ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ НАСТОЯЩЕЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области композиций на водной основе, приемлемых для поддержания водного баланса в организме млекопитающих и, в частности, для восполнения потери жидкости в организме человека с использованием пероральных или топикальных средств доставки жидкости в организм. Настоящее изобретение дополнительно относится к области промышленного использования воды, например, для охлаждения.
ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вода является универсальным биологическим растворителем, без которой невозможно существование жизни. Организм человека, в частности, подвержен риску обезвоживания ввиду того, что потоотделение обеспечивает, по меньшей мере, частичное регулирование температуры тела человека. Несмотря на тот факт, что потоотделение выполняет важную функцию для регулирования температуры тела, эта функция является основным фактором, обуславливающим потерю воды и растворенных веществ организмом. Максимальная скорость потоотделения составляет до 50 мл/мин, или 2000 мл/час у акклиматизировавшегося взрослого человека. Указанная скорость потоотделения не может быть постоянной, так как в тяжелых стрессовых ситуациях потери влаги могут составлять до 25% от общего количества воды в организме.
Из предшествующего уровня техники известны разнообразные типы напитков, рецептура которых составлена таким образом, чтобы обеспечивалось восполнение воды и электролитов, потерянных вследствие потоотделения. Как правило, такие напитки потребляют в период воздействия физических нагрузок на организм. Являясь в целом эффективными, указанные напитки не позволяют изменить количество тепла, выделяемого в окружающую среду из организма, ввиду фиксированной скрытой теплоты испарения воды.
Несмотря на тот факт, что существует биологическая необходимость в воде, поддержание водного баланса в организме человека также является важным для увлажнения кожи для ее функционирования и из соображений эстетического порядка. При обезвоживании верхние слои кожи могут растрескаться, тем самым открывая путь для проникновения инфекции в организм. Обезвоживание кожи также может вызвать ее раздражение, приводящее к воспалительным процессам, которые, в свою очередь, вызывают покраснение и разбухание кожи. Кроме того, обезвоживание кожи также может вызвать обострение таких патологических состояний как псориаз.
Если исходить из соображений эстетического характера, то в этом случае обезвоженная кожа теряет упругость и начинает провисать. Образование морщин на коже становится более выраженным, и кожа теряет свой блеск. Человек с обезвоженной кожей зачастую выглядит старым или имеет болезненный вид.
При решении проблем эстетического характера, связанных с обезвоживанием кожи, из предшествующего уровня техники известен огромный диапазон увлажняющих композиций для местного применения, таких как кремы, гели, лосьоны и аналогичные косметические средства, предназначенные для введения молекул воды в верхние слои кожи. Несмотря на то, что указанные средства в целом являются эффективными в течение непродолжительного периода времени, быстрое испарение воды из кожи означает, что через небольшой промежуток времени кожа вернется в состояние, характеризующееся менее интенсивным восполнением потери жидкости. Указанные композиции для местного применения могут дополнительно включать масла и иные вещества, предназначенные для формирования из них слоя на коже с целью ограничения потери жидкости. Однако масла и другие вещества могут блокировать поры и затвердевать с основой макияжа и косметической пудрой для лица.
Вода также является важным компонентом для многих промышленных процессов, таких как охлаждение, производство пара, очистка и промывка емкостей и трубопроводов и т.д. Проблема заключается в том, что скорость испарения технической воды может быть низкой или слишком высокой или для ее испарения требуется подведение значительного количества энергии и, в частности, тепловой энергии.
Вода также используется в качестве растворителя во многих промышленных процессах. Проблема в указанной области заключается в получении требуемого количества воды при достаточном уровне чистоты, необходимой для ее использования в качестве растворителя.
В соответствии с аспектом настоящего изобретения предусматривается решение либо устранение проблемы предшествующего уровня техники путем создания усовершенствованных напитков и композиций для местного применения для поддержания водного баланса в организме млекопитающих и, в частности, в организме человека. В соответствии с дополнительным аспектом предусматривается создание продуктов, являющихся альтернативой напиткам и топическим композициям предшествующего уровня техники.
Рассмотрение документов, актов, материалов, устройств, статей и т.п. включено в описание настоящего изобретения исключительно в целях создания контекста для настоящего изобретения. Не предполагается и не предусматривается, что любой материал или все из указанных материалов составляют часть основы предшествующего уровня техники или представляли собой общеизвестные знания в области, относящейся к настоящему изобретению, поскольку они существовали до даты установления приоритета по каждому пункту формулы настоящей заявки.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с первым аспектом, но не обязательно в соответствии с самым широким аспектом, в настоящем изобретении предлагается напиток, включающий молекулы воды, при этом молекулы воды включают атомы кислорода или водорода различных изотопов, при этом напиток обогащен, по меньшей мере, одним из изотопов кислорода или водорода, при этом обогащение соотносится с (i) количеством данного изотопа кислорода или водорода в воде, используемой для изготовления напитка или (ii) с количеством данного изотопа кислорода или водорода в подземной воде, или (iii) с усредненной природной водой.
В одном варианте осуществления изобретения относительное содержание, по меньшей мере, одного изотопа в напитке составляет:
для изотопа 16O: 0,99757 мольной доли,
для изотопа 17O: 3,8 x 10-4 мольной доли, или
для изотопа 18O: 2,05 x 10-3 мольной доли
В одном варианте осуществления изобретения относительное содержание, по меньшей мере, одного изотопа в напитке определяется следующим диапазоном:
для изотопа 16O: 0,99738 - 0,99776 мольной доли,
для изотопа 17O: 3,7 x 10-4 - 4,0 x 10-4 мольной доли, или для изотопа 18O: 1,88 x 10-3 - 2,22 x 10-3 мольной доли.
В одном варианте осуществления изобретения относительное содержание в напитке изотопа 17O составляет менее 3,8 x 10-4 мольной доли, и (или) относительное содержание изотопа 18O составляет менее 2,05 x 10-3 мольной доли, и (или) относительное содержание изотопа 16O составляет приблизительно более 0,99757 мольной доли.
В одном варианте осуществления изобретения относительное содержание в напитке изотопа 17O составляет менее 3,7 x 10-4 мольной доли, и (или) относительное содержание изотопа 18O составляет менее 2,22 x 10-3 мольной доли, и (или) относительное содержание изотопа 16O составляет приблизительно более 0,99776 мольной доли.
В одном варианте осуществления изобретения в напитке значение дельта-O-18 молекулы воды составляет более или менее приблизительно 0 0/00. В одном варианте осуществления изобретения в напитке значение дельта-O-18 молекулы воды составляет приблизительно более 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 или 100 0/00. В одном варианте осуществления изобретения в напитке значение дельта-O-18 молекулы воды составляет приблизительно менее -5, -10, -15, -20, -25, -30, -35, -40, -45, -50, -55, -60, -65, -70, -75, -80, -85, -90, -95 или -100 0/00.
Дополнительно, либо в качестве альтернативы обогащению в отношении молекул кислорода тяжелая вода может быть получена путем обогащения молекул воды, имеющих два атома дейтерия (с ядром, содержащим нейтрон и протон) вместо двух атомов протия (с ядром, содержащим только протон) обычной воды. В соответствии с нижеприведенным более подробным описанием предлагается использование молекулярных фильтров (включающих молекулярные фильтры на основе графена, оксида графена и нитрида бора) для разделения воды, имеющей различные изотопы водорода и (или) различные изотопы кислорода. Тем не менее, следует иметь в виду, что масса молекулы тяжелой воды по существу не отличается от массы молекулы нормальной воды, так как приблизительно 89% от молекулярной массы воды приходится на один атом кислорода, а не на два атома водорода. Разговорный термин «тяжелая вода» относится к высоко обогащенной водной смеси, содержащей в основном оксид дейтерия (D2O), а также некоторое количество водорода-оксида дейтерия (HDO) и меньшее количество молекул обычного оксида водорода (H2O). Например, тяжелая вода может быть обогащена долей атома водорода до 99,75%. Это означает, что 99,75% атомов водорода составляет водород тяжелого типа. Для сравнения, обычная вода («обычная вода», используемая для стандарта дейтерия) содержит всего лишь около 156 атомов дейтерия на миллион атомов водорода, и это означает, что 0,0156% атомов водорода являются атомами водорода тяжелого типа.
Тяжелая вода не радиоактивна. В своем чистом виде она имеет плотность, превышающую плотность обычной воды приблизительно на 11%, но в остальном тяжелая вода имеет аналогичный физико-химический состав. Тем не менее, у содержащей дейтерий воды (в частности, оказывающей негативное воздействие на биологические свойства) отличий значительно больше, чем у любого иного часто встречающегося изотопнозамещенного соединения, так как дейтерий является уникальным среди тяжелых стабильных изотопов ввиду того, что он вдвое тяжелее самого легкого изотопа. Эта отличительная черта обеспечивает повышенную прочность водородно-кислородных связей воды, что, в свою очередь, в достаточной степени обуславливает различия, имеющие большое значение для протекания некоторых химических реакций.
В одном варианте осуществления изобретения для приготовления напитка молекулы воды получают из источника исходной воды, и при этом относительное содержание, по меньшей мере, одного из изотопов кислорода или водорода превышает относительное содержание или составляет менее относительного содержания, по меньшей мере, одного из изотопов кислорода или водорода в источнике исходной воды.
В одном варианте осуществления изобретения для приготовления напитка источником воды является растительная ткань, либо молочное сырье, либо вода, забираемая из природного водного объекта. В одном варианте осуществления изобретения для приготовления напитка растительная ткань является репродуктивной тканью или тканью из растительных волокон. В одном варианте осуществления изобретения для приготовления напитка растительная ткань является тканью фруктов, овощей, семян, листьев, стеблей или корней. Источник воды также может представлять сбой сок растений, или воду из древесной ткани.
В одном варианте осуществления изобретения напиток включает пищевую добавку.
В одном варианте осуществления изобретения в напиток вводят добавки, включающие краситель, ароматизатор, электролит, подсластитель, консервант, растворимый или нерастворимый газ, питательные вещества, витамины, фармацевтические агенты, пробиотики или пребиотики.
В соответствии с другим аспектом в настоящем изобретении предлагается емкость из пищевых материалов, содержащая напиток согласно настоящему описанию.
В одном варианте осуществления емкость включает крышку из пищевых материалов, обеспечивающую герметизацию емкости.
В соответствии с другим аспектом в настоящем изобретении предлагается компонент, используемый в промышленном процессе и контактирующий с технической водой в процессе производства, согласно настоящему описанию.
В соответствии с другим аспектом в настоящем изобретении предлагается полупродукт или продукт промышленного процесса, включающий промышленный растворитель, согласно настоящему описанию.
В соответствии с дополнительным аспектом в настоящем изобретении предлагается топическая дерматологическая композиция, включающая молекулы воды, при этом молекулы воды включают атомы кислорода или водорода различных изотопов, при этом напиток обогащен, по меньшей мере, одним из изотопов кислорода или водорода, при этом обогащение соотносится с (i) количеством данного изотопа кислорода или водорода в воде, используемой для изготовления напитка или (ii) с количеством данного изотопа кислорода или водорода в подземной воде, или (iii) с усредненной природной водой.
В одном варианте осуществления изобретения в композиции относительное содержание, по меньшей мере, одного изотопа составляет:
для изотопа 16O : 0,99757 мольной доли,
для изотопа 17O: 3,8 x 10-4 мольной доли, или
для изотопа 18O: 2,05 x 10-3 мольной доли
В одном варианте осуществления изобретения в композиции относительное содержание, по меньшей мере, одного изотопа определяется следующим диапазоном:
для изотопа 16O: 0,99738-0,99776 мольной доли,
для изотопа 17O: 3,7 x 10-4-4,0 x 10-4 мольной доли, или для изотопа 18O: 1,88 x 10-3-2,22 x 10-3 мольной доли.
В одном варианте осуществления изобретения в композиции относительное содержание изотопа 17O составляет более 3,8 x 10-4 мольной доли, и (или) относительное содержание изотопа 18O составляет более 2,05 x 10-3 мольной доли, и (или) относительное содержание изотопа 16O составляет приблизительно менее 0,99757 мольной доли.
В одном варианте осуществления изобретения в композиции относительное содержание изотопа 17O составляет более 4,0 x 10-4 мольной доли, и (или) относительное содержание изотопа 18O составляет более 2,22 x 10-3 мольной доли, и (или) относительное содержание изотопа 16O составляет менее приблизительно 0,99738 мольной доли.
В одном варианте осуществления изобретения в композиции значение дельта-O-18 молекулы воды составляет более или менее приблизительно 0 0/00. В одном варианте осуществления изобретения в композиции значение дельта-O-18 молекулы воды составляет приблизительно более 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 или 100 0/00. В одном варианте осуществления изобретения в композиции, значение дельта-O-18 молекулы воды составляет менее приблизительно -5, -10, -15, -20, -25, -30, -35, -40, -45, -50, -55, -60, -65, -70, -75, -80, -85, -90, -95 или -100 0/00.
