen que se oscurezca. El acero inoxidable es el más adecuado. Los panales que contengan miel fermentada no deben derretirse para evitar que la cera tome el olor. Los esporos de Paenibacillus larvae (causantes de una de las enfermedades más graves por provocar la podredumbre de las larvas de abejas) son resistentes al calor y no se los mata hirviendo normalmente la cera. Sólo el calentamiento bajo presión (1400 hPa) a 120ºC por 30 minutos mata a todos los esporos (Machova, 1993). Pueden aparecer emulsiones agua-cera si se utiliza agua dura. Si aparece alguno de estos problemas, se debe usar agua con un bajo contenido mineral.

USO ALTERNATIVO DEL HORNO SOLAR

Los hornos solares son dispositivos que permiten la cocción de alimentos, tanto de base seca como de base húmeda. Estos se van extendiendo principalmente hacia aquellos lugares donde conseguir la energía constituye un problema. A través de diversos programas y proyectos han sido extendidos, tanto en la divulgación de sus ventajas y características como en su armado y manejo para tender al uso permanente.

Existen varios modelos de hornos solares que pueden ser utilizados como artefactos que permitan la fusión de la cera y limpieza de los marcos. Podría ser factible utilizar el horno solar de cubierta inclinada (Esteves et al., 2003), horno de cubierta horizontal (Esteves, 1998), horno solar de tacho (Saravia et al., 2003). En este caso, ha sido utilizado el horno solar de tacho, dada la simpleza de su armado y facilidad para conseguir los materiales.

A través del uso del mismo, se puede observar la posibilidad de utilizarlo alternativamente como elemento que produce calor con temperaturas del orden de alrededor de 100°C. Es así que se propuso como elemento pasteurizador de agua o de leche de cabra. En este trabajo se presenta la posibilidad de uso del horno solar como derretidor de cera de abejas, es decir, para aquél apicultor de bajos recursos, que requiere de tecnología en lo posible integrada como apoyo a su tarea diaria en la producción de miel y con el doble propósito de incorporar al horno en la cocción de alimentos.

Uso del horno solar como recuperador de cera de abejas Dado que el horno solar genera un calor suave y envolvente en toda la cámara de cocción, resulta posible de utilizar para otorgar a los panales la temperatura suficiente para el derretimiento de la cera, proceder a su recuperación y ayudar además en la limpieza de los marcos. Con la ventaja que todo esto se puede hacer en días soleados de casi cualquier época del año y en la medida que se van retirando los panales de la colmena, sin que pasen mucho tiempo en los depósitos evitando de este modo pérdidas por la acción de la polilla y/o roedores.

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Con el objeto de estudiar las posibilidades del horno solar de adaptarse para la recuperación de la cera de los panales ya utilizados, se procedió a realizar las siguientes acciones:

1- Fabricación de un recipiente en el cual entraran los panales de manera holgada para poder incorporar un filtro con el que fuera posible retener las impurezas. Las medidas del mismo son de 55 cm de largo, 30 cm de ancho y 6 cm de profundidad. (Ver Fig. 4). Tiene un borde en todo alrededor del mismo para evitar el vuelco de la cera y un diseño que permite verter luego la cera líquida en un recipiente (molde) donde se dejará enfriar y se desmoldará.

2- Fabricación de un filtro para retener las impurezas, realizado con tela mosquitero de aluminio, utilizando doble hoja de modo de reducir el paso para poder retener la mayor cantidad de elementos sólidos que posee el panal.

3- Incorporación de termocuplas tipo T, para medir la marcha de la temperatura, tanto en el recipiente como en el filtro.

Una vez cumplimentado el paso 3, se procedió a realizar la operación de calentamiento, registrando temperaturas dentro del horno, en el recipiente y en el filtro. Además se toman los datos de temperatura, humedad relativa, radiación solar, velocidad y dirección de viento correspondiente al aire circundante al horno solar. Las temperaturas en el interior del horno se registran en sensores HOBO para termocupla, la radiación solar con solarímetro Kipp y Zonen CM5, la velocidad y dirección de viento con estación meteorológica Davies.

Experiencias realizadas Se realizaron 3 experiencias, una colocando un panal, otra colocando 2 panales y la última colocando 3 panales. La Fig. 6 muestra las curvas de la marcha del ensayo para el caso de incorporar dos panales. La misma corresponde al mes de marzo de 2014. Se puede observar que la diferencia entre la temperatura de la cera difiere de la temperatura del aire siendo menor en la temperatura de la cera (Fig. 6). En el momento en que se juntan ambas curvas, denota la temperatura del aire interior ya que el sensor que estaba incrustado en la cera, al derretir quedo el mismo midiendo la temperatura del aire. Luego, alrededor de los 15 minutos de comenzado el ensayo, se abrió el horno y rápidamente se reubicó el sensor. Luego, hay un período de derretimiento de todo el contenido de cera del panal en el cual, la temperatura sube hasta llegar a cerca de 96ºC en la cera (100ºC en aire). Se puede observar que la temperatura exterior se mantiene alrededor de 32ºC prácticamente constante.

