СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОЧИСТОЙ ТАЛОЙ ВОДЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК C02F1/22 C02F1/28 C02F103/04 

Изобретение относится к технологии производства питьевой воды и может быть использовано в медицине, пищевой промышленности, технике, в сельском хозяйстве и других отраслях народного хозяйства.

Воду, полученную путем замораживания, например, в морозильной камере, и последующего оттаивания обычной (водопроводной), или любой другой, называют талой водой.

В природных условиях талая вода образуется в результате таяния снега и льда.

Известно, что при приготовлении талой воды в ней снижается содержание различных примесей, а также количество ядер изотопа водорода дейтрона (D), присутствующего в воде в виде химического соединения HDO - молекул полутяжелой воды.

Талую воду с пониженным содержанием в ней молекул HDO часто называют протиевой (от латинского Protium), т.е. содержащей в своем составе преимущественно ядра легкого изотопа атома водорода - Н⁺ (протон или ядро атома протия - от греч. protos - первый; в водных растворах протон гидратируется и образует соединение Н₃О⁺).

Указанные изменения свойств талой воды характеризуют ее как более качественную по сравнению с исходной водой, что и является стимулом для ее производства и совершенствования способов приготовления.

Анализ многочисленных публикаций, посвященных талой воде, свидетельствует о широком применении ее с лечебной и профилактической целями как в народной, так и в традиционной медицине. Так, например, данной проблеме посвящена книга В.В. Федорова (Василевского) «Аквавиталогия, или Вода «Божья Роса» на страже здоровья нации». - СПб.: «Издателельство «ДИЛЯ», 2006. - 416 с. ).

Механизм взаимодействия талой маломинерализированной воды с организмом человека и ряд наиболее вероятных причин увеличения ее биологической активности и полезности для живых организмов и растений установлены Н.Г. Друзьяком (см. «Как продлить быстротечную жизнь», Одесса: ОКФА, 2001. - 576 с. ).

Основными из них являются:

- уменьшение количества межмолекулярных (водородных) связей вследствие разупорядочения структуры воды при ее замораживании; данный факт обуславливает значительное снижение вязкости воды и лучшую усваиваемость ее организмом человека;

- уменьшение количества примесей в талой воде до 70% по сравнению с их количеством, содержащимся в исходной воде (в том числе и ионов Са²⁺, количество которых в питьевой воде является не всегда оптимальным; высокое содержание ионов кальция в воде обуславливает высокую ее жесткость и снижает потребительские качества);

- дегазация исходной воды (что также приводит к дополнительному разрыву водородных связей и снижению вязкости).

Особую роль в формировании биологической активности и повышении потребительских качеств питьевой воды Н.Г. Друзьяк отводит ионам водорода H⁺.

Он считает, что питьевая вода должна быть маломинерализированной и иметь кислую реакцию (рН<7,0).

Употребляя воду с кислой реакцией, мы сдвигаем реакцию крови в кислую сторону, что для организма является более благоприятным.

При оптимальной реакции крови (рН 6,9) достигается обеспеченность всего организма кислородом (переход кислорода из крови и поступление его в ткани), что является залогом здоровья и долголетия.

Протон водорода входит также в состав молекул аденозинтрифосфата (АТФ) при помощи которых запасается энергия в биологических клетках.

Известно также (см. Волков В.В. Медицина бессмертия и 280 лет земной жизни. - СПб.: Валери СПД, 2002 г. - 288 с.; Друзьяк Н.Г. Как продлить быстротечную жизнь, Одесса: ОКФА, 2001. - 576 с. ), что вода с кислой реакцией является антиоксидантом и защищает организм человека от негативного воздействия на него активных форм кислорода (АФК), к которым относятся:

*О₂ - синглетный кислород - продукт одноэлектронного восстановления О₂; О₂ ^- - супероксид; О^2- - оксид-ион (нормальный оксид).

АФК в организме человека появляются в результате жизнедеятельности клеток, что является нормальным физиологическим явлением.

Так, каждая клетка человеческого организма продуцирует около 0,15 моля супероксида О₂ ^- в сутки. Их роль - осуществление антимикробной защиты.

