Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФАСОВАННОЙ ГЛУБИННОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ

Изобретение относится к способам производства и накопления питьевой воды, в том числе фасованной в емкости, бутыли или пакеты различной вместимости. Сложная ситуация обеспечения населения России качественной питьевой водой, соответствующей санитарно-гигиеническим требованиям, приобретает в последние годы социальный характер. Проблема чистой питьевой воды многоаспектна, так как одновременно с решением задач по улучшению качественного состояния источников водоснабжения требуется существенно улучшить уровень водоподготовки.

Известен способ получения байкальской питьевой воды [Грачев М.А., Сутурин А.Н., Авдеев В.В., Дрюккер В.В., Зорин В.Л., Иванов Г.П., Семенов А.Р., Шерстянкин П.П., Галазий Г.И. Способ получения байкальской питьевой воды // патент РФ №2045478. - МПК C02F 1/00, A23L 3/34, опубликован 10.10.1995 г.], согласно которому глубинная вода озера берется из горизонтов, наиболее стабильных по составу чистых прозрачных вод, верхняя граница которых расположена ниже сезонного слоя скачка прозрачности, а верхняя и нижняя границы горизонтов определяются отношениями:

Z_в.гр./Z_max=0,3;

Z_н.гр./Z_max=0,9,

где

Z_в.гр. - верхняя граница горизонта,

Z_н.гр. - нижняя граница горизонта,

Z_max - максимальная глубина озера в месте водозабора. Воду обрабатывают путем грубой, затем тонкой очистки с последующей стерилизацией. Розлив проводят в стерильные емкости, свободное пространство которых заполняется кислород-озоновой смесью. Розлив и укупорку осуществляют в атмосфере, прошедшей очистку фильтрованием.

Признаками известного способа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются:

- глубинная вода из озера Байкал берется из горизонтов, наиболее стабильных по составу чистых прозрачных вод;

- воду очищают в процессе последовательной фильтрации через фильтры грубой, затем тонкой очистки;

- воду стерилизуют ультрафиолетовым излучением;

- воду стерилизуют кислород-озоновой смесью;

- производят укупорку емкости.

Недостатками данного способа являются:

1. В первом пункте формулы изобретения указано «розлив проводят в стерильные емкости, свободное пространство которых заполнено кислород-озоновой смесью».

Процесс заполнения емкости кислород-озоновой смесью сопровождается выбросом части газовой смеси в атмосферу. Кроме того, в процессе розлива воды в емкости, заполненные кислород-озоновой смесью, из них вытесняется более 9/10 объема заполняющей их кислород-озоновой смеси, которая поступает в атмосферу производственного помещения. Кислород-озоновая смесь является физиологически, экологически и пожароопасной. Возникает угроза персоналу и сохранности производственного оборудования.

2. В первом пункте формулы изобретения указано «укупорку емкости осуществляют в атмосфере, прошедшей очистку фильтрованием».

Давление в емкости после укупоривания оказывается равным атмосферному, оболочка емкости (емкость) остается мягкой, «вялой», не имеет товарной привлекательности, создает проблемы при хранении и перевозке в штабелях.

Прототипом заявляемого способа является способ производства фасованной питьевой воды [Авдеев В.В., Кирасиров О.А., Кулагин А.В., Помаскин А.А., Тюньков О.В., Дронин B.C. Способ производства фасованной питьевой воды // патент РФ №2108296. - МПК C02F 1/00, A23L 3/34, опубликован 10.04.1998 г.], включающий забор воды из озера Байкал посредством водозаборника, транспортировку ее к насосной станции, очистку воды путем последовательной фильтрации через систему фильтров, стерилизацию воды и розлив ее в емкости.

Воду забирают из зоны акватории с глубинами, превышающими 400 метров, а высота положения водозаборника над дном не должна быть меньше 25 м и больше 100 м. Вода к насосной станции транспортируется по глубинному водоводу. Ее очистку производят через систему фильтров, первый из которых имеет металлическую или металлокерамическую фильтрационную перегородку, второй представляет собой глубинный фильтр, а третий - фильтр тонкой очистки, при этом стерилизацию осуществляют воздействием на воду ультрафиолетового (УФ) излучения, а емкости готовят к наливу путем ополаскивания водой, прошедшей ту же подготовку, что и готовая для розлива вода. При производстве негазированной воды осуществляют воздействие на нее озоном.

Конечным продуктом способа является стерилизованная УФ-излучением газированная углекислотой или насыщенная и дополнительно стерилизованная озоном глубинная вода, разлитая в бутылки или в авто- или железнодорожные цистерны-термосы. Герметизация и условия герметизации емкостей в способе по прототипу не предусмотрены.

Признаками известного способа, совпадающими с существенными признаками заявляемого способа, являются:

- забор глубинной воды из озера Байкал;

- транспортировка глубинной воды к насосной станции;

- очистка воды путем последовательной фильтрации через систему фильтров;

- стерилизация воды УФ-излучением;

- насыщение воды газом;

- розлив воды в емкости.

