Микроколлоидная композиция кремниевой кислоты/борной кислоты, раствор композиции, способ их получения и продукт из частиц

Микроколлоидная композиция кремниевой кислоты/борной кислоты, раствор композиции, способ их получения и продукт из частиц

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устойчивым водным растворам и порошкам, содержащим биодоступный и биоактивный кремний и бор, которые можно использовать для увеличения и усиления травянистых растений и деревьев, или в качестве пищевых продуктов, пищевых добавок, или в качестве кремов (гели и др.) для улучшения здоровья людей и/или животных.

Данное изобретение также относится к получению устойчивых растворов и порошков, содержащих биодоступный и биоактивный кремний и бор и необязательно другие элементы, подобные меди, молибдену, селену, цинку, соединения, такие как аминокислоты, гуминовые и фульвовые кислоты и (другие) питательные вещества.

Уровень изобретения

Кремний является важным питательным элементом для растений. Однако в современных системах сельского хозяйства растворы питательного элемента являются самыми дефицитными по биодоступности кремния.

Как известно (Epstein, Ε (1999). Silicon. Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 50:641-64.), кремний полезен для закаливания корней растений и также полезен и даже важен для хорошего роста растения и устойчивости к болезням. Листья усилены через внешний опаловый слой, построенный из полимеров кремниевой кислоты, действующих как механический барьер. Кремний также связывает вещества растений, такие как сахара, белки или фенольные соединения, которые присутствуют во всех видах растительных тканей. Мицелии грибов больше не могут проникать в растение: кремний является важным против биотических и абиотических стрессов: он повышает урожай, вызывает устойчивость к стрессам, контролирует болезни и насекомых, снижает токсичность некоторых минералов, таких как марганец и алюминий, повышает толерантность к бедствиям от холода, регулирует потребление воды и улучшает распрямление листьев, приводящее к усилению фотосинтеза.

Бор также является важным питательным элементом для растений. Комбинация бора и кремния проявляет синергические или антагонистические действия на рост растений и устойчивость к болезням в зависимости от их концентраций (Bengsch, E (1989). Reduction in symptom Expression of Belladonna Mottle Virus Infection on Tobacco Plants by Boron Supply and the Antagonistic Action of Silicon: Verlag Zeits Naturf. D-7400 Tübingen 0341-0382/89/0900-0777 and Bengsch, E (1989). Effects of simultaneous supply of Silicon and Boron on Plant Growth and on Herbicide toxicity: Verlag Zeitschrift Naturf. D-7400 Tübingen 0341-0382/89/0900-0781). Подходящие концентрации обоих питательных элементов вызывают синергические эффекты на повышение урожая и повышенную устойчивость к болезням и насекомым.

Сущность изобретения

Кремний является важным питательным элементом для растений и может присутствовать в виде кремниевой кислоты в небольших количествах в почве, в виде минерала, в речной и океанической воде. Однако в современных системах сельского хозяйства растворы питательного элемента являются самыми дефицитными по биодоступности кремниевой кислоты и добавляемые силикаты не способны компенсировать данный дефицит.

Хотя силикаты и (поли)кремниевую кислоту иногда включают в композиции питательных веществ, данные соединения не являются биодоступными в достаточной степени как таковые, потому что они не абсорбируются. Кроме того, только низкое процентное содержание силикатов и силикагеля в воде медленно гидролизуется в ортокремниевую и дикремниевую кислоту.

Только данные производные кремниевой кислоты в небольших количествах (моно (= орто) и дикремниевая кислота) являются высокобиодоступными и релевантными биоактивными молекулами кремния для метаболизма диатомов, растений, животных и людей.

С другой стороны, ортокремниевая кислота представляет собой относительно неустойчивую молекулу с тенденцией полимеризоваться в димеры, тримеры и т.д. (= олигомерные) молекулы (неколлоидная кремниевая кислота) и затем в молекулы большего размера из нескольких тысяч кремниевых молекул, причем являются небольшими частицами в 1-8 нм, а именно в 1,5-6 нанометров, микроколлоидной фазой. Данные микроколлоидные частицы агрегируют в более длинные цепи, приводящие к настоящей трехмерной сетке (коллоид). Данный процесс приводит к образованию мягкого геля, который является слабобиодоступным. Образование данных коллоидов и гелей зависит от рН. Самый долгий период гелеобразования происходит при рН 2. При более низком и более щелочном рН время образования коллоида и, наконец, геля уменьшается (Iler R.K. The Chemistry of Silica. Wiley: New York, 1979).