Однако, при большинстве острых заболеваний, обострении хронических заболеваний, интоксикации, ожогах, травмах, операциях и т.п., наблюдается интенсификация свободнорадикальных процессов и повышение генерации АФК митохондриями.

АФК в организме человека могут появиться также в результате употребления им электрообработанной воды, при действии радиации и чрезмерного облучения ультрафиолетовыми лучами.

Повышенное содержание АФК в организме человека обуславливает появление «свободнорадикальных болезней», к которым относятся более 100 патологий, в частности: мутагенез, злокачественный рост клеток, острые воспалительные процессы и множество других заболеваний, связанных с поражением клеточных мембран и их старением. Мембрана, состоящая из высокоусвояемых для окисления жиров и кислот, становится первой жертвой чрезмерно активных форм кислорода, так называемых свободными радикалами.

Для предотвращения негативного воздействия АФК на мембраны клеток используют антиоксидантную терапию, т.е. применение различных антиоксидантов, таких как аскорбиновая кислота (витамин С), жирорастворимые антиоксиданты - витамины Е и А и др.

В качестве антиоксидантов используют также воду, обогащенную ионами водорода (см. Волков В.В. Медицина бессмертия и 280 лет земной жизни. - СПб.: Валери СПД, 2002 г. - с. с. 44-45).

Нейтрализация АФК ионами водорода Н₃О⁺ достигается следующим образом:

Из представленного выше видно, что в результате протекания указанных реакций образуются нейтральные вещества (реакция 1) или щелочь (реакции 2 и 3), которая в организме человека может нейтрализоваться кислотой.

Становится очевидным, что высокочистая вода, обогащенная ионами водорода, может служить эффективным средством для нейтрализации АФК и других радикалов (без каких-либо побочных эффектов, т.к. высокочистая вода с кислой реакцией не содержит кислотных остатков или сопряженных оснований, вредных для организма).

Изложенное выше подтверждает, что поиск эффективных способов производства высокочистой талой воды с кислой реакцией является актуальным.

В настоящее время для приготовления талой воды используют специально разработанные методики и способы, многие из которых применяются на практике.

Наиболее близким, из известных заявителям, является способ приготовления высокочистой целебной питьевой воды «Божья Роса» (см. патент РФ №2097341, 1997 г. ), включающий последовательно осуществляемые стадии удаления нерастворимых механических примесей, удаления хлора, удаления металлов, умягчения, удаления органики, деминерализации, обеззараживания УФ-облучением, замораживания, оттаивания и сбора талой воды, при этом замораживание проводят в высокоскоростном режиме путем мелкодисперсного распыления воды над поверхностью жидкого кислорода.

Полученная талая вода имеет кислую реакцию (рН 6,0) и является высокочистой (количество примесей в ней составляет 10 мг/л).

Данный способ избран в качестве прототипа заявляемому способу.

Прототип и заявляемый способ имеют следующие общие признаки:

- замораживанию подвергают доочищенную питьевую воду;

- замораживание доочищенной (исходной) воды производится в морозильной камере;

- оттаивание;

- удаление нерастворенных примесей;

- сбор талой воды.

Однако данный способ приготовления талой воды имеет ряд недостатков:

- полученная талая вода сохраняет в своем составе все примеси, содержащиеся в исходной воде; это объясняется тем, что в процессе высокоскоростного режима замораживания водной аэрозоли образуются весьма мелкие кристаллы льда и подвергнуть их дополнительной очистке от примесей не предоставляется возможным;

- в процессе мелкодисперсного распыления над поверхностью жидкого кислорода вода насыщается молекулами кислорода, а также другими компонентами воздуха, наполняющего камеру; данный факт значительно снижает ее потребительские качества;

- способ не позволяет снизить содержание полутяжелой воды в полученном продукте по сравнению с исходным ее значением;

- способ приготовления воды «Божья Роса» предусматривает многостадийную схему очистки и обеззараживания исходной воды, что значительно увеличивает трудозатраты и стоимость производства готовой продукции;

- специфика производства воды«Божья Роса» такова, что может быть реализована лишь в производственных (заводских) условиях; данная технология производства талой воды приводит к удорожанию стоимости готового продукта и делает его недоступным для многих потенциальных потребителей.