Недостатками данного способа являются:

1. Сложность сохранения стерильного состояния при транспортировке и длительном хранении глубинной воды, разлитой в негерметизированные в процессе розлива емкости.

2. При производстве газированной воды стерилизация воды только УФ-излучением недостаточна для получения качественно стерилизованного продукта для длительного хранения (консервации).

Технический результат заявляемого способа получения фасованной глубинной питьевой воды заключается в получении качественно стерилизованного продукта длительного хранения с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом (ОВП), улучшении физиологических качеств глубинной воды за счет придания ей антиоксидантных свойств, обеспечения биологической совместимости и сохранения свойств и состава глубинной воды. Кроме того, технический результат заключается в товарных качеств питьевой воды и в обеспечении удобства транспортирования фасованной глубинной воды в штабелях за счет придания емкостям с водой устойчивой к сдавливанию формы.

Технический результат достигается тем, что в способе получения фасованной глубинной питьевой воды, включающем глубинной забор воды из пресноводного водоема из горизонтов, наиболее стабильных по составу чистых прозрачных вод, ее очистку в процессе последовательной фильтрации через фильтры грубой и тонкой очистки, стерилизацию УФ-излучением, насыщение глубинной воды озоном и пищевым газом, ее розлив в емкости и укупоривание, согласно изобретению, перед насыщением глубинной воды озоном воду охлаждают до температуры +4°С÷0°С, а насыщение глубинной воды озоном производят непосредственно перед розливом и укупориванием в емкости, в которой поддерживают давление от 0,2 до 0,6 МПа.

Технический результат достигается также тем, что в заявляемом способе получения фасованной глубинной питьевой воды одновременно с насыщением глубинной воды озоном ее насыщают в емкости, в которой поддерживают давление от 0,2 до 0,6 МПа, и пищевым газом, например водородом.

Охлаждение глубинной воды перед насыщением ее газами позволяет увеличить количество растворенного газа в воде, например, при атмосферном давлении и температуре 20°С в воде может растворяться около 0,29 мг/л озона и 88 мг/л углекислого газа; при 0°С, соответственно, 0,51 мг/л и 171 мг/л.

Озонирование представляет собой современный метод обработки воды, который проявляет свое действие одновременно в бактериологическом, физическом и органолептическом отношении. Озон является одним из наиболее сильных окислителей, уничтожающих бактерии, споры и вирусы при длительности контакта с водой 10-15 минут. При озонировании, одновременно с обеззараживанием, происходит обесцвечивание воды, а также ее дезодорация и улучшение вкусовых качеств.

В качестве пищевых газов используют азот, аргон, водород, закись азота, кислород и углекислый газ [смотри, например, Воейков В.Л., Кондаков С.Э., Новиков К.Н., Химич М.В. Способ обработки питьевой минеральной моды и напитка на ее основе патент РФ №2218055. - МПК A23L 2/54, A23L 2/70, C0F1/70, C0F1/76, опубликован 10.12.2003 г.; Зотов С.Б., Чернышева Т.Н. Комплекс водоподготовки питьевой воды // патент на полезную модель РФ №132436. - МПК C0F 1/68, опубликован 20.09.2013 г.].

Известно из уровня техники, что растворимость газов в воде максимальна при температуре воды, близкой к температуре замерзания. Однако из уровня техники не известно насыщение озоном и пищевым газом глубинной воды в емкости, в которой поддерживают давление 0,2÷0,6 МПа, охлажденной до температуры +4°С÷0°С, непосредственно перед розливом и укупориванием, что позволяет сохранять природные свойства воды, придает ей антиоксидантные свойства и обеспечивает биологическую совместимость.

Следовательно, заявляемая совокупность признаков позволяет получить новый технический результат, который явным образом не следует из уровня техники.

Преимуществами заявляемого способа получения фасованной глубинной питьевой воды являются:

- получение качественно стерилизованного продукта длительного хранения;

- получение питьевой воды с отрицательным ОВП; при этом не расходуется энергия клеточных мембран на коррекцию активности электронов воды и вода обладает биологической совместимостью;

- расширение возможностей способа: пищевые газы изменяют вкусовые и улучшают физиологические качества глубинной питьевой воды;

- количественная экономия насыщающих воду газов;

- получение механически устойчивой к сдавливанию, имеющей товарный вид емкости, наполненной питьевой водой: пищевой газ, растворенный в воде, частично выходит в свободное от воды пространство емкости и раздувает укупоренную емкость, допуская перевозку и хранение в штабелях.

Изобретение поясняется чертежом, где введены следующие обозначения: 1 - насос, 2 - водоем, 3 - глубинный водоприемник, 4 - глубинный водовод, 5 - блок очистки, 6 - УФ-облучатель (предварительный стерилизатор), 7 - озонатор и резервуар с пищевым газом, 8 - блок насыщения воды озоном и пищевым газом, 9 - блок розлива, 10 - берег.

