ES2202738T3 - Sustancias que mimetizan cera de abejas y metodo de produccion de colmenas. - Google Patents

Sustancias que mimetizan cera de abejas y metodo de produccion de colmenas.

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ES2202738T3
ES2202738T3 ES98204445T ES98204445T ES2202738T3 ES 2202738 T3 ES2202738 T3 ES 2202738T3 ES 98204445 T ES98204445 T ES 98204445T ES 98204445 T ES98204445 T ES 98204445T ES 2202738 T3 ES2202738 T3 ES 2202738T3
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Jean Paul Remon
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Abstract

Uso de una sustancia sintética o semisintética que mimetiza cera de abejas para un accesorio de apicultura, comprendiendo la sustancia mimética una cera microcristalina caracterizada porque la cera microcristalina contiene cadenas de carbono con una longitud media de 33 +- 4 átomos, y con más preferencia de 33 +- 3 átomos, siendo la longitud más preferida la de 33 +- 2 átomos.

Description

Sustancias que mimetizan cera de abejas y método de producción de colmenas.
La presente invención se refiere a componentes de apicultura tales como bases de panal, panales artificiales, tapas de colmena, tableros inferiores de colmena, excluidores de reinas, jaulas de reina, copas celda, y cualquier otro elemento y superficie que se utilicen en una colmena y a los que pueden acceder las abejas. La presente invención se refiere asimismo a un procedimiento de explotación de colmenas.
Antecedentes técnicos
Las abejas, como cualquier otro ser viviente, pueden padecer enfermedades, plagas e infestaciones de parásitos. La producción comercial de miel requiere cuidar la salud de las colonias de abejas a fin de mantener la producción y de poder proporcionar asimismo miel de buena calidad. En cuanto al tratamiento de las enfermedades que pueden padecer las abejas, se suelen utilizar actualmente sustancias solubles en grasas, por lo que se produce un incremento en la acumulación de residuos en las ceras de abejas que se comercializan a nivel industrial. Se trata de un problema que se agrava cada vez más cada temporada, debido a que los cuidadores de abejas suelen guardar la cera de un año a otro y reutilizar una y otra vez la cera fundida. Además, si se utilizan ceras de abejas procedentes del extranjero, pueden propagarse patógenos como en el caso demostrado del Paenibacillus larvae causante de la loquera americana en colonias de abejas.
Las colonias de abejas infectadas por el ácaro Varroa Jocobsoni han de eliminarse inevitablemente a no ser que el cuidador de abejas haya tomado las medidas oportunas contra esta plaga. Un procedimiento de control consiste en pulverizar, espolvorear o fumigar el interior de la colmena con acaricidas, presentando dicho procedimiento una eficacia del 80 hasta el 90% según los informes presentados. Con el fin de alcanzar una eficacia incluso mayor, la patente DE-A-341 7674 sugiere introducir el acaricida en la base de cera que utilizan las abejas para elaborar el panal final. Un problema que aparece con esta técnica es que al reutilizarse generalmente la cera de abejas de un año a otro, se van incrementando con el tiempo los niveles de productos químicos, como insecticidas, fungicidas y antibióticos, que se encuentran en la cera. Además, existe el peligro de que las sustancias químicas utilizadas para repeler insectos acaben introduciéndose en la miel y en la cadena de alimentos de consumo humano, así como en las velas fabricadas con cera de abejas. Además, la exposición prolongada de insectos, bacterias y hongos a insecticidas, fungicidas y antibióticos tiene el efecto de seleccionar y favorecer aquellos insectos, bacterias y hongos que se hacen resistentes por mutación. Es un hecho actualmente bien conocido de que el incremento en el uso profiláctico de insecticidas, fungicidas y antibióticos implica un aumento en la resistencia a dichos productos químicos, por lo que la industria farmacéutica se encuentra perpetuamente compitiendo con las resistencias que se están desarrollando. Como resultado se aplican estrategias de tratamiento muy conservadoras a la hora de utilizar insecticidas, fungicidas o antibióticos muy potentes. Sin embargo, cuando estos productos químicos se utilizan únicamente en casos manifiestos de infección o infestación, existe la posibilidad de que no se erradique al 100% la peste o enfermedad. Esto significa que la peste o enfermedad en cuestión puede reaparecer al año siguiente y afectar de nuevo las colonias de abejas. Se trata de un problema asociado a las ceras de abejas que requiere una solución desde hace ya bastante tiempo.
El éxito que logra una colonia de abejas habla claramente en favor de la cohesión de individuos en actividades sociales: nada más que 50 abejas forman una agrupación, con o sin reina, y el mismo número de abejas es suficiente para la construcción de un panal. La agrupación proporciona un mecanismo para regular la temperatura del nido, mientras que una serie de interacciones químicas y táctiles intervienen en gran parte del comportamiento de la colonia. Los panales son el resultado de unos estímulos que actúan sobre las abejas a la vez que proporcionan a su vez estímulos directos sobre las abejas. En primer lugar, las abejas elaboran (mandibulan) la cera modificándola para obtener una cera de consistencia, resistencia y flexibilidad aceptables para la construcción del panal. Las propiedades de manipulación de la cera y su empleo final se ajustan a las condiciones térmicas del nido. Un problema que aparece en las colmenas explotadas comercialmente tiene relación con la estabilidad mecánica que ofrecen las bases de cera fabricadas por el hombre y que utilizan las abejas transformándolas en el panal final. Cuando la temperatura de la colmena se aproxima a la temperatura de fusión de la cera (aproximadamente de 62ºC), disminuyen las propiedades mecánicas de la cera, lo que puede implicar el hundimiento o colapso del panal. Se han realizado varios intentos con el fin de incluir núcleos más estables en las bases de cera, como, por ejemplo, núcleos de papel, aluminio o plástico, recubriendo dichos núcleos con una capa delgada de cera de abejas. Por ejemplo, se puede aplicar la cera de abejas sobre una tela metálica, una esterilla de fibra de vidrio (DE-A-4011168) o sobre una tabla de fibra (US 1.672.853). Una razón por la que se proporcionan bases de panal artificiales es que la energía generada con el alimento disponible puede invertirse entonces en la producción de miel en lugar de en la producción de cera, aumentándose por consiguiente la producción de miel. A pesar de estos intentos de utilizar materiales artificiales o naturales en las colmenas, las bases utilizadas actualmente consisten aún generalmente en placas delgadas de cera de abejas que se sostienen con alambres y que se montan en marcos de madera. Unas depresiones hexagonales troqueladas o moldeadas por los dos lados sirven de puntos iniciales en los que las abejas inician la formación de celdas de panal. Una desventaja, que aparece con la introducción de materiales duros en el núcleo de las bases, es que las abejas resitúan frecuentemente la cera tanto sobre una base como entre distintas bases. Esto implica que las tiras de cera pueden llegar a soltarse cuando las abejas han extraído cera en la cantidad suficiente como para dejar el material subyacente expuesto al aire.