Стадии от мономера до полимеризации в золь-гель можно суммировать следующим образом:

1. мономерная ортокремниевая кислота в кислой среде;

2. полимеризация ортокремниевой кислоты от мономера в димеры, тримеры, тетрамеры и т.д., линейные или циклические (олигомеры) вплоть до структур из более чем тысяча кремниевых молекул;

3. дополнительная конденсация в линейные или случайно разветвленные полимеры (маленькие сферические частицы (предзоль/микроколлоидные частицы размером 1,5-10 нм, состоящие из нескольких тысяч кремниевых молекул);

4. рост данных частиц (золь, коллоидный, размер частиц примерно 10-100 нм);

5. связывание частиц в цепи (агрегация, коллоидная);

6. сцепленная в сетку и растянутая повсюду жидкость (агрегация, предгель);

7. сгущение в гель.

Описано, что кремний абсорбируется через корни в виде ортокремниевой кислоты. Обычно силикаты, силикагель (коллоид), мета-силикаты, цеолиты и другие кремниевые соединения используют в качестве источника кремния, однако имеющего слабую биоактивность. К настоящему времени по новым данным предполагается, что другие соединения кремния (например, дикремниевая кислота) также абсорбируются определенными мембранными белками (аквапорины).

Новые химикаты, которые используют в сельском хозяйстве, также вызывают полимеризацию и агрегацию ортокремниевой кислоты в коллоиды (например, фториды, нитро- и хлорированные соединения, инсектициды, антибиотики, фунгициды и т.д.). Кроме того, синергическая активность между корнями и микробами, приводящая к лучшей биодоступности минералов и солюбилизации силикатов, исключена или снижена и это дает более слабые растения с более низким минеральным содержимым. Для того чтобы обойти данную проблему, растения должны получать больше удобрений, чем необходимо, и также должны быть защищены инсектицидами, фунгицидами и т.д., больше чем необходимо. Это является проблемой особенно для растений на гидрокультуре.

В дополнение к значению кремния для растений также существует доказательство того, что кремний является важным элементом для животных и людей (Laane, H.M.: Silicon for humans: beneficial or essential? Abstracts of 4^th International Conference on Silicon in Agriculture, 2008; 59).

Возникает вопрос, способен ли кремний также защищать и повышать устойчивость животных и людей против проникновения патогенных микробов (бактерии, грибы) и быть непосредственно связанным с некоторыми физиологическими состояниями. Человеческий организм содержит очень существенное количество кремния, значительно большее, чем количество самых важных микроэлементов, таких как Mn, Fe, Cu или Zn. Органы, особенно такие как соединительная ткань, хрящ и кости, содержат высокие количества кремния. Некоторые исследования показывают, что содержания кремния уменьшаются с возрастом. Беременные женщины имеют низкие концентрации кремния в сыворотке и применение ими добавок кремния показало терапевтическое действие на кожу и на снижения токсичности алюминия (Reffitt D.M., Jugdaohsingh R., Thompson RPH, Powell J.J.: Silicic acid: its gastrointestinal uptake and urinary excretion in man and effects on aluminium excretion. J. Inorg. Biochem. 1999; 76:141-6; and: Van Dyck K., Van Cauwenbergh R., Robberecht H., Deelstra H.: Bioavailability of silicon from food and food supplements. Fresenius J. Anal. Chem. 199; 363:541-4). Применение добавок кремния также снижает токсичность алюминия. Алюминий препятствует образованию костей и находится в определенном соотношении с неврологическими болезнями, подобными болезням Паркинсона и Альцгеймера.

Кремний связан с эластичностью стенок артерий и кровеносных сосудов и усиливает иммунную систему.

Есть клинические сообщения по улучшению заболеваний кожи, заболеваний сердца, астмы, ревматических заболеваний, псориаза, заболеваний костей и т.д. за счет применения силикагелей. Силикагели используют во всем мире. Однако данные гели являются слабобиодоступными из-за трудностей по растворению биодоступной кремниевой кислоты.

