Способ получения фасованной глубинной питьевой воды

Способ получения фасованной глубинной питьевой воды

Реферат

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.

1. Способ получения фасованной глубинной питьевой воды, включающий забор глубинной 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, ее розлив в емкости и укупоривание, отличающийся тем, что глубинную воду непосредственно перед розливом и укупориванием перед насыщением ее озоном в емкости, в которой поддерживают давление от 0,2 до 0,6 МПа, охлаждают до температуры +4÷0°С.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что одновременно с насыщением глубинной воды озоном ее насыщают пищевым газом.