Se ha intentado utilizar materiales plásticos para la fabricación de las bases. Por ejemplo, la patente US 1.282.645 describe el uso de baquelita para la fabricación de una base. Sin embargo, los datos de seguimiento presentados no indican claramente si se llegaron a formar satisfactoriamente panales sobre dicho material de baquelita. Por lo que se sabe, se recubrió la baquelita con una capa de cera de abejas, pero el olor de ácido carbólico no pudo enmascararse completamente con la cera y cuando las abejas llegaron a atravesar por roedura la capa de cera, éstas fueron repelidas. En la patente FR-A-1035428 se da a conocer el uso de ceras microcristalinas para la fabricación de una base, pero no se deja constancia de sí la composición utilizada presenta también propiedades miméticas. Se ha propuesto más recientemente, en la patente US 4.992.073, el uso de una mezcla de 7,5 a 15% en peso de cera de abejas con un copolímero de polipropileno. Al incluir la mezcla cera de abejas, la base no es completamente sintética, por lo que este procedimiento conocido no elimina la reutilización de ceras contaminadas. Un problema similar se da con la mezcla de cera de abejas propuesta en la patente US 1.582.605, en la que la base se fabrica con cera vegetal mezclada con cera de abejas, siendo la capa exterior preferentemente de cera de abejas. Dicha patente considera que una cera vegetal apropiada es la cera de carnauba y que una mezcla satisfactoria es la compuesta de 30% de cera de carnauba y 70% de cera pura de abejas.
A pesar de las múltiples propuestas de bases sintéticas o parcialmente sintéticas, los resultados obtenidos no son completamente satisfactorios y la fabricación de bases se sigue realizando actualmente de forma muy similar a como se realizaba hace unos cien años. Las bases no deben ser, para que las abejas las acepten, ni muy gruesas, ni muy duras. Las bases delgadas deben comprender sin embargo una estructura sólida y deben ser capaces de soportar un panal completamente formado y lleno de miel a las temperaturas que suelen encontrarse en una colmena, p.ej., de 35-37ºC. Los materiales utilizados deben ser asimismo económicos a fin de que las bases sean económicamente viables. Las bases pueden encontrarse también sometidas a cargas térmicas y mecánicas adicionales durante los procesos de extracción de miel y los de esterilización posteriores a la extracción, siendo éstos unos procesos que suelen realizarse a temperaturas elevadas, a las que se funde y elimina toda la cera de abejas que se había aplicado sobre la estructura subyacente. Esto significa que cualquier soporte interno de la base (p.ej., alambres) ha de recubrirse de nuevo con cera de abejas, lo que implica un incremento de los costos de la base final. Por último, pero no por ello menos importante, las abejas deben aceptar también el material utilizado para la fabricación de la base.
Hay otro aspecto de la vida en una colmena que incide sobre la elección de los materiales apropiados. Se cree que la comunicación dentro de una colmena se realiza por medio de sustancias químicas que crean un "lenguaje químico". Las feromonas constituyen un grupo de estas sustancias químicas que se denominan a veces "sustancias químicas sociales". Estas sustancias químicas pueden transmitirse en la colmena por contacto, es decir, unas abejas las liberan por frotación sobre la cera y otras abejas las transportan por la colmena. Cualquier material que se encuentra en una colmena ha de soportar este lenguaje. Ningún material extraño debe bloquear, enmascarar o modificar alguno de estos mensajeros químicos a fin de no distorsionar o eliminar comandos importantes del lenguaje.
En la bibliografía de referencia pueden encontrarse frecuentemente unos compuestos denominados "sustitutos de cera de abejas". Estos materiales se utilizan en formulaciones químicas de productos cosméticos o farmacéuticos como sustitutos de la cera natural de abejas. Pero estos sustitutos de cera de abejas no tienen nada que ver con los materiales para colmenas según la presente invención, ni con la apicultura en general. En el nuevo diccionario "Webster's New Internacional Dictionary" se define la palabra "mimético" como "caracterizado por o que presenta mimetismo biológico".
Las ceras obtenidas a partir del petróleo son unas ceras bien conocidas que incluyen tres tipos de hidrocarburos: parafina, cera semimicrocristalina y cera microcristalina. La cantidad y la calidad de la cera separada del crudo dependen tanto de la procedencia del crudo como del grado de refinamiento al que se sometió el crudo antes de realizar la separación de la cera. La parafina y las ceras semimicrocristalina y microcristalina pueden diferenciarse utilizando sus índices de refracción y puntos de congelación según el procedimiento definido en las instrucciones ASTM D 938 o en la norma DIN ISO 2207. Las ceras de petróleo pueden distinguirse además por sus viscosidades. Por ejemplo, la cera semimicrocristalina presenta a la temperatura de 98,9ºC una viscosidad cinética inferior a 10 mm^{2}/s (=cSt), mientras que la cera microcristalina presenta a los 98,9ºC una viscosidad cinética igual o mayor que 10 mm^{2}/s (=cSt).
La cera microcristalina contiene generalmente porcentajes importantes de hidrocarburos distintos a los alcanos normales. Esta cera se obtiene generalmente de la fracción de crudo con el punto de ebullición más elevado. Las ceras microcristalinas presentan propiedades químicas y físicas que se diferencian bastante de las de las parafinas. A las temperaturas correspondientes a sus puntos de fusión, que son muy similares, las ceras microcristalinas presentan un peso molecular muy superior al de las parafinas. Las ceras microcristalinas tienen una estructura cristalina muy delicada, siendo los cristales de tipo aguja fina o plaquitas cortas.