Биодоступная форма кремния представляет собой ортокремниевую кислоту и дикремниевую кислоту, не ангидрид кремниевой кислоты. Ангидрид кремниевой кислоты представляет собой диоксид кремния, который не является биодоступным. Кремний найден в продуктах питания (и в хвоще полевом) в виде силикатов, которые аналогично не являются биодоступными. Все силикаты диеты должны переходить в ортокремниевую и дикремниевую кислоту, причем являются существенными биодоступными соединениями, предназначенными для абсорбции и использования организмом.

Однако ортокремниевая кислота является неустойчивой. В концентрациях выше 1 ч/млн (максимальное количество, обычно найденное в минеральной воде) ортокремниевая кислота легко полимеризуется в длинные цепи, которые не являются биодоступными.

Следовательно, для применения кремния по эффективному биодоступному пути существует один путь с применением раствора биодоступной кремниевой кислоты и путь, который предотвращает процесс полимеризации. Однако очень трудно ингибировать полимеризацию, ведущую к образованию геля в высоко (>0,1% Si) концентрированных растворах при всех значениях рН.

Затем коллоиды и гели как таковые не являются биодоступными. От (макро)коллоидной стадии деполимеризация является очень ограниченной и едва воспроизводимой. Это приводит к очень низкой концентрации ортокремниевой кислоты.

Дополнительные изучения на людях показывают, что твердые кремниевые добавки, такие как коллоидный диоксид кремния и фитолитические силикаты, едва биодоступны или ни в какой степени не биодоступны, тогда как доказано на известном уровне техники, что раствор стабилизированной ортокремниевой кислоты в модели HCl-холин имеет высокую биодоступность (Calomme M., Cos P., Vingerhoets R., Van Hoorebeke C., Vanden Berghe D. (1998): Comparative bioavailability study of silicon supplements in healthy subjects, Journal of Parenteral and Enteral Nutrition, 22, S12, (abstract #47). Van Dyck K., Van Cauwenbergh R., Robberecht H., Deestra H.

Бор обладает подобными эффектами для растений, животных и людей. У животных и людей бор способствует повышению роста костей и силе, играет роль в предотвращении остеопороза и т.п. В растениях кремний и бор проявляют взаимно усиливающие эффекты как на рост растений, так и на снижение стрессовых факторов, в числе других влияющих на более низкую степень инфекции.

Цель настоящего изобретения состоит в получении устойчивого раствора или порошка микроколлоидной кремниевой и борной кислоты, из которых биодоступный и биоактивный кремний и бор легко абсорбируются организмом и растением.

Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предложить простой, но инновационный способ получения вышеуказанного раствора или порошка.

Еще другая цель настоящего изобретения состоит в стабилизации кремниевой кислоты в микроколлоидной фазе с размером частиц около 4 нанометров (а именно ±1,5-6 нм), состоящей из многих сотен до нескольких тысяч молекул кремниевой кислоты, частично связанных с молекулами бора с образованием микросфер (как определено по спектрам ЯМР), также называемых микроколлоидными, в качестве предшественника для быстрого высвобождения орто- и дикремниевой кислоты.

Спектры ²⁹Si ЯМР получали при 298К с применением спектрофотометра Bruker DMX-400, работающего при 79,4 МГц с оборудованием 10 мм ВВО пробой.

Данные обычно получали в виде спектров с помощью 300 ч/млн в 32К данных точках с задержкой релаксации в 10 с и 1024 сканированиями. В качестве внешнего эталона использовали TMS.

Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить полученный раствор, устойчивый по меньшей мере в течение года, и порошок, устойчивый по меньшей мере в течение 2 лет.

Еще другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить полученный раствор микроколлоидной кремниевой кислоты и борной кислоты, в котором могут быть растворены другие соединения, такие как другие минералы, витамины, аминокислоты и т.д.

Настоящее изобретение включает водный раствор с кремниевой кислотой и борной кислотой с размером частиц кремниевой кислоты около 4 нм, преимущественно в интервале 1-8 нм, а именно от 1,5 нм до 6 нм, состоящих из многих сотен до нескольких тысяч молекул кремниевой кислоты, связанных вместе с образованием микросфер (определенных по спектрам ЯМР), также называемых микроколлоидными. Данный раствор может также содержать добавку, абсорбирующую воду. Данный раствор содержит биоактивный кремний и может быть устойчивым по меньшей мере в течение 1 года. В настоящем описании фраза “частица в интервале 1-8 нм” и подобные фразы особенно могут указывать на то, что по меньшей мере 90% частиц имеют размер в таком интервале, особенно по меньшей мере 95%, а именно по существу все частицы. Размер частиц можно определить, например, с помощью ТЕМ или SEM. Особенно частицы кремниевой кислоты имеют размер частиц в интервале 1,5-6 нм (особенно по меньшей мере 90%). Даже предпочтительнее, по меньшей мере 90% частиц имеют размер в интервале 3,5-4 нм.

