Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ИСКУССТВЕННОЙ МИНЕРАЛИЗИРОВАННОЙ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ СЕЗОННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Изобретение относится к технологии приготовления искусственных минерализированных питьевых вод сезонного назначения и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства - в технике, медицине, биологии, в пищевой и косметической промышленности, сельском хозяйстве и Др.

В настоящее время получили распространение способы приготовления искусственно минерализированных вод питьевого назначения (см. Друзьяк Н.Г. Патент РФ №2051125, 1995 г.; Друзьяк Н.Г. Патент Украины №17513, 2006), предусматривающие стадии удаления нерастворимых механических примесей, деминерализацию воды с помощью процессов обратного осмоса или дистилляции, обеззараживания с помощью УФ-облучения или озонирования и последующую ее минерализацию необходимыми для человека макро- и микроэлементами.

Искусственно минерализированные воды называют также реминерализированными.

Но вода, полученная вышеуказанными способами, не обладает физиологически функциональными свойствами, которые отвечают сезонам года. Заявителями установлено, что для каждого сезона года должна существовать «своя» питьевая вода, обладающая физиологическими свойствами, присущими только данному сезону года (см. Ряпосов А. П. Новое в технологии приготовления искусственно минерализированной воды питьевого назначения. Материалы XII Международной конференции «Экология и развитие общества». - СПб. - Сосновый Бор, 2009. - С. 104-107).

Известно явление (см. Волков В.В. Патент РФ №2123198 на изобретение «Учебно-диагностическая модель «Биологические часы Земли», опубл. 10.12.1998 г.; Волков В.В. Медицина бессмертия и 280 лет земной жизни. - СПб.: «Валери», 2002), названное «Биологическими часами» («биочасами»).В вышеуказанных источниках, а также в книге Волкова В.В. Тренировка жизненной силы или лечение от старения. - СПб.: «Вектор», 2005 раскрывается механизм действия «биочасов» на организм человека и сообщается о существовании сезонных биоритмов сжатия-разжатия мембранных клеток человека с периодом в 182,5 суток (с 22 декабря по 22 июня). При этом установлено, что летом вода из клеток направляется в межклеточное пространство, зимой - наоборот, вода из межклеточного пространства устремляется в клетки. Другими словами, летом и осенью клетки сжимаются, а зимой и весной разжимаются.

В.В. Волков объясняет существующий факт сжатия-разжатия мембранных клеток способностью человеческого организма защищаться от радиации с помощью собственной воды, которая активно поглощает γ-лучи и другие излучения видимого и невидимого спектра, представляющие наибольшую опасность для клеток человеческого организма.

На основе «биочасов» В.В. Волков разработал новую схему водопотребления человеком в течение года. Он регламентировал суточное количество потребляемой жидкости в разное время года и предложил следующую норму ее потребления в разные сезоны года:

лето: 0,8-1,0 л в сутки; зима: 2,5-2,8 л в сутки;

осень: 1,25 л в сутки; весна: 1,25 л в сутки.

Схема водопотребления графически представлена на рисунках 1 и 2 (в интерпретации заявителей).

Схема позволяет определить, какое количество воды (ориентировочно) необходимо принимать в любой день года. Более точные значения могут быть получены расчетным путем. Для этого разницу между максимальным количеством потребления воды в зимний период (2,8 л в сутки) и минимальным количеством потребления воды в летний период (0,8 л в сутки) необходимо разделить на период полугодового биоритма, равный 182,5 суток. Полученную величину необходимых изменений потребления воды человеком в каждые сутки, что составляет 10,95 мл, следует использовать для определения суточного потребления объема воды в литрах (V_C) в любом из следующих дней года, применив такие выражения:

где Х - количество дней, которые прошли от летней (1) или от зимней (2) точки годовой шкалы к искомой (заданной) дате.

При этом средние значения употребления воды человеком в каждый из сезонов года (V_сезон) составляют:

Потребляя жидкость в указанных количествах, соответствующих сезонам года, мы способствуем биоритму сжатия-разжатия клеточных мембран человека, создавая наиболее эффективный водный экран защиты от излучения.

Наиболее близким из известных заявителям способов является способ приготовления минерализированной воды сезонного назначения, описанный в патенте Украины №96134.