En la fabricación de las ceras microcristalinas convencionales, se desasfalta el "bright stock" o el flujo de fondo de una torre de vacío a fin de obtener un aceite pesado y desasfaltado que se somete seguidamente a un proceso de extracción para eliminar parcialmente los compuestos aromáticos. Las cargas de hidrocarburos, de las que pueden obtenerse "bright stocks" con bajos contenidos de cera, contienen generalmente compuestos aromáticos así como parafinas normales y ramificadas que incluyen cadenas muy largas. Estas cargas suelen hervir en la gama del gasóleo. Las materias primas de carga consisten usualmente en gasóleos de vacío con gamas de temperaturas de ebullición superiores a aproximadamente 350ºC e inferiores a aproximadamente 600ºC, y los aceites residuales desasfaltados presentan usualmente gamas de ebullición superiores a aproximadamente 480ºC e inferiores a aproximadamente 650. También pueden utilizarse como fuentes de carga crudos reducidos de destilación primaria, aceites de esquito, carbón licuado, carbón, destilados de coque, aceites craqueados térmicamente, residuos atmosféricos, y otros aceites pesados. Otras fuentes pueden consistir en mineral de ozoquerita o lignito.
La carga de hidrocarburos se destila típicamente a presión atmosférica para obtener un crudo reducido (residuo) que se destila seguidamente al vacío para obtener una fracción de destilados y una fracción de residuos. La fracción de residuos de vacío puede hidrocraquearse seguidamente utilizando condiciones de reacción estándar y catalizadores en una o varias zonas de reacción. En general, las refinerías procesan por lo menos una fracción de destilados y una fracción de residuos con el fin de producir varias materias primas de base. Por regla general, se refinan varias fracciones de destilados y el residuo de un proceso de destilación al vacío. Estas fracciones se denominan de varias formas en la técnica de la refinería. En particular, la fracción de residuos suele denominarse "bright stock".
El término "cera microcristalina" se refiere generalmente a cera desengrasada (contiene menos de aprox. 5% en peso de aceite) que presenta un punto de fusión de entre aproximadamente 140ºF y 180ºF y que se recupera del aceite extraído y desasfaltado mediante la eliminación de cera y aceite. La cera obtenida con dicho proceso se caracteriza por su color oscuro y poco olor, a la vez que contiene impurezas aromáticas según ensayos de absorción realizados en el ultravioleta. Por consiguiente, hay que refinar más la cera a fin de obtener productos útiles. Por ejemplo, se puede poner la cera microcristalina en contacto con un material sólido absorbente, como la bauxita o la arcilla, para absorber los componentes aromáticos que confieren propiedades poco favorables a la cera.
A lo largo de los últimos años, se han realizado varias mejoras en la refinación de ceras microcristalinas. Los más notables de estos procesos se han orientado hacia la refinación catalítica de la cera en presencia de hidrógeno, conociéndose también estos procesos por la denominación de hidrorrefinación. Por ejemplo, la patente US 3.052.622 da a conocer la captación de residuos de crudo, y la extracción de aromáticos y desasfaltación simultáneas de dichos residuos mediante un proceso "Duo-Sol" con el fin de obtener un residuo ceroso de petróleo que se hidrorrefina seguidamente pasando la cera, en presencia de hidrógeno, por un catalizador de óxido de níquel sobre bauxita. A continuación, se elimina la cera del producto hidrorrefinado mediante un proceso convencional de eliminación de ceras con solvente, siendo el solvente utilizado para la eliminación de ceras tolueno y metiloetilcetona (MEC).
A fin de producir una cera refinada que satisface las normas fijadas por la "US Food and Drug Administration" (FDA) (administración norteamericana de alimentos y fármacos), se refinan adicionalmente las ceras producidas poniéndolas en contacto con un absorbente sólido y sometiéndolas seguidamente a un tratamiento con ácido para alcanzar los requisitos de color, olor y de estabilidad en el color exigidos por la FDA. Por ejemplo, la patente US 4.608.151 da a conocer un proceso para producir cera de alta calidad y de peso molecular elevado a partir de "bright stock" hidrocraqueado y con bajo contenido en ceras. El proceso comprende tres etapas. En la primera etapa, se hidrodesnitrifica el "bright stock" hidrocraqueado y con bajo contenido en ceras utilizando, por ejemplo, un catalizador de hidrotratamiento de níquel-estaño sulfurado o de níquel-molibdeno que incluye una matriz silícea o de alúmina. En la segunda etapa, se procede a hidrorrefinar el "bright stock", que contiene una cantidad reducida de sustancias tóxicas del catalizador, utilizando, por ejemplo, un catalizador de hidrotratamiento de níquel-estaño no sulfurado o de paladio que incluye una matriz silícea o de alúmina. En la tercera etapa, se somete el aceite ceroso a un tratamiento de eliminación de ceras que utiliza un solvente convencional formado por una mezcla de metiloetilcetona (MEC) y tolueno. Se encontró que este proceso de tres etapas proporciona una cera microcristalina de alta calidad y de peso molecular elevado.
El objetivo de la presente invención consiste en proporcionar accesorios para colmenas, tales como bases de panal, panales artificiales, tapas de colmena, tableros inferiores de colmena, excluidores de reinas, jaulas de reina, y copas celda de colmena, que no contienen cera natural de abejas y cuyos costos son inferiores a los de los accesorios de colmena conocidos hasta la fecha.
Otro objetivo de la presente invención consiste en proporcionar accesorios de colmena, tales como bases de panal, panales artificiales, tapas de colmena, tableros inferiores de colmena, excluidores de reinas, jaulas de reina, y copas celda de colmena, que son aceptables para las abejas y que son apropiados para las cargas térmicas y mecánicas a las que se someten los accesorios de colmena durante la explotación de la colonia de colmena y los procedimientos adicionales como los de extracción de miel.