Следовательно, в данном изобретении предлагается композиция, содержащая подкисленный водный раствор (1) микроколлоидной кремниевой кислоты, (2) борной кислоты и (3) добавки, абсорбирующей воду, имеющая величину рН, равную или меньшую чем 1, в которой микроколлоидная кремниевая кислота имеет размеры частиц в интервале 1-8 нм. Таким образом, в данном изобретении предлагается композиция с микроколлоидной кремниевой кислотой в противоположность композициям известного уровня техники, которые являются неколлоидными (с размерами частиц ниже 1,5 нм).

Данное изобретение также включает способ получения раствора, в котором кремний и бор и одно или несколько других соединений - питательных микроэлементов (таких, как цинк, медь, молибден, селен, гуминовые кислоты, фульвовые кислоты, аминокислоты и другие) гидролизованы в кислотном водном растворе. Данный раствор может содержать одну или несколько растворенных (сильных) добавок, абсорбирующих воду (увлажнителей). Данный раствор можно также обработать до продукта из (макро)частиц или до порошка удалением по меньшей мере части водной жидкости, особенно основной части. Особенно данный раствор можно обработать до сухого порошка удалением воды из водной жидкости. Может быть предложен продукт из свободных растекающихся (макро)частиц.

В данном изобретении главным образом предлагается способ получения такой композиции, причем способ включает

- получение согласно первой процедуре первой смеси, состоящей из добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости,

- получение согласно второй процедуре второй смеси, состоящей из источника кремния и водной жидкости,

- получение смеси путем смешивания, предпочтительно при температуре в интервале от >10°С до <35°С, предпочтительно при температуре в интервале 15-30°С, даже предпочтительнее при 18-22°С, первой смеси и второй смеси для получения исходного раствора, где первая смесь добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости хранится по меньшей мере в течение 6 часов перед смешиванием со второй смесью источника кремния и водной жидкости и где данный способ, кроме того, включает добавление источника бора к одной второй смеси или к нескольким вторым смесям и исходному раствору.

Первая смесь предпочтительно имеет низкий рН, а именно ниже чем 1, такой как ниже чем 0,5. Подкисление можно проводить с помощью, например, Н₃РО₄ и/или HCl. Вторую смесь можно подкислять или можно не подкислять.

Предпочтительно, первая смесь хранится по меньшей мере в течение 6 часов, даже предпочтительнее по меньшей мере 12 часов, даже еще предпочтительнее по меньшей мере 18 часов. Это позволяет добавке, абсорбирующей воду, насыщаться водой. Предпочтительно первая смесь хранится без существенного перемешивания. Кроме того, предпочтительно первая смесь хранится при температуре в интервале от >10°С до <35°С, предпочтительно при температуре в интервале 15-30°С, даже предпочтительнее при температуре в интервале 18-22°С.

Данное изобретение также включает применение данного раствора или порошка, при котором, обычно после разбавления, конечный раствор (так, например, после разбавления, если вообще требуется) наносят на растения или деревья, чтобы повысить устойчивость против одной или нескольких групп микробных инфекций, насекомых, вредителей, грибов, сорняков или экстремальных физических условий. рН раствора, который применяют, находится обычно в интервале 4-6.

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка для использования после разбавления, для усиления семян растений, деревьев и т.д.

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка для использования после ограниченного разбавления в качестве ретарданта роста для растений и цветов.

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка (после разбавления) при пероральном использовании для усиления различных типов соединительной ткани, костей, хряща и суставов, артерий, кожи, волос и ногтей у людей и животных (включая рыбу).

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка (после разбавления, например, разрешенного в кремах, гелях и т.д.) при местном использовании для усиления и улучшения кожи, волос и ногтей у людей и животных.

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка при использовании для стимулирования иммунной системы как у людей, животных, так и у растений.

Описание изобретения

Настоящее изобретение относится к раствору, содержащему кремниевую кислоту в микроколлоидной фазе в качестве предшественника, чтобы легко высвобождать биодоступный и биоактивный кремний, предпочтительно комбинированный с бором, стабилизированным добавками, абсорбирующими воду. Раствор может также содержать другие минералы, такие как медь, молибден, селен, цинк, и/или питательные (микро)элементы, и/или соединения, такие как гуминовая/фульвовая кислота, аминокислоты, и т.д.