В одном варианте осуществления изобретения для композиции молекулы воды получены из источника исходной воды, и относительное содержание, по меньшей мере, одного из изотопов кислорода или водорода превышает или составляет менее относительного содержания, по меньшей мере, одного из изотопов кислорода или водорода в источнике воды.
В одном варианте осуществления изобретения для приготовления композиции источником воды является растительная ткань, либо молочное сырье, либо вода, забираемая из природного водного объекта. В одном варианте осуществления изобретения для приготовления композиции растительная ткань является репродуктивной тканью или тканью из растительных волокон. В одном варианте осуществления изобретения для приготовления композиции растительная ткань является тканью фруктов, овощей, семян, листьев, стеблей или корней. Источник воды также может представлять сбой сок растений, или воду из древесной ткани.
В одном варианте осуществления изобретения композиция включает дерматологически приемлемую добавку. В одном варианте осуществления изобретения добавка к композиции является гипоаллергенной.
В одном варианте осуществления изобретения добавка к композиции является красителем, ароматизирующим веществом, солью, буфером, консервантом, эмульгатором, маслом, витамином, детергентом, дерматологически активным средством или фармацевтическим агентом.
В соответствии с дополнительным аспектом в настоящем изобретении предлагается косметическая емкость, содержащая композицию согласно настоящему описанию. В одном варианте осуществления емкость включает косметическую крышку, обеспечивающую герметизацию емкости.
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом в настоящем изобретении предлагается способ получения напитка или топической дерматологической композиции, при этом способ включает следующие этапы: (i) обеспечение исходной водой, при этом молекулы воды включают атомы кислорода или водорода различных изотопов, (ii) фракционирование исходной воды для получения фракции, обогащенной молекулами воды, имеющими относительное содержание, по меньшей мере, одного из изотопов кислорода или водорода, превышающее или составляющее менее относительного содержания, определенного в исходной воде, при этом исходная вода уже обогащена тяжелой водой, полностью или частично обеспечивающей поддержание уровня обогащения.
В одном варианте осуществления способа этап фракционирования включает этап выпаривания исходной воды.
В одном варианте осуществления способа этап фракционирования включает этап концентрирования или фильтрования исходной воды через молекулярный фильтр.
В одном варианте осуществления способа источником исходной воды является растительная ткань, либо молочное сырье, либо вода, забираемая из природного водного объекта. В одном варианте осуществления способа растительная ткань является репродуктивной тканью или тканью из растительных волокон. В одном варианте осуществления способа растительная ткань является тканью фруктов, овощей, семян, листьев, стеблей или корней. Источником исходной воды также может являться сок растений или вода из древесной ткани.
В одном варианте осуществления способа растительную ткань обрабатывают для получения экстракта растительной ткани, при этом экстракт растительной ткани подвергают этапу фракционирования. В одном варианте осуществления способа экстракт растительной ткани является по существу жидкостью. В одном варианте осуществления способа жидкость представляет собой сок. В одном варианте осуществления способа этап фракционирования осуществляют с использованием пищевого концентратора/выпарного аппарата.
В одном варианте осуществления способа этап фракционирования включает этап выпаривания и этап конденсации. В одном варианте осуществления способа этап выпаривания осуществляют до тех пор, пока не будет выпарено, по меньшей мере, приблизительно 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 или 99% воды от количества исходной воды. В одном варианте осуществления способа осуществляется избирательный сбор конденсата.
В одном варианте осуществления способа этап выпаривания и этап конденсации осуществляют с использованием многокорпусной выпарной установки. Например, сок может быть выпарен до требуемого уровня концентрации с использованием выпарного аппарата, снабженного рядом корпусов. Каждый корпус обеспечивает удаление воды из сока, и каждый последующий корпус обеспечивает выпаривание воды из сока, которая изменила композицию изотопов кислорода или водорода. Фактически, конденсат удаленный из каждого корпуса, будет отличаться по композиции изотопов кислорода или водорода. Было продемонстрировано, что вода из первого корпуса имеет более высокое соотношение H2016/H2018, чем вода из корпуса ближе к выходу многокорпусного выпарного аппарата.
В одном варианте осуществления способа этап фракционирования включает этап замораживания.
В одном варианте осуществления способа этап фракционирования осуществляют до тех пор, пока не будет заморожено, по меньшей мере, приблизительно 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98 или 99% воды от количества исходной воды.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ включает этап контактирования исходной воды, либо материала, полученного из источника исходной воды, с молекулярным фильтром.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения молекулярный фильтр предназначен для разделения молекул воды, содержащих различные изотопные композиции.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения молекулярный фильтр предназначен главным образом для удаления соли.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ включает этап прямого осмоса, включающего раствор вытяжки, при этом способ включает этап контактирования раствора вытяжки с молекулярным фильтром в целях регенерации раствора вытяжки.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения способ включает этап очистки, выбранный из обратного осмоса, прямого осмоса, обработки активированным углем, ультрафильтрации, нанофильтрации и препаративной хроматографии.
В одном варианте осуществления способа проводится избирательный сбор незамороженной воды.
В одном варианте осуществления способа этап фракционирования предназначен для получения первой фракции и второй фракции, при этом относительное содержание, по меньшей мере, одного из изотопов кислорода или водорода превышает относительное содержание, обнаруженное в исходной воде в первой фракции, и относительное содержание, по меньшей мере, одного из изотопов кислорода или водорода не превышает относительное содержание, обнаруженное в исходной воде во второй фракции.
В одном варианте осуществления способа получения напитка способ включает этап введения пищевой добавки в первую или во вторую фракцию.
В одном варианте осуществления способа добавка является красителем, ароматизатором, электролитом, подсластителем, консервантом, растворимым или нерастворимым газом, питательными веществами, витаминами, фармацевтическими агентами, пробиотиками или пребиотиками.
В одном варианте осуществления способ включает этап перемещения первой или второй фракции в емкость из пищевого материала.
В одном варианте осуществления способ включает этап герметизации емкости.
В одном варианте осуществления способа, в котором способ предназначен для получения топической дерматологической композиции, способ включает этап введения дерматологически приемлемой добавки в первую или во вторую фракцию.
В одном варианте осуществления способа получения топической дерматологической композиции добавка является красителем, ароматизирующим веществом, солью, буфером, консервантом, эмульгатором, маслом, витамином, детергентом, дерматологически активным агентом или фармацевтическим агентом.
В одном варианте осуществления способа получения топической дерматологической композиции способ включает этап перемещения первой или второй фракции в косметическую емкость.
В одном варианте осуществления способа получения топической дерматологической композиции способ включает этап герметизации емкости.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения, в котором способ предназначен для получения технической воды, способ включает этап транспортировки полученной таким образом технической воды в резервуар для хранения.
В одном варианте осуществления, в котором способ предназначен для получения промышленного растворителя, способ включает этап добавления промышленного растворителя к растворяемому веществу или к раствору.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения исходную воду, либо прекурсор исходной воды, либо полупродукт концентрируют или фракционируют с помощью способа, выбранного из группы, включающей нанофильтрацию, обратный осмос, прямой осмос, мембранную дистилляцию, либо с помощью методологии, основанной на принципе, аналогичном принципу любого из вышеуказанных способов.
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается способ лечения или предотвращения обезвоживания или повышенной температуры у субъекта, при этом способ включает этап введения субъекту, нуждающемуся в таком лечении, эффективного количества напитка согласно настоящему описанию.
В одном варианте осуществления способа лечения повышенная температура вызвана физической активностью или лихорадкой.
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается способ лечения или предотвращения обезвоживания или кожных заболеваний, нарушающих эстетический вид кожи субъекта, при этом способ включает нанесение непосредственно на кожу субъекта, нуждающегося в таком лечении, эффективного количества топической дерматологической композиции согласно настоящему описанию.
В одном варианте осуществления способа лечения кожных заболеваний кожные заболевания, вызывающие проблемы эстетического характера, включают дряблость кожи, морщины, шелушение кожи, потускнение цвета кожи или возрастные изменения кожи.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
ФИГ. 1 - устройство, используемое для приготовления изотопно-обогащенного конденсата в лабораторных масштабах.
ФИГ. 2 - исключительно схематичное представление физически ограниченных мембран из оксида графена, иллюстрирующее направление фильтрации NaCl вдоль плоскостей графена. Следует отметить, что ионы Na и Cl задерживаются на стороне подачи/ретентата мембраны.
ФИГ. 3A - исключительно схематичное представление этапов, осуществляемых в процессе изготовления композитной мембраны графен/нафион.
ФИГ. 3B - исключительно схематичное представление композитной мембраны, проиллюстрированной на ФИГ. 3A, предназначенной для разделения изотопов путем электрохимической перекачки.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
В результате ознакомления с описанием настоящего изобретения специалисту в данной области техники является очевидным, каким образом реализуется настоящее изобретение в различных альтернативных вариантах осуществления и альтернативных вариантах применения. Тем не менее, несмотря на приведенное в настоящем документе описание различных вариантов осуществления настоящего изобретения, при этом подразумевается, что указанные варианты осуществления представлены исключительно для примера, а не для ограничения настоящего изобретения. Вследствие этого, данное описание различных альтернативных вариантов осуществления не следует истолковывать как ограничивающее объем или объем притязаний настоящего изобретения. Кроме того, перечисление преимуществ или иные аспекты применимы к конкретным иллюстративным вариантам осуществления, и не обязательно ко всем вариантам осуществления, охватываемым формулой изобретения.
По всему тексту описания и формулы, прилагаемой к описанию настоящего изобретения, слово «включают» и варианты указанного слова, такие как «включающий» и «включает» не предназначены для исключения других добавок, компонентов, целых чисел или этапов.
Ссылка по всему описанию настоящего изобретения на «один вариант осуществления», либо «вариант осуществления», либо «некоторые варианты осуществления» означает, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные в связи с вариантом осуществления, включены, по меньшей мере, в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, появление фраз «в одном варианте осуществления», либо «в варианте осуществления», либо «в некоторых вариантах осуществления» в разных местах по всему описания изобретения необязательно относятся к одному и тому же варианту осуществления, однако могут относиться.
В настоящем описании изобретения раскрываются отличительные преимущества в отношении различных вариантов осуществления настоящего изобретения. Не предполагается и не означает, что любой конкретный вариант осуществления обладает всеми преимуществами, раскрытыми в настоящем документе. Некоторые варианты осуществления могут обладать только одним преимуществом. Другие варианты осуществления могут быть полностью лишены преимуществ, и вместе с тем они представляют собой подходящую альтернативу предшествующему уровню техники.
Настоящее изобретение основано, по меньшей мере, частично на открытии Заявителем того факта, что вода, предпочтительно обогащенная молекулами «тяжелой» воды (т.е. молекулами воды, имеющими атомы кислорода изотопов с 17, 18 нейтронами или более) или молекулами «легкой» воды (т.е. молекулами воды, имеющими атомы кислорода изотопов с 16 нейтронами или менее), является эффективной для поддержания водного баланса в организме млекопитающих и вводимой в организм как перорально/парентерально, так и топикально. Таким образом, в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предлагается напиток, либо техническая вода, либо промышленный растворитель, включающий молекулы воды, при этом молекулы воды включают атомы кислорода или водорода различных изотопов, при этом напиток обогащен, по меньшей мере, одним из изотопов кислорода или водорода, при этом обогащение соотносится с (i) количеством данного изотопа кислорода или водорода в воде, используемой для изготовления напитка, либо промышленной воды, либо промышленного растворителя или с (ii) количеством данного изотопа кислорода или водорода в подземной воде, или с (iii) усредненной природной водой.
В контексте данного документа термин «напиток» предназначен охватывать любой напиток, приемлемый для потребления животным, включающий в основном продукты в виде чистой питьевой воды.
В контексте данного документа термин «техническая вода» предназначен охватывать любую воду или композицию, содержащую преимущественно воду, используемую в промышленном масштабе.
В контексте данного документа термин «промышленный растворитель» охватывает любую воду или композицию, содержащую преимущественно воду, используемую в промышленном масштабе, для растворения растворимого вещества, либо для поддержания концентрации растворенного вещества в растворе, либо для разведения растворителя в растворе.
В контексте данного документа термин «промышленный» предназначен для исключения применения в лабораторном масштабе либо в ограниченном экспериментальном масштабе. Промышленные процессы являются процессами, используемыми для производства товаров в промышленных количествах и для снабжения населения, численность которого составляет, по меньшей мере, приблизительно 1000, либо 10000, либо 100000, либо 1000000, либо 10000000, либо 50000000, либо, по меньшей мере, 100000000 человек. В альтернативном случае промышленный процесс можно рассматривать как процесс, обеспечивающий производство продукции в объеме 10, либо 100, либо 1000, либо 10000, либо 100000 кг в течение периода времени, составляющего либо один день, либо одну неделю, либо один месяц, либо один год.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предлагается создание топической дерматологической композиции, включающей молекулы воды, при этом молекулы воды включают атомы кислорода или водорода различных изотопов, при этом напиток обогащен, по меньшей мере, одним из изотопов кислорода или водорода, при этом обогащение соотносится с (i) количеством данного изотопа кислорода или водорода в воде, используемой для изготовления напитка или с (ii) количеством данного изотопа кислорода или водорода в подземной воде, или с (iii) усредненной природной водой. В контексте данного документа термин «топическая дерматологическая композиция» предназначен охватывать любую композицию, приемлемую для нанесения на кожу животного, включающую преимущественно продукты в виде чистой воды.