Sumario de la invención
La presente invención incluye el uso en accesorios de apicultura de sustancias sintéticas o semisintéticas que mimetizan la cera de abejas, comprendiendo la sustancia mimética una cera microcristalina que se caracteriza porque la cera microcristalina comprende cadenas de carbono con longitudes medias de 33 \pm 4 átomos, y con más preferencia de 33 \pm 3 átomos, siendo la longitud media más preferida la de 33 \pm 2 átomos.
La presente invención proporciona un accesorio para colmenas, comprendiendo el accesorio una sustancia sintética o semisintética que mimetiza cera de abejas, comprendiendo la sustancia mimética una cera microcristalina, caracterizada porque la cera microcristalina comprende cadenas de carbono cuyas longitudes medias son de 33 \pm 4 átomos, y con más preferencia de 33 \pm 3 átomos, siendo la longitud media más preferida la de 33 \pm 2 átomos. La sustancia que mimetiza cera de abejas puede consistir esencialmente en una cera microcristalina. El accesorio de apicultura puede incluir una superficie virgen a la que pueden acceder las abejas y que comprende la cera microcristalina.
La presente invención incluye un método para reducir la incidencia de pestes, enfermedades o parásitos en una colmena que incluye por lo menos un accesorio de apicultura que comprende cera de abejas o una sustancia que mimetiza cera de abejas, comprendiendo el método la etapa de reemplazar periódicamente un accesorio de apicultura con otro accesorio idéntico pero fabricado con la sustancia que mimetiza cera de abejas, comprendiendo la sustancia mimética una cera microcristalina que comprende cadenas de carbono que presentan longitudes medias de 33 \pm 4 átomos y con más preferencia de 33 \pm 3 átomos, siendo la longitud media más preferida la de 33 \pm 2 átomos. Los accesorios de apicultura según la presente invención se sustituyen preferentemente con otros vírgenes después de cualquier infestación o enfermedad que hayan podido sufrir las abejas y/o tras el transcurso de un período de tiempo determinado, p.ej., a intervalos anuales.
Cualquier accesorio de apicultura según la presente invención puede incluir algún tipo de refuerzo apropiado, p.ej., un marco o una tela metálicos, que se recubre con la sustancia que mimetiza la cera de abejas, realizándose, por ejemplo, el recubrimiento por moldeo. La sustancia mimética puede aplicarse sobre cualquier tipo de material laminar que puede utilizarse en una colmena, pudiendo consistir dicho material en, por ejemplo, una malla de alambre o una hoja de plástico, de papel, fibra o cartón. Los accesorios de apicultura según la presente invención pueden consistir, por ejemplo, en panales artificiales, bases de panal, tapas de colmena, tableros inferiores de colmena, excluidores de reinas, jaulas de reina o copas celda de colmena.
La cera microcristalina es preferentemente una cera completamente blanca. Las sustancias miméticas según la presente invención pueden comprender o consistir esencialmente en hidrocarburos no ramificados (normales) o ramificados (iso) o en mezclas de ambos. Las sustancias miméticas según la presente invención pueden incluir también hidrocarburos saturados, no excluyéndose necesariamente los hidrocarburos no saturados, si bien el método de fabricación preferido elimina sustancialmente todos los hidrocarburos no saturados. Éstos pueden agregarse por separado, pero en una etapa posterior. Una sustancia según la presente invención que mimetiza cera de abejas puede consistir en una serie homóloga de hidrocarburos. Una sustancia mimétrica preferida según la presente invención consiste en una cera microcristalina que presenta una estructura de ozoquerita. La mayoría de las moléculas (más del 98%) de las ceras microcristalinas según la presente invención preferentemente en el caso de climas centroeuropeos y que comprende preferentemente para la abeja apis mellifora carnica cadenas moleculares de hidrocarburos con longitudes equivalentes de entre 20 a 55 átomos según las mediciones realizadas mediante cromatografía capilar de gases a temperaturas elevadas. Las longitudes equivalentes más comunes se encuentran preferentemente en la gama de 28 a 36 átomos. La longitud equivalente media de las cadenas es preferentemente de 31 \pm 4 átomos y con más preferencia de 31 \pm 2 átomos. Estos valores son especialmente útiles en el caso de colmenas que se utilizan en climas centroeuropeos. Cualquier persona versada podrá apreciar que habrá que modificar estos valores, ya sea aumentándolos o disminuyéndolos, a fin de conseguir la adaptación a otras condiciones climáticas con temperaturas ambiente distintas, como las que pueden encontrarse, p.ej., en los trópicos o en países más próximos a los polos, o a fin de adaptar la cera a otras variedades de abejas. La distribución de longitudes equivalentes de las cadenas de hidrocarburos contenidas en cera microcristalina preferida según la presente invención para climas centroeuropeos puede representarse aproximadamente, según medidas realizadas mediante cromatografía capilar de gases a altas temperaturas, mediante una distribución de Poisson o una combinación de distribuciones de Poisson, si bien la presente invención incluye cualquier distribución que pueda encontrarse entre una distribución gaussiana y una triangular. La longitud equivalente media de las cadenas de hidrocarburos se encuentra preferentemente entre C30 y C38, y con más preferencia entre C30,5 y C36,5, siendo la desviación estándar de la distribución de entre 3,5 a 6,5 átomos de carbono.
Un material de calidad alimentaria según la presente invención consiste en un material apropiado para ser incluido en alimentos de consumo humano y que cumple, p.ej., las especificaciones del "Food Chemical Codex", publicado por la editorial National Academy Press en 1996, o los requisitos establecidos por la "US Food and Drug Administration". En el caso de que la cera microcristalina utilizada como sustancia que mimetiza cera de abejas consiste en una cera microcristalina refinada, se prefiere que ésta satisfaga los requisitos de pureza y no contaminación necesarios para usos alimentarios.
Las reivindicaciones subordinadas definen formas de realización particulares de la presente invención. A continuación, se procede a describir la presente invención haciendo referencia a los siguientes dibujos.
Descripción resumida de los dibujos
La Fig. 1 presenta un análisis de distintas ceras producidas por distintos tipos de abejas.
La Fig. 2 presenta los resultados de cromatografía de gases obtenidos con materiales de prueba.
La Fig. 3 consiste en un gráfico que presenta los resultados de cromatografía de gases obtenidos con una sustancia según una forma de realización de la presente invención que mimetiza cera de abejas.