Согласно данному способу готовят три варианта воды - зимнего, весенне-осеннего и летнего назначений:

- при приготовлении минерализированной воды зимнего назначения деминерализацию проводят до достижения величины рН=6,7-6,9, соли вводят в количестве, обеспечивающем содержание катионов К⁺=36-42 мг/л, , анионов , Cl^-=53-60 мг/л;

- при приготовлении минерализированной воды весенне-осеннего назначения деминерализацию проводят до достижения величины рН=6,5-6,7, а соли вводят в количестве, обеспечивающем содержание катионов К⁺=52-60 мг/л, Mg²⁺=26-30 мг/л, анионов , Cl^-=76-86 мг/л;

- при приготовлении минерализированной воды летнего назначения деминерализацию проводят до достижения величины рН=6,3-6,5, а соли вводят в количестве, обеспечивающем содержание катионов К⁺=88-100 мг/л, Mg²⁺=44-50 мг/л, анионов , Cl^-=128-146 мг/л.

Данный способ выбран в качестве прототипа.

Прототип и заявляемый способ имеют следующие общие признаки:

- корректировка ионного состава исходной воды;

- введение K₂SO₄ и соли магния до заданного содержания катионов K⁺, Mg²⁺ и анионов и Cl^-.

Но вода, полученная по указанному способу, имеет ряд недостатков, снижающих ее потребительские качества.

Так, в воде сезонного назначения, приготовленной по прототипу, отсутствуют ионы кальция, что характерно только для лечебной воды и ограничивает круг ее потребителей.

Вода сезонного назначения, приготовленная по прототипу, имеет более высокое содержание ионов калия (36-100 мг/дм³), чем это необходимо для приготовления физиологически полноценной воды.

Данный факт также характеризует воду, приготовленную по прототипу, как лечебную.

Кроме того, в воде, приготовленной по прототипу, отсутствуют некоторые элементы, жизненно необходимые для организма человека, такие как йод, цинк, хром, натрий.

Отсутствие перечисленных элементов в искусственно приготовленной воде также снижает ее потребительское качество.

В основу изобретения поставлена задача разработать способ приготовления искусственной минерализированной питьевой воды сезонного назначения, в котором путем использования в качестве исходной деминерализированной воды, pH которой устанавливают до значений 6,5-6,9, и последующего введения минеральных солей до определенного содержания катионов K⁺, Na⁺, Mg²⁺, Са²⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, а также анионов , Cl^-, I^-, концентрация которых регламентирована в соответствии с временами года, обеспечить расширение функциональных возможностей питьевой воды за счет повышения физиологической полноценности ее состава минеральных веществ в летний период.

Поставленная задача решена в способе приготовления искусственной минерализированной питьевой воды сезонного назначения, предусматривающем корректировку ионного состава исходной воды и последующее введение K₂SO₄ и соли магния до заданного содержания катионов K⁺, Mg²⁺ и анионов , Cl^-, тем, что в качестве исходной воды используют деминерализированную воду, pH которой устанавливают в пределах 6,5-6,9, при этом при приготовлении минерализированной воды летнего назначения в деминерализированную воду с указанным значением pH вводят соли MgSO₄, K₂SO₄, ZnSO₄, Cr₂(SO₄)₃, NaCl, CaCl₂ и KI в количестве, обеспечивающем содержание катионов К⁺=15-20 мг/л, Na⁺=15-20 мг/л, Mg²⁺=44-50 мг/л, Са²⁺=20-25 мг/л, Zn²⁺=0,8-1,0 мг/л, Cr³⁺=0,04-0,05 мг/л и анионов I^-=0,04-0,05 мг/л, , Cl^-=73-95 мг/л.

Характеристика воды зимнего назначения.

Это кальций-магний-сульфатно-хлоридная вода, средне-соленая по степени минерализации, с кислой реакцией.

Жесткость воды колеблется в пределах 4,67-5,41 мг-экв./л.

Из числа микро- и субмикроэлементов в воде содержатся ионы йода (I^-), цинка (Zn²⁺) и хрома (Cr³⁺).

Эта вода может быть отнесена к категории физиологически полноценной воды питьевого назначения.

Новым в заявляемом изобретении является следующее.

В качестве минерализирующих воду компонентов в нее дополнительно введены жизненно необходимые для организма человека ионы:

Ca²⁺, Na⁺, Zn²⁺, Cr³⁺, I^-.