Первый аспект настоящего изобретения относится к получению исходного раствора, содержащего соединения кремниевой кислоты с бором, стабилизированные добавкой, абсорбирующей воду (увлажнитель). Необязательно можно добавлять один или несколько питательных микроэлементов, таких как, например, селен, медь, молибден, цинк и т.д.

Второй аспект настоящего изобретения представляет собой способ получения водного раствора, особенно с помощью роторно-струйного смесителя, включающий ингибирование и даже остановку реакции полимеризации увлажнителями при кислом рН, после которой добавляют бор (особенно в форме борной кислоты). Кроме того, можно добавлять один или несколько питательных микроэлементов.

Третий аспект представляет собой распылительную сушку, распылительное отверждение, или лиофилизацию, подобную сушке вымораживанием указанного исходного раствора, посредством которой раствор переводят в порошок, содержащий кремниевую кислоту и борную кислоту (и добавку, абсорбирующую воду).

Было установлено, что комбинация биодоступного кремния с бором является синергической и вызывает повышенную биодоступность и биоактивность кремния.

Так как кремниевая кислота должна присутствовать в микроколлоидной форме, которая будет легко превращаться в биодоступный кремний, образование макроколлоидной кремниевой кислоты должно быть предотвращено. Этого можно достигнуть выбором правильной концентрации, например концентрации около 1% Si, как показано данными ЯМР.

Комбинация биодоступного кремния, бора и сильной добавки, абсорбирующей воду, дает раствор с высокими концентрациями микроколлоидной кремниевой кислоты (например, до 2% масс. Si). Такой раствор должен иметь низкий рН, ниже рН 1 и предпочтительно ниже 0,5. Данный низкий рН может быть достигнут добавлением кислот, таких как HCl и H₃PO₄. Из-за того что рН является очень низким (например, <1), вода и частицы являются высокопротонированными.

Главным образом обнаружены микроколлоидные частицы размером примерно 4 нм (ЯМР), но обычно размер может быть в интервале от 1,5 нм до 6 нм. Из-за сильного действия увлажнителя данные микроколлоидные частицы не будут расти дальше в коллоидные агрегаты большего размера, в конечном счете приводящие к осаждению.

Присутствие соединений кремниевой кислоты можно сделать видимым с помощью методологии ЯМР и показано, что размер микроколлоидных частиц определен в нанометрах. Из-за присутствия стабилизатора данные частицы не полимеризуются в макроколлоиды. Взаимосвязь между кремнием и бором в микроколлоидной фазе является еще неполностью ясной. В микроколлоидной фазе наблюдали связи кремний-бор (B-O-Si), как показано данными ЯМР. Следовательно, кажется, что комплекс кремний-бор может быть доступным.

Следовательно, раствор данного изобретения представляет собой микроколлоидный диоксид кремния, т.е. кремниевую кислоту, которая находится (в основном) на стадии 3 (полимеризация ортокремниевой кислоты в маленькие частицы/микроколлоид), и также комбинацию данного раствора с набором микроэлементов или питательных микровеществ, таких как цинк, молибден, гуминовые, аминокислоты и фульвовая кислота.

Данное изобретение не направлено на коллоидный диоксид кремния или диоксид кремния в качестве золей (стадия 4 и выше). Коллоиды содержат частицы размером от примерно 10 до 100 нм (Kirk-Othmer, 'Colloids') и Römpp описывает в его Chemie Lexikon силикасол как безводный анионный раствор коллоидного аморфного SiO₂ со средним размером частиц 15-150 нм.

Биологическая активность раствора согласно данному изобретению обусловлена данными микроколлоидными частицами с борной кислотой. Чистая микроколлоидная кремниевая кислота имеет более низкую активность. Увлажнитель способствует высокой концентрации микроколлоидной кремниевой кислоты на стадии 3 и предотвращает агрегацию. Агрегация данных частиц (стадия 4 и выше) приводит к опалесценции, мутности, отражению света, образованию коллоида и геля и таким образом к потере биоактивности.