Наиболее близким по технической сущности является сосуд для приготовления талой воды (см. патент РФ на изобретение №2421404), содержащий емкость, образованную стенкой, дном и имеющую выходное отверстие и установленную на дне внутри емкости колбу с зазором между их стенками. Выходное отверстие сосуда выполнено с горловиной, на наружной поверхности которой выполнена резьба с навинченной на ней крышкой введенной в конструкцию сосуда, с центральным сквозным отверстием, выполненным в ее стенке. Колба выполнена в виде цилиндрического полого стакана, содержащего дно, выходное отверстие и стенку с отверстиями, изготовленными по длине стенки, и трубки, установленной в центральном отверстии крышки и плотно прилегающей к внутренней поверхности стакана, с отверстиями, изготовленными на ее боковой поверхности. Отверстия совпадают с отверстиями стенки стакана при ее перемещении и поворота. Выходной конец трубки выступает снаружи сосуда над крышкой и в выходном отверстии трубки размещена пробка. Внутренняя торцевая поверхность крышки контактирует с торцом выходного отверстия стакана, ее центральное отверстие и боковая поверхность трубки коаксиальны между собой. Между стенками емкости сосуда и стакана, в зазоре выполнена возможность размещения льда после замерзания воды, предварительно налитой в этот зазор.

Особенностью описанной конструкции является то, что в одном продольном сосуде имеется зона замораживания воды с кольцевой морозильной камерой и зона вытеснения примесей из фронта льда и концентрацию их (примесей) в виде рассола.

После завершения цикла замораживания рассол сливается в дренаж через специальное отверстие в сосуде, а лед оттаивают и через те же отверстия сливают в тару потребителя.

Данное устройство выбрано в качестве прототипа.

Прототип и заявляемое изобретение имеют следующие общие признаки:

- емкость с крышкой;

- дренажный сосуд с перфорированными стенкою и дном;

- дренажный сосуд установлен внутри емкости таким образом, что образует между стенками емкости и дренажного сосуда зазор, обеспечивающий возможность размещения льда после замерзания воды, предварительно налитой в этот зазор.

Однако, устройство по прототипу является недостаточно эффективным, что выражается в том, что конструкция дренажного сосуда не позволяет извлекать из него образовавшийся лед для дальнейшей его доочистки, обеспечения оптимальных условий таяния и хранения полученного продукта.

В результате, продукт, полученный в данном устройстве, является низкокачественным и может быть охарактеризован следующим образом:

- талая вода содержит большое количество различных примесей и молекул полутяжелой воды, т.е. является недостаточно доочищенной;

- таяние льда, образовавшегося в сосуде, осуществляют в воздушной среде и полученная жидкость насыщается различными газами, что снижает ее потребительские качества;

- вода, приготовленная указанным способом (и, вследствие не оптимальных условий ее хранения), сохраняет характерную «талость» (пониженную вязкость, низкую степень насыщенности газами и т.п.) лишь непродолжительное время - 1,5-2 ч; при оптимальных условиях таяния и хранения приготовленной воды она может сохранять свойства, приобретенные в процессе замораживания и последующего оттаивания, более продолжительное время - в течение нескольких суток.

Кроме того, данное устройство не обеспечивает возможность обогащения талой воды ионами водорода Н⁺ в заданных пределах. Известное устройство имеет высокую стоимость.

В основу изобретения поставлена задача создать способ и устройство для приготовления высокочистой талой воды с кислой реакцией, обеспечивающие снижение примесей в виде ионов и взвешенных частиц, а также уменьшение в полученном продукте количества молекул полутяжелой воды HDO по сравнению с содержанием их в исходной воде с одновременным увеличением срока хранения талой воды с заданными кондициями.

Поставленная задача решена группой изобретений, объединенных единым изобретательским замыслом: способом приготовления высокочистой талой воды и устройством для приготовления высокочистой талой воды.