Степень обогащения любыми данными изотопами кислорода или водорода в воде напитка может быть определена на основе контрольной воды. Контрольная вода может представлять собой воду, используемую для производства напитка, поступающую из системы коммунально-бытового водоснабжения, либо из естественных источников воды, таких как речная вода, либо родниковая вода, либо дождевая вода.
В альтернативном случае контрольная вода является изотопически нейтральной водой, такой как подземная вода или изотопически стандартная вода, такая как усредненная природная вода (VSMOW).
Обогащение может быть рассчитано на основе общего количества атомов кислорода или водорода для изотопа в напитке при сравнении с общим количеством атомов кислорода или водорода в контрольной воде. Ниже приведен базовый пример для иллюстрации принципа: в том случае, если контрольная вода содержит 99 атомов изотопа 16O и 1 атом изотопа 18O (в отношении общего количества, составляющего 100 атомов), в то время как вода напитка содержит 98 атомов изотопа 16O и 2 атома изотопа 18O (в отношении общего количества, составляющего 100 атомов), то обогащение изотопом 18O может быть выражено как 1 молекула на 100 молекул общего количества.
Степень обогащения может составлять, по меньшей мере, приблизительно 1 молекулу на 1000000 молекул общего количества, 1 молекулу на 100000 молекул общего количества, 1 молекулу на 10000 молекул общего количества, 1 молекулу на 1000 молекул общего количества, 1 молекулу на 900 молекул общего количества, 1 молекулу на 800 молекул общего количества, 1 молекулу на 700 молекул общего количества, 1 молекулу на 600 молекул общего количества, 1 молекулу на 500 молекул общего количества, 1 молекулу на 400 молекул общего количества, 1 молекулу на 300 молекул общего количества, 1 молекулу на 200 молекул общего количества, 1 молекулу на 100 молекул общего количества, 1 молекулу на 90 молекул общего количества, 1 молекулу на 80 молекул общего количества, 1 молекулу на 70 молекул общего количества, 1 молекулу на 60 молекул общего количества, 1 молекулу на 50 молекул общего количества, 1 молекулу на 40 молекул общего количества, 1 молекулу на 30 молекул общего количества, 1 молекулу на 20 молекул общего количества либо 1 молекулу на 10 молекул общего количества.
Степень обогащения молекулами тяжелой воды или молекулами легкой воды может быть установлена на предварительно заданном уровне или к предварительно заданному уровню, либо в соответствии с требуемым результатом. Например, в том случае, когда предусматривается использование напитка для обеспечения потоотделения с целью снижения температуры тела при воздействии физической нагрузки на организм, вода напитка может быть обогащена молекулами легкой воды. Заявитель предполагает, что молекулы легкой воды, секретируемые при потоотделении, быстрее испаряются с поверхности кожи и, таким образом, обладают более высокой способностью удаления скрытой теплоты испарения с кожи по сравнению с молекулами тяжелой воды. Удаление скрытой теплоты испарения служит для охлаждения кожи и обеспечивает поддержание или снижение температуры тела. В противоположность этому напиток, обогащенный молекулами тяжелой воды, может быть использован в тех случаях, когда предусматривается предотвращение потерь воды с поверхности кожи, например, для увлажнения кожи по причинам функционального или косметического характера, либо во избежание потерь воды из организма.
В случае топической дерматологической композиции молекулы воды могут быть обогащены тяжелой водой во избежание испарения воды из кожи. Таким образом, композицию наносят на поверхность кожи (путем распыления или нанесения композиции на кожу вручную), тем самым формируя пленку молекул воды на коже. Пленка обогащена молекулами тяжелой воды, вследствие чего она в меньшей степени подвержена испарению. Таким образом, кожа остается увлажненной в большей степени и (или) в течение более продолжительного периода времени по сравнению с композицией, не обогащенной молекулами тяжелой воды.
Дерматологическая композиция, обогащенная молекулами легкой воды, может быть необходима в определенных случаях. Например, композицию можно распылять, тем самым обеспечивая охлаждение тела в жаркую погоду. В этом случае происходит более интенсивное испарение молекул легкой воды по сравнению с молекулами тяжелой воды, и, таким образом, указанные молекулы в большей степени способны удалять скрытое тепло испарения с кожи.
Источник исходной воды, из которой получают напиток или дерматологическую композицию, может быть естественным образом обогащен тяжелой водой или легкой водой. Например, все молекулы воды, содержащиеся в подземной воде, поверхностной воде, морской воде, озерной воде, речной воде, дождевой воде, в снеге, во льду, образовавшемся вследствие выпадения осадков, и в ледниковом льду, характеризуются различным соотношением молекул тяжелой воды к молекулам легкой воды. Кроме того, соотношение изменяется в зависимости от местоположения источника исходной воды и, в частности, в зависимости от температуры окружающей атмосферы в месте расположения источника. В контексте настоящего изобретения молекулы воды, используемые для изготовления дерматологических композиций или
напитков, могут быть получены из естественного источника, который уже обогащен молекулами тяжелой или легкой воды. В других вариантах осуществления настоящего изобретения воду, используемую для изготовления дерматологических композиций или напитков, модифицируют с использованием любых средств, рассматриваемых как эффективные специалистами в данной области техники, в целях обогащения воды, по меньшей мере, одним изотопом кислорода или одним изотопом водорода.
Степень обогащения молекулами тяжелой воды и молекулами легкой воды и их соотношение могут быть выражены с использованием средств, известных в метеорологической, геохимической, палеоклиматологической и палеоокеанографической областях с учетом значения дельта-18-O. Указанное значение является показателем соотношения стабильных изотопов 18O:16O и, как правило, используется как показатель температуры осадков, как показатель взаимодействий подземной воды с минералами и как индикатор процессов, указывающих на изотопическое фракционирование, такое как метаногенезис. В области палеонаук данные о соотношении 18O:16O, полученные на основе исследования кораллов, фораминиферы или кернов льда, используются в качестве индикатора для определения значения температуры. Определение выражается в «промилле» (‰, частей на тысячу) и рассчитывается по нижеприведенной формуле:
,
где стандарт содержит известную изотопную композицию, такую как усредненная природная вода (VSMOW). До настоящего времени фактор дельта-18-O не принимался во внимание в медицинской, косметической областях или в области производства напитков, однако, Заявитель предполагает, что это значение может найти применение при описании напитков, композиций и способов настоящего изобретения.
Методы определения значений дельта-18-O в метеорологической, геохимической, палеоклиматологической и палеоокеанографической областях хорошо известны специалистам в данной области техники, и Заявитель обнаружил, что такие методы являются эффективными также в областях дерматологии, косметики, производства напитков и промышленных процессов. Доступные на рынке анализаторы, такие как модель L2140-1 (Picarro Inc, CA), обеспечивают высокую точность измерений значений дельта-18-O в воде в таких областях применения как палеоклиматология и океанография. Заявитель предполагает, что такие приборы являются также эффективными в областях производства напитков, лекарственных и косметических средств.
Учитывая преимущества, изложенные в описании настоящего изобретения, специалисты в данной области техники имеют возможность выбрать минимальную степень обогащения тяжелой или легкой водой для конкретных областей применения. В ряде областей применения степень обогащения может находиться в пределах естественно встречающейся воды, в то время как в других областях применения может возникнуть необходимость искусственного обогащения воды до уровней, превышающих уровни, обнаруженные в природной воде.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения источник исходной воды может быть практически не обогащен молекулами тяжелой или легкой воды или недостаточно обогащен молекулами тяжелой или легкой воды с учетом предлагаемого использования воды в виде напитка или дерматологической композиции. При таких обстоятельствах исходная вода может быть искусственно фракционирована человеком с целью получения воды, обогащенной (или в большей степени обогащенной) молекулами либо тяжелой воды, либо легкой воды. Безусловно, из соображений удобства, либо экономии, либо воспроизводимости композиции и напитки по настоящему изобретению предпочтительно содержат воду, искусственно обогащенную молекулами тяжелой или легкой воды.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения исходную воду обрабатывают с использованием испарительного способа. Как правило, при использовании такого способа воду нагревают (при возможности под вакуумом) с целью испарения молекул воды с ее поверхности, и далее конденсируют испарившуюся воду из парообразного состояния в жидкое состояние, затем осуществляют сбор воды для ее использования при изготовлении напитков или дерматологических композиций. Преимущественно происходит испарение молекул легкой воды, в результате чего конденсат будет обогащен молекулами легкой воды. Остальная часть неиспарившейся воды будет обогащена молекулами тяжелой воды ввиду удаления испарением молекул легкой воды.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения источником исходной воды является растительная ткань. Заявитель предполагает, что существенное преимущество обеспечивается за счет использования растительной ткани. Одно из преимуществ заключается в том, что собираемая тяжелая или легкая вода содержит ионы и соединения растительного происхождения. Фрукты, овощи и другое растительное сырье содержит фитонутриенты, антиоксиданты, нутрицевтики, минералы, витамины и аналогичные вещества. Ряд проведенных исследований продемонстрировал их способность обеспечивать защиту от таких хронических заболеваний, как сердечно-сосудистые заболевания, нарушения мозгового кровообращения, рак и гипертония.
Существуют многочисленные типы фитонутриентов, обнаруженных в растительном сырье, включающих алкалоиды, беталаины, каротиноиды, хлорофилл и хлорофиллин, флавоноиды, флавонолиганы, изотиоцианаты, монотерпены, органосульфиды, фенольные соединения, сапонины и стеролы.
Растительное сырье также содержит водорастворимые витамины, такие как витамины C, Bl, B2, ниацин, B6, фолат, B12, биотин и пантотеновая кислота. Водорастворимые витамины не сохраняются в организме и легко выделяются с мочой. Таким образом, человек нуждается в постоянном поступлении указанных витаминов вместе с пищей. Водорастворимые витамины содержатся во многих типах растительного сырья, однако они легко разрушаются при нагреве, при контакте с воздухом, в щелочной и кислотной средах и при воздействии света.
Восемь водорастворимых витаминов известны как комплекс витаминов группы B: тиамин (витамин Bl), рибофлавин (витамин B2), ниацин, витамин B6, фолат, витамин B12, биотин и пантотеновая кислота. Указанные витамины содержатся в большом количестве в растительном сырье. Они оказывают свое воздействие на многие части организма, и функционируют в качестве коэнзимов, участвующих в извлечении энергии из пищи. Они также являются важными для поддержания аппетита, сохранения зрения, состояния кожи, функционирования нервной системы и формирования красных кровяных телец.
Витамин C обеспечивает целостность клеток, способствует заживлению ран, формированию костей и зубов, укреплению стенок кровеносных сосудов, является жизненно важным для функционирования иммунной системы и повышает поглощение и использование организмом железа. Указанный витамин также позволяет предотвратить болезни, связанные с расстройством питания, такие как авитаминоз. В сочетании с витамином Е витамин C также выступает в качестве антиоксиданта, представляющего собой поглотитель свободных радикалов. Результаты исследования указывают на то, что витамин C позволяет снизить риск заболевания некоторыми видами рака, сердечно-сосудистой системы и катарактами. Витамин C не синтезируется в организме человека и требуется его постоянное поступление в организм. При том что организм постоянно нуждается в витамине C, его сохранность в организме ограничена. Таким образом, напиток, изготовленный с использованием воды, обогащенной молекулами тяжелой или легкой воды, позволяет создать дополнительные преимущества для потребителя, даже если только следовые количества любого из вышеупомянутых соединений кофракционируют с фракцией, обогащенной тяжелой или легкой водой.
В контексте топической дерматологической композиции ионы и соединения растительного происхождения могут обеспечить коже функциональные или эстетические преимущества. Как известно, такие соединения, как витамины, являются эффективными для улучшения функции или внешнего вида кожи. Например, витамин C (содержащийся в цитрусовых фруктах) и витамин A (содержащийся в моркови) давно зарекомендовали себя, как витамины, изменяющие состояние кожи в положительную сторону, уменьшая образование морщин, неоднородную пигментацию кожи и т.д. Витамин E (содержащийся в брокколи, шпинате, папайе или авокадо) является потенциальным поглотителем свободных радикалов, защищающим кожу от повреждающего окисления. Витамин K (содержащийся в кудрявой капусте, луке или спарже) является эффективным средством, способствующим предотвращению образования паукообразных вен, появлению шрамов и темных кругов под глазами). Известно, что биологически активные молекулы в различных видах алоэ являются эффективными при лечении псориаза.