Если используют добавку, данный увлажнитель предпочтительно выбирают из группы пищевых добавок (Е-перечень). Следовательно, раствор согласно настоящему изобретению является раствором, в котором добавка, абсорбирующая воду (увлажнитель), может представлять собой полисорбат, растительную камедь, замещенную целлюлозу, сложный полиэфир глицерина и жирных кислот, полиэтиленгликоль, полидекстрозу, пропиленгликоль, альгинат пропиленгликоля, сложный оксиэтиленгликолевый полиэфир, пектин или амидированный пектин, сложный эфир сахарозы и жирных кислот, ацетилированный или гидроксипропилкрахмал, фосфаты крахмала, мочевину, сорбит, малитол, витамин, и т.д. или их смеси. Сильный увлажнитель может мешать тому, что полимеризация происходит за пределами микроколлоидной стадии.

Для получения высокой концентрации микроколлоидной кремниевой кислоты необходима высокая концентрация добавки, абсорбирующей воду. Добавка, абсорбирующая воду, в растворе данного изобретения предпочтительно присутствует в концентрации по меньшей мере 30% (масс./об., масса на объем для порошков и об./об. для жидкостей), предпочтительно по меньшей мере 40% для жидкостей. Бор предпочтительно присутствует в концентрации около 0,2%. Такие растворы можно хранить как концентрированный раствор и держать в течение долгого периода времени (>1 года) при комнатной температуре перед разбавлением и применением к растениям, животным и людям. Следовательно, таким путем создают раствор с высокой концентрацией микроколлоидной кремниевой кислоты, который можно использовать как исходный раствор, в котором кремниевая кислота присутствует в ее микроколлоидной форме и в присутствии набора питательных элементов, таких как, например, селен, цинк, молибден. Концентрация питательных микроэлементов в растворе находится в интервале от 0,0001 до 10% об./об. Данный раствор имеет рН ниже 1, предпочтительно ниже 0,5.

Борная, кремниевая, а также гуминовая и фульвовая кислоты (экстракт из гуминового/фульвового продукта и гетерогенного продукта, содержащего органические слабые кислоты и минералы) являются слабыми кислотами и плохо растворимы в воде. В низких концентрациях они обычно находятся в незагрязненной воде повсюду на земле. Они являются жизнеспособными для поддержания минералов в растениях, у животных и людей. Все данные кислоты становятся истощенными в загрязненных системах и поэтому их биодоступность снижается. Было установлено, что отобранные смеси данных кислот в жидких препаратах в низких концентрациях стимулируют состояния нормального здоровья и могли быть использованы как питательные вещества, предотвращающие некоторые болезни и как предупреждающие старение. Следовательно, раствор настоящего изобретения может также заключать в себе специфический вариант осуществления смеси гуминовой/фульвовой кислоты. В таком растворе гуминовая/фульвовая кислоты присутствуют в конечной концентрации от 0,1 до 10% об./об.

Концентрированные растворы, подобные данным, причем содержащие микроколлоидную кремниевую кислоту, борную кислоту, набор питательных (микро)веществ, (т.е.) подобных гуминовой кислоте, и добавку, абсорбирующую воду, можно приготовить способом, в котором одно или несколько соединений кремния и бора гидролизуют в кислом растворе, содержащем одну или несколько растворенных в воде абсорбирующих добавок. В данном способе добавку, абсорбирующую воду (увлажнитель), растворяют в подкисленной воде.

Является предпочтительным подкислять и полностью гидратировать добавки, абсорбирующие воду (увлажнители в виде жидкостей или порошка, смешанного с водой), предпочтительно по меньшей мере в течение 6 часов, а именно по меньшей мере 12 часов, например, приблизительно при температуре от >10°С до <35°С, перед добавлением силикатов (например, раствора щелочного или щелочно-земельного силиката), предпочтительно посредством специального способа смешивания, особенно с применением роторно-струйного смесителя. Получали хороший результат, например, при смешивании идентичного объема разбавленного в 4-12 раз щелочного раствора силиката калия (12-18% Si) в воде (вода предпочтительно имеет температуру приблизительно в интервале от >10°С до <35°С), который добавляют к концентрированному пропиленгликолю или PEG и другим увлажнителям. Предпочтительно, наконец, добавляют бор (например, борную кислоту).

