Патент на изобретение №2293067

(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПИТЬЕВОЙ ВОДЫ “ИВЕРСКАЯ”

(57) Реферат:

Изобретение относится к приготовлению очищенных, артезианских вод с кондиционированием по солевому составу, применяемых в качестве питьевой, столовой и лечебной вод. Способ приготовления питьевой воды, кондиционированной по солевому составу, включает смешивание в объемном соотношении 1:15, соответственно, исходной артезианской минеральной воды Сарматского водоносного слоя с содержанием катионов кальция 150-200 мг/дм³, магния 40-60 мг/дм³, натрия + калия 100-200 мг/дм³, анионов хлора <100 мг/дм³, гидрокарбонатов 400-550 мг/дм³, сульфатов 400-550 мг/дм³, общей минерализации 1,0-2,0 г/дм³, с предварительно обессоленной обратным осмосом до общего содержания солей не более 0,06 г/дм³ этой же артезианской минеральной воды, причем исходную воду подвергают дополнительной обработке аэрацией, фильтрованию через песчаный фильтр и фильтр с тонкой очисткой 5 мкм, умягчению на натрий-катионитовой ионообменной установке, обратному осмосу и обеззараживанию ультрафиолетовым облучением. Для получения газированного продукта после обработки ультрафиолетом воду насыщают диоксидом углерода. Полученная питьевая, высокоочищенная, с кондиционированием по солевому составу вода “Иверская” первой категории обладает высокими органолептическими, микробиологическими и токсикологическими показателями, соответствует требованиям ВОЗ и ТУ 0131-003-42705387-02, обеспечивает расширение ассортимента питьевых вод. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к приготовлению очищенных, артезианских вод с кондиционированием по солевому составу, применяемых в качестве питьевой, столовой и технологической вод для приготовления пищи, в лечебной и диетической практике, при производстве продуктов питания на пищевых заводах, и может быть использовано при очистке минерализованных, природных вод перед розливом воды в бутыли и другие герметичные емкости.

Известен способ приготовления питьевой минеральной воды “Стародубская” (RU 2100941 С1, 10.01.1998).

Способ заключается в том, что питьевую воду смешивают с хлоридно-натриевым рассолом, в качестве которого используют высокоминерализованную воду “Зареченскую”, содержащую ионов хлора 90000-100000 мг/дм³, (Na⁺ + K⁺) 46500-47500 мг/дм³ и Br 450-60 мг/дм³. Полученный купаж перемешивают в течение 50 мин и выдерживают в течение 1 ч, с последующим насыщением углекислым газом.

Известен также способ приготовления щелочной, лечебно-столовой воды (RU 2066107 С1, 1996).

Способ заключается в том, что артезианскую воду смешивают с природными хлоридно-натриевыми водами и хлоридно-натриевыми рассолами, причем перед смешиванием артезианскую воду обогащают гидрокарбонатом натрия в количестве 3 г/дм³.

Макрокомпонентный состав исходной артезианской воды, мг/дм³: H₂CO₃ 421,0; SO^2- ₄ 44,0; Cl^– 61,0; Са²⁺134,0; Mg²⁺18,0; (Na⁺+K⁺) 45,0.

Приготовление щелочных лечебно-столовых вод согласно этой технологии заключается в разбавлении воды “Белогорье” артезианской водой в соотношении 1:1-2. Полученная вода по минеральному составу и вкусовым качествам соответствует природным минеральным водам типа “Ессентуки” N 4 или “Боржоми”.

Способ позволяет получить широкий ассортимент гидрокарбонатных натриевых, хлоридно-гидрокарбонатных столовых лечебных вод различной минерализации.

Наиболее близким по технической сущности является способ приготовления питьевой воды “Елизавета” (RU 2100941 С1, 10.01.1998). Эта вода является кондиционированной по солевому составу, и технология ее приготовления включает смешивание в соотношении 10-11:1 исходной артезианской минеральной воды с предварительно обессоленной обратным осмосом до общего содержания солей не более 0,06 мг/дм³ этой артезианской минеральной воды.

Исходная экологически чистая хлоридно-натриевая природная минеральная вода Гдовского водоносного слоя имеет общую минерализацию 3-4 мг/дм³, содержит катионов: калия 13,0-25,0 мг/дм³, натрия 1200-1500 мг/дм³, магния 50,0-90,0 мг/дм³, кальция 100-140 мг/дм³ и анионов хлора 2000-2500 мг/дм³.

