СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к способу и установке для обработки воды с применением фуллеренов и может быть использовано в пищевой промышленности для улучшения свойств питьевой воды.

Известен способ восстановления водой своих первоначальных свойств, при этом обработка осуществляется на следующем устройстве, которое содержит корпус 10 с впускным и выпускным отверстиями 46, 48. Путь потока ограничен емкостями 30, 32, в которых содержится воздействующая на воду среда. Корпус выполнен двустенным с наружной 24 и внутренней стенкой 16, которые ограничивают первую замкнутую емкость 30 для среды. Внутренняя стенка проходит коаксиально образующей замкнутую емкость 32 второй трубчатой емкости в форме первой внутренней трубы 14, которая со стороны периметра и со стороны дна проходит на расстоянии от внутренней стенки. От первой внутренней трубы в радиальном направлении отходят плоские разделительные элементы 54, 56, нижние торцевые края которых заканчиваются на уровне нижней стенки 18 первой внутренней трубы и которые делят промежуточное пространство между первой и второй внутренними трубами на два частичных пространства 58, 60. Одно из пространств соединено с впускным отверстием, а другое - с выпускным отверстием. Впускное и выпускное отверстия ограничены муфтой или отрезком 50, 52 трубы, которые герметизированы относительно промежуточного пространства. Частичные пространства соединены в нижней зоне корпуса, находящейся на расстоянии от впускного и выпускного отверстий. От первой внутренней трубы выходят в частичное пространство выступы 62, 64, 66, 68, образующие завихряющее приспособление (RU 2450975 С2, 20.05.2012).

Недостатком известного способа является то, что способ обработки осуществляется на конструктивно сложном устройстве и не обеспечивает получение желаемых свойств для воды.

Известен способ получения питьевой воды, включающий испарение воды и перевод пара в конденсированное жидкое состояние, при этом конденсат дополнительно обрабатывают природным минералом шунгитом дисперсностью 0,5-10 мм при объемном соотношении Т:Ж=0,5-2,0 в течение 12-24 ч, а получающуюся питьевую воду охлаждают до температуры 0-(-18)°C. Обработка конденсата шунгитом в условиях заявляемых параметров обеспечивает дополнительный эффект природных марциальных лечебных вод. Это связано с тем, что в процессе обработки, так же как и в природных условиях (марциальные источники расположены в Карелии на массивных выходах шунгитовых плит), происходит извлечение глобулярного углерода - фуллерена марки С₆₀, содержание которого в шунгите в пределах 0,001-0,1% (RU 2253630 С2, 10.06.2005).

Недостатком известного способа является хранение воды только в замороженном виде, а также вода, полученная данным способом, не может длительно употребляться.

Известен способ электрохимической очистки воды, включающий электрохимическую очистку в многомембранном электролизере, при этом после прохождения этапа грубой очистки воду подают только в среднюю камеру электролизера, отделенную полупроницаемыми мембранами от анодной и катодной камер, где вода через полупроницаемые мембраны разделяется на три потока, крайние из которых заполняют боковые анодную и катодную камеры, снабженные патрубками для выхода анолита и католита, при этом посредством элементов, установленных в средней камере, формируют извилистый поток очищаемой воды, который приближается поочередно то к анодной, то к катодной мебране, после выхода из электролизера поток очищаемой воды из средней камеры поступает в омагничивающем устройство, проходит через завихритель, расположенный в пирамидальном корпусе, и попадает в контейнер, где совместно с кристаллом подвергается воздействию света и электромагнитного излучения с длиной волны от 100000 м до 1 мм. Полупроницаемые мембраны содержат в своей структуре шунгит, кремний и серебро для насыщения очищаемой воды фуллеренами и ионами кремния и серебра (RU 2388702 С2, 10.05.2010).

Недостатком известного способа является содержание в мембранах серебра, поскольку в высокой концентрации в воде серебро убивает микрофлору организма, как вредную, так и полезную - вызывая дисбактериоз, а в малых количествах убивает далеко не все болезнетворные бактерии, а лишь некоторые.

Наиболее близким аналогом является способ получения воды, содержащей фуллерены, которые включают молекулы воды и плавают в воде при горении смешанного газа кислорода и водорода в воде при высоком давлении и при горении графита, используя произведенный газ сгорания, и устройство для осуществления способа, предусматривающее стойкий к давлению контейнер, реактивный носик для смешиванного газа кислорода, водорода и графита, систему воспламенения, камеру сгорания и устройство фильтрации (US 6833145 В1, 21.12.2004).

Недостатком наиболее близкого аналога является то, что известный способ и устройство для его осуществления не являются экологически безопасными, полученная вода не может быть использована для постоянного употребления человеком, так как содержат химические элементы выделяемые при сгорании, способные накапливаться в человеческом организме, что может спровоцировать те или иные заболевания, повышенные энергозатраты.