Их концентрация регламентирована с учетом суточной физиологической потребности в минеральных веществах для организма человека для конкретного сезона года (см. «Кровь-показатель здоровья / Т.Ф. Цынко, В.Е. Романовский. Изд. 2-е. - Ростов н/Д: «Феникс», 2007; Ноздрюхина Л.Р., Нейко Е.М.,Ванджура И.П. Микроэлементы и атеросклероз. М.: «Наука», 1985; Микроэлементы для вашего здоровья / А.В. Скальный. - М: Издательский дом «Оникс 21 век», 2003).

При этом pH, концентрация ионов K⁺ и Mg²⁺ (использованных в прототипе) и перечисленных выше ионов, которые дополнительно вводятся при минерализации воды, оптимизирована с учетом требований, изложенных в Гигиенических требованиях к воде питьевой, предназначенной для потребления человеком (СанПин 2.1.4.559-96, Россия), а также в ряде нормативов, рекомендованных Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ).

Указанные различия воды, приготовленной по заявляемому способу, обеспечивают устранение вышеперечисленных характерных недостатков воды, полученной по прототипу, т.е. расширение функциональных возможностей и повышение ее потребительских качеств.

Указанные концентрации минерализирующих веществ в воде сезонного назначения, как и в прототипе, определены при условии, что в каждом из сезонов года в организм человека вместе с водой должно поступать одинаковое количество минеральных веществ, а количество употребляемой воды человеком в каждый из сезонов года соответствует схеме водопотребления человеком на протяжении года по «биочасам» (см. выражения (1-5) и рисунки 1 и 2), что можно представить в виде соотношений:

Реализация указанных соотношений может быть достигнута постепенным увеличением (в полугодовом биоритме «лето-зима») количества потребляемой человеком воды в сутки (в среднем указанные изменения составляют около 11 мл в сутки).

Солесодержание в сезонных водах необходимо также менять. В воде зимнего назначения количество солей должно быть наименьшим, потому что потребление воды рекомендуется максимально увеличить, наоборот, в воде летнего назначения солесодержание должно быть наиболее высоким.

Так, с учетом количества потребляемой воды в разные сезоны года, общее количество солей, поступающих в организм человека в разные сезоны года, будет практически одинаковым.

Для определения необходимых количеств минерализирующих сезонные воды веществ воспользуемся ниже приведенными соотношениями объемов вод (V_сезон) и масс минеральных веществ (m_сезон), которые могут поступить в организм в разные сезоны года в случае употребления человеком воды по «биочасам», но без учета ее физиологических свойств (т.е. «обычной»):

где K₁, K₂ и K₃ - коэффициенты соотношений средних значений концентраций минеральных веществ m (в миллиграммах), поступающих в разные сезоны года (водопользование «обычной» водой по «биочасам»). Полученные коэффициенты в выражениях (7-9) назовем коэффициентами редуцирования (изменения) количества минерализирующих воду веществ от сезона к сезону, в дальнейшем они будут использованы при определении состава и свойств сезонных вод.

В качестве минерализирующих веществ использованы следующие соли: калия сульфат (K₂SO₄); натрия хлорид (NaCl); калия йодид (KI); кальция хлорид (CaCl₂); магния сульфат (MgSO₄); цинка сульфат (ZnSO₄); хрома сульфат (Cr₂(SO₄)₃).

Концентрации каждого из указанных компонентов в питьевой воде сезонного назначения определяются с использованием полученных в выражениях (7, 8, 9) коэффициентов редуцирования минерализирующих воду веществ от сезона к сезону K₁, K₂ и K₃.

Однако при использовании принятой методики редуцирования массового состава вод сезонного назначения необходимо установить ионный состав какой-либо одной из них, руководствуясь требованиями ГОСТа, которые предъявляются к питьевым водам (например, зимней).

Согласно выводам, полученным при анализе выражений (3-9), вода зимнего назначения должна иметь наименьшую степень минерализации среди вод сезонного назначения и минимальную жесткость.

С учетом указанных требований, касающихся ионного состава и физико-химических свойств воды зимнего назначения, заявителями предложен следующий ее химический состав (с учетом допусков при производстве):

K⁺=6-8 мг/л, Na⁺=6-8 мг/л, Mg²⁺=18-21 мг/л, Са²⁺=8-12 мг/л, Zn²⁺=0,3-0,4 мг/л, Cr³⁺=0,02-0,025 мг/л и анионов I^-=0,02-0,025 мг/л, , Cl^-=29-41 мг/л.