La Fig. 4 ilustra los resultados de cromatografía de gases obtenidos con dos muestras de cera que no eran muy apropiadas como sustancias que mimetizan cera de abejas.
La Fig. 5 ilustra el trazo obtenido mediante cromatografía de gases con la muestra de una sustancia según una forma de realización de la presente invención que mimetiza cera de abejas.
La Figs. 6A a 6C ilustran los resultados obtenidos mediante cromatografía de gases con una sustancia según una forma de realización de la presente invención que mimetiza cera de abejas.
Descripción de las formas de realización preferidas
La presente invención se describe con referencia a determinadas formas de realización y a los dibujos presentados, si bien la invención no se limita a dichas formas de realización sino únicamente por las reivindicaciones anexas.
La presente invención se refiere a un material que aceptan las abejas como sustituto o repuesto, o una imitación de cera de abejas. A fin de distinguirlo de los denominados sustitutos de ceras de abeja que se utilizan en formulaciones químicas, farmacéuticas y cosméticas y que no tienen nada que ver con las aplicaciones consideradas en la presente invención, cabe remarcar de que se trata de un material que puede ser mandibulado y trabajado por las abejas exactamente de la misma forma que la cera de abejas, así como de forma intercambiable con la cera de abejas, a la vez que soporta el lenguaje químico de las abejas, por lo que se denomina "sustancia que mimetiza cera de abejas" o "sustancia mimética". El término "mimético" se utiliza en la presente invención para indicar que las abejas trabajan con la sustancia como si fuese cera de abejas y que siempre que los dos materiales se encuentran en una colmena, por ejemplo, como partes integrantes de una base, las abejas no hacen distinciones apreciables entre ambos. Esto significa que las abejas utilizan indistintamente la sustancia mimética y que, por ejemplo, reparan una parte dañada de un trozo de material ceroso y mimético o de cera de abejas utilizando una cantidad de material ceroso y mimético o una cantidad de cera de abejas, o una formada por una mezcla de ambos. De hecho, por lo que se puede deducir de las características subjetivas de la sustancia a partir de observaciones objetivas del comportamiento de las abejas, las abejas perciben (ven, sienten o notan por cualquier otra función sensorial) la sustancia mimética como si fuese cera de abejas. Las sustancias miméticas según cualquiera de las formas de realización de la presente invención pueden describirse como sustancias que mimetizan la cera de abejas desde el punto de vista conductual.
Además, para que funcione como un material que mimetiza satisfactoriamente la cera de abejas, debe ser miscible con la cera natural de abejas y presentar la misma consistencia que la cera de abejas. Por consiguiente, el material descrito en la patente US 4.992.073 no puede considerarse como una sustancia según la presente invención que mimetiza la cera de abejas, debido a que la mezcla de polímero y cera de abejas consiste en un material duro e intratable. Debido al hecho de que las abejas utilizan sus mandíbulas para trabajar la cera y a que estos órganos son muy sensibles, las abejas parecen ser capaces de "palpar" cualquier cera y de detectar pequeñas variaciones en la dureza de la cera que se producen en función de la temperatura y del tamaño del cristal. Además, se cree que las abejas segregan sustancias químicas para trabajar y moldear la cera natural de abejas. Por consiguiente, una sustancia mimética debe presentar preferentemente un comportamiento respecto a estas secreciones que es muy similar al de la cera de abejas.
Los autores de la presente invención no tienen conocimiento de la existencia previa de algún material sintético que mimetice satisfactoriamente cera de abejas a pesar de la gran variedad de materiales que se han intentado introducir hasta la fecha en las colmenas.
La Fig. 1 presenta los resultados obtenidos al analizar ceras de distintas abejas mediante la cromatografía de fase gaseosa-líquida (Tulloch 1980). La figura permite apreciar variaciones en las longitudes de cadena de los componentes más importantes. Además, evidencia diferencias entre las ceras de distintos tipos de abejas. Se ha analizado también con más detalle la cera de un tipo particular de abeja, la abeja A. mellifera - véase la Tabla 1.
TABLA 1
Análisis químico de cera de abejas (Tulloch 1980)
Fracciones constitutivas Número de componentes en las fracciones
% Mayor Menor
Hidrocarburos 14 10 66
Monoésteres 35 10 10
Diésteres 14 6 24
Triésteres 3 5 20
Hidroxi monoésteres 4 6 20
Hidroxi poliésteres 8 5 20
Ésteres de ácidos 1 7 20
Poliésteres de ácidos 2 5 20
TABLA 1 (continuación)
Análisis químico de cera de abejas (Tulloch 1980)
Fracciones constitutivas Número de componentes en las fracciones
% Mayor Menor
Ácidos libres 12 8 10
Alcoholes libres 1 5 ?
Sin identificar 6 7 ?
TOTAL 100 74 210
La Tabla 2 proporciona información adicional acerca de los componentes más importantes de esta cera de abeja, según los resultados obtenidos por el mismo autor.
TABLA 2
Componentes principales de la cera de abejas
Componente Longitud de cadena y %
Hidrocarburos saturados C27 (4%), C29 (2%), C31 (1%)
Hidrocarburos no saturados C31:1 (1%), C33:1 (2,5%)
Monoésteres saturados C40(6%), C42 (3%), C44 (3%), C46 (8%), C48 (6%)
Monoésteres no saturados C46:1 (2%), C48:1 (2%)
Diésteres C56(2%), C58 (2%), C60 (2%), C62 (3%), C64 (1%)
Hidroxiésteres C46 (1%)
Ácidos grasos C24 (6%), C26 (1%), C28 (1%)
Cabe mencionar con respecto a la Tabla 1 que la cera de abejas es una sustancia natural y compleja que incluye más de 280 componentes individuales. El grupo más grande incluye varios tipos de ésteres. De las tablas 1 y 2 no se puede formar ninguna idea clara acerca de cómo se podría producir una sustancia que mimetiza cera de abejas utilizando un procedimiento distinto al intento, comercialmente poco realista, de realizar una síntesis completa.