Задачей изобретения является повышение качества воды, которая может быть использована для постоянного употребления человеком без вреда для здоровья, а также снижение энергозатрат при производстве воды, повышение надежности и экологичности, а также улучшения вкусовых и органолептических свойств воды.

Поставленная задача решается тем, что способ получения питьевой воды, согласно изобретению, предусматривает последовательные стадии осуществления процесса: забор воды из природного источника, отстаивание воды с доступом кислорода воздуха в емкости объемом 20-40 м³ в течение 10-15 часов, обработка воды, которая осуществляется путем пропускания воды, через устройство, имеющее внешний и внутренний цилиндр, через центральную полость устройства проходит вода из подающей трубы, закручивается встречными потоками по спирали устройства и в магнитной трубе, и далее обработка фуллеренами, которая осуществляется путем пропускания воды через цилиндрическое устройство, содержащее внутренний цилиндр с отверстиями, в который периодически добавляют предварительно подготовленную исходную воду с гидратированными фуллеренами C₆₀HyFn и которая получена следующим образом: в 2-литровую колбу наливают 2 л исходной воды и в нее добавляют гидратированный фуллерен в концентрации 14,4 мг/л, колбу вращают в течение 1 минуты против часовой стрелки со скоростью, способствующей образованию воронки, затем воду отстаивают в течение 2-х минут, повторно вращают в течение 30 секунд, снова отстаивают 2 минуты, из полученного раствора берут 1 мл и вливают в 1 литр исходной воды, процедуру повторяют до получения раствора фуллеренов C₆₀HyFn с концентрацией 10^-20 моль/л, розлив полученной питьевой воды.

Также поставленная задача решается тем, что установка для получения питьевой воды, согласно изобретению, содержит, по меньшей мере, одно устройство для забора воды, емкость из нержавеющей стали объемом 20-40 м³, устройство, имеющее внешний и внутренний цилиндр, через центральную полость устройства проходит вода из подающей трубы, которая закручивается встречными потоками по спирали и в магнитной трубе, устройство для обработки воды фуллеренами, которое представляет собой цилиндрическое устройство, содержащее внутренний цилиндр с отверстиями, в который периодически добавляют предварительно подготовленную исходную воду с гидратированными фуллеренами C₆₀HyFn, при этом внутренний цилиндр имеет отверстия размером 1-100 нм, и систему розлива.

Техническим результатом заявленного изобретения является получение питьевой воды, обладающей улучшенными вкусовыми и органолептическими свойствами, при совместном использовании всех указанных видов обработки, а именно насыщение кислородом и обработки фуллеренами при заявленных режимах за счет действия вышеописанных видов обработки.

Фуллерены не являются лекарственным препаратом. Основное действие фуллеренов в нашем организме - сбор и нейтрализация свободных радикалов (оксидантов). Свободные радикалы разрушающе действуют на клетки нашего организма. Фуллерены не имеют направленного лечебного действия на определенную болезнь или орган. Они действуют как мощный антиоксидант долговременного характера. Свободные радикалы возникают в процессе окисления. Небольшой процент их присутствия в организме даже необходим, но избыток губителен.

Именно заявленная последовательность, режимы осуществления процесса и заявленное устройство позволяет получить питьевую воду, собранную из природного источника, обладающую следующими свойствами:

- поверхностное натяжение воды из природного источника 59-76 дин/см², а полученной воды - 55-49 дин/см²;

- pH воды из природного источника 5,5-6,5, а полученной воды - 7,2-8,5;

- ОВП воды из природного источника +250 - +350, а полученной воды - (+150)-(-40).

Вода, полученная при заявленных режимах, позволяет получить воду с вышеуказанными свойствами. Насыщение воды кислородом в течение менее 10 часов может привести к низкому насыщению кислородом обрабатываемой воды и недостаточно высокий уровень устойчивого во времени пересыщенного кислородом состояния обработанной воды. В то же время, увеличение времени насыщения кислородом более 15 часов не улучшает качество получаемой питьевой воды, а увеличивает расход электроэнергии, что сказывается на себестоимости продукции. Прохождение воды из подающей трубы по спирали устройства и через магнитную трубу позволяет получить воду с заявленными параметрами окислительно-восстановительного потенциала и pH. Обработка фуллеренами при заявленных режимах позволяет получить воду с определенными свойствами, при уменьшении концентрации растворов фуллерена полученная вода не будет обладать заявленными свойствами, а при увеличении концентрации растворов фуллеренов - вода не будет пригодна для питья. Уменьшение размеров отверстий внутреннего цилиндра, устройства для обработки фуллеренами, не позволит провести необходимую обработку фуллеренами, а увеличение размеров отверстий может привести к повышенному содержанию в готовой воде фуллеренов, что также негативно скажется на качестве получаемой воды.