Еще одно преимущество использования растительного сырья в качестве источника исходной воды относится к факту обнаружения того, что вода, полученная из растений, уже обогащена молекулами тяжелой воды по сравнению с водой, которую впитывают растения в процессе своего роста. В процессе транспирации вода движется от корней растения и выделяется через устьица на листьях и других структурах. Молекулы легкой воды, по всей вероятности, рассеиваются в окружающей среде в процессе транспирации (выделяясь через устьица), в результате чего остающаяся в растении вода обогащается молекулами тяжелой воды. Таким образом, полученная из растений вода (которая уже обогащена тяжелой водой), служит в качестве подходящей основы для напитков, а также основы для дерматологической композиции. Полученная из растений вода, служащая в качестве основы для производства напитков, может быть использована для обеспечения человека водой, желающего снизить потоотделение и удержать большее количество воды в своем организме. Тяжелая вода, служащая в качестве основы для производства дерматологической композиции, является эффективной для образования пленки на поверхности кожи, в результате чего кожа в меньшей степени подвержена испарению влаги.
Заявитель обнаружил, что в процессе извлечения исходной воды из растительного сырья имеют место потери части фракций или всех полезных фракций тяжелой воды. Таким образом, извлеченная вода не является полезной или является менее полезной в производстве напитков или топических дерматологических композиций. Таким образом, например, при использовании испарительного способа для извлечения растительной воды из сока, извлеченная вода не содержит ожидаемое количество молекул тяжелой воды, если учитывать то количество молекул тяжелой воды, которое содержится в соке. Оказывается, что имеют место потери значительного количества молекул тяжелой воды.
Растительную воду зачастую получают в виде побочного продукта при использовании способов предшествующего уровня техники для концентрации соков. При этом, было обнаружено, что вода, являющаяся побочным продуктом, содержит меньшее количество молекул тяжелой воды, чем ожидалось.
Было обнаружено, что с целью повышения выхода молекул тяжелой воды процесс выпаривания необходимо вести в течение более продолжительного периода времени по сравнению с ранее осуществляемым процессом. При использовании способов предшествующего уровня техники для концентрации соков сок концентрировали лишь частично, при этом в концентрате оставалось значительное количество воды. Например, при концентрировании апельсинового сока в промышленных масштабах содержание влаги в исходном сырье апельсинового сока составляет приблизительно 90%, в то время как в процессе выпаривания содержание влаги снижается до приблизительно 30%. Таким образом, по завершению процесса выпаривания в концентрате остается значительное количество воды. Даже в том случае, когда сок сахарного тростника является высококонцентрированным, образуя мелассу, содержание воды в продукте может составлять всего 15%. Тем не менее, Заявитель предполагает, что вода, содержащаяся в концентрате по завершению процесса выпаривания, является источником молекул тяжелой воды, являющих подходящими для производства напитков и дерматологических композиций.
Таким образом, предлагается проведение процесса концентрации в течение более длительного времени по сравнению с предыдущим процессом при изготовлении концентрата сока таким образом, чтобы содержание воды в концентрате составляло менее приблизительно 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 или 1%. За счет этого в основном все молекулы тяжелой воды испаряются и затем осуществляется их сбор в виде конденсата. Таким образом, практически не происходит потерь молекул тяжелой воды. При необходимости выпаривания до точки, при которой остается в основном твердый материал, может быть использовано специальное оборудование с целью извлечения последних остатков воды, которые будут в значительной степени обогащены молекулами тяжелой воды.
При необходимости выпаривания до состояния твердого материала такое выпаривание может быть достигнуто с использованием любых средств, которые специалисты в данной области техники считают подходящими при том условии, что любая удаленная вода может быть сконденсирована. Например, может быть осуществлен дополнительный нагрев в емкости с целью отгонки любой оставшейся воды, при этом окончательное количество воды собирают с помощью охлаждаемого конденсатора.
В альтернативном случае может быть использован промышленный процесс распылительной сушки, в некоторых случаях может быть использован тип сушки, известный специалистам в области технологии производства пищевых продуктов или производства фармацевтической продукции. В таких вариантах осуществления настоящего изобретения вода, удаленная в процессе распылительной сушки, может быть сконденсирована с целью получения воды, обогащенной тяжелыми изотопами.
В тех случаях, когда требуется вода, в значительной степени обогащенная молекулами тяжелой воды, конденсат может быть разделен на фракции конденсата, при этом отбор каждой фракции осуществляется на последующих этапах процесса выпаривания. Таким образом, первые фракции будут характеризоваться более низкими уровнями содержания молекул тяжелой воды, в то время как содержание молекул тяжелой воды в последующих фракциях будет выше. Например, в процессе выпаривания сок может быть сконцентрирован до уровня, при котором содержание воды составляет 20%, при этом конденсат удаляется в отходы или используется для других целей. Конденсат, полученный путем дополнительной концентрации от 20% до 5%, сохраняется и используется для производства напитка или дерматологической композиции ввиду исключительно высокого содержания молекул тяжелой воды.
Испарительные концентраторы известны специалистам в области концентраторов напитков, включающих многокорпусные выпарные аппараты и концентраторы. Поставщиками такого оборудования являются компании Alfa Laval AB (Швеция) и Andritz AG (Австрия).
В качестве альтернативы или дополнительно к испарительному способу исходная вода может быть фракционирована с использованием способа замораживания. Не желая быть никоим образом связанными теорией, авторы полагают, что более низкая энергия активации и молекулярная масса легкой воды позволяют легкой воде быстрее образовывать лед. Таким образом, в тех случаях, когда исходная вода не полностью заморожена, незамороженная фракция будет обогащена тяжелой водой, в то время как замороженная фракция будет обогащена легкой водой. Либо замороженная, либо незамороженная фракция может быть удалена из смеси и использована при необходимости.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения исходная вода, либо прекурсор исходной воды, либо промежуточный продукт концентрируют или фракционируют с использованием способа, выбранного из группы, включающей фильтрацию, нанофильтрацию, обратный осмос, прямой осмос, мембранную дистилляцию, либо с помощью методологии, основанной на принципе, аналогичном принципу любого из вышеуказанных способов.
Включение в состав напитка обогащенной воды
В то время как может быть использована вода, обогащенная либо молекулами тяжелой, либо легкой воды без дополнительной модификации, в некоторых вариантах осуществления в воду могут быть введены добавки. Например, в тех случаях, когда напиток является спортивным напитком, к обогащенной воде могут быть добавлены электролиты, буферы, пищевые кислоты, пищевые основания, красители, ароматизаторы и подсластители.
В тех случаях, когда напиток является энергетическим напитком, в воду могут быть добавлены такие соединения, как кофеин или экстракт гуараны.
В тех случаях, когда напиток является безалкогольным напитком, к нему может быть добавлен сахар, красители и ароматизаторы, и затем смесь газируют.
В тех случаях, когда напиток показан к диетологическому, функциональному, терапевтическому, нутрицевтическому, парамедицинскому, квазимедицинскому и медицинскому применению, напиток может включать такие добавки как углеводы, аминокислоты, пептиды, белки, белковый гидролизат, витамины, минералы, жиры, масла, растительные экстракты, пробиотики, пребиотики или экстракты животного происхождения.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения напиток может быть использован при введении фармацевтических веществ, при этом фармацевтические вещества растворены или суспендированы в напитке. Предполагается, что введение некоторых фармацевтически активных веществ облегчается за счет растворения в напитке или суспендирования с напитком, обогащенным молекулами тяжелой воды, с учетом более низкой вероятности потерь таких молекул при потоотделении или испарении с поверхности легких или ротовой полости. Молекулы тяжелой воды могут образовывать гидратную оболочку вокруг активного соединения, тем самым предотвращая потерю соединения.
В тех случаях, когда напиток является смесью напитков, напиток может быть только газирован.
Упаковка напитка
Напиток может быть разлит в емкости для напитка, при этом емкости могут быть снабжены укупорочным элементом (таким как крышка), обеспечивающим герметизацию емкости. Объем емкости может составлять менее приблизительно 1000 мл, 900 мл, 800 мл, 700 мл, 700 мл, 600 мл, 500 мл, 400 мл или 300 мл. На емкость может быть нанесена графическая, фирменная и текстовая наклейка (включающая компонентный состав и инструкции по использованию).
Включение обогащенной воды в состав топической дерматологической композиции
Обогащенная вода может быть использована без добавок (например, в виде простого спрея для увлажнения кожи), либо может быть включена в состав композиции, содержащей такую добавку как дерматологически приемлемое вспомогательное вещество.
В контексте данного документа термин «дерматологически приемлемое вспомогательное вещество» включает, в частности, любой адъювант, носитель, глидант, разбавитель, консервант, краску/краситель, поверхностно-активное вещество, смачивающее вещество, диспергирующее средство, суспендирующее средство, стабилизатор, изотонический агент, растворитель или эмульгатор, включая вспомогательные вещества, одобренные Управлением по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США, как являющиеся приемлемыми для использования в дерматологии или терапии для лечения людей, либо которые известны, либо являются приемлемыми для использования в дерматологических композициях.
Рецептура композиции предпочтительно составлена таким образом, чтобы минимизировать раздражение кожи, и в то же время обеспечивать соответствующее увлажнение кожи и (или) транспортировку активных соединений в кожу.
При необходимости и используя описание настоящего изобретения, специалисты в данной области техники имеют возможность решить, существует ли необходимость в добавлении какого-либо буфера или соли для достижения требуемого значения pH или ионной силы композиции. Приемлемые соли включают такие соли, которые сохраняют биологическую эффективность и свойства свободных кислот и которые не являются биологически или иным образом нежелательными. Указанные соли получают путем добавления неорганического основания или органического основания к свободной кислоте. Соли, полученные путем добавления неорганических оснований, включают, в частности, соли натрия, калия, лития, аммония, кальция, магния, железа, цинка, меди, марганца, алюминия и т.д. Предпочтительные неорганические соли включают соли аммония, натрия, калия, кальция и магния. Соли, полученные путем добавления органических оснований, включают, в частности, соли первичных, вторичных и третичных аминов, замещенных аминов, включающих природно встречающиеся замещенные амины, циклические амины и основные ионообменные смолы, такие как аммиачные, изопропиламинные, триметиламинные, диэатиаминные, триэтиламинные, трипропиламинные, диэтаноламинные, этаноламинные, 2-диметиламиноэтанольные, 2-диэтиламиноэтанольные, дициклогексилаимнные, лизинные, аргининные, гистидинные, кофеинные, прокаинные, гидрабаминные, холинные, бетаинные, бенетаминные, бензатинные, этилендиаминные, глюкозаминные, метилглюкаминные, теоброминные, триэтаноламинные, трометаминные, пуринные, пиперазинные, пиперидинные, N-этилпиперидинные, полиаминные смолы и т.д.
Значение pH дерматологической композиции может быть отрегулировано при необходимости в пределах приблизительно от 6,0 до 8,0 с использованием такой кислоты, как пищевая кислота. Кислота для регулирования значения pH может быть любой, обычно используемой органической или неорганической кислотой или их смесями, и предпочтительно является лимонной кислотой.