La presente invención se basa en el hecho sorprendente de que es posible producir de forma relativamente económica un material ceroso que presenta las propiedades mecánicas y térmicas apropiadas para fabricar con dicho material bases que las abejas aceptan satisfactoriamente para la elaboración de panales, proporcionando dicho material panales elaborados que presentan la resistencia suficiente para no desmoronarse. Se prevé que una vez el experto en la materia ha comprendido todos los elementos de la presente invención, podrá encontrar también otros materiales cerosos que presentan las propiedades termomecánicas y (bio)químicas requeridas. Según la presente invención, el problema de la transmisión de pestes y enfermedades de un año a otro puede evitarse si se rehacen y reponen periódicamente, p.ej., anualmente, por lo menos algunos de los componentes de apicultura empleados en la colmena con uno hecho de la sustancia higiénica, de bajo costo y de calidad alimentaria, que mimetiza la cera de abejas. Se trata de un adelanto importante debido a que elimina la dependencia tradicional con respecto a la cera natural de abejas y, por consiguiente, rompe la cadena de enfermedades y pestes que se transmiten de un año a otro, de una colmena a otra y de un país a otro. En particular, la posibilidad de disponer de una cera mimética de bajo costo permite rediseñar las colmenas tradicionales eliminando anualmente las estructuras que pueden esconder enfermedades y pestes y sustituyéndolas con componentes prístinos.
Los términos "sintético" y "semisintético" se utilizan en la presente invención para ceras entre las que se incluyen las obtenidas de fuentes naturales, como, p.ej., crudos, y que han pasado por procesos industriales extensivos de refinamiento, por lo que el producto final ya no puede describirse como "natural". Los materiales sintéticos o semisintéticos descritos con referencia a la presente invención difieren por tanto de la cera natural de abejas que se utiliza convencionalmente en la fabricación de accesorios de apicultura. Dicha cera de abejas puede haberse "refinado" o purificado para la eliminación de restos antes de utilizarla, pero el material final sigue siendo esencialmente idéntico al material natural inicial.
Una sustancia mimética según una forma de realización de la presente invención, que es apropiada para ser utilizada por lo menos en climas centroeuropeos y con la abeja apis mellifora carnica, incluye una cera microcristalina refinada que presenta preferentemente las propiedades indicadas en la Tabla 3. Una cera microcristalina preferida para por lo menos climas centroeuropeos y la abeja apis mellifora carnica es la que se encuentra en el mercado con el nombre comercial Apicera™ y que comercializa la empresa Paramelt con sede en Heerhugowaard, Holanda. Se supone que este material puede utilizarse también ventajosamente como sustancia mimética en por lo menos otras zonas templadas del mundo. Para el caso en el que no fuese posible disponer de ceras microcristalinas con todas las propiedades deseadas, el alcance de la presente invención incluye el uso de mezclas de ceras microcristalinas. Se puede preparar una cera con la combinación óptima de propiedades modificando las proporciones relativas de dos o más ceras microcristalinas.
TABLA 3
Ensayo \Downarrow Valor medio Tolerancia en las Observaciones/
Valor \Rightarrow especificaciones \pm Procedimiento
de ensayo
Punto de congelación 70ºC 2ºC ASTM D 938
Penetración 16 2 ASTM D 1321
Punto de fusión 75ºC 3ºC ASTM D 3945
Índice de refracción 1,433 0,002
longitud equivalente C33 4, con más preferencia 3, determinada mediante
de las cadenas de y con máxima preferencia cromatografía capilar
hidrocarburos 2 átomos de carbono de gases a altas
temperaturas
Viscosidad 6,5 mPa.s 1 DIN 52007-2
dinámica a 98,9ºC
Se utilizaron varios lotes distintos de Apicera™ para preparar las bases soportadas con alambres según procedimientos convencionales, p.ej., por moldeo. No se encontró ninguna dificultad al moldear las bases con los sistemas que se utilizan generalmente para moldear bases de cera de abejas. No se prevé ninguna limitación de la presente invención en lo que se refiere al diseño de las bases. Se puede utilizar cualquier diseño convencional y, por tanto, la presente invención no se limita únicamente a bases armadas con alambre. La presente invención tampoco se limita exclusivamente a bases. Las sustancias miméticas de la presente invención pueden utilizarse también para la fabricación de panales de media celda o de celda completa. Sin embargo, estas estructuras frágiles no son las preferidas debido a los costes y a la dificultad adicional que conlleva su fabricación.
Las bases armadas con alambre, que se fabricaron con la cera Apicera™, se introdujeron en las colmenas con marcos. Todos los marcos eran de cera sintética y algunos de ellos se dispusieron al costado de bases de cera de abejas. Las abejas de las colmenas utilizadas eran de la especie apis mellifora carnica. En todos los casos, las abejas elaboraron a partir de las bases sintéticas unos panales funcionales, normales y saludables, compuestos de celdas hexagonales. Se estudió durante un período de dos años el desarrollo de las larvas, el almacenamiento del polen y la producción de miel. No se encontró ninguna diferencia entre los panales formados a partir de cera natural de abejas y los formados a partir de la sustancia mimética y sintética. Además, todos los otros aspectos eran completamente normales y la miel era de la misma calidad. En ninguna etapa de la formación de las colmenas, como, p.ej., el período de cambio de reina, de cría de la generación, etc., pudo encontrarse una evidencia que mostrase alguna alteración en el lenguaje químico de las abejas. Se pudo constatar que las abejas utilizaban indistintamente la sustancia mimética sintética y la cera de abejas, lo que confirma que el material sintético servía realmente como material mimético, es decir, que las abejas no notaban ninguna diferencia. Además, se pudo extraer normalmente la miel, presentando todos los panales el mismo comportamiento, lo que indica que los panales elaborados con la sustancia mimética presentaban la misma solidez. Se analizó la miel por medio de la cromatografía capilar de gases a altas temperaturas con el fin de determinar si se eliminó la cera sintética en el proceso de extracción de miel. La miel extraída no presentaba ninguna señal detectable de hidrocarburos procedentes de la cera. A pesar de ello, se prefiere que la cera sintética utilizada para las bases sea de calidad alimentaria a fin de evitar que la miel pierda su calidad en caso de que incluya accidentalmente algo de cera.