В первом изобретении поставленная задача решена в способе приготовления высокочистой талой воды, предусматривающем замораживание предварительно очищенной питьевой воды в морозильной камере, оттаивание, удаление примесей и сбор талой воды, тем, что, в отличие от прототипа, предварительно доочищенную воду замораживают методом направленной кристаллизации в присутствии шунгита в течение 10-12 ч, жидкую фракцию в виде рассола сливают, после чего удаляют часть поверхностного замороженного слоя путем оттаивания замороженной массы на глубину 0,5-1,0 мм или промывания ее доочищенной водой, а обработанную таким образом оставшуюся замороженную массу подвергают оттаиванию при 0-25°С, или помещают в емкость для хранения, которую заливают доверху предварительно заготовленной высокочистой дегазированной водой, емкость герметически закупоривают и хранят до употребления.

Промывание доочищенной водой замороженной массы осуществляют в течение 15-60 с.

Во втором изобретении поставленная задача решена в устройстве для приготовления талой воды, содержащем емкость с крышкой, дренажный сосуд с перфорированными стенкой и дном, установленный внутри емкости таким образом, что образует между стенками емкости и дренажного сосуда зазор, обеспечивающий возможность размещения льда после замерзания воды, предварительно налитой в этот зазор, тем, что, в отличие от прототипа, оно дополнительно снабжено контейнером с крышкой, стенки контейнера выполнены перфорированными, а внутри контейнера размещен дробленный шунгит, при этом контейнер расположен внутри дренажного сосуда таким образом, что образует между стенками дренажного сосуда и контейнера зазор, обеспечивающий возможность размещения в нем рассола, образовавшегося после замерзания воды.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что:

- замораживанию подвергают доочищенную питьевую воду (например, пермеат), которое проводят в специально разработанном устройстве, позволяющем получать лед методом направленной кристаллизации в виде изделий (тел) любой геометрической конфигурации (диски, тетраэдры, пластины, полые цилиндры и т.п.) объемом от нескольких кубических дециметров и более;

- предлагаемое устройство имеет два отсека - зазоры, в одном из которых осуществляют замораживание воды (отсек для получения льда или рабочий отсек - зазор между стенками емкости и стенками дренажного сосуда) методом направленной кристаллизации и получение основного продукта - льда; отсек для получения льда имеет объем 60-80% от общего объема исходной жидкости;

- второй отсек - зазор между стенками дренажного сосуда и стенками контейнера является дренажным и предназначен для концентрации в нем примесей в виде рассола, куда эти примеси отталкиваются в процессе замораживания жидкости; образующийся рассол поступает в этот отсек через небольшие отверстия либо прорези различной формы, выполнение в стенках дренажного сосуда;

- шунгит помещается в контейнере, специально изготовленном для этой цели;

- контейнер для размещения в нем шунгита проницаем для жидкости, находящейся в устройстве, и изготовлен в виде патрона или стакана с отверстиями или прорезями на его поверхности;

- конструкция устройства такова, что позволяет извлекать из него полученный лед в виде изделий заданной формы, либо эти изделия могут быть извлечены в расколотом на отдельные части виде;

- после того как слили рассол, удаляют часть поверхностного замороженного слоя:

- путем оттаивания замороженной массы на глубину 0,5-1,0 мм

или

- путем промывания водой дробленной замороженной массы в течение 15-60 сек.;

- промывание осуществляют доочищенной водой, для этого кусочки льда помещают в сосуд с перфорированными стенками и дном или дуршлаг и погружают его несколько раз (в течение указанного времени) в емкость с доочищенной водой при комнатной температуре;

- обработанные таким образом изделия из льда перекладывают в емкость для оттаивания оставшейся части льда, затем указанную емкость доверху заливают предварительно подготовленной дегазированной высокочистой талой водой, имеющей температуру 0-25°С, дополнительно дегазируют указанную емкость и герметично закупоривают;

- емкость с тающим льдом держат при комнатной температуре до полного его оттаивания;

- полученный продукт фасуют и передают потребителю.

Узлы и детали устройства для приготовления высокочистой талой воды и вспомогательного оборудования изготавливают из материалов, индифферентных по отношению к питьевой воде и способных работать в интервале температур от - 30°С до 100°С.

