Propolis a jeho fyzikálne účinky na úle

Zloženie a účinky propolisu

Antibiotické, antivírusové a protiplesňové účinky propolisu sú známe a možno ich pripísať aktívnym zložkám jednotlivých zložiek. Propolis (alebo tmelová živica) je včelí zmes mnohých rôznych látok. Hlavnými zložkami sú zhromaždené stromové živice a včelí vosk. Ďalej obsahuje éterické oleje, peľ a sliny. Propolis a včelí vosk slúžia včelám ako stavebný materiál, pričom propolis má vyššiu teplotu topenia vďaka nižšiemu obsahu vosku. Pokrytie stien úľa propolisom ovplyvňuje vlhkosť v úli.

V literatúre nájdete informácie o zložení propolisu nasledovne: Podiel éterických olejov sa zvyčajne uvádza medzi 5 a 10%. Podiel peľu je tiež 5 - 10%. Podiel prírodných živíc sa pohybuje medzi 40 a 70%, podiel vosku medzi 20 a 50%, pričom včely môžu propolis pomocou včelieho vosku zjavne natiahnuť takmer ľubovoľným spôsobom. Prírodný včelí vosk dokonca slúži ako náhrada za tmelovú živicu a má obsah propoplisu 5 - 10%.

Účel a spracovanie tmelovej živice

Putty Bee - Fotografie od Max Westby

Včelí vosk a propolis slúžia včelám ako stavebný materiál na rôzne účely. Príslušné zloženie sa líši v závislosti od zamýšľaného použitia a množstva požadovaného stavebného materiálu. Ako už bolo uvedené vyššie, včely podľa ľubovôle natiahnu propolis voskom. Mám ale podozrenie aj na presný opak: V závislosti od účelu použitia včely včelí vosk pravdepodobne takmer úplne vynechajú: Na tenké aplikácie na veľké plochy a na vyplnenie malých medzier je potrebná nízka viskozita a pevnosť. Tu by bol výhodný nižší podiel vosku. Je ľahké si predstaviť, že také malé množstvá vosku ešte neboli analyzované, pretože propolis zberá včelár tam, kde sa nanáša vo väčšom množstve (napríklad na špeciálne vytvorené mriežky a siete). Oškrabovanie tenkých vrstiev na veľkých plochách by nebolo také produktívne a nevyhnutne by viedlo ku kontaminácii zvyškami dreva. Vyšetrovanie takýchto vrstiev propolisu je plánované na rok 2019.

Difúzia vodnej pary včelím voskom

Čistý včelí vosk má veľmi vysokú odolnosť proti difúzii vodných pár. Podľa štúdie z roku 1993 („Vodná para a kyslík - priepustnosť voskových fólií“, Donhowe & Fennema) je včelí vosk (a ďalšie prírodné vosky) rovnako nepriepustný ako pevné plasty. Sám som preskúmal 5 vzoriek vosku a podľa očakávania som nemohol určiť žiadne zmeny hmotnosti mimo nepresnosti merania. Na základe mojich experimentov môžem povedať, že moje vzorky včelieho vosku majú určite hodnotu μ> 20 000.

Difúzia vodnej pary cez propolis

Tenká vrstva propolisu na povrchoch stien úľa (asi 0,1 - 0,3 mm) umožňuje difúziu vodnej pary. Odolnosť propolisu voči difúzii vodných pár sa veľmi líši, hodnoty stanovené mnou po nastavení skúšky podľa DIN EN ISO 12572 (pozri nižšie) kolíšu medzi μ = 150 a μ = 8500. Dá sa predpokladať, že odolnosť je významne ovplyvnená podielom vosku. Čím vyšší je podiel včelieho vosku, tým vyššia je odolnosť propolisovej zmesi voči difúzii vodných pár.

Zatiaľ som preskúmala vzorky od 4 rôznych včelárov/obchodníkov. Najnižšiu odolnosť proti difúzii vodných pár malo 5 vzoriek od spoločnosti Naturherz. Priemerná hodnota μ vzoriek je 330. Tieto vzorky sú tak priepustné, že interakcia dreva a vlhkosti vzduchu sa spomaľuje iba mierne. Vrstva propolisu s hrúbkou 0,1 mm má približne rovnaký difúzny odpor ako vrstva dreva v hrúbke 0,2 - 1 mm (difúzny odpor dreva sa líši v závislosti od smeru vlákien a vlhkosti dreva). Obsah vosku v týchto vzorkách je taký malý, že sa počas mojich testov tavenia neoddelil od živíc. Nasledovať bude podrobnejšia analýza, ale obsah vosku je určite najnižší zo skúmaných vzoriek.