Se ha encontrado que una ventaja importante de la sustancia microcristalina mimética según la forma de realización anterior de la presente invención es que presenta, en estado normal, una carga microbiológica pequeña. Por consiguiente, las bases, que se fabrican con esta cera utilizando condiciones de fabricación normales, no introducen en las colmenas ningún tipo de patógeno conocido causante de alguna enfermedad de abejas. Esto no es así en el caso de la cera natural de abejas que, p.ej., puede proceder del extranjero a consecuencia de la necesidad de complementar las existencias autóctonas de cera de abejas.
Además de los experimentos mencionados anteriormente, se examinaron otras dos ceras microcristalinas que se utilizaron de la misma forma con bases idénticas a las bases según la presente invención descritas anteriormente. Ninguna de estas dos ceras dio un buen resultado en las colmenas. Estas ceras se escogieron de forma que sus distribuciones de peso molecular eran algo inferior y algo superior a la de la cera Apicera™. Todas las muestras se analizaron mediante la cromatografía capilar de gases a altas temperaturas. En primer lugar, se calibró el equipo con una gama de hidrocarburos con cadenas de longitud conocida. La Fig. 2 ilustra gráficamente la salida correspondiente del cromatógrafo de gases. Se pueden apreciar varias líneas discretas, correspondiendo cada una de ellas a uno de los hidrocarburos conocidos que se encuentran en la mezcla. A continuación, se analizaron las muestras 1 a 7 con el mismo equipo. La Tabla 4 presenta un resumen de los resultados obtenidos y la Fig. 3 los ilustra gráficamente en el caso de las muestras 1 a 4 de las sustancias miméticas según la presente invención. Las muestras 1 a 4 corresponden a distintos lotes de la cera Apicera™ que habían funcionado perfectamente en las colmenas y que constituyen sustancias según la presente invención que mimetizan la cera de abejas. Los resultados obtenidos con las muestras 5 a 7 se indican en la Tabla 5 y se presentan gráficamente en la Fig. 4.
TABLA 4
Resultados obtenidos con las muestras 1 a 4 mediante la cromatografía de gases
Grupo de Gama de muestra 1% muestra 2% muestra 3% muestra 4% Media Desviación
longitud longitudes estándar
de cadenas de las cadenas
de carbono
1 C20-24 1,83 3,73 4,04 2,18 3 \pm 1 1,1
2 C25-29 17,34 16,97 17,38 18,19 17,5 \pm 10 0,5
3 C30-34 41,92 36,95 37,59 39,06 38,9 \pm 15 2,2
4 C35-39 19,7 18,74 18,66 18,22 18,8 \pm 10 0,6
5 C40-44 6,94 7,52 7,26 7,90 7,4 \pm 4 0,4
6 C45-49 3,49 3,92 3,84 4,41 3,9 \pm 2 0,4
7 \geqC50 8,79 12,17 11,23 10,04 10,7 \pm 5 1,43
Las muestras 5 y 6 consistían en ceras microcristalinas que presentaban respectivamente un peso molecular ligeramente inferior y una distribución molecular ligeramente superior que la cera Apicera™. Estas dos ceras alternativas dieron muy malos resultados como material para bases de colmena. La muestra 7 era una muestra de verificación adicional que confirmó los resultados obtenidos con la muestra 6.
La Fig. 5 ilustra la salida que proporcionó el cromatógrafo de gases con la muestra 2. Las salidas obtenidas con las muestras 1 a 4 eran todas muy similares a la ilustrada en la Fig.5. Se puede apreciar que el trazo incluye una serie de picos bien separados entre sí. Las diferencias entre picos se relacionan generalmente con las diferencias en longitud de las cadenas de hidrocarburos. Comparando con la calibración de la Fig. 2, se puede apreciar que un porcentaje elevado (de hecho superior al 98%) de los compuestos de la cera microcristalina presentan cadenas de longitud equivalente de entre C20 y C55. De la Tabla 4 y la Fig. 3 puede deducirse que longitudes equivalentes más comunes (= medianas) de una cera apropiada se encuentran en la gama de 28 a 36 átomos. La longitud equivalente mediana de las cadenas de una cera apropiada es preferentemente de 31 \pm 4 átomos, y con más preferencia de 31 \pm 2 átomos. La longitud equivalente media de las cadenas de una cera apropiada es preferentemente de 33 \pm 4 átomos, y con más preferencia de 33 \pm 3 átomos, siendo la más preferida la de 33 \pm 2 átomos. Estos valores son especialmente útiles para colmenas explotadas en climas centroeuropeos. La presente invención incluye variaciones de estos valores, ya sea para arriba o para abajo, por ejemplo, para adaptar la cera mimética a otras condiciones de temperatura ambiente, como, p.ej., las que se encuentran en los trópicos o en países más próximos a los polos, o para asemejarla a la cera de otras variedades de abejas. La distribución de longitudes equivalentes de las cadenas de hidrocarburos, que comprende la cera microcristalina preferida según la presente invención, presenta generalmente una forma simétrica en torno a la media y una cola de pesos moleculares elevados por encima de la longitud equivalente de C50. En principio, se supone que las cantidades pequeñas de la cola no intervienen en el buen resultado de la cera, si bien la presente invención no excluye dicho intervención. La distribución de pesos moleculares de una cera apropiada como sustancia mimética según la presente invención puede representarse por una distribución de Poisson o una combinación de distribuciones de Poisson. La distribución puede ser también similar a una distribución gaussiana o a una triangular con longitud equivalente media de las cadenas de hidrocarburos de entre C30 y C38, y con más preferencia de entre C30,5 y C36,5, siendo la desviación estándar de la distribución de entre 3,5 y 6,5 átomos de carbono.