Новым в заявляемом способе является то, что в течение всего периода замораживания воды, залитой в устройство для приготовления высокочистой талой воды, она подвергается обработке шунгитом для придания ей более кислой реакции, при этом изделия из льда изготавливаются с возможностью извлечения их из емкости, в которой они были изготовлены и подвергаются дополнительной их очистке от различных примесей и молекул полутяжелой воды HDO путем оттаивания и удаления части льда, расположенной вблизи от поверхности изделий на глубину от 0,5 до 1,0 мм; таяние и хранение льда (вплоть до его передачи потребителю) осуществляется в дегазированной высокочистой талой воде (заранее приготовленной для этой цели) в герметичной таре при температуре 0…25°С.

Суть заявляемого способа приготовления высокочистой талой воды обогащенной ионами водорода Н⁺, заключается в следующем.

В заявляемом способе приготовление талой воды осуществляется путем замораживания исходной воды методом направленной кристаллизации при температуре ниже 0°С и последующего ее оттаивания в интервале температуры 0…25°С. В технике метод направленной кристаллизации известен как метод Бриджмена-Стокбаргера и широко используется в металлургии и экспериментальной минералогии для получения монокристаллов высокой чистоты и заключается в создании в тигле с расплавом градиента температуры.

При этом, заготовка расплавляется целиком, а затем расплав кристаллизируется с одного конца путем создания фронта направленной кристаллизации.

Примеси, содержащиеся в расплаве, оттесняются от зоны кристаллизации монокристалла, сам же кристалл оказывается высокочистым.

В случае замораживания питьевой воды (и других водных растворов) с целью уменьшения количества примесей в ней также создают фронт направленной кристаллизации жидкости, помещенной в емкость для замораживания и также достигают оттеснения примесей от замораживаемой части, направляя их в дренажный отсек - зазор между стенками дренажного сосуда и контейнера устройства для приготовления высокочистой талой воды в виде рассола.

Скопившийся рассол сливают в дренаж сразу же после извлечения устройства из морозильной камеры.

Образовавшийся в рабочем отсеке - зазоре между стенками емкости и стенками дренажного сосуда устройства для приготовления высокочистой талой воды лед извлекают, подвергают дополнительной очистке, растапливают и передают потребителю.

В заявляемом способе предусмотрена процедура дополнительной очистки изделий из льда, которая обусловлена тем, что на его поверхности в процессе замораживания скапливается значительное количество примесей в виде ионов различных металлов и молекул полутяжелой воды HDO.

Скапливание примесей на поверхности льда происходит следующим образом.

Известно, замерзание дейтерия происходит при температуре 3,8°С.

Очевидно, при достижении указанной температуры молекулы HDO, содержащиеся в исходной воде, утрачивают межмолекулярные водородные связи с окружающими их молекулами воды и кристаллизуются, т.е. происходит образование зародышей в виде элементарных ячеек кристаллов льда HDO.

Многие из образовавшихся зародышей льда HDO в интервале температуры охлаждаемой жидкости от 3,8°С до 0°С, перемещаясь конвективными потоками в рабочем объеме устройства, достигают внутренней поверхности емкости устройства для приготовления высокочистой талой воды, укрепляются на ней, используя эту поверхность в качестве подложки.

Укрепление частиц льда на поверхности стенок емкости обязано явлению адгезии.

Время снижения температуры охлаждаемой жидкости от 3,8°С до 0°С, в реальных условиях замораживания в морозильной камере бытового холодильника, составляет несколько десятков минут.

За этот промежуток времени происходит осаждение значительного количества молекул полутяжелой воды на стенках емкости и дренажного сосуда устройства для приготовления высокочистой талой воды в виде кластеров или тончайшего слоя, а также ионов различных металлов и на поверхности рабочей жидкости.

При дальнейшем снижении температуры жидкости до 0°С к кристаллам HDO активно начинают присоединяться зародыши кристаллов Н₂О.

Процесс осаждения зародышей HDO на поверхности стенок емкости и дренажного сосуда устройства для приготовления высокочистой талой воды и на поверхности рабочей жидкости постепенно прекращается.

В результате, концентрация молекул HDO в охлаждаемом растворе снижается по сравнению с исходным ее значением (следовательно, и в конечном продукте - талой воде).

Необходимость удаления части льда с поверхности изделий становится очевидной.

