Przejdź do treści

Lista wynalazków

Prezentacja wynalazku

WAXO - innowacyjny analizator wosku

autorzy: Gagoś Mariusz, prof. dr hab. Wawryszczuk Jan, dr Pietrow Marek, dr

Przedmiotem wynalazku jest przenośne urządzenie elektromechaniczne pozwalające na wykonanie analizy wosku, np. pszczelego, pod kątem obecności dodawanych zanieczyszczeń. Urządzenie pozwala w szybki, a jednocześnie stosunkowo tani sposób ustalić jakość badanego wosku, w szczególności wosku pszczelego, pod kątem obecności sztucznych domieszek i ocenić jego przydatność, w szczególności w gospodarce pasiecznej.

Zasada działania urządzenia została opisana w trzech międzynarodowych zgłoszeniach patentowych, którego autorami są pracownicy Uniwersytetu Marii Curie-Skłodowskiej. Proces konstrukcyjny urządzenia polegał na stworzeniu układu wnikającego bezpośrednio w próbkę i pozwalającego uzyskać informacje o jej właściwościach fizycznych, co pozwala ustalić podobieństwo do wosku naturalnego.
Skala problemu zafałszowań wosku: już w latach 50-tych dwudziestego wieku zauważono ścisłą zależność pomiędzy jakością wosku służącego do wyrobu węzy, a ilością wychowywanego czerwiu (larw pszczelich), a co za tym idzie siłą rodzin pszczelich. Problem ten został zmarginalizowany. Jednak spostrzeżenie staje się niezwykle aktualne, zwłaszcza w świetle raportu Komisji Europejskiej ds. Zdrowia i Bezpieczeństwa Żywności z 2018 roku (Report European Commission 2018), który wykazał, że zafałszowanie wosku stearyną, parafiną oraz tłuszczem palmowym wpływa negatywnie na rodziny pszczele. Wykazano bowiem, że zawartość w węzie kwasu stearynowego w ilości większej o 15-35% w stosunku do stężenia w czystym wosku, powoduje zamieranie nawet 70% larw wychowywanych w plastrach odbudowanych na tej węzie (Raport European Commission 2018). Współcześnie problem ten nie został dotychczas zbadany, a lakoniczne dane dotyczące wpływu zafałszowania węzy stearyną na biologię rodziny pszczelej zawiera jedynie wyżej wymieniony raport. Prowadzone były natomiast nieliczne badania dotyczące wpływu parafiny. Nie stwierdzono negatywnego wpływu zawartości parafiny w węzie na przeżywalność czerwiu.
Problem zafałszowań jest ważny także dlatego, że wosk pszczeli, zaraz po miodzie, jest jednym z najważniejszych produktów pszczelich wykorzystywanym nie tylko w pszczelarstwie, ale także w wielu gałęziach przemysłu (farbiarskim, zbrojeniowym, metalurgicznym, farmaceutycznym czy kosmetycznym). Od lat utrzymuje się wzrostowa tendencja niedoboru wosku zarówno w pszczelarstwie jak i w innych gałęziach przemysłu. Wpływa to znacząco na jego cenę. Uwarunkowania ekonomiczne - deficyt surowca i jego wysoka cena sprawiają, że gwałtownie spada jakość wosku. Dzieje się tak za sprawą dodawania do wosku znacznie tańszych substancji takich jak: węglowodory obcego pochodzenia (parafiny), stearyna, łój, czy tłuszcz palmowy.
Fałszowanie wosku stało się nagminne, ponieważ nie istnieją procedury nakazujące rutynową kontrolę jakości wosku jako surowca wprowadzanego na rynek. Badania Bogdanova (2016), Svečnjak i innych (2015) dostarczają w tej kwestii alarmujących danych. Wzrasta też świadomość problemu i stąd pojawia się potrzeba kontroli wosku pszczelego obecnego na rynku.