Полученная питьевая вода с содержанием кальция 8-14 мг/дм³, магния 2-9 мг/дм³, калия 1-3 мг/дм³, общей жесткостью не более 7 моль/дм³ и рН 6-8, является физиологически полноценной, свободной от посторонних примесей и обладает высокими органолептическими, микробиологическими и токсикологическими показателями.

Производство питьевых вод по известным технологиям требует наличия исходных естественных минеральных вод определенного компонентного состава. Поэтому наличие источника природной воды другого качественно-количественного состава вызывает необходимость поиска дополнительных подходов и приемов коррекции соотношения анионов и катионов, в которых, например, наряду с уменьшением количества солей жесткости за счет разбавления исходной воды необходимо соблюдать также и их физиологическое соотношение в конечном продукте. Кроме того, недостатком известных способов является недостаточная очистка воды из-за отсутствия полного комплекса предварительной подготовки воды.

Техническим результатом, достигаемым при реализации заявленного изобретения, является разработка способа получения высокой степени чистоты питьевой, лечебно-столовой воды с гидрокарбонатно-сульфатной натриево-кальциевой минерализацией, сбалансированной по ионам натрия, калия, сульфата и гидрокарбоната, а также расширение ассортимента производимых питьевых минерализованных вод за счет подбора оптимальной комбинации приемов обработки природных вод различного состава, нуждающегося в коррекции. Кроме того, техническим результатом, достигаемым при реализации заявляемого изобретения, является разработка способа, позволяющего получить продукт с высокими органолептическими свойствами за счет вкусовых качеств талой воды.

Заявляемый способ соответствует условиям патентоспособности “новизна” и “изобретательский уровень”, так как разработана новая совокупность операций, обеспечивающая получение питьевой кондиционированной воды высокого физиологически полноценного качества.

Сущность изобретения заключается в том, что способ приготовления питьевой воды, кондиционированной по солевому составу, предусматривает смешивание в определенном соотношении исходной артезианской минеральной воды с предварительно обессоленной обратным осмосом до общего содержания солей не более 0,06 г/дм³ этой артезианской минеральной воды, причем в качестве исходной артезианской минеральной воды используют экологически чистую природную гидрокарбонатно-сульфатную натриево-кальциевую минеральную воду Сарматского водоносного слоя (горизонта) скважины №76194 “Аксинья” с содержанием катионов кальция 150-200 мг/дм³, магния 40-60 мг/дм³, натрия + калия 100-200 мг/дм³, анионов хлора <100 мг/дм³, гидрокарбонатов 400-550 мг/дм³, сульфатов 400-550 мг/дм³, общей минерализации 1,0-2,0 г/дм³, перед подачей на установку обратного осмоса исходную воду подвергают дополнительной обработке аэрацией, фильтрованию через песчаный фильтр и фильтр тонкой очистки с размером пор фильтровального слоя 5-10 мкм, умягчению на натрий-катионитовой ионообменной установке, а смешивание исходной артезианской воды с предварительно очищенной осуществляют в соотношении 1:15, соответственно. После смешивания воду пропускают через фильтр тонкой очистки с разрешающей способностью 5-10 мкм, предпочтительно 5 мкм. Далее для обеззараживания воду подвергают ультрафиолетовому облучению.

Полученная питьевая вода имеет жесткость 0,1-1,0 моль/дм³, рН 6,5-8,5 и содержание: катионов кальция <50 мг/дм³, магния <10 мг/дм³, натрия <40 мг/дм³, калия <5 мг/дм³, анионов хлора 2-30 мг/дм³, сульфатов 20-80 мг/дм³, гидрокарбонатов <100 мг/дм³.

После обработки ультрафиолетовым облучением для получения газированного продукта питьевую воду насыщают диоксидом углерода.

Способ приготовления питьевой очищенной воды, кондиционированной по солевому составу, названной “Иверская” первой категории, с использованием в качестве исходного продукта природной гидрокарбонатно-сульфатной натриево-кальциевой минеральной воды Сарматского водоносного слоя (горизонта) скважины №76194 “Аксинья”, заключается в следующем.

Исходную артезианскую воду Сарматского водоносного слоя (горизонта) скважины №76194 “Аксинья” предварительно подвергают аэрации. Для этого воду пропускают через аэрационную установку, где она насыщается кислородом воздуха, что ведет к доокислению органики и соединений марганца, переводу двухвалентного железа в трехвалентное с образованием хлопьев гидроксида железа, которые осаждаются далее в песчаных фильтрах.

Затем воду фильтруют через высокопроизводительные песчаные фильтры 5-10 мкм, пропускают через натрий-катионитовую ионообменную установку для умягчения воды, где происходит замена ионов кальция и магния на ионы натрия. Удаление избыточной общей жесткости ионным обменом проводят с целью защиты мембран установки обратного осмоса от образования осадка, а также для корректировки кальциево-магниевого соотношения в обрабатываемой воде.