Специально проведенными заявителями опытами установлено, что путем промывания изделий из льда (в дуршлаге или под душем чистой воды) достигается снижение примесей в готовом продукте в виде солей до 2 мг/л.

Полученный результат является удовлетворительным.

Указанный эффект наблюдали опосредованно, измеряя солесодержание в воде, в которой промывали лед сразу же после извлечения его из морозильной камеры.

Концентрация молекул полутяжелой воды в приготовленной талой воде не измерялась.

С этой целью были использованы литературные данные.

Так, например, согласно данным ряда исследователей установлено, что при однократном замораживании воды и последующего оттаивания в ней уменьшается количество молекул HDO на 10%.

При четырехкратном цикле замораживания и последующего оттаивания воды количество молекул полутяжелой воды в ней снижается до 25%.

В работе Александрова Б.Л. «Физико-биологический механизм онкологического заболевания и пути оздоровления человека» в кн.: «Человек и природа. Проблемы экологии Юга России». Сборник научных докладов 2-й Международной конференции, 5-8 сентября 2008, Ст. Тамань, с. с. 94-98 отмечается: «… профилактика от возможного онкозаболевания должна сводиться к ряду мероприятий, среди которых важным является снижение уровня поступления в организм молекул тяжелых и сверхтяжелых вод с потребляемой водой и пищей».

Александров Б.Л. утверждает, что даже 10%-ное снижение уровня молекул HDO в питьевой воде благотворно влияет на здоровье человека.

Данный факт в очередной раз подтверждает целесообразность развития методов производства воды с пониженным содержанием в ней молекул HDO.

Ниже поясним, каким образом в заявляемом способе приготовления высокочистой воды осуществляется обогащение рабочей жидкости ионами водорода H₃O⁺ в процессе ее замораживания.

С этой целью в контейнер устройства для приготовления высокочистой талой воды, а именно в центральную или нижнюю его часть, помещается определенное количество шунгита, например в виде щебенки фракции 5-20 мм.

Шунгит - горная порода, представляющая собой композит, матрицу которого образует углерод (30 мас. %). В углеродной матрице равномерно распределены высокодисперсные частицы силикатов (SiO₂ - 57%, Al₂O₃ - 4,0 %, TiO₂ - 0,2% и др.).

Незначительная часть углеродного вещества в шунгите представлена молекулами фуллерена С₆₀ (0,001 мас. %) и фуллереноподобных структур (до 0,01 мас. %).

Фуллерен и фуллереноподобные структуры способны создавать связи с большим количеством других атомов и молекул в самых различных сочетаниях и образовывать новые вещества.

Заявителями установлено, что водные растворы (питьевая вода, дистиллят и пермеат) при настаивании их на шунгите в течение нескольких часов обогащаются ионами водорода H₃O⁺ и приобретают кислую реакцию (рН 4,5…4,8) (см. статью Ряпосова А.П. Электрофизические свойства шунгитовой воды. В сб.: Экологическая безопасность горнопромышленных регионов: Труды научно-практической конференции. - Екатеринбург, 2013, с. с. 96-99).

В заявляемом способе приготовления талой воды процесс обработки воды шунгитом (с целью ее подкисливания) и процесс ее замораживания (например, в морозильной камере домашнего холодильника) совмещены.

При этом эффект обогащения водного раствора кислотой оказался аналогичным, а трудозатраты на производство одной единицы продукции снизились почти вдвое.

Механизм обогащения водных растворов ионами водорода Н₃О⁺, при настаивании их на шунгите, заключается в следующем.

В книге Рысьева О.А. «Шунгит - камень Жизни». - СПб.: Издательство «Диля», 2010 - 182 с. сообщается о синтезе соединений молекулы фуллерена С₆₀ с большим количеством (примерно 26) гидроксильных групп. Молекула С₆₀ с присоединенными к ней группами ОН^- по существу является фуллереновым спиртом, растворенным в воде.

Очевидно, во время настаивания шунгита на воде гидроксил-ионы, присоединившись к молекуле С₆₀, утрачивают характерные взаимодействия их с остальными элементами системы H₂O-H⁺-ОН^-.