Działanie urządzenia WAXO
Skonstruowane urządzenie sterowane jest mikrokontrolerem, którego działanie wykorzystuje różnice szeregu fizycznych własności wosków. Na podstawie mierzonych parametrów możliwe jest odróżnienie wosków naturalnych (jednak pochodzących od różnych producentów) od wosków domieszkowanych typowymi substancjami spotykanymi w gospodarce pasiecznej. Nowością jest sposób podejścia do porównawczego badania wosku. Dotychczasowe metody stosują szczegółową analizę laboratoryjną wosku pod katem wybranej właściwości (obecności danej substancji, czy wartości temperatury topnienia), przy czym dana własność może ale nie musi odróżniać wybraną parę wosków. Porównanie czasami wymaga wiec użycia odmiennych technik, co wydłuża czas badania, zwiększa jego koszt i zmniejsza jego dostępność dla nabywców wosku, jakimi są pojedynczy pszczelarze i koła pszczelarskie. Konstrukcja prezentowanego urządzenia pozwala wyznaczyć parametry, które zależą jednocześnie od szeregu cech fizycznych wosku i które pozwalają zgrupować woski naturalne jako rodzinę wosków podobnych względem badanych własności i odróżnialna od szerokiej gamy wosków domieszkowanych.

Urządzenie WAXO bada właściwości fizykochemiczne niewielkiej próbki wosku umieszczonej w stabilizowanej termicznie komorze pomiarowej urządzenia. Podczas pomiaru ruchomy element mechaniczny zagłębia się stopniowo w próbkę dzięki mechanizmowi precyzyjnie kontrolującemu jego parametry robocze. Wynik badania wyświetlany jest na panelu przednim urządzenia w postaci prostego komunikatu informującego o jakości wosku (wosk właściwy, wątpliwy lub zafałszowany). Budowa urządzenia ogranicza do minimum konieczność jego obsługi. Wykonanie pomiaru wymaga jedynie umieszczenia próbki w gnieździe i włączenia przycisku START. Cykl pracy urządzenia wykonywany jest automatycznie i kończy się automatycznym doprowadzeniem elementów urządzenia do stanu potrzebnego do wykonania następnego pomiaru oraz wyświetleniem wyniku. Zarówno budowa urządzenia i jego funkcja polegająca na ogólnej ocenie jakości badanego wosku, jak również niski koszt produkcji czynią go użytecznym i atrakcyjnym dla producentów węzy pszczelej oraz poszczególnych pszczelarzy. Możliwość dokonania szybko pomiaru jakości wosku jest niezwykle użyteczne w trakcie każdej operacji zakupu wosku, co pozwala ocenić jego jakość zarówno w handlu detalicznym jak i hurtowym.

Innowacyjność urządzenia
Urządzenie i technologia WAXO jest unikatowym w skali globalnej rozwiązaniem, umożliwiającym szybką, tanią i skuteczną weryfikację jakości wosku. WAXO jest interdyscyplinarnym, łączącym kilka gałęzi nauki wynalazkiem, którego użyteczność została potwierdzona podczas prezentacji w środowisku pszczelarskim. Rozszerzając grupę docelową o firmy branży spożywczej, kosmetycznej i farmaceutycznej, będzie wyjątkowym, nieporównywalnym z innymi rozwiązaniami uzupełnieniem oferty urządzeń badawczych.

Obecnie badania jakości wosków odbywają się przy użyciu specjalistycznego, stacjonarnego sprzętu analitycznego, który znajduje się w niewielu laboratoriach krajowych. W praktyce producenci węzy pszczelarskiej oznaczają dla wybranej partii wosku tzw. liczbę kwasową i liczbę zmydlania, które wyznaczane są niekiedy przez laboratoria zagraniczne. Ze względu na względnie wysokie koszty badania oraz stosunkowo długi czas oczekiwania na wynik pszczelarze pozyskujący wosk ze swoich pasiek opierają się na pobieżnej analizie organoleptycznej kupowanego na własny użytek wosku.