Показатель pH=6,5-6,9.

Общая жесткость - 1,9-2,45 мг-экв./дм³.

Солесодержание воды летнего назначения определяют расчетным путем, используя коэффициент редуцирования K₁.

Указанный выше химический состав и физико-химические свойства искусственной минерализированной питьевой воды летнего назначения являются основой при производстве питьевой воды по заявленному способу.

Воду летнего назначения готовят следующим образом.

К основным этапам приготовления воды по заявляемому способу относятся стадии деминерализации исходной воды и ее кондиционирование относительно указанных в ней ионов водорода H⁺ и, как заключительная стадия, обогащение полученной воды необходимыми солями.

Для получения воды летнего назначения с заданными величинами pH, исходную воду (в случае необходимости) кондиционируют, подкисляя или ощелачивая в определенной мере (см. патенты Украины на изобретения №98544, 85903).

После кондиционирования доочищенной воды в отношении концентрации в ней ионов водорода ее минерализируют.

Для минерализации воды используют соли марок Ч, ЧДА, ХЧ, как водные, так и безводные.

Введение солей в доочищенную воду в виде насыщенных растворов обеспечивает практически прецизионную их дозировку.

Пример приготовления воды летнего назначения.

В качестве исходной воды брали деминерализированную воду с количеством растворенных в ней примесей до 10 мг/л, pH которой составлял 6,6.

Вода с указанными свойствами пригодна для приготовления воды летнего назначения.

Для ее минерализации готовили насыщенные водные растворы следующих солей (марок ХЧ), которые затем вводили в дозированных количествах - калия сульфат (K₂SO₄), натрия хлорид (NaCl), калия йодид (KI), кальция хлорид (CaCl₂), магния сульфат (MgSO₄), цинка сульфат (ZnSO₄), хрома сульфат (Cr₂(SO₄)₃).

Согласно справочным данным в 100 мл воды при температуре 20°C растворяется:

11,1 г сульфата калия (плотность 2,66 г/см³);

35,9 г хлорида натрия (плотность 2,165 г/см³);

144,5 г йодида калия (плотность 3,2 г/см³);

74,5 г хлорида кальция (плотность 2,51 г/см³);

35,1 г сульфата магния (плотность 2,66 г/см³);

54,1 г сульфата цинка (плотность 3,74 г/см³);

64 г сульфата хрома (плотность 3,0 г/см³).

После смешивания 100 мл воды с указанными солями получают:

104,17 мл насыщенного водного раствора сульфата калия;

116,58 мл насыщенного водного раствора хлорида натрия;

146,314 мл насыщенного водного раствора йодида калия;

129,68 мл насыщенного водного раствора хлорида кальция;

113,2 мл насыщенного водного раствора сульфата магния;

114,47 мл насыщенного водного раствора сульфата цинка;

121,26 мл насыщенного водного раствора сульфата хрома.

Зная атомную или молекулярную массу ионов, которые используют для минерализации воды, определили, чтобы получить воду летнего назначения и достичь заданную степень минерализации водного раствора, необходимо 10 л деминерализированной воды смешать с:

3, 66 мл насыщенного водного раствора K₂SO₄;

4,67 мл насыщенного водного раствора NaCl;

0,0006 мл насыщенного водного раствора KI;

1,08 мл насыщенного водного раствора CaCl₂;

7,5 мл насыщенного водного раствора MgSO₄;

0,019 мл насыщенного водного раствора ZnSO₄,

0,0034 мл насыщенного водного раствора Cr₂(SO₄)₃.

Полученная вода имела следующий состав ионов:

K⁺=17,5 мг/л; Na⁺=17,5 мг/л; Mg²⁺=47 мг/л; Са²⁺=22,5 мг/л; Zn²⁺=0,9 мг/л; Cr³⁺=0,045 мг/л; I^-=0,045 мг/л; ; Cl^-=84 мг/л.

Необходимые дозы насыщенных растворов отмеряли медицинским шприцом и вводили в емкость, содержащую подготовленную воду.

Полученная вода летнего назначения была прозрачной, без запаха и привкусов.