В результате, согласно закону действия масс, водная среда приобретает более кислую реакцию.

Количество шунгита, необходимого для достижения заданного эффекта подкисления водной среды, устанавливается опытным путем и в большинстве случаев не превышает 20 об.% от общего количества рабочей жидкости.

Изучение свойств талой воды, приготовленной согласно заявляемому способу, проводилось в специализированной лаборатории ОДО «ИНТЕРХИМ» (г. Одесса). Протокол испытаний прилагается.

На чертеже изображено устройство для приготовления высокочистой талой воды, где:

фиг. 1 - вид устройства, наполненного водой до замораживания;

фиг. 2 - вид устройства с замерзшей массой.

Устройство для приготовления высокочистой талой воды содержит емкость 1, внутри которой расположен дренажный сосуд 3. Стенка и дно дренажного сосуда 3 выполнены перфорированными (с отверстиями диаметром 3-5 мм или прорезями). Дренажный сосуд 3 фиксируется на емкости 1 с помощью опорного кольца 8. Дренажный сосуд 3 установлен в емкости 1 таким образом, что образует между внутренней стенкой емкости 1 и наружной стенкой дренажного сосуда 3 зазор, обеспечивающий возможность размещения льда после замерзания воды, предварительно налитой в этот зазор.

Внутри дренажного сосуда 3 установлен контейнер 5, (например, в виде стакана), внутри которого размещен дробленный шунгит 7. Стенка контейнера 5 также выполнена перфорированной. Зафиксирован контейнер 5 с помощью опорного кольца 9. Контейнер 5 установлен внутри дренажного сосуда 3 таким образом, что образует между внутренней стенкой дренажного сосуда 3 и наружной стенкой контейнера 5 зазор, обеспечивающий возможность размещения в нем рассола, образовавшегося после замерзания воды.

Емкость 1 снабжена крышкой 10, а дренажный сосуд 3 снабжен крышкой 6.

Для иллюстрации работы устройства на фиг. 1 слой воды в зазоре между внутренней стенкой емкости 1 и наружной стенкой дренажного сосуда 3 указан позицией 2.

На фиг. 2 замороженная масса, размещенная между внутренней стенкой емкости 1 и наружной стенкой дренажного сосуда 3, указана позицией 12, а слой рассола, размещенного между наружной стенкой контейнера 5 и внутренней стенкой дренажного сосуда, указан позицией 4.

Устройство для приготовления высокочистой талой воды при размещении в холодильной камере устанавливается на теплоизолирующую подкладку 11.

Пример осуществления заявленного изобретения.

Для приготовления талой воды в количестве 1,1 л в устройство наливали пермеат (солесодержание 15 мг/л, рН 6,7) в количестве 1,45 л.

Контейнер 5 заполняли шунгитовой щебенкой 7 фракции 10-15 мм, количество которой составляло 180 г (80 см³ или 5,5% от общего количества жидкости, залитой в устройство).

Устройство помещали в морозильную камеру бытового холодильника, например, марки Whirlpool. Под основание емкости 1 устанавливали подкладку 11 из фторопласта Ф-4 толщиной 2 мм, что позволило достичь одинаковой скорости промерзания жидкости по ее высоте.

Устройство, помещенное в морозильную камеру, выдерживали 10 и 12 ч.

После 10-часовой выдержки в морозильной камере слой воды 2 промерзал на глубину до наружной поверхности дренажного сосуда 3 (27 мм).

После 12-часовой выдержки устройства при низкой температуре дополнительно промерзала некоторая часть рассола 4 (фиг. 2) (на глубину около 5 мм).

В обоих случаях (и даже при полном замерзании исходной жидкости) результат является удовлетворительным.

После указанной процедуры замораживания жидкости устройство извлекали из морозильной камеры и выдерживали при комнатной температуре в течение 10 мин (для оттаивания пристеночного слоя льда).

Затем лед 12 (фиг. 2) вместе с дренажным сосудом 3 и контейнером 5 извлекали из емкости 1.

Лед 12 отделяли от дренажного сосуда 3 путем откалывания его деревянным предметом и помещали в дуршлаг, промывали пермеатом в течение 30 с и перекладывали в стеклянную емкость.