Zgodnie z naszą wiedzą i w odniesieniu do rozmów z producentami produktów woskowych, brak jest na rynku urządzeń, które w szybki i tani sposób pozwoliłyby ocenić jakość wosku. Wosk pszczeli jest naturalnym materiałem o unikalnych właściwościach i jako taki jest przystosowany do wspierania prawidłowego rozwoju rodziny pszczelej począwszy od składanych przez matkę pszczelą w woskowych komórkach jaj poprzez fazy larwalne, aż do wygryzienia się imago. Czerw pszczeli, aby przetrwał musi mieć zapewnioną odpowiednią temperaturę wosku ~36oC, niezależnie od temperatury na zewnątrz ula. Pszczoły robotnice rozgrzewają wosk do odpowiedniej temperatury, a jego bardzo duża pojemność cieplna zapewnia powolne oddawanie ciepła do otoczenia. Dodatki typu stearyna czy parafina posiadają znacznie mniejszą pojemność cieplną niż wosk pszczeli, co skutkuje tzw. przeziębieniem czerwiu i jego wymieraniem. WAXO wykrywa te różnice.

Metoda GC-MS bazuje na badaniu liczby węglowodorów i dlatego można za jej pomocą wykryć tylko dodaną do wosku parafinę (informacja z laboratorium badającego jakość wosku). Dodatek innych niż węglowodory komponentów ta metodyka niestety nie wykrywa. WAXO nie wykrywa poszczególnych substancji domieszkujących, jednak dodatek praktycznie każdej ze stosowanych, która zaburza właściwości fizyczne. Zdarzyło się kilka przypadków wosków zakwalifikowanych jako dobre po przebadaniu metodą GC-MS natomiast WAXO wskazał, że woski te nie spełniały oczekiwanych parametrów.

Urządzenie i technologia WAXO jest unikatowym w skali globalnej rozwiązaniem, umożliwiającym szybką, tanią i skuteczną weryfikację jakości wosku. Pomiar innymi metodami, takimi jak określenie liczby zmydlania i liczby kwasowej nie odpowiadają na pytania jakie związki i w jakim stopniu zanieczyszczają wosk. Prezentowana tu metoda również nie jest w stanie określić rodzaju substancji zanieczyszczającej wosk (w przeciwieństwie do części metod analitycznych, jak GC-MS lub FTIR wymagających jednakże kosztownego sprzętu umieszczonego w laboratorium) a opiera się na fakcie, że modyfikacja szeregiem substancji wykorzystywanych do fałszowania wosku, już począwszy od niskich ich stężeń, znacznie zmienia właściwości fizyczne wosku.
Unikatowa konstrukcja urządzenia pozwala na rejestrację względnej różnicy właściwości badanego wosku od właściwości wosku naturalnego. Ze specyfiki urządzenia wynika, że na wynik ma wpływ jednocześnie szereg parametrów fizycznych wosku.

Zaletą proponowanej analizy jest niewielki koszt badania sprowadzający się do ceny urządzenia, stosunkowo krótki czas pomiaru (kilka minut) oraz możliwość pomiaru przez niewielkie, przenośne urządzenie.
Proponowane urządzenie pozwala na prostą kontrolę jakości wosku lub jego produktów (węzy) np. w skupie, a w konsekwencji przyczyni się do polepszenia kondycji pszczelich rodzin oraz pozwoli zmniejszyć straty w produkcji miodu wynikłe z niewłaściwej nadbudowy węzy przez pszczoły lub z powodu jej spływania.

Korzyści WAXO:
krótki czas pomiaru, przenośność urządzenia nie wymagającego laboratorium, niski koszt jego budowy, prosta interpretacja wyniku, szerokie spektrum domieszek traktowanych tą metodą (jej rodzaj nie wymaga przestrojenia).

Urządzenie jest na najwyższym, 9 poziomie gotowości technologicznej.

Wynalazek został wielokrotnie nagrodzony i otrzymał następujące wyróżnienia:
Złoty medal na Europejskich Targach Kreatywności i Wynalazczości Euroinvent 2020 w Iasi, w Rumunii
Złoty medal na XIII Międzynarodowych Targach Wynalazków i Innowacji INTARG 2020
Nagroda Ministra Funduszy i Polityki Regionalnej, Małgorzaty Jarosińskiej-Jedynak za wynalazek o najwyższym poziomie gotowości technologicznej TRL zdobyta XIII na Międzynarodowych Targach Wynalazków i Innowacji INTARG 2020

Giełda wynalazków

Ochrona własności intelektualnej

Patent - zgłoszony

poziom gotowości technologicznej

TRL 9 pełne wdrożenie przemysłowe

Polski
English
Facebook
youtube