Кроме того, может быть включен буферный агент с целью поддержания значения pH на заданном уровне. Подходящие агенты для регулирования уровня pH, буферирования или иным образом изменения ионных состояний композиции включают (по названию, номеру в реестре CAS, и по номеру в Европейском перечне зарегистрированных химических веществ): l,6-гександиамин 124-09-4,204-679-6; 2-аминобутанол, 96-20-8, 202-488-2; уксусную кислоту, 64-19-7, 200-580-7; ацетил миндальную кислоту, 51019-43-3 / 7322-88-5; адипиновую кислоту, 124-04-9, 204-673-3; экстракт из коры альстонии шоларис, 91745-20-9, 294-689-7; глицинат алюминия, 13682-92-3 / 41354-48-7; лактат алюминия, 18917-91-4, 242-670-9; триформат алюминия, 7360-53-4,230-898-1; аминоэтил пропанедиол, 115-70-8, 204-101-2; аминометил пропанедиол, 115-69-5, 204-100-7 ; аминометил пропанол, 124-68-5, 204-709-8; аминопропанедиол, 616-30-8, 210-475-8; аммиак, 7664-41-7; 231-635-3; ацетат аммония 631-61-8, 211-162-9; бикарбонат аммония, 1066-33-7, 213-911-5; карбамат аммония, 1111-78-0, 214-185-2; карбонат аммония, 10361-29-2, 233-786-0; хлорид аммония, 12125-02-9, 235-186-4; гликолат аммония 35249-89-9; гидроксид аммония, 1336-21-6, 215-647-6; лактат аммония, 515-98-0, 208-214-8; молибдат аммония 12054-85-2; нитрат аммония 6484-52-2, 229-347-8; фосфат аммония, 7722-76-1, 231-764-5; тиоцианат аммония, 1762-95-4, 217-175-6; ванадат аммония, 7803-55-6, 232-261-3; аскорбиновую кислоту, 50-81-7 / 62624-30-0, 200-066-2 / 263-644-3; азелаиновую кислоту, 123-99-9; 204-669; пальмовую кислоту; бакуган; бензиловую кислоту, 76-93-7, 200-993-2; бис-гидроксиэтил трометамин, 6976-37-0, 230-237-7; цитрат висмута, 813-93-4, 212-390-1; борную кислоту, 10043-35-3 / 11113-50-1, 233-139-2 / 234-343-4; бутилдиэтаноламин, 102-79-4, 203-055-0; карбонат кальция, 471-34-1, 207-439-9; цитрат кальция 813-94-5, 212-391-7; дигидропирофосфат кальция, 7758-23-8, 231-837-1; глицинат кальция, 35947-07-0, 252-809-5; гидроксид кальция, 1305-62-0; 215-137-3; лактат кальция, 814-80-2, 212-406-7; оксид кальция, 1305-78-8, 215-138-9; фосфат кальция, 7758-23-8 / 10103-46-5, 231-837-1 / 233-283-6; лимонную кислоту 77-92-9 / 5949-29-1, 201-069-1; глинистые минералы; глицинат меди, 32817-15-5, 251-238-9; цитрат диаммония, 3012-65-5, 221-146-3; фосфат диаммония, 7783-28-0, 231-987-8; дибутилэтаноламин, 102-81-8, 203-057-1, диэтилэтаноламин, 100-37-8, 202-845-2; диметилизопропаноламин, 108-16-7, 203-556-4; диметилэтаноламин, 108-01-0, 203-542-8; диолеоил эдетолмониум метосульфат, 111030- 96-7; диолеил фосфат, 14450-07-8,238-431-3; гидрофосфат калия, 7758-11-4, 231-834-5; двунатриевый фурмарат, 17013-01-3, 241-087-7; гидрофосфат натрия, 7558-79-4 / 7782-85-6, 231-448-7; пирофосфат динатрия, 7758-16-9, 231-835-0; двунатриевый тартрат,868-18-8, 212-773-3; этаноламин, 141-43-5, 205-483-3; гидрохлорид этаноламина, 2002-24-6, 217-900-6; этилэтаноламин, 110-73-6, 203-797-5; фумаровую кислоту, 110-17-8, 203-743-0; галактуроновую кислоту, 685-73-4, 211-682-6; глюкогептоновую кислоту, 23351-51-1, 245-601-0; глюконовую кислоту, 526-95- 4, 208-401-4; глюкуроновую кислоту, 576-37-4; 209-401-7; глутаровую кислоту, 110-94-1, 203-817-2; глицин, 56-40-6, 200-272-2; гликолевую кислоту, 79-14-1 201-180-5; глиоксиловую кислоту, 298-12-4, 206-058-5; углекислый гуанидин, 593-85-1, 209-813-7; гидрохлорид гуанидина, 50-01-1, 200-002-3; бромистоводородную кислоту, 10035-10-6, 233-113-0; соляную кислоту, 7647-01-0, 231-595-7; гидроксиэктоин, 165542-15-4, 442-870-8; гидроксиэтилпиперазин этансульфокислота, 7365-45-9, 230-907-9; имидазол, 288-32-4, 206-019-2; изомасляную кислоту, 79-31-2, 201-195-7; изопропаноламин, 78-96-6, 201-162-7; изопропиламин 75-31-0200-860-9; молочную кислоту, 50-21- 5, 200-018-0; лактобионовую кислоту, 96-82-2, 202-538-3; лаурил p-крезол кетоксим, 50652-76-1; карбонат лития, 554-13-2, 209-062-5; гидроксид лития, 1310-65-2, 215-183-4; ацетат магния, 142-72-3, 205-554-9; гидроксид карбоната магния, 12125-28-9, 235-192-7; глицинат магния, 14783-68-7, 238-852-2; гидроксид магния, 1309-42-8, 215-170-3; лактат магния, 18917-93-6, 242-671-4; оксид магния, 1309-48-4, 215-171-9; малеиновую кислоту, 110-16-7, 203-742-5; яблочную кислоту, 97-67-6, 202-601-5; малоновую кислоту, 141-82-2, 205-503-0; мальтобионовую кислоту 534-42-9; моноэтаноламин борат, 10377-81-8, 233-829-3; метафосфорную кислоту, 37267-86-0, 253-433-4; метокси peg-lOO/ полиэпсилон капролактон этилгексаноат; метокси peg- lOO/ полиэпсило капролактон пальмитат; метокси peg-114/поли эпсило капролактон; метилэтаноламин, 109-83-1, 203-710-0, мононатрия цитрат, 18996-35-5, 242-734-6; порошок арриллита; фильтат ферментов из экстракта сока paecilomyces japonica/винограда/огурца; пятизамещенный трифосфат калия, 13845-36-8, 237-574-9; пентанатрий трифосфат, 7758-29-4, 231-838-7; фенолсульфофталеин, 143-74-8, 205-609-7; фенилмеркурборат, 102-98-7, 203-068-1; фосфонобутантрикарбоксиловую кислоту, 37971-36-1, 253-733-5; фосфорную кислоту, 7664-38-2, 231-633-2; пентаоксид фосфора, 1314-56-3, 215-236-1; бикарбонат калия, 298-14-6, 206-059-0; бифталат калия, 877-24-7, 212-889-4; битартрат калия, 868-14-4, 212-769-1; борат калия, 1332-77-0, 215-575-5; карбонат калия, 584-08-7, 209-529-3; цитрат калия, 866-84-2, 212-755-5; гидроксид калия, 1310-58-3, 215-181-3; лактат калия, 996-31-6 / 85895-78-9, 213-631-3 / 288-752-8; аспарат калия/магния, 67528-13-6; оксид калия, 12136-45-7, 235-227-6; фосфат калия, 7778-77-0 / 16068-46-5, 231-913-4 / 240-213-8; тартрат калия-натрия, 304-59-6, 206-156-8; тартрат калия, 921-53-9, 213-067-8; пропантрикарбоновую кислоту, 99-14-9 / 51750-56-2, 202-733-3 ; хинную кислоту, 77-95-2 / 562-73-2 / 36413-60-2, 201-072-8 / 209-233-4; рибоновую кислоту, 17812-24-7; себациновую кислоту, 111-20-6, 203-845-5; сесквиэтокситриэтаноламин; sh-декапептид-7; ацетат натрия, 127-09-3, 204-823-8; алюминат натрия, 1302-42-7, 215-100-1; натрийалюминийлактат, 68953-69-5, 273-223-6; арахидат натрия; аспартат натрия, 17090-93-6 / 3792-50-5, 241-155-6 / 223-264-0; бикарбонат натрия, 144-55-8, 205-633-8; бисульфат натрия, 7681-38-1, 231-665-7; борат натрия, 1330-43-4 / 1303-96-4 215-540-4; бутоксиэтокси ацетат натрия, 67990-17-4, 268-040-3 ; фосфат бора натрия-кальция; фосфат меди натрия-кальция; фосфат цинка натрия-кальция; карбонат натрия, 497-19-8, 207-838-8; цитрат натрия, 68-04-2 / 6132-04-3, 200-675-3; эзилат натрия, 5324-47-0, 226-194-9; формат натрия, 141-53-7, 205-488-0; фурмарат натрия 5873-57-4 / 7704-73-6, 227-535-4 / 231-725-2; гликолят натрия, 2836-32-0, 220-624-9; гумат натрия, 68131-04-4; гидроксид натрия, 1310-73-2, 215-185-5; лактат натрия, 72-17-3 / 867-56-1, 200-772-0 / 212-762-3; метафосфат натрия, 10361-03-2 / 50813-16-6, 233-782-9 / 256-779-4; метасиликат натрия, 6834-92-0, 229-912-9; оксид натрия, 1313-59-3, 215-208-9; фосфат натрия, 7558-80-7 / 7632-05-5, 231-449-2 / 231-558-5; сесквикарбонат натрия, 533-96-0, 208-580-9; силикат натрия, 1344-09-8, 215-687-4; сукцинат натрия, 2922-54-5, 220-871-2; триметафосфат натрия, 7785-84-4, 232-088-3; гидроксид стронция 18480-07-4 / 1311-10-0, 242-367-1; янтарную кислоту, 110-15-6; 203-740-4 серную кислоту, 7664-93-9, 231-639-5; винную кислоту, 133-37-9 / 147-71-7 / 87-69-4,205-105-7 / 205-695-6 / 201-766-0; таурин, 107-35-7, 203-483-8; сополимер триэтаноламин-дирицинолеата/изофорондиизоцианата (ipdi), 351425-02-0; триэтаноламин-гидройодид 7601-53-8, 231-508-2; триэтаноламин-сульфат, 7376-31-0, 230-934-6; тетрагидроксиэтил этилендиамин, 140-07-8, 205-396-0; пирофосфат тетракалия, 7320-34-5, 230-785-7; пирофосфат тетранатрия, 7722-88-5, 231-767-1; триэтаноламин, 102-71-6, 203-049-8; триизопропаноламин, 122-20-3, 204-528-4; тринатрийфосфат; 7601-54-9, 231-509-8; тринатрийсульфосукцинат, 13419-59-5, 236-524-3; белок зародышей пшеницы, 100684-25-1, 309-696-3; экстракт семян зародышей пшеницы, 84012-44-2, 281-689-7; трометамин, 77-86-1, 201-064-4; мочевину, 57-13-6, 200-315-5; мочевую кислоту, 69-93-2, 200-720-7; гидроксид карбоната цинка, 150607-22-0; глицинат цинка, 14281-83-5, 238-173-1; гексаметафосфат цинка, 13566-15-9, 236-967-2; и аспартат цинка и магния.
При включении в состав поверхностно-активного вещества данное поверхностно-активное вещество может представлять собой общеупотребительное анионное, катионное, нонионнное, цвиттерионное или амфотерное поверхностно-активное вещество или его смеси.
Рецептура композиции может быть составлена в форме простого водного раствора/суспензии, однако также может быть составлена с включением в нее загустителя, такого как камедь, гель, агар или гидрогель.
Композиции по настоящему изобретению могут быть приготовлены в виде крема (на водной или неводной основе или на смешанной основе - масло в воде или вода в масле), пены, пенообразующего раствора, лосьона, бальзама, мыла, сыворотки или очищающего средства.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения дерматологическую композицию используют для введения дерматологически активного вещества, такого как трансдермальное лекарственное вещество. В тех случаях, когда композиция обогащена тяжелой водой, лекарственное вещество может оставаться в растворе (с учетом более низкой скорости испарения с кожи) и (или) контактировать с кожей в течение более длительного периода времени.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения исходная вода, либо прекурсор исходной воды, либо промежуточный продукт концентрируют или фракционируют с использованием способа, выбранного из группы, включающей нанофильтрацию, обратный осмос, прямой осмос, мембранную дистилляцию, либо с помощью методологии, основанной на принципе, аналогичном принципу любого из вышеуказанных способов.
Упаковка топической дерматологической композиции
Композиция может быть представлена в виде находящегося в емкости спрея, предназначенного для дозированного распыления мелкодисперсного аэрозоля на поверхность кожи с целью создания на ней тонкой пленки композиции. В тех случаях, когда композиция является вязкой (например, в виде крема или лосьона), емкость может быть выполнена в форме туба, флакона, саше или банки и снабжена укупорочным элементом, обеспечивающим герметизацию емкости. На емкость может быть нанесена графическая, фирменная и текстовая наклейка (включающая компонентный состав и инструкции по использованию).
В тех случаях, когда композиция предназначена только для нанесения на кожу лица, оптимальной является упаковка относительно небольшого объема, например, менее 100 мл, 90 мл, 80 мл, 70 мл, 60 мл, 50 мл, 40 мл, 30 мл, 20 мл и 10 мл.
Дерматологическая композиция может быть использована для импрегнирования салфеток, при этом салфетки упаковывают в герметичные саше. В альтернативном случае несколько салфеток могут быть уложены с чередованием и упакованы в емкости, герметично закрывающейся после удаления из нее салфетки для использования по назначению. Такие салфетки могут оказаться полезными для удаления макияжа, либо использоваться в качестве влажных салфеток для грудных детей; в этом случая композиция, используемая для пропитки салфеток может включать детергент, мыло, средство для очистки кожи, мягкий эксфолиант, ароматизатор, антибактериальное средство, противовоспалительное средство, средство, уменьшающее раздражение кожи, или аналогичные средства.
Композиции по настоящему изобретению, как правило, используются пользователем путем их распыления, нанесения на кожу и распределения по ее поверхности, осторожного втирания композиции в кожу или массажирования кожи животного. В контексте настоящего изобретения термин «животное» предназначен охватывать, в частности, любых млекопитающих, таких как человек, приматы, домашние животные, вьючные животные, животные зоопарка, сельскохозяйственно- или экономически значимые животные. Следует иметь в виду, что, учитывая эстетические и функциональные преимущества композиций по настоящему изобретению, раскрытых в данном документе, основная цель заключается в составлении рецептуры композиций таким образом, чтобы они были полезными для применения человеком, в частности, при нанесении на кожу лица или верхнюю часть туловища.
Композиция может быть использована в дерматологически эффективном количестве, относящемся к такому количеству, которое при нанесении на кожу (т.е. топикально) животного, является достаточным для обеспечения требуемых эффектов, такого как требуемое количество для восполнения потери жидкости или требуемое количество активного вещества, переносимого композицией. Количество композиции, составляющее дерматологически эффективное количество, может варьироваться в зависимости от состояния кожи и от необходимости улучшения ее состояния, возраста животного, нуждающегося в лечении, но при этом такое количество может быть определено исходя из имеющейся практики специалистами в данной области техники с учетом их собственных знаний и раскрытия изобретения.