Эту емкость доверху заливали высокочистой дегазированной талой водой (с заданным рН), закупоривали вакуумными крышками для домашнего консервирования и передавали потребителю.

За промежуток времени, указанный выше, с поверхности приготовленного льда был удален слой толщиной 0,5-0,7 мм.

Лабораторными измерениями было установлено, что в удаленном слое льда содержались соли различных металлов в количестве 2 мг/л. Это количество солей составляет 10% от общего количества примесей, содержащихся в исходной воде.

Таким образом, общее количество примесей в готовом продукте составило 6,4 мг/л, рН 6,15. В исходной воде солесодержание составляло 15 мг/л, рН 6,7.

Достигнутый эффект легко увидеть. С этой целью достаточно сопоставить количество солей и реакции в исходной жидкости и в готовом продукте.

При этом, в поверхностном слое заготовок льда находится 10% молекул полутяжелой воды от общего количества этих молекул в исходной воде.

Указанные результаты свидетельствуют о высокой эффективности заявляемого способа и установки для приготовления высокочистой талой воды с кислой реакцией.

С учетом изложенного, данное изобретение может быть рекомендовано для практического использования в народном хозяйстве.

Изобретение может быть использовано в технологии производства питьевой воды и применено в медицине, пищевой промышленности, в сельском хозяйстве. Для осуществления способа предварительно очищенную воду замораживают методом направленной кристаллизации в присутствии шунгита в течение 10-12 ч, жидкую фракцию в виде рассола сливают. Часть поверхностного замороженного слоя удаляют оттаиванием замороженной массы на глубину 0,5-1,0 мм или промыванием очищенной водой 15-60 с. Оставшуюся замороженную массу оттаивают при 0-25°С или помещают в емкость для хранения, которую заливают доверху предварительно заготовленной высокочистой дегазированной водой, герметически закупоривают и хранят до употребления. Устройство содержит емкость (1) с крышкой, дренажный сосуд (3) с перфорированными стенкой и дном, контейнер (5) с крышкой, стенки которого выполнены перфорированными и внутри размещен дробленный шунгит. Дренажный сосуд (3) установлен внутри емкости (1) так, что образует зазор, обеспечивающий размещение льда после замерзания налитой в него воды. Контейнер (5) расположен внутри дренажного сосуда (3) так, что образует зазор, обеспечивающий размещения в нем рассола, образующегося после замерзания воды. Изобретения обеспечивают снижение в очищенной талой воде примесей в виде ионов и взвешенных частиц, а также уменьшение в полученной воде количества полутяжелой воды HDO при одновременном увеличении срока хранения талой воды. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

1. Способ приготовления высокочистой талой воды, предусматривающий замораживание предварительно очищенной питьевой воды в морозильной камере, оттаивание, удаление примесей и сбор талой воды, отличающийся тем, что предварительно доочищенную воду замораживают методом направленной кристаллизации в присутствии шунгита в течение 10-12 ч, жидкую фракцию в виде рассола сливают, после чего удаляют часть поверхностного замороженного слоя путем оттаивания замороженной массы на глубину 0,5-1,0 мм или промывания ее доочищенной водой, а обработанную таким образом оставшуюся замороженную массу подвергают оттаиванию при 0-25°С или помещают в емкость для хранения, которую заливают доверху предварительно заготовленной высокочистой дегазированной водой, емкость герметически закупоривают и хранят до употребления.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промывание доочищенной водой замороженной массы осуществляют в течение 15-60 с.

3. Устройство для приготовления высокочистой талой воды, содержащее емкость с крышкой, дренажный сосуд с перфорированными стенкой и дном, установленный внутри емкости таким образом, что образует между стенками емкости и дренажного сосуда зазор, обеспечивающий возможность размещения льда после замерзания воды, предварительно налитой в этот зазор, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено контейнером с крышкой, стенки контейнера выполнены перфорированными, а внутри контейнера размещен дробленный шунгит, при этом контейнер расположен внутри дренажного сосуда таким образом, что образует между стенками дренажного сосуда и контейнера зазор, обеспечивающий возможность размещения в нем рассола, образовавшегося после замерзания воды.