В одном из вариантов осуществления смешивание можно производить роторно-струйным смесителем, который может обеспечивать быстрое и результативное гидравлически сбалансированное смешивание. Жидкость, предназначенную для смешивания, подвергают циркуляции от бака через насос к роторно-струйному смесителю, который может располагаться под поверхностью жидкости. Поток жидкости можно использовать, чтобы тянуть зубчатую систему, которая заставляет форсунки роторно-струйного смесителя вращаться вокруг как горизонтальной, так и вертикальной осей. В варианте осуществления для смешивания жидкости можно применять аппарат (установку), описанный в WO 0224317 (которая включена в данное описание посредством ссылки).

Концентрация увлажнителя в водной жидкости, содержащей увлажнитель, который используют для образования композиции данного изобретения, равна предпочтительно по меньшей мере 80%, и в конечном кремнийсодержащем растворе конечная концентрация увлажнителя равна предпочтительно по меньшей мере 30%, а именно предпочтительно по меньшей мере 40%.

После гомогенизации раствора кремниевой и борной кислоты и раствора увлажнителя (и необязательных дополнительных компонентов, таких как один или несколько питательных (микро)элементов) композицию можно измельчить в порошок, например, распылительной сушкой в аппарате для сушки распылением, например, с помощью двухжидкостной форсунки с циклонным сепаратором высокой эффективности. Однако также можно применять другие способы, такие как сушка вымораживанием, и т.д. Размер частиц в порошке, полученном таким образом, может изменяться предпочтительно в интервале 0,1-10, особенно 0,3-5 микрометров. Это может указывать главным образом на то, что по меньшей мере 90% частиц, особенно по меньшей мере 95%, имеют размер частиц в таком интервале. Это можно определить с помощью, например, SEM.

В данном изобретении также предлагается композиция водного раствора добавки с другими соединениями, подобными питательным микроэлементам, и раствора кремниевой и борной кислоты перед применением.

Данную композицию можно получать после объединения исходных продуктов, таких как раствор кремниевой кислоты, раствор борной кислоты и раствор, содержащий увлажнитель.

Данную композицию можно также получать после растворения порошка, описанного выше.

После объединения полученный порошок можно растворять, разбавлять и применять. Например, кремниевую и борную композицию разбавляют перед применением и наносят разбрызгиванием на растения. Возможны некоторые комбинации растворов для получения раствора данного изобретения. Полученный микроколлоидный раствор можно хранить более одного года. Порошок с микроколлоидным содержимым можно хранить в течение более 2 лет.

Из-за низкого рН композиции обычно перед применением требуется разбавление до достижения допустимого рН. Предпочтительно, что рН конечного раствора после разбавления составляет 4-6. Данный рН будет зависеть от применения. рН можно регулировать, если необходимо, добавлением основания, такого как КОН или NaOH (предпочтительно при смешивании), или кислоты.

Концентрированный раствор или растворенный порошок согласно настоящему изобретению можно после разбавления добавлять к растениям или деревьям. Перед добавлением к растениям или деревьям может потребоваться фактор разбавления по меньшей мере в 100 раз. Разбавленный раствор согласно настоящему изобретению можно использовать для усиления растений, дерева и их семян, для повышения их устойчивости против микробной инфекции, насекомых, вредителей, грибов или экстремальных физических условий, подобных теплу или холоду. Если фактор разбавления ниже чем 80, разбавленный раствор можно использовать в качестве безопасного ретарданта роста для растений и цветов. Предпочтительно используют интервал рН 4-6, так как поглощение в растения является оптимальным при данном интервале рН.

Ясно, что (концентрированный) раствор или растворенный порошок, добавленный к растениям или деревьям, может также содержать другие добавки. Эти добавки можно вносить, например, после разбавления. Добавки можно также вносить в концентрированный исходный раствор. Добавки представляют собой, например, минералы, питательные вещества, противомикробные средства, инсектициды, пестициды, фунгициды, гербициды и т.д. или их комбинации. Предпочтительно данные добавки в основном не влияют на микроколлоидную природу кремниевой кислоты в растворе или не пролонгируют ее до образования истинного коллоида. Однако, когда раствор согласно данному изобретению используют (после разбавления) для опрыскивания, например, фруктов, обычно требуется меньше фунгицидов и т.д. из-за улучшенного качества фруктов и иммунитета.

Концентрированный раствор или растворенный порошок настоящего изобретения можно после разбавления наносить опрыскиванием на травянистые растения или деревья, и/или их листья, и/или их урожаи, и/или семена или добавлением раствора в среду, в которой травянистые растения или деревья находятся своими корнями (применение в случае гидропоники), или в почву. Аналогичным образом раствор можно использовать в случае гидропоники после разбавления для прорастающих семян.