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается способ осуществления промышленного процесса, при этом способ включает этап контактирования технической воды в процессе производства согласно настоящему описанию с компонентами промышленного оборудования.
В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предлагается способ получения раствора растворимого вещества или жидкой смеси в промышленном масштабе, при этом способ включает этап обеспечения растворимым веществом или жидкостью и контактирования растворимого вещества с промышленным растворителем в соответствии с настоящим описанием.
В соответствии с еще одним дополнительным аспектом настоящего изобретения предлагается способ разведения раствора в промышленном масштабе, при этом способ включает этап получение раствора и контактирования раствора с промышленным растворителем в соответствии с настоящим описанием.
Молочное сырье, используемое в качестве источника изотопно-обогащенной воды
Дополнительно либо в качестве альтернативы растительным источникам исходной воды, как описано в другом месте данного документа, следует иметь в виду, что сырье животного происхождения является ценным источником воды для получения напитков или дерматологических композиций, или даже технической воды. Типичным сырьем является молочное сырье, получаемое путем доения животных (таких как копытные животные и, в частности, копытные животные рода Bos (настоящие быки)).
В то время как молоко может быть использовано непосредственно в качестве источника исходной воды, предпочтительно использовать молочные продукты. Молочные продукты преимущественно являются побочными продуктами либо продуктами низкой ценностной значимости, такими как сыворотка или пермеат молочной сыворотки. Технологии, используемые для производства, например, сыров, йогуртов, белковых концентратов и сухих белков в промышленных масштабах, обеспечивают получение вышеуказанных побочных продуктов в значительных объемах.
Молочное сырье (в том числе производные молока, такие как сыворотка) в некоторых формах может быть уже обогащено тяжелой водой или легкой водой, и, таким образом не требуется его дополнительная обработка для модификации изотопной композиции. В тех случаях, когда возникает необходимость в изотопном обогащении, могут быть использованы любые из средств, раскрытых в другом месте данного документа, либо, безусловно, любой иной способ, рассматриваемый как приемлемый специалистами в данной области техники.
Применение барды в качестве источника изотопно-обогащенной воды
Барда представляет сбой нежелательные жидкие отходы, образующиеся в процессе производства и дистилляции спиртов. Указанный побочный продукт образуется в больших объемах, и его, как правило, удаляют как отходы при дополнительных издержках производства ввиду необходимости обработки для очистки побочного продукта до его слива. Для промышленных технологий переработки послеспиртовой барды требуется значительный непроизводительный расход воды в спиртовой промышленности, однако благодаря настоящему изобретению барда может быть обработана и утилизирована в качестве готового источника технической воды, которая может быть использована на других участках того же самого производства, как указано ниже.
В некоторых своих формах барда может быть по своей природе обогащена тяжелой водой или легкой водой, и, таким образом, исключается необходимость в какой-либо обработке для модификации изотопной композиции. В тех случаях, когда возникает необходимость в изотопном обогащении, могут быть использованы любые из средств, раскрытых в другом месте данного документа, либо, безусловно, любой иной способ, рассматриваемый как приемлемый специалистами в данной области техники.
Как было изложено выше в данном документе, барда может быть подвержена обработке разделительным способом (таким как разделение на молекулярном фильтре).
Использование воды, забранной из природного водного объекта, в качестве источника изотопно-обогащенной воды
Вода из природного водного источника может быть использована ввиду ее естественного обогащения молекулами тяжелой или легкой воды, либо ввиду ее потенциальной обработки с целью обогащения тяжелой или легкой водой. Например, океан является неиссякаемым источником воды, которая может быть подходящей в качестве исходного сырья для реализации любого способа или изготовления продукта по настоящему изобретению.
Для многих областей применения высокая концентрация солей (таких как хлорид натрия) является противопоказанием к использованию. Например, в тех случаях, когда конечное применение предусматривает использование технической воды для промывки промышленного оборудования, наличие солей может привести к возникновению отложений при сушке, что может привести к загрязнению любого обрабатываемого материала. Высокое содержание соли может придать напитку неприятный вкус или вызвать раздражение кожи дерматологической композицией.
Соли и иные нежелательные растворенные вещества могут быть непосредственно удалены с использованием молекулярного фильтра (как более подробно изложено ниже), имеющего размер отверстий фильтра, не превышающий диаметр гидратированных ионов натрия и хлорида. Также могут быть использованы иные технологии удаления солей, в том числе прямой осмос и обратный осмос.
В случае применения метода прямого осмоса молекулярный фильтр может быть использован для регенерирования раствора вытяжки. Например, растворенное вещество в растворе вытяжки может быть выбрано таким образом, чтобы практически предотвращалось его прохождение через фильтр с размером пор, обеспечивающих прохождение через них молекул воды.
Примеры применения настоящего изобретения для производства технической воды
Заявитель полагает, что вода, обогащенная молекулами легкой воды или молекулами тяжелой воды, является пригодной для использования в качестве технической воды в процессе производства. В контексте настоящего изобретения техническая вода может быть получена из любого исходного сырья, в том числе сырья, явно раскрытого в настоящем документе. Кроме того, техническая вода может быть обогащена молекулами тяжелой или легкой воды в соответствии с любым способом, раскрытым в настоящем документе, либо фактически в соответствии с любым иным способом. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения техническую воду не получают с использованием любого специального способа, так как она может образовываться ввиду естественного процесса или при протекании промышленного процесса, осуществляемого в целях, не связанных с получением изотопно-обогащенной воды.
Техническая вода по настоящему изобретению, например, может быть использована в башенных охладителях системы кондиционирования воздуха. В таких системах используется технология испарения воды, при этом теплота испарения поступает из воздуха, циркулирующего через башенный охладитель, в результате чего происходит охлаждение воздуха. Вода, содержащая большее количество более легких молекул воды, легко переходит из жидкой фазы в паровую фазу, и, таким образом, намного эффективней отводит скрытую теплоту испарения от воздуха. В результате этого обеспечивается более быстрое, либо более эффективное, либо более полное охлаждение воздуха.
В другом примере техническая вода, обогащенная молекулами легкой воды, может быть использована в промышленных котлах для производства водяного пара. И в этом случае ввиду более высокой способности молекул легкой воды покидать жидкую фазу обеспечивается более быстрое образование водяного пара. Производство одного и того же количества водяного пара является менее энергоемким (затраты, например, электроэнергии) по сравнению с энергозатратами на подогрев изотопно-необогащенной воды.
Техническая вода широко используется для промывки и ополаскивания оборудования, такого как чаны для хранения, ферментаторы, смесители, трубопроводы и т.д. Как правило, оборудование подлежит сушке до его эксплуатации, при этом для процесса сушки требуется время и, при необходимости, энергия (например, для приведения в действие воздуходувки). Использование технической воды, обогащенной молекулами легкой воды, упрощает процесс сушки благодаря более высокой способности такой воды к испарению.
В некоторых промышленных процессах предпочтительно предотвращать испарение воды, в результате чего может быть использована техническая вода, обогащенная тяжелыми молекулами. В одной такой области применения вода может быть использована для смачивания емкости согласно регламенту очистки, при этом преимуществом является использование воды, в меньшей степени подверженной испарению.
Источником технической воды в процессе производства может являться любой источник, считающийся приемлемым специалистами в данной области техники, имеющими возможности воспользоваться преимуществами, изложенными в описании настоящего изобретения. Техническая вода может быть получена из любого источника, предельно ясно описанного в другом месте данного документа, и, в частности, из сока фруктов, овощей, сахарного тростника, сахарной свеклы, деревьев или иных растений. Преимущественно техническую воду можно получить из сока с низким содержание сахара, остающегося в виде отходов после завершения процесса концентрирования сока.
При удалении воды из сока в процессе его концентрирования любым способом тяжелая вода преимущественно остается в концентрате сока, если только не вся вода удалена из сухих отходов. Удаленная из сока вода имеет более высокое отношение легкой воды к тяжелой воде по сравнению с отношением, определенным в исходном соке до фракционирования, в результате чего такая вода является предпочтительной для использования в котлах и башенных охладителях.
В некоторых случаях техническую воду получают из потока отходов, образующихся в процессе концентрирования сока, и техническую воду возвращают для повторного использования в исходном процессе концентрирования сока или в любых иных процессах.
Применение настоящего изобретения для получения воды с целью ее подачи и использования в технических производственных процессах
В отличие от производства технической воды настоящее изобретение может найти дополнительное применение для получения воды, используемой в качестве растворителя в технических производственных процессах. Воду, как правило, используют для растворения растворимых веществ или в качестве разбавителя уже имеющихся растворов. В любом случае предполагается, что использование воды, обогащенной либо тяжелой, либо легкой водой, создает определенные преимущества. Например, теплота растворения различных растворимых веществ (таких как соли) может варьироваться в зависимости от доли тяжелой и легкой воды в водной среде для растворения. Кроме того, существует изотопный эффект растворителя, изменяющий стабильность белков (и, в частности, стабильность фолдинга белка) в водном растворе. Кроме того, изотопы воды оказывают сильное воздействие на формирование кристаллов льда. Таким образом, может быть использована тяжелая или легкая вода в качестве растворителя с целью применения одного из многих изотопных эффектов растворителя в технологических производственных процессах.
В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения барда, которая естественно обогащена тяжелой или легкой водой, либо которая будет обогащена тяжелой или легкой водой, либо которая была обогащена тяжелой или легкой водой, может быть использована в качестве разбавителя для разбавления сахаров в процессе брожения до требуемой концентрации. Таким образом, процесс брожения, используемый для производства спирта, приводит к образованию побочного продукта - барды, при этом барду, являющуюся побочным продуктом производства спирта, возвращают в систему и используют в качестве разбавителя сахара. В результате этого вода остается в системе и уменьшается необходимость в очищении барды для ее последующего слива.
В случае использования воды в качестве растворителя в технологических производственных процессах в целом предусматривается ее предварительная обработка тем или иным способом. В примере с бардой может возникнуть необходимость в существенной очистке с использованием разделительного процесса, такого как фильтрационный процесс, и (или), по меньшей мере, с использованием частично адсорбционного процесса, такого как контактирование с гранулированным активированным углем для удаления примесей до приемлемого уровня концентрации при данном производственном процессе. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения барду фильтруют непосредственно через молекулярный фильтр с целью удаления большинства из нескольких типов примесей, содержащихся в барде. В альтернативном случае может быть использован метод прямого или обратного осмоса, и во втором случае может быть использован молекулярный фильтр для регенерирования раствора вытяжки.
Применение молекулярных фильтров
Как указывалось в другом месте данного документа, предлагаются различные способы для обогащения молекулами тяжелой воды по сравнению с молекулами легкой воды и наоборот. Может быть предложена альтернативная или дополнительная технология фильтрации при помощи выполненных из графена фильтров.
Кроме того, технология фильтрации через молекулярные фильтры может быть использована для предварительной обработки растворов с целью их обогащения тяжелой или легкой водой, и также для обработки растворов, которые уже обогащены тяжелой или легкой водой, либо естественно обогащены тяжелой или легкой водой для придания им свойств приемлемых для целевого применения. Такая предварительная и последующая обработка может быть проведена для удаления солей, органических молекул, неорганических молекул, газов, частиц или микробов.
Молекулярные фильтры также могут найти применение в контексте настоящего изобретения в качестве средства для регенерирования раствора вытяжки любым методом прямого осмоса, используемого для обработки тяжелой или легкой обогащенной воды, либо для предварительной обработки раствора с целью его обогащения тяжелой или легкой водой, либо раствора, естественно обогащенного тяжелой или легкой водой.
Насколько хорошо известно специалистам в данной области техники, прямой осмос является методом мембранного разделения, основанным на использовании концентрированного раствора вытяжки, имеющего высокий осмотический потенциал для фильтрации воды через полупроницаемую мембрану из источника питания. Продуктом прямого осмоса является не очищенная вода, а разбавленный раствор вытяжки, который должен быть регенерирован для «вытягивания» большего количества воды через мембрану. При использовании технологии прямого осмоса зачастую требуется проведение второй стадии очистки для получения чистой воды. В технологии прямого осмоса предпочтительно используется низкое гидродинамическое давление, обеспечивающее меньшее загрязнение мембран и более высокую регенерацию потока после очистки. Прямой осмос может рассматриваться как низкоэнергетический процесс, обеспечивающий получение чистой воды из любых источников воды, раскрытых в настоящем документе.
Растворенное вещество раствора вытяжки может быть выбрано таким образом, чтобы практически предотвращалась его диффузия через молекулярный фильтр. В альтернативном случае конфигурация молекулярного фильтра может быть выполнена таким образом, чтобы практически предотвращалась через него диффузия выбранного растворенного вещества раствора вытяжки, но чтобы при этом фильтр оставался проницаемым для молекул воды. Растворы вытяжки, которые могут быть регенерированы с использованием разделительного процесса на основе размера, включают органические соединения, такие как глюкоза, фруктоза, сахароза, этанол, формат натрия, ацетат натрия, пропионат натрия, ацетат магния; неорганические соли, такие как хлорид натрия, бромид калия, бикарбонат натрия, бикарбонат калия, хлорид магния, сульфат натрия, сульфат калия и сульфат магния.