Figura 4: foto del horno solar de tacho, foto del recipiente para recoger la cera del panal con la cera de uno de ellos

Figura 5: vista del horno solar con el panal y sensores incorporados; (der.) vista del panal luego de extraer la cera

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Al cabo de todo ese tiempo, se pudo constatar que la totalidad de la cera se fundió y se recogió en el recipiente especialmente diseñado. Este proceso se llevó a cabo en alrededor de 1 hora, lo cual, lo hace factible de realizar luego de la preparación de la comida, al mediodía. En ese lapso, es posible que se realice mientras se está almorzando, generando un uso muy eficiente de estos sistemas.

En las experiencias realizadas se pudo constatar que el peso de cada panal difiere dado por un mayor o menor ataque de la polilla, la que va reduciendo considerablemente la masa del panal.

Peso inicial del panal Peso final Peso de la cera recuperada Experiencia N°1(1 panal) 555 gr 205 gr 65 gr Experiencia N°2 (2 panales) 475 gr 280 gr 60 gr Experiencia N°3 (3 panales) 450 gr 385 gr 46,7 gr En la experiencia 3 se observa que quedaron mayor cantidad de residuos en el panal, dada la dificultad de poder desprenderse de la estructura de alambres. Se estima que la diferencia entre el peso inicial y la suma de los residuos más la cera recuperada se debe a: los compuestos volátiles de la cera; la imposibilidad de sacar el 100% la cera de la bandeja recolectora; cuando se coloca más de un panal es más dificultoso retirar toda la cera.

Se constata que en el caso de colocar 1 o 2 panales, los marcos quedan limpios siendo sólo necesario repasar los alambres y el canal donde se engancha la cera estampada nueva, sin esfuerzo.

CONCLUSIONES

Es interesante notar que se requiere realizar aportes para la pequeña industria, particularmente las microindustrias, que a través de los sistemas solares pueden beneficiarse, bajando la incidencia que el costo de la energía tiene en la fabricación que ellas llevan a cabo. En este caso, se trata de un aporte a la industria apícola, en la cual, como se menciona, la gran parte de los productores se encuentran atomizados en emprendimientos de menos de 50 colmenas.

El uso del horno solar, es una opción para generar cocción de alimentos y aquí se puede observar las posibilidades que tiene para recuperar de cera de abejas, evitando pérdidas innecesarias, problemas para calentamiento de grandes cantidades de agua (usualmente tachos de 200 litros calentados con leña), para poderla extraer de los panales. Además al realizarla casi inmediatamente de quitar los panales, se evita su deterioro por invasión otros insectos y/o roedores, manteniendo la sanidad y el rendimiento.

El horno solar permite en el tiempo de 1 hora, generar el derretimiento de la cera de 2 panales, que puede combinarse sin problemas con el uso del horno solar para cocinar. Además se produce una limpieza total del marco del panal, de modo que no requiere luego hacer un proceso físico de limpieza que resulta bastante problemático. Por otro lado se logra alta eficiencia en la recuperación de cera, disminuyendo el costo productivo de tener que comprar más cera estampada cada año. Se genera

Figura 6: temperaturas registradas en el proceso de recuperación de dos panales.

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de este modo un uso alternativo del horno solar apto para ser transferido a los alumnos de las escuelas técnicas a través del espacio curricular del proyecto productivo.

AGRADECIMIENTOS

Se agradece a la Secretaría de Ambiente y Desarrollo Sustentable de la Nación el aporte del financiamiento necesario para la realización de este trabajo.

REFERENCIAS

Bogdanov, S. (2009). Bees Wax: productions, compositions, properties and control. BeesWax Book. Bee Product Science. September 2009. Rusia.

Bustos Herrera M. (2007). La miel mendocina por más calidad. Rev. La Bolsa. Ed. Bolsa de Comercio de Mendoza. Fecha consulta: 08/2014. http://www.bolsamza.com.ar/articulos/revistas/2007/julio/miel.pdf

Esteves A., (1998). Horno solar de cubierta horizontal. Rev. AVERMA N°2. Salta. Argentina. Médici S. (2014). Cera de Abeja: composición, Características físico-químicas, Control de calidad y exigencias del mercado

externo. Noticias Apicolas. www.noticiasapicolas.com.ar Saravia L., Caso R., Fernández C. (2003). Cocina solar de construcción sencilla. Rev. AVERMA N° 7, N°1, Secc. 3, pp. 13-

17. Salta. Argentina.

ABSTRACT

Today world honey demand is not satisfied. Argentina is one of the principal producer country and the main exporting country too (95% of its production is exported). The northern region of Mendoza, with an arid climate, has low efficiency in honey production (10-15 kg / hive / year) but has high production of pollen, propolis, wax and bees. Another this region has a wide and extended land with uncontaminated native flora for honey production. In schools of this area, the beekeeping is issued as a productive-commercial enterprise, developing strategies to diversify and add more value to the local production. In this paper the cum solar oven is applied to recover the wax from old honeycomb and separate at the same time the impurities. It is possible to achieve total cleaning of honeycomb too. One vessel with filter was designed and buit to made this task. Three experiences with 1, 2 and 3 combs at a time were performed. It is concluded that the process takes about an hour, with temperatures up to 100 ° C in the oven to 91°C in the wax. It is possible to obtain wax free of impurities and completely clean nappy. This appears as a solution for the small businessman beekeeper who can clean diapers as they remove them from the hives.

Keuwords: solar oven, apiculture, bees wax.

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