Najvyššie hodnoty odolnosti boli zistené u 5 vzoriek s najvyšším obsahom vosku: Priemerná hodnota μ = 4400. Aj tu sa vykonáva presnejšia analýza obsahu vosku. Vrstva propolisu s hrúbkou 0,1 mm s touto hodnotou μ by sa asi z hľadiska stavebnej fyziky musela hodnotiť ako „otvorená pre difúziu“. Odolnosť proti difúzii vodných pár by zodpovedala odolnosti 44 cm hrubej vrstvy vzduchu alebo 3 - 15 mm hrubej vrstve dreva. 0,1 mm povlak bočných stien touto zmesou by preto stále umožňoval difúziu vodných pár, aj keď zjavne spomalenú.

Štrukturálny význam a funkcia propolisu v úli

Povrchy pokryté propolisom bránia transportu tekutej vody. Úľ je chránený pred vniknutím vody. Tenký povlak však stále umožňuje difúziu vodných pár. A to sa zvyčajne deje od teplejšej po chladnejšiu stranu. Inými slovami, v mesiacoch, v ktorých včely aktívne nevetrajú (odvlhčujú), vodná para difunduje zvnútra von. V dutinách stromov a drevených úľoch to znamená, že drevo absorbuje vlhkosť z úľa.

Okrem toho existuje ďalší fyzický efekt, ktorý znižuje množstvo kondenzácie v úli:

Propolis zabraňuje kapilárnej kondenzácii na boku včiel

Pomocou jednoduchého fyzikálneho efektu aplikácia propolisu posúva generačný limit voľnej vody v miestnosti včiel z 60–70% relatívnej vlhkosti na takmer 100% relatívnej vlhkosti. Voľná voda je nevyhnutná pre vývoj a šírenie plesní a choroboplodných zárodkov. V prípade hygroskopických stavebných materiálov (napríklad dreva) vedie kapilárna kondenzácia (časť sorpcie) k malému množstvu voľnej vody aj v hygroskopickej oblasti. Kapilárna kondenzácia začína pri relatívnej vlhkosti vzduchu okolo 70-80%. To je tiež dôvod, prečo všetky známe druhy plesní stavebných rastú a daria sa im na dreve z relatívnej vlhkosti vzduchu 80%.

V prípade nehygroskopických povrchov stavebných materiálov dochádza ku kondenzácii iba vtedy, ak je v blízkosti povrchu relatívna vlhkosť 100%. Aplikácia propolisovej vrstvy mení kvalitu povrchu dutiny stromu alebo steny úľa. Povrch už nie je hygroskopický, steny sú vyhladené. Hraničná hodnota pre relatívnu vlhkosť, nad ktorou existuje riziko plesní, sa posúva nahor o 20 - 30 percentuálnych bodov.

Z dôvodu otvorenosti k difúzii (pozri nižšie) môže pod vrstvou propolisu naďalej dochádzať ku kapilárnej kondenzácii, ktorá je pri chemisorpcii a adsorpcii súčasťou sorpčných procesov až do nasýtenia vláknami. Výsledné malé množstvá voľnej vody na stenách pórov dreva sú priamo mumifikované propolisovou vrstvou, takže tu by mal byť pod vrstvou propolisu vylúčený rast plesní.

Experimentálne nastavenie na stanovenie koeficientu difúzneho odporu vodnej pary

Na základe DIN EN ISO 12572 vykonávam merania na rôznych vzorkách propolisu, aby som určil koeficient difúzneho odporu vodnej pary μ. V predchádzajúcom experimente som zistil, že propolisom potiahnuté drevo je priepustné pre difúziu. V súčasných experimentoch sa propolis posudzuje osobitne. Propolis je tvarovaný do tenkej skúšobnej vzorky bez medzier. Na rôznych stranách sa generujú a merajú rôzne relatívne vlhkosti. Rôzne tlaky pár spôsobujú difúziu pár. Materiálové parametre sa počítajú zo zmeny hmotnosti skúšobnej vzorky.

Experimentálne nastavenie na stanovenie obsahu vosku podľa Hogendoorna

Obsah vosku vo vzorkách propolisu je možné určiť jednoduchými prostriedkami. Týmto spôsobom tiež vykonám presnejšiu analýzu svojich vzoriek po Hogendoornovi. Doteraz som vzorky jednoducho rozpustil v sušiarni pri 100 ° C a odvážil som separačné vrstvy.