С помощью насоса 1 глубинная вода забирает из водоема 2 с глубины около 400 м, например озера Байкал, через глубинный водоприемник 3 и по глубинному водоводу 4 подает на обработку в блок очистки 5, в котором воду очищают от взвесей, пропуская ее через систему фильтров, на конечной стадии которой располагается, например, фильтр ЭПМ.К-045-А-1000П, задерживающий взвеси размером более 0,45-0,65 мкм. Удаляются взвешенные включения и микроорганизмы.

В блоке стерилизации УФ-излучателем 6 глубинную воду освобождают от основных биологических загрязнений в процессе облучения ее, например, в проточном УФ-стерилизаторе UV-72 GPM. Под действием биологически активной области спектра УФ-излучения с длиной волны от 205 до 315 нм (максимум бактерицидного действия находится на длине волны 260 нм) удаляется основная масса биозагрязнений. УФ-излучение оказывает инактивирующее воздействие на вирусы, вызывая их гибель при энергии активации 16-40 мДж/см².

Далее глубинную воду подают в емкость 8, в которой поддерживают давление 0,2÷0,6 МПа, и насыщают воду озоном и пищевым газом, подаваемыми из блока 7. Насыщение, с целью экономии количества подаваемого газа, ускорения процесса и сохранения свойств воды, производят при температуре 0°С÷+4°С. Содержание пищевого газа, например водорода, в воде доводят до значения не менее 1,78 мл/л; концентрацию озона - до 0,2-0,5 мг/л. При этом осуществляется качественная стерилизация воды, стенок емкости и укупорки.

В процессе насыщения воды озоном, в воду подают мелкие воздушно-кислород-озоновые пузырьки в виде взвеси («тумана»), величина парциального давления озона в которых выше парциального давления озона в воде. Озон из пузырьков поступает в воду, пока не сравняются величины парциальных давлений озона в пузырьках и в воде. Оставшийся в пузырьках озон теряется при выходе пузырьков из воды - неизбежные потери. С увеличением газового давления при увеличении давления в емкости, парциальное давление озона в воде возрастает, количество озона, остающегося в воде, также увеличивается, а потери озона уменьшаются.

В блоке розлива 9 стерилизованную озоном и насыщенную пищевым газом глубинную воду разливают в емкости непосредственно перед их укупориванием и укупоривают.

Озон обладает свойством самораспада - после окончания обработки водой превращается в кислород; остаточная доза растворенного озона в воде будет не более предельно допустимой концентрации равной 0,1 мг/л.

Пищевой газ придает воде дополнительные вкусовые свойства и органолептические качества. Кроме того, частично покидая воду, газ выходит в свободное от воды пространство емкости и раздувает ее стенки, что придает емкости механическую устойчивость к сдавливанию. Остаточный пищевой газ может находиться в воде под давлением длительное время. Используют пищевые газы, зарегистрированные в Российской Федерации как пищевые добавки, разрешенные к применению: водород, аргон, азот, закись азота, кислород, озон, углекислый газ.

В предложенном способе нет необходимости использовать для придания емкости механической устойчивости относительно сдавливания (раздувания емкости) сжиженных газов и жидкой углекислоты, что позволяет исключить из технологического процесса криогенную технику и упростить способ.

Глубинную воду, насыщенную водородом, можно использовать в лечебных целях. Вода имеет оздоровительный эффект, когда имеет значение окислительно-восстановительного потенциала меньше +10 мВ. Обычно значение ОВП уменьшают практически до нуля кипячением воды. Процесс кипячения, наряду с тем, что он дорогостоящий, нарушает природные свойства и состав глубинной воды. Насыщенная водородом вода может иметь отрицательное значение ОВП до -600 мВ, которое сохраняется около 6 месяцев, несколько уменьшаясь со временем из-за диффузии водорода из воды через стенки пластмассовой емкости. Когда значение ОВП отрицательно, то свойства воды - восстановительные [Пискарев И.М., Туголуков С.Н., Милявский М.А., Волков Л.С. Устройство для получения жидкой среды с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом путем насыщения ее водородом // патент РФ на полезную модель №71331. - МПК C02F 1/16]. Такая вода является тонизирующим напитком, стимулирует регенерацию клеток, что ведет к заживлению ран, ожогов, язв и пролежней, улучшает обмен веществ, нормализует кровяное давление.

Отрицательный ОВП природной воды - явление чрезвычайно редкое. ОВП обычной питьевой воды практически всегда значительно выше нуля:

- водопроводная вода от +80 мВ до +300 мВ;

- колодезная, родниковая вода от +120 мВ до +300 мВ.

Такая (обычная) питьевая вода «присоединяет к себе» свободные электроны из биологической среды организма, то есть является оксидантом. И наоборот, питьевая вода с отрицательным ОВП не расходует энергию клеточных мембран на коррекцию активности электронов воды, приобретая свойство биологической совместимости; питьевая вода с отрицательным ОВП - хороший антиоксидант.

Таким образом, заявляемый способ обеспечивает получение фасованной глубинной питьевой воды как стерильного продукта, с улучшенными потребительскими качествами, готового к транспортировке, длительному хранению и реализации в механически устойчивых от сдавливания, товарного вида емкостях.