TABLA 5
Resultados obtenidos mediante cromatografía de gases con ceras que proporcionaron resultados
menos satisfactorios en los experimentos con colmenas
Grupo de longitud de cadenas Gama de longitudes de muestra 5 muestra 6 muestra 7
las cadenas de carbono
1 C20-24 1,65 5,33 5,31
2 C25-29 6,37 48,79 48,71
3 C30-34 23,36 38,4 38,36
4 C35-39 42,52 6,57 6,63
5 C40-44 19,84 0,84 0,89
6 C45-49 6,82 0,07 0,1
7 \geqC50 0,44
Un aspecto importante que se deduce al comparar los resultados indicados anteriormente para las muestras 1 a 4 con los de las muestras 5 a 7, es la predilección específica que tienen aparentemente las abejas por una pequeña gama de pesos moleculares, siendo esta gama la que presentan las ceras apropiadas como sustancias que mimetizan la cera de abejas. Las diferencias entre las muestras 5 a 7 y las muestras 1 a 4 son pequeñas. Es muy probable que sea pues esta predilección específica de las abejas la causa por la que no se haya podido fabricar hasta ahora una cera que mimetice apropiadamente la cera de abejas. Sin embargo, una vez comprendidas las enseñanzas de la presente invención y, en particular, el hecho de que a pesar de ello se puede conseguir una cera sintética que mimetiza la cera de abejas, el experto en la materia podrá encontrar también otras mezclas químicas y otros compuestos que mimetizan la cera de abejas. Todas estas modificaciones están incluidas en el alcance de la presente invención dado que se basan en ella.
Se ha realizado también un análisis más detallado de la sustancia Apicera™ que mimetiza cera de abejas utilizando para ello la cromatografía capilar de gases a altas temperaturas. El propósito de estos experimentos consiste en identificar la forma normal (no ramificada) y distinguirla de la forma ramificada (iso) de la serie homóloga de hidrocarburos que constituyen la cera microcristalina Apicera™. Ya que el procedimiento de fabricación de cera microcristalina descrito anteriormente constituye un procedimiento de fabricación posible, se supone que la mezcla de hidrocarburos incluye sustancialmente únicamente hidrocarburos no saturados. Las Figuras 6A-C presentan los resultados de recuento de hidrocarburos obtenidos en total y con las formas normal e iso. La Fig. 6A ilustra el porcentaje de los hidrocarburos de todo tipo que se encuentran en la mezcla en función de la longitud de las cadenas de carbono que comprende una sustancia mimética según la presente invención. La Figura 6B ilustra el porcentaje de hidrocarburos normales en función de la longitud de las cadenas de carbono contenidas en esta mezcla. La Fig. 6C ilustra el porcentaje de iso-hidrocarburos en función de la longitud de las cadenas de carbono contenidas en esta mezcla. La mezcla puede contener también por encima de la longitud de 74 átomos por cadena una cantidad pequeña y no detectable de iso-hidrocarburos. Cabe destacar que la distribución de iso-hidrocarburos presenta una longitud de cadena más usual (34 átomos) que es algo superior a la de la distribución de hidrocarburos normales (30 átomos). La longitud promedio correspondiente a la distribución normal es de 29 átomos de carbono, la de la forma iso, de 39 átomos, mientras que la longitud promedio de la distribución total es de 33 átomos de carbono. Las tres distribuciones porcentuales se aproximan a una distribución de Poisson con \lambda, aproximadamente igual a la longitud media de la distribución correspondiente. La relación de hidrocarburos normales a hidrocarburos iso de la mezcla es de aproximadamente 60 a 40.
La presente invención no se limita a las gamas estrechas de pesos moleculares que se han descrito anteriormente. Se pueden obtener también, según la presente invención, sustancias miméticas aptas para otros tipos de abejas y otras temperaturas ambiente. Por consiguiente, la presente invención no se limita a los materiales específicos mencionados anteriormente, sino que incluye dentro de su alcance el propio concepto de sustancia sintética que mimetiza la cera de abejas. Se supone que, una vez comprendido el requisito necesario de una gama específica y estrecha de pesos moleculares, se podrán formar, a partir de este concepto de sustancia sintética, familias de sustancias que mimetizan la cera de abejas.

Claims (10)

1. Uso de una sustancia sintética o semisintética que mimetiza cera de abejas para un accesorio de apicultura, comprendiendo la sustancia mimética una cera microcristalina caracterizada porque la cera microcristalina contiene cadenas de carbono con una longitud media de 33 \pm 4 átomos, y con más preferencia de 33 \pm 3 átomos, siendo la longitud más preferida la de 33 \pm 2 átomos.
2. Uso según la reivindicación 1, en el que la sustancia que mimetiza cera de abejas consiste esencialmente en una cera microcristalina.
3. Uso según la reivindicación 1 ó 2, en el que la sustancia que mimetiza cera de abejas es una cera microcristalina de calidad alimentaria.
4. Accesorio de apicultura a utilizar en una colmena, comprendiendo el accesorio una sustancia sintética o semisintética que mimetiza cera de abejas, y comprendiendo la sustancia mimética una cera microcristalina, caracterizado porque la cera microcristalina contiene cadenas de carbono cuya longitud media es de 33 \pm 4 átomos, y con más preferencia de 33 \pm 3 átomos, siendo la longitud más preferida la de 33 \pm 2 átomos.
5. Accesorio de apicultura según la reivindicación 4, en el que la sustancia que mimetiza cera de abejas consiste esencialmente en una cera microcristalina.
6. Accesorio de apicultura según la reivindicación 4, en el que una superficie virgen del accesorio expuesta a las abejas comprende o consiste esencialmente en cera microcristalina.
7. Accesorio de apicultura según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, en el que la cera microcristalina es una cera de calidad alimentaria.
8. Accesorio de apicultura según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 7, en el que el accesorio es un panel artificial, una base de panel, tapa de colmena, tablero inferior de colmena, excluidor de reinas, jaula de reina o una copa celda de colmena.
9. Método para reducir la incidencia de pestes, enfermedades o de parásitos en una colmena, que incluye por lo menos un accesorio de apicultura que comprende cera de abejas o una sustancia que mimetiza cera de abejas, y comprendiendo el método la etapa de reemplazar periódicamente dicho accesorio de apicultura con un accesorio idéntico fabricado con una sustancia virgen que mimetiza cera de abejas, comprendiendo la sustancia que mimetiza cera de abejas una cera microcristalina cuyas cadenas de carbono presentan una longitud media de 33 \pm 4 átomos, y con más preferencia una de 33 \pm 3 átomos, siendo la longitud media más preferida de 33 \pm 2 átomos.
10. Método según la reivindicación 9, en el que la sustancia que mimetiza cera de abejas consiste esencialmente en cera microcristalina.
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