Специалистам в данной области техники известен диапазон размеров растворимых веществ для вытяжки, и, таким образом, обеспечивается «тонкая настройка» структуры молекулярного фильтра для селективного пропускания воды и задержки растворенного вещества.
Молекулярные фильтры могут быть использованы, например, для прямой или косвенной обработки источника исходной воды. Примером прямого применения служит графеновый фильтр, который может быть использован для обработки сыворотки с целью удаления различных ионов, белков (таких как казеин), пептидов, аминокислот и иных органических молекул (таких как молекулы сахаров), содержащихся (даже при низкой концентрации) в сыворотке. Несмотря на исключительно высокую эффективность указанных фильтров следовые количества растворенного вещества могут проникнуть в пермеат и могут быть обнаружены в технической воде, напитке или дерматологической композиции полученных из очищенного пермеата. Такие низкие уровни концентрации в целом не оказывают негативного воздействия на целевое применение и в некоторых случаях служат средством для определения источника сыворотки любой технической воды, напитка или дерматологической композиции.
В качестве примера косвенного применения молекулярного фильтра служит фильтр, который может быть использован для регенерирования раствора вытяжки методом прямого осмоса с целью его обогащения тяжелой или легкой водой, и также для обработки раствора, который уже обогащен тяжелой или легкой водой, либо естественно обогащен тяжелой или легкой водой. Как отмечалось выше, молекулярные фильтры способны задерживать соли и, следовательно, могут найти применение для регенерирования раствора вытяжки.
Другие методы очистки могут быть применимы к сыворотке, либо к любой обработанной сыворотке для обеспечения ее приемлемости для целевого применения. В качестве примера может служить этап с использованием активированного угля для удаления растворенных веществ, таких как ароматические соединения и иные летучие компоненты. Разделительные методы, такие как прямой осмос, обратный осмос, ультрафильтрация, микрофильтрация, нанофильтрация, препаративная хроматография и аналогичные методы также могут быть использованы в указанном контексте.
Технология фильтрации с использованием молекулярных фильтров может быть использована для обработки любой исходной воды, полученной из растительного сырья (такого как раскрытого в других местах данного документа) в целях изготовления напитка. В указанном контексте предпочтительно, чтобы источник воды был обогащен тяжелой водой или легкой водой, либо чтобы было проведено его обогащение тяжелой водой или легкой водой, либо чтобы он был естественно обогащен тяжелой водой или легкой водой. Молекулярный фильтр может быть использован для получения практически очищенной воды из содержащейся в растениях жидкости, при этом, полученная таким образом вода потенциально подвергается дальнейшей обработке (при необходимости) для того, чтобы она могла быть пригодной для питья. Таким образом, могут быть использованы технологии стерилизации (включая разделительные, химические и физические способы), и при необходимости с добавлением химических консервантов с целью продления сроков хранения. Для удаления молекул, которые могут оказать негативное воздействие на вкусовые качества и (или) на аромат напитка, может возникнуть необходимость в обработке активированным углем.
Технология фильтрации с использованием молекулярных фильтров может быть применена для обработки барды, либо для обработанной (очищенной) барды, либо для барды, обогащенной тяжелой водой или легкой водой, либо для барды, обогащаемой тяжелой водой или легкой водой, либо для барды, естественно обогащенной тяжелой водой или легкой водой. Молекулярный фильтр может быть использован для получения в основном очищенной воды из барды, при этом вода потенциально используется на других участках производства спирта, в процессе которого произошло ее образование, или направляется на другие технологические линии. В альтернативном случае полученная вода может быть использована для изготовления напитков или дерматологических композиций, однако при этом может возникнуть необходимость в использовании дополнительных методов, таких как очистка активированным углем, с целью удаления молекул, которые могут оказать негативное воздействие на вкусовые качества и (или) на аромат конечного продукта.
В контексте данного документа термин «молекулярный фильтр» предназначен охватывать любой материал, способный отделять растворенные вещества от растворителей (и, в частности, отделять ионные растворенные вещества от молекул воды), и (или) растворенные вещества от растворенных веществ, и (или) растворители от растворителей на основе различия в размерах соответствующих частиц. В некоторых формах молекулярный фильтр способен проводить разделение, по меньшей мере, до определенной степени на основе заряда или гидрофобности, либо определенных адсорбционных свойств. Указанные фильтры включают поры в основном одинакового размера, либо размер пор находится в пределах регламентированного диапазона. Как правило, диаметр пор соответствует размеру более мелких частиц, в результате чего более крупные частицы не способны проникнуть в материал или адсорбироваться на поверхности материала, в то время как более мелкие частицы способны. По мере миграции смеси частиц через фильтр (или матрицу) частицы с наибольшей молекулярной массой или диаметром (которые не способны проникнуть в молекулярные поры) первыми покидают фильтрующий слой, за ними слой последовательно покидают все более мелкие частицы.
Как правило, диаметр пор молекулярного фильтра измеряется в ангстремах (
) или нанометрах (нм). Некоторые фильтры могут рассматриваться как микропористые с диаметром пор, составляющим менее 2 нм (20 ), либо как макропористые с диаметром пор, составляющим более 50 нм (500 ), либо мезопористые с диаметром пор, находящимся в диапазоне от 2 до 50 нм (20-500 ).
Молекулярный фильтр может быть природного происхождения (например, минерал), либо промышленного изготовления (например, графен).
Молекулярные фильтры, являющиеся применимыми, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, могут включать графен (с гексагональной кристаллической решеткой), либо оксид графена, либо нитрид бора. Каждый материал может существовать в виде мономолекулярных слоев или в виде полимолекулярных слоев и содержать физические поры, или каналы различного размера, и также могут даже иметь электрический градиент для обеспечения прохождения через барьер.
В целях обеспечения проницаемости указанных фильтров и эффективной деминерализации необходимо, чтобы в мембране были выполнены мелкие и абсолютно одинаковые по размеру поры. Если размер пор составляет больше чем приблизительно 1 нанометр, соли начнут проходить через фильтр и не будут отделены от молекул воды. Размерная эксклюзия является целью разработки размеров пор фильтра, необходимых для отделения солей от воды различного изотопного состава.
Оксид графена может быть многослойным, при этом слои могут располагаться с соответствующим межслоевым интервалом в целях конкретного применения, например, с интервалом менее приблизительно 10 Ангстрем. Межслоевой интервал можно регулировать для создания пор или каналов, размер которых меньше полного размера частиц хлорида натрия, окруженных молекулами воды. Частицы соли окружены внешней «оболочкой» из молекул воды, при этом размер оболочки является решающим фактором, определяющим возможность исключения частиц соли из молекулярного фильтра.
Размер межслоевого интервала может быть откорректирован для создания каналов, обеспечивающих диффузию через них определенных частиц изотопной воды, при этом препятствующих прохождению значительного количества солей и минералов вместе с водой. Например, листы оксида графена требуемых размеров и с узким распределением по размерам могут быть синтезированы модифицированным методом Хаммерса с использованием просеянного хлопьевидного графита в качестве исходного материала. Указанный метод является предпочтительной альтернативой постсинтетическим методам фракционирования в плане эффективности и возможности масштабирования и, таким образом, является предпочтительным при широкомасштабном применении.
Размер пор и, следовательно, отсечение (ограничение) проницаемости могут быть точно отрегулированы вплоть до размера, составляющего приблизительно 9 . Указанный размер обеспечивает пропускание гидратированных ионов хлористого натрия. Отсечение может быть обусловлено межслоевым интервалом (d), составляющим приблизительно 13,5 , при этом данный интервал, как правило, указан для слоистого графена при разбухании в водной среде.
Меньший межслоевой интервал (и, следовательно, более низкие значения отсечения) могут быть достигнуты путем регулирования межслоевого интервала за счет физического ограничения слоев. Физическое ограничение может регулироваться с целью достижения точного и корректируемого просеивания ионов. Могут быть изготовлены мембраны с межслоевым интервалом d в диапазоне приблизительно 9,8 A-6,4 , обеспечивая при этом диаметр отверстий фильтра, не превышающий диаметр типичных гидратированных ионов. Было обнаружено, что проницаемость ионов термоактивируется при энергетических барьерах, составляющих приблизительно 10-100 кДж/моль, в зависимости от значения межслоевого интервала d. Было обнаружено, что скорости проницаемости экспоненциально снижаются по мере уменьшения диаметра отверстий фильтра, однако это не оказывает существенного влияния на перенос воды (на порядок <2). Последнее обусловлено низким барьером для проникновения молекул воды и большой длиной скольжения внутри капилляров графена. Такие графеновые мембраны проявляли ограниченное разбухание и обеспечивали задержание 97% NaCl.
Таким образом, может быть изготовлен настраиваемый фильтр с межслоевым интервалом до 6,4 , в результате чего обеспечивается создание фильтра с диаметром отверстий, не превышающим диаметр гидратированных ионов. Такой фильтр способен практически полностью задерживать NaCl, пропуская при этом молекулы воды.
В предпочтительной форме настоящего изобретения изготавливали толстые слои (-100 пм) оксида графена путем вакуумной фильтрации водного раствора графена, как сообщалось Kumar и Colleagues (J. Comput. Chem. 13, 1011-1021 (1992)). Слои разрезали на ленты и хранили при различных значениях относительной влажности, достигаемых путем использования насыщенного соляного раствора. Межслоевой интервал измеряли рентген-дифракционным методом, при этом обеспечивалось варьирование межслоевого интервала в диапазоне от приблизительно 6,4 до 9,8 при изменении относительной влажности от нуля до 100%. Межслоевой интервал d вымоченных в воде слоев оксида графена мог составлять приблизительно 13,7 ± 0,3 . Изменения значения d могут быть обусловлены последовательным включением молекул воды в различные сайты между листами оксида графена.
Ленты оксида графена с требуемым значением d инкапсулировали и собирали в пакет с использованием эпоксидного компаунда Stycast™для увеличения полезного поперечного сечения для фильтрации. Собранные в пакет слои, залитые эпоксидным компаундом, называются физически ограниченными мембранами оксида графена (PCGO) ввиду того, что эпоксидный компаунд механически ограничивает разбухание слоев при воздействии относительной влажности или воды в жидком состоянии. Пакеты, например, вклеивают в прорези, выполненные в металлических или пластиковых пластинах. Обе стороны указанных пакетированных мембран PCGO подрезают и открывают все наноканалы.
На ФИГ. 2 проиллюстрированы пакетированные слои (несколько мембран оксида графена) (обозначенные позицией 110), физически ограниченные слоями (100) эпоксидного компаунда.
Следует понимать, что в распоряжении специалистов в данной области техники имеются альтернативные способы физического ограничения, при этом все такие способы находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Размер пор в молекулярном фильтре может составлять менее приблизительно 1 нанометра, что приблизительно соответствует размеру молекул воды, содержащих различные изотопы водорода или кислорода. Например, диаметр молекулы H216O равен 0,29 нм. Значение указанного диаметра исключает H217O и H218O. Размер пор для всех других разновидностей изотопов воды может быть специально задан для их селективного отфильтровывания либо из раствора вытяжки, либо из любой воды, либо из жидкости из иного источника. Диаметр указанных молекул воды главным образом обусловлен длиной водородной связи.
В случае с процессом регенерации с вытяжкой раствор вытяжки может быть выбран на основании того, что компоненты раствора за исключением воды не пройдут через молекулярный фильтр.
Для выбора конкретной разновидности изотопов воды могут потребоваться два или более расположенных последовательно молекулярных фильтра, при этом первым будет расположен фильтр с большим размером пор, соответствующим самым крупным изотопам воды, и далее будут расположены последовательно фильтры с постепенно уменьшающимся размером пор для следующих более крупных изотопных вариантов и т.д. В альтернативном случае могут быть использованы иные сочетания для выбора разновидностей изотопов воды на основе различий изотопов кислорода или изотопов водорода.
Выбор разновидностей изотопов воды может также включать выбор с использованием иных различий физических, либо магнитных, либо электрических свойств, которые могли бы быть определены. Такое различие может быть использовано для увеличения отклонения по размерам или может быть использовано независимо для достижения требуемого выбора разновидности или разновидностей изотопов воды.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения изотопы воды разделяют методом электрохимической перекачки на основе графена с низким потреблением энергии. Такое разделение может быть достигнуто на основе изготовления мембран по рулонной технологии, в которых используется стандартный графен, выращенный методом газофазного химического осаждения (CVD) на подложке из полимерной пленки, такой как имеющаяся на рынке полимерная пленка Нафион. Полимерную пленку Нафион соединяют с углеродной тканью. Далее медную фольгу с выращенным методом газофазного химического осаждения графеном прессуют в горячем состоянии, соединяя ее с пленкой Нафион; затем медную фольгу вытравливают до слоя графена, выращенного методом газофазного химического осаждения на пленке Нафион. Далее методом электронно-лучевого испарения на графен наносят наночастицы Pd, выступающие в качестве катализатора, с целью повышения прозрачности графена для изотопов водорода. Наконец, графен покрывают еще одним слоем углеродной ткани, предназначенным как для предотвращения случайного повреждения, так и для обеспечения электрического контакта графена по всей площади. Указанный способ изготовления (как показано на ФИГ. 3A) может быть использован для производства мембран графен на пленке Нафион практически любого размера.
