Sterylizacja wosku – Teoria

Główną przyczyną dla której wosk poddaje się sterylizacji jest eliminacja spor Paenibacillus larvae wywołujących zwalczaną z urzędu chorobę pszczół zwaną zgnilcem amerykańskim (AFB). Choroba ta pomimo swej strasznie brzmiącej nazwy nie jest przenoszona na ludzi. Dotyczy ona tylko i wyłącznie owadów. Dlatego też osoby nie znające tematu nie muszą wpadać w panikę i rezygnować z jedzenia miodu i innych produktów pszczelich ;).

praska do węzyGłówną przyczyną dla której wosk poddaje się sterylizacji jest eliminacja spor Paenibacillus larvae wywołujących zwalczaną z urzędu chorobę pszczół zwaną zgnilcem amerykańskim (AFB). Choroba ta pomimo swej strasznie brzmiącej nazwy nie jest przenoszona na ludzi. Dotyczy ona tylko i wyłącznie owadów. Dlatego też osoby nie znające tematu nie muszą wpadać w panikę i rezygnować z jedzenia miodu i innych produktów pszczelich ;).

Zgnilec amerykański rozpowszechnił się w Europie i w Ameryce pod koniec XIX wieku jako zjawisko towarzyszące rozwojowi pszczelarstwa, handlu rodzinami pszczelimi i wymianą sprzętu pszczelarskiego między pszczelarzami. Patogen zgnilca amerykańskiego został odkryty w 1904 roku przez Amerykanina G.F. White, stąd jego nazwa, w odróżnieniu od zgnilca europejskiego, którego patogen został odkryty później w Europie. (tak podaje Wikipedia).

W skrócie - AFB to bardzo zaraźliwa choroba czerwiu pszczelego. Ropy AFBEndospory zjedzone przez larwę wraz z pokarmem kiełkują w jej organizmie przechodząc w formy wegetatywne. Bardzo szybko namnażają się prowadząc do jej śmierci. Larwa obumiera i tworzy mazistą strukturę dającą wyciągać się w długie nitki. Po kilku tygodniach z zamarłej larwy tworzy się „strupek” nie dający oddzielić się od dna komórki. Bez pomocy pszczelarza zakażona rodzina skazana jest na zagładę, a wraz z nią najczęściej cała pasieka i pasieki okoliczne, które bardzo szybko zarażają się poprzez błądzenie i rabowanie chorych rodzin. Zwykle rozpoznanie choroby prowadzi do wytrucia pszczół i spalenia pasieki wraz z całym sprzętem nie nadającym się do sterylizacji, ponieważ leczenie jest bardzo uciążliwe i nie zawsze przynosi zamierzony efekt.

Jednym z podstawowych elementów zapobiegających roznoszeniu choroby jest odpowiednie wyjałowienie wosku pszczelego z którego produkowana i wykorzystywana w pasiekach jest węza pszczela. Niestety bakteria, a dokładnie jej forma przetrwalnikowa (tzw. endospora) jest bardzo odporna na działanie temperatury. Ginie dopiero podczas sterylizacji w autoklawie po 20-30 minutach w temperaturze 121ºC przy nadciśnieniu 1 atm (tak przynajmniej twierdzą naukowcy w swych publikacjach). Spełnienie tych warunków jest konieczne do zapewnienia czystości mikrobiologicznej używanej węzy pszczelej.

Pszczelarstwo w Polsce to w ponad 90% pszczelarstwo nie dające głównego źródła dochodu. Często jest to pszczelarstwo hobbystyczne. Osoby zajmujące się tą dziedziną sięgają po różne rozwiązania, aby usprawnić swoją pracę. Coraz częściej przeprowadzane są próby produkcji w pasiekach żywności organicznej czyli wytworzonej bez stosowania chemikaliów, co w dzisiejszych czasach, tym bardziej w pszczelarstwie jest nie lada wyzwaniem. Testowane są różne rozwiązania walki z chorobami za pomocą związków występujących naturalnie w przyrodzie oraz technik hamujących namnażanie patogenów (np. mała komórka 4,9 mm w węzie przeciwko warrozie). Dlatego też pszczelarze hobbyści jak również zawodowi przez całe życie na własną rękę próbują nowych rozwiązań i metod hodowli pszczół dostosowując się do nowych warunków, które w pszczelarstwie w ostatnich kilkudziesięciu latach zmieniają się bardzo dynamicznie.

Jedną z nich jest produkcja odpowiedniej jakości węzy pszczelej we własnej pasiece. Aby było to możliwe należy zachować odpowiednie parametry sterylizacji wosku o których pisałem powyżej. Zakup autoklawu to wydatek kilku lub nawet kilkunastu tysięcy złotych. Jak sobie bez tego poradzić i produkować węzę samodzielnie?

Na jednym z for pszczelarskich trwała zażarta dyskusja na ten temat. Zaproponowano ciekawe rozwiązanie czyli garnek ciśnieniowy tzw. szybkowar. Jednak jak szybko pojawiły się głosy uznania tak szybko pojawiły się wątpliwości i głosy przeciwników. Garnki dostępne na rynku nie osiągną temperatury 121ºC oraz nadciśnienia 1 atmosfery. Czyli nie nadają się do sterylizacji wosku. Czy aby na pewno?

Z pomocą rozwiązania tego problemu przyszła nauka (a jednak na coś się przydaje - pomyślałem 😉 )!  Jak zabić przetrwalniki w niższej temperaturze i niższym ciśnieniu? Ile czasu gotować wosk?