Технический результат будет достигаться только при использовании заявленных режимов.

На фиг. 1 представлена структурная блок-схема установки для получения питьевой воды.

Установка для получения питьевой воды, по меньшей мере, одно устройство для забора воды 1, емкость из нержавеющей стали 2, объемом 20-40 м³, устройство 3, имеющее внешний и внутренний цилиндр, через центральную полость устройства проходит вода из подающей трубы, которая закручивается встречными потоками по спирали и в магнитной трубе, устройство для обработки воды фуллеренами 4, которое представляет собой цилиндрическое устройство, содержащее внутренний цилиндр с отверстиями, в который периодически добавляют предварительно подготовленную исходную воду с гидратированными фуллеренами C₆₀HyFn, при этом внутренний цилиндр имеет отверстия размером 1-100 нм, и систему розлива 5.

Способ осуществляется следующим образом.

Воду, по меньшей мере, одним из устройств 1 забирают из природного источника и направляют в емкость 2, которая представляет собой емкость из нержавеющей стали объемом 20-40 м³. В вышеуказанной емкости вода отстаивается с доступом кислорода в течение 10-15 часов. После настаивания воду подают в устройство 3. Обработка осуществляется путем пропускания воды, через устройство, имеющее внешний и внутренний цилиндр. Через центральную полость устройства проходит вода из подающей трубы, закручивается встречными потоками по спирали и в магнитной трубе. Далее обработанная вода поступает в устройство для обработки фуллеренами 4. Устройство 4 представляет собой цилиндрическое устройство, содержащее внутренний цилиндр с отверстиями. При этом во внутренний цилиндр периодически добавляют предварительно подготовленную исходную воду с гидратированными фуллеренами C₆₀HyFn. Вода с гидратированными фуллеренами C₆₀HyFn получена следующим образом: в 2-литровую колбу наливают 2 л исходной воды и в нее добавляют гидратированный фуллерен в концентрации 14,4 мг/л, колбу вращают в течение 1 минуты против часовой стрелки со скоростью, способствующей образованию воронки, затем воду отстаивают в течение 2-х минут, повторно вращают в течение 30 секунд, снова отстаивают 2 минуты, из полученного раствора берут 1 мл и вливают в 1 литр исходной воды, процедуру повторяют до получения раствора фуллеренов C₆₀HyFn с концентрацией 10^-20 моль/л. А во внешний цилиндр устройства 4 поступает вода из устройства 3, которая обогащается фуллеренами C₆₀HyFn. После полной обработки воду направляют на розлив.

Под термином «энергонасыщенность воды» понимается интенсивность (амплитуда) и продолжительность вспышки излучения, наблюдаемой при добавлении в воду «Реагента» (раствора соли двухвалентного железа и сенсибилизатора люминесценции - люминола), регистрируемой фотоэлектронным умножителем детектора одиночных фотонов. Для измерения энергонасыщенности воды в одноразовую пробирку типа Эппендорф заливали 1 мл тестируемой воды и вносили 10 мкл «Реагента». Использовали реагент, который давал после добавления к воде конечные концентрации FeSO4 и люминола 10 мкМ и 10 мкМ, соответственно. После добавления реагента к воде и перемешивания пробирку помещали в счетчик одиночных фотонов «Биотоке 7» и регистрировали излучение из пробы за период не менее 60 сек с временным разрешением в 1 сек. Каждое измерение проводили в трех параллелях. По результатам измерений рассчитывали среднее значение амплитуд волн излучения и сумму импульсов за 50 сек. Эксперименту подвергали воду, забранную из источника, и воду, полученную заявленным способом. После 24-часового выдерживания исходной и готовой воды в контакте с воздухом, активность готовой воды в несколько раз превышает активность исходной воды, при этом значения pH указанных вод не отличалось.

Пример 1.

Органолептические свойства полученной воды были протестированы на добровольцах. В тестировании участвовали 15 человек, которые принимали воду прошедшую обработку заявленным способом и воду из того же источника, приготовленную по прототипу. Более мягкий вкус воды обработанной заявленным способом отметили 14 человек.

Пример 2.

Для обработки воды была применена заявленная установка. Вода для обработки бралась из природного источника в Словении (Любляна). В таблице 1 представлены показатели воды до и после обработки. Было проведено 5 опытов.

Из табл. 1 следует, что при заявленном способе обработки на заявленном устройстве имеет место эффект снижения ОВП и поверхностного натяжения воды при увеличении pH.

Выход за рамки заявленных параметров осуществления процесса не позволит получить питьевую воду, обладающую именно вышеописанными свойствами.

Использование полученной питьевой воды позволит расширить ассортимент питьевой воды.