Как описано выше, это будет усиливать здоровье травянистых растений или деревьев. Это также является способом концентрирования бора и кремния, например, в овощах и фруктах. Овощи и фрукты затем можно использовать для потребления людьми.

Хорошие результаты на некоторых сельскохозяйственных культурах, например на плодовых, таких как банановые, яблоневые, виноградные, грушевые культуры, на рисе, видах пшеницы, картофеля, томатов и также на цветущих растениях и т.д., можно получить с раствором, имеющим концентрацию Si от примерно 0,2 до 2% масс., концентрацию В 0,01-0,2% масс. и увлажнитель в количестве от примерно 30 до 60, предпочтительно от примерно 35 до 50% масс. рН данного раствора меньше, чем 1.

Данный (концентрированный) раствор настоящего изобретения можно также использовать после насыщения в суперабсорбентах, таких как полиакрилаты (полиакрилат натрия или гомополиаминокислотные соединения, такие как полиаспартат, или природные продукты, такие как глины или цеолиты, и т.д.). Смеси данных соединений вместе с почвенными субстратами можно использовать в качестве медленно высвобождающих средств, например медленно высвобождающих Si, B, Se и гуминовую/фульвовую кислоту, аминокислоты к растениям.

Данный (концентрированный) раствор или растворенный порошок настоящего изобретения можно также использовать после разбавления, для усиления рыбы (включая моллюсков) и для повышения их устойчивости против микробной инфекции. Данный раствор или растворенный порошок обычно будут разбавлять приблизительно в 1000-30000 раз перед добавлением к рыбе. Его можно, например, после разбавления добавлять в водоем с рыбой, так чтобы получить соответствующую концентрацию кислот. Данный раствор можно также использовать для концентрирования бора и кремния в водорослях.

Данный раствор или порошок также можно применять в комбинации с минералами, питательными веществами, противомикробными средствами или их комбинациями. Данные добавки можно вносить, например, после разбавления концентрированного раствора или растворенного порошка. Добавки можно также вносить в концентрированный исходный раствор.

Данный (концентрированный) раствор или (растворенный) порошок настоящего изобретения можно также использовать после разбавления для людей и животных с целью усиления, например, соединительной ткани, костей, кожи, ногтей, артерий, хряща и суставов. Людям и животным полезны как биодоступный кремний, так и другие питательные вещества и особенно синергический эффект повышенной биодоступности кремния за счет присутствия бора.

Данный раствор или (растворенный) порошок после разбавления можно использовать для лечения заболеваний, связанных с костью, кожей, артериями, соединительной тканью, хрящом, суставами, для лечения остеопороза, ревматических заболеваний, артериосклероза, заболеваний волос, ногтей и кожи, сердечно-сосудистых заболеваний, аллергических заболеваний, артрита, дегенеративных заболеваний, и т.д. Раствор или порошок следует использовать в терапевтической форме, это означает включение возможных физиологически приемлемых добавок. Это можно проводить, например, добавлением капель неразбавленного или разбавленного раствора или (растворенного) порошка в напитки, использованием неразбавленного или разбавленного раствора или порошка при приготовлении медицинских продуктов в качестве пищевой добавки или в качестве дополнительного компонента и другими способами. Данный раствор или порошок можно также использовать в косметических продуктах, (терапевтических) кремах и мазях, шампунях, гелях и т.д. и при их приготовлении.

Конечное разбавление раствора или растворенного порошка должно быть таким, чтобы достигнуть приемлемый рН. Это будет зависеть от применения. Обычно разбавление водой (или жидкостями на основе воды) будет изменяться приблизительно в 20-1000 раз перед потреблением. По необходимости разбавление может быть меньшим или большим. При разбавлении раствора или повышении рН раствора, например, по ходу применения предпочитают, чтобы рН составлял не выше, чем примерно 4-6. Когда рН выше, чем примерно 6, полезные эффекты снижаются. Следовательно, раствор в основном будут использовать при кислых значениях рН (меньше, чем примерно 6). Меньшие разбавления (подобные примерно в <20 раз) могут давать менее устойчивые раэбавленные растворы, в то время как более разбавленные растворы (подобные примерно более чем в 500 или 1000 раз) могут давать растворы для применения с более долгой устойчивостью.