На ФИГ. 3B проиллюстрирован принцип работы композита, показанного на ФИГ. 3A, при разделении изотопных частиц с использованием системы электрохимической перекачки. Два слоя углеродной ткани электрически соединены. В загружаемом материале (ретентат (ультраконцентрат)) содержится объем парогазовой смеси, состоящей из H2O-H2 и D2O-D2 с выбранной атомной фракцией протия. Противоположная сторона композита размещена в вакуумной камере. Такая компоновка представляет собой электрохимический насос, в котором графен (проводник со смешанной протонно-электронной проводимостью) выступает как в качестве катода, так и полупроницаемой мембраны для протонов и дейтронов. Один из слоев углеродной ткани используют в качестве анода, в то время как другой слой служит для обеспечения электрического контакта с листом графена (система в состоянии функционировать без второго слоя ткани). При подаче напряжения смещения обеспечивается перекачка протонов и дейтронов через пленку Нафион и через графен. Указанные изотопы рекомбинируют на стороне пермеата, образуя 
, D2 и дейтерид протия (HD). Указанный принцип электрохимической перекачки может быть адаптирован при необходимости к любой приведенной в данном документе области применения или аналогичной области для разделения изотопных частиц.
Следует понимать, что в описании иллюстративных вариантов осуществления настоящего изобретения различные признаки настоящего изобретения в некоторых случаях сгруппированы вместе в их одном варианте осуществления, рисунке или в описании в целях упрощения раскрытия и облегчения понимания одного или более различных аспектов изобретения. Тем не менее, не следует истолковывать указанный способ раскрытия, как отражающий намерение того, что заявленное изобретение должно содержать больше признаков, чем перечислено в каждом пункте формулы изобретения. Скорее, как отражено в нижеприведенной формуле изобретения, аспекты изобретения содержатся менее чем во всех признаках одного вышеупомянутого раскрытого варианта осуществления. Таким образом, нижеприведенные пункты формулы изобретения настоящим явным образом включены в раздел «Краткое изложение сущности изобретения», при этом каждый пункт формулы является независимым в виде отдельного варианта осуществления настоящего изобретения.
Кроме того, в то время как некоторые варианты осуществления, описанные в настоящем документе, включают некоторые, но не все признаки, включенные в другие варианты осуществления, сочетания признаков различных вариантов осуществления должны находиться в пределах объема настоящего изобретения и создавать различные варианты осуществления, как должно быть очевидно специалистам в данной области техники. Например, в нижеприведенной формуле изобретения любой из заявленных вариантов осуществления может быть использован в любом сочетании.
В описании, представленном в настоящем документе, изложены многочисленные специфические особенности. Тем не менее, при этом подразумевается, что варианты осуществления настоящего изобретения могут быть осуществлены без указанных специфических особенностей. В иных случаях хорошо известные способы, конструкции и технические средства не были детально проиллюстрированы, чтобы не затруднять понимание указанного описания.
Таким образом, в то время как было приведено описание того, что считается предпочтительными вариантами осуществления настоящего изобретения, специалисты в данной области техники признают тот факт, что в них могут быть внесены другие и дополнительные изменения без отступления от существа настоящего изобретения, и при этом заявляется, что все такие изменения и модификации находятся в пределах объема настоящего изобретения. К описанным способам могут быть добавлены этапы, либо этапы могут быть удалены в пределах объема настоящего изобретения.
Несмотря на то, что описание настоящего изобретения приведено со ссылками на конкретные примеры, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что настоящее изобретение может быть воплощено во многих других формах.
Ниже следует более полное описание настоящего изобретения со ссылкой на нижеприведенные неограничивающие предпочтительные варианты его осуществления.
ПРИМЕРЫ
Промышленные выпарные аппараты, такие как Alfa Laval, состоят из последовательно расположенных малогабаритных корпусов, или выпарной батареи. Как правило, поток сока движется через один корпус и затем поступает в следующий корпус и так далее до тех пор, пока сок не достигнет концентрации с требуемым конечным содержанием растворимых твердых вещества по шкале Brix. В процессе дегидратации воду удаляют из каждого из указанных корпусов. Упомянутый выпарной аппарат состоит из четырех корпусов. В корпусе 1 сначала происходит выпаривание подаваемого сока и его концентрирование, прежде чем сок поступит в корпус 2, корпус 3, и наконец в корпус 4. Любой данный выпарной аппарат может состоять из меньшего или большего количества корпусов. Зачастую соки концентрируют до тех пор, пока содержание растворимых твердых веществ по шкале Brix не достигнет 40-70 градусов в зависимости от обрабатываемого сока.
При использовании промышленных выпарных аппаратов фракционирование предусматривает удаление воды из различных корпусов в процессе концентрирования сока, т.е. процесса, обеспечивающего получение воды, в которой количественное соотношение тяжелой воды к легкой воде или ее состав отличаются (Таблица 3).
Содержание растворимых твердых веществ по шкале Brix в концентратах варьируется (один градус по шкале Brix составляет 1 грамм сахарозы в 100 граммах раствора и представляет концентрацию раствора как процентную концентрацию по массе) в диапазоне от 40 (морковный сок) до 65 и 70 (яблочный сок, апельсиновый сок).
Вода, удаленная в результате концентрирования морковного сока от Brix 10 до 40 град. с использованием выпарного аппарата Alfa Laval с последовательным расположением корпусов, позволила получить водную фракцию со значениями соотношения дельта-O-18 в пределах от -4,21 до -4,88. Указанное соотношение представляет собой усреднение конденсата из всех 4-х последовательно расположенных корпусов (образец 1, Таблица 1). Данный подход отличается от способов предшествующего уровня техники, которые указывают на получение воды из такого усредненного конденсата, произведенного во всех корпусах.
В качестве примера был использован свежий морковный сок для демонстрации процесса фракционирования конденсата и его воздействия на соотношение Дельта-O-18. Указанный сок был использован в следующих целях:
1. Концентрирование морковного сока в промышленном масштабе от Brix 10 град. до жидкого концентрата с содержанием растворимых твердых вещества по шкале Brix 42 град. с использованием выпарного аппарата Alfa Laval с 4-мя последовательно расположенными корпусами (Таблица 1, образец 1).
2. Дополнительное концентрирование уже сконцентрированного в промышленных масштабах концентрата морковного сока от Brix 40 град. до Brix 65 град. и сбор конденсата (Таблица 1, образец 2).
3. Удаление конденсата из корпуса 1 и из концентратора Alfa Laval в процессе производства концентрата морковного сока (Таблица 1, образец 4).
4. Удаление конденсата из корпуса 2 и из концентратора Alfa Laval в процессе производства концентрата морковного сока (Таблица 1, образец 5).
5. Удаление конденсата из корпуса 3 и из концентратора Alfa Laval в процессе производства концентрата морковного сока (Таблица 1, образец 6).
6. Удаление конденсата из корпуса 4 и из концентратора Alfa Laval в процессе производства концентрата морковного сока (Таблица 1, образец 7).
Указанное исследование продемонстрировало следующее:
1. При сравнении значений соотношения Дельта-O-18 образцов 1 и 2, Таблица 1, было обнаружено, что конденсат, удаленный из морковного сока в процессе концентрирования от Brix 10 до 40 град., позволил получить воду, в которой содержание тяжелой воды было ниже по отношению к содержанию легкой воды. При дальнейшем дегидратировании концентрата с содержанием растворимых твердых вещества по шкале Brix 40 град. до Brix 65 град. с использованием роторного испарителя Buchi Rotavapor R-200 конденсат обогащается тяжелой водой, и это указывает на то, что на предшествующих этапах обезвоживания преимущественно была удалена легкая вода.
2. Морковный сок, концентрируемый с использованием концентратора Alfa Laval, последовательно поступает из корпуса 1 в корпус 4, и его концентрация повышается с Brix 10 до Brix 40 град. Было продемонстрировано (Таблица 3, образцы 4, 5, 6 и 7), что содержание тяжелой воды в конденсате начало повышаться в каждом корпусе выпарного аппарата последовательно от 1 до 4.
Проведение другого исследования позволило обнаружить, что при удалении большей части воды из сока сахарного тростника для получения мелассы образовывался конденсат со значением соотношения Delta 018 °/00 VSMOW, составляющем -2,1. Такое значение дает основание полагать, что в указанной фракции содержание тяжелой воды является исключительно высоким (Таблица 1, образец 3). Такое исследование было проведено с целью демонстрации того, что при удалении наибольшей части водной фракции, а не исключительно небольшой части в процессе выпаривания или концентрирования, относительное содержание тяжелой воды в конденсате будет высоким, как и содержание, обнаруженное в исходном соке сахарного тростника.
Для проведения экспериментов в лабораторных условиях использовали вакуумный ротационный испаритель Buchi Rotavapor R-200 с подогревом (Фиг. 1). В общих чертах объем сока отсасывают аспиратором в колбу F по трубке A за счет более низкого давления в емкости. Температуру горячей водяной бани G устанавливали на уровне 80 градусов Цельсия, и колбу F погружали в горячую водяную баню таким образом, чтобы уровень сока находился ниже уровня воды в горячей водяной бане G. Колбу F постоянно вращали с помощью электродвигателя C в течение всего процесса дистилляции. Дистиллят поступал в охлаждающий змеевик B, далее его конденсировали циркулирующим хладагентом, и дистиллят собирали в колбу E.
Изобретение относится к получению воды, обогащённой изотопами кислорода или водорода, и может быть использовано при изготовлении композиций на водной основе для поддержания водного баланса в организме, например напитков или топических дерматологических композиций, а также при получении технической воды, предназначенной для охлаждения или приготовления растворов. Исходную воду, включающую различные изотопы кислорода или водорода, фильтруют для удаления таких загрязнений, как соли, органические соединения, газ, частицы. В качестве источника исходной воды можно использовать, например, экстракт растительной ткани. Затем воду фракционируют для получения фракции обогащённой воды с относительным содержанием по меньшей мере одного из изотопов кислорода или водорода, превышающим относительное содержание изотопов, определённых в исходной воде. Фракционирование можно производить путём замораживания или выпаривания под вакуумом. Полученные фракции обогащённой воды пропускают через молекулярный фильтр, включающий графен, для удаления загрязнений, получения чистой воды и разделения молекул воды, содержащих разные изотопные композиции кислорода и водорода. Воду можно дополнительно очистить путём обработки активированным углем или препаративной хроматографии. Технический результат: увеличение количества изотопно чистой воды при снижении энергозатрат. 6 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
1. Способ использования источника исходной воды для получения напитка, либо технологической воды, либо технологического растворителя, либо топической дерматологической композиции, включающий следующие этапы:
использование источника исходной воды, включающей атомы кислорода или водорода различных изотопов,
предварительную фильтрацию загрязнений, таких как соли, органические соединения, газ, частицы,
фракционирование исходной воды для получения фракции обогащенной воды с относительным содержанием по меньшей мере одного из изотопов кислорода или водорода, превышающим относительное содержание изотопов, определенных в исходной воде,
где этап фракционирования включает этап выпаривания для концентрирования источника исходной воды для получения фракции обогащенной воды; и
последующей обработки фракции обогащенной воды через молекулярный фильтр для удаления загрязнений и получения чистой воды.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап фракционирования включает этап выпаривания исходной воды под вакуумом.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что растительную ткань обрабатывают для получения экстракта растительной ткани, затем экстракт растительной ткани используют в качестве источника исходной воды и подвергают фракционированию.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этап фракционирования включает этап замораживания.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что молекулярный фильтр включает графен.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что молекулярный фильтр предназначен для разделения молекул воды, содержащих разные изотопные композиции кислорода и водорода.
7. Способ по п. 1, дополнительно включающий этап очистки, выбранный из обработки активированным углем и препаративной хроматографии.
| Пломбировальные щипцы | 1923 |
|
SU2006A1 |
| Автомобиль-сани, движущиеся на полозьях посредством устанавливающихся по высоте колес с шинами | 1924 |
|
SU2017A1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДЫ ТЯЖЕЛОЙ-D ИЗ ПОДЗЕМНЫХ ВОД | 2008 |
|
RU2393987C2 |
| KYOUNGHEE KIM, XUHUI LEE, Isotopic enrichment of liquid water during evaporation from water surfaces, J | |||
| of Hydrology, 2011, v | |||
| ПРИСПОСОБЛЕНИЕ, ЗАТРУДНЯЮЩЕЕ КРАЖУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛАМПЫ | 1922 |
|
SU399A1 |
| Способ получения мыла | 1920 |
|
SU364A1 |
| Станок для изготовления деревянных ниточных катушек из цилиндрических, снабженных осевым отверстием, заготовок | 1923 |
|
SU2008A1 |
| YUNIANTA, B-L | |||
| Z | |||
| et al | |||
| Stable Isotope Fractionation in Fruit Juice | |||