Pomogła kinetyczna interpretacja procesu sterylizacji. A dokładniej krzywa oporności cieplnej składnika inaktywowanego (krzywa czasu śmierci cieplnej TDT- czyli Thermal death time) oraz różnica temperatur powodująca 10-krotną zmianę czasu redukcji dziesiętnej.

Znając potrzebną do osiągnięcia sterylności handlowej minimalną dawkę ciepła w temperaturze Tr (dla naszych spor 121ºC) wynoszącą F (30 min) i wiedząc o jaki drobnoustrój chodzi (znając jego Z czyli różnicę temperatur powodująca 10-krotną zmianę czasu redukcji dziesiętnej) można wyznaczyć czas ogrzewania τ w innej temperaturze T.

Problem pojawił się z parametrem Z. Ponieważ nigdzie nie znalazłem badań nad tym parametrem w odniesieniu do endospor AFB pozostało zaufać wiedzy potwierdzonej w kilku źródłach na temat sterylizacji sprzętu przeciwko drobnoustrojom. I tak według przyjętej zasady zmiana temperatury o 10ºC powoduje dziesięciokrotną zmianę czasu redukcji dziesiętnej bakterii). Śmiesznie to brzmi, ale mam nadzieję że jest logiczne. Czyli według wszelkich standardów dotyczących sterylizacji przeciwko bakteriom parametr Z=10. Parametr ten po przeprowadzeniu obliczeń potwierdził inne założenia walki ze zgnilcem, co pozwala uznać go za prawidłowy. Ale przejdźmy do wzoru:

 Niech Tr = 121ºC  Tszybkowaru = 115ºC wzór

Z obliczeń tych wynika, że aby wyjałowić wosk w temperaturze 115ºC przy odpowiednim ciśnieniu w szybkowarze, które jest ściśle powiązane z temperaturą wrzenia należy wosk podgrzewać przez około 120 minut.

Dzięki temu bardzo łatwo zrobić wykres TDT dla naszego mikroorganizmu:

wykres 1

 Wykres potwierdził różnego rodzaju opisy według których przy normalnym gotowaniu wosku w 100ºC, czas potrzebny do pozbycia się AFB to kilka dni, a dokładnie 2 dni 14 godzin 56 minut i 47 sekund. Także gotując wosk w zwykłym rondelku przy normalnym ciśnieniu musielibyśmy tyle czasu spędzić nad palnikiem ;). Natomiast w temperaturze 135 C wystarczy 1 minuta i 12 sekund na pozbycie się drobnoustrojów.

 Wykres nr 2 bardziej szczegółowy w zakresie pracy naszych przyszłych szybkowarów 😉

wykres 2

Najbardziej popularne szybkowary pracują w temperaturze 110, 115 oraz 118 stopni. Oczywiście pomijam ciśnienie ponieważ jest ono ściśle powiązane z temperaturą gotowania w urządzeniu stosującym nadciśnienie jak szybkowar. Można sobie przeliczyć na tej stronie:

http://www.trimen.pl/pl/Obliczenie_temperatury_wrzenia

Z wykresu wynikają następujące fakty dotyczące "uboju" endospor Paenibacillus larvae:

W temperaturze 110ºC potrzebujemy 6 godzin i 18 minut

W temperaturze 115ºC potrzebujemy 2 godziny

W temperaturze 118ºC potrzebujemy już tylko 1 godzinę.

Pamiętajmy o jednym - podgrzewanie wosku pszczelego bez obecności sprężonej pary wodnej, nawet do 120 stopni, nie zabija w ten sam sposób drobnoustrojów. W autoklawach i garnkach ciśnieniowych dodatkowym czynnikiem inaktywującym jest para wodna, która niszczy struktury ochronne przetrwalników tym samym ułatwiając przenikanie ciepła i w konsekwencji śmierć drobnoustroju. Dlatego też podgrzewanie w zwykłym garnku to zupełnie inna bajka wymagająca działania temperaturą przynajmniej 150ºC przez kilka godzin! Pamiętajmy o tym, aby nie zastanawiać się później dlaczego mamy chorobę w pasiece!

 Podsumowując

1) Kierując się tymi parametrami szukajmy szybkowaru o jak najwyższej temperaturze pracy. Oszczędzi to nasz czas, pieniądze i energię.

2) Pamiętajmy, że czas rozpoczęcia sterylizacji rozpoczyna się od moment osiągnięcia odpowiedniej temperatury, a nie od momentu rozpoczęcia ogrzewania szybkowaru.

3) Bierzmy poprawkę temperaturę pracy szybkowaru. Nie sądzę, aby była ona taka jak zadeklarowana, przynajmniej przy tych tańszych wersjach. Dlatego też lepiej wydłużyć proces sterylizacji niż go skracać.

4) Róbmy ręczne praski do węzy i produkujmy ją sobie sami z naszego wosku co do którego mamy pewność że jest bardzo dobrej jakości. Z resztą pszczoły to zweryfikują podczas budowy plastra.

5) Nie obawiajmy się już więcej zgnilca i możliwości zakażenia nim naszych pasiek poprzez produkcję węzy we własnym zakresie

6) Uważajmy podczas użytkowania szybkowaru. Zapoznajmy się wcześniej z instrukcją oraz ilością do której można napełnić garnek szybkowaru. Tak aby nie zdemolować kuchni oraz nie uszkodzić własnego ciała.

7) Ostatni najważniejszy. Każdy robi to na własną odpowiedzialność. Także życzę samych sukcesów w produkcji własnej węzy. Myślę, że podstawy teoretyczne samego procesu zostały rozwiązane. Pozostaje teraz najciekawsze i dające najwięcej satysfakcji czyli – Testy w praktyce!

szybkowar