Пройдя этап умягчения, далее очищаемая вода поступает на установку обработки методом обратного осмоса, в которой происходит процесс деионизации с удалением значительного количества содержащихся в воде солей и очистки от химических, органических соединений. После обратноосмотической обработки полученную низкоминерализованную очищенную воду с общим солесодержанием не более 0,06 г/дм³ в перемешивающем и дозирующем устройстве смешивают с исходной артезианской водой в соотношении 15:1. После смешивания воду пропускают через фильтр тонкой очистки с разрешающей способностью 5-10 мкм. Далее для обеззараживания воду подвергают ультрафиолетовому облучению.

В предпочтительном варианте осуществления способа после смешивания воду пропускают через фильтр тонкой очистки с разрешающей способностью 5 мкм и обрабатывают ультрафиолетовым облучением. После обработки ультрафиолетовым облучением для получения газированного продукта питьевую воду насыщают диоксидом углерода с массовой долей не менее 0,3%.

Смешивание в определенном соотношении исходной артезианской минеральной воды с предварительно умягченной и обессоленной обратным осмосом до общего содержания солей не более 0,06 г/дм³ этой же артезианской минеральной воды с последующим УФ-облучением и микрофильтрацией обеспечивает в заявленном способе получение кондиционированной по солевому составу очищенной питьевой воды физиологически полноценной за счет сбалансированного содержания в ней солей кальция, магния, натрия, калия.

Пример осуществления способа в соответствии с изобретением.

Исходную экологически чистую природную гидрокарбонатно-сульфатную натриево-кальциевую минеральную воду “Аксинья” из Сарматского водоносного слоя (горизонта) скважины №76194 с содержанием катионов кальция 150-200 мг/дм³, магния 40-60 мг/дм³, натрия + калия 100-200 мг/дм³, анионов хлора <100 мг/дм³, гидрокарбонатов 400-550 мг/дм³, сульфатов 400-550 мг/дм³, общей минерализации 1,0-2,0 г/дм³, с помощью глубинных насосов подают в приемную емкость, установленную в отделении водоподготовки. Из емкости воду насосами подают на аэрационную установку для предварительного насыщения кислородом воздуха, доокисления органики и соединений марганца, переводу двухвалентного железа в трехвалентное с образованием хлопьев гидроксида железа, которые отделяют далее в песчаных фильтрах и фильтрах тонкой очистки с разрешающей способностью 5-10 мкм. Песчаные фильтры снабжены устройством обратной промывки водой, а также устройством подачи воздуха для взрыхления фильтрующего слоя.

Затем профильтрованную на фильтрах тонкой очистки воду для умягчения пропускают через натрий-катионитовую ионообменную установку, изготовленную немецкой фирмой “CHRIWA”, где происходит замена катионов кальция и магния на ионы натрия. Удаление избыточной общей жесткости (Са²⁺, Mg²⁺) ионным обменом проводят с целью защиты мембран установки обратного осмоса от образования осадка, а также для корректировки кальциево-магниевого соотношения в обрабатываемой воде. Na-катионитовые фильтры представляют собой колонки, заполненные сильнокислотной ионообменной смолой- катионитом марки ПЬЮРОЛАЙТ С-100Е с высокой обменной емкостью по Са²⁺ и Mg²⁺.

Прошедшую этап умягчения очищаемую воду далее подают на фильтр предварительной очистки, защищающий мембраны от попадания посторонних включений, и через насос высокого давления подают для полного опреснения подготовленной воды на мембраны обратно-осмотической установки RO-930, изготовленной немецкой фирмой “CHRIWA” и снабженной осмотическими полиамидными мембранами. Установка работает под давлением до 14 бар и в ней происходит процесс деионизации с удалением значительного количества содержащихся в воде солей жесткости и очистки от других химических, органических соединений. Мембраны разделяют поток сырой воды на пермеат и концентрат.

На выходе с установки обратного осмоса пермеат низкоминерализованную очищенную воду с общим солесодержанием не более 0,06 г/дм³ в перемешивающем и дозирующем устройстве, представляющим собой расширенный участок трубы, смешивают в определенном рецептурой соотношении с подготовленной исходной минеральной водой “Аксинья”.

Для получения конечного продукта, воды с заданным солевым составом – питьевой воды “Иверская” первой категории используют 93,75% пермеата, т.е. предварительно очищенной артезианской воды, и 6,25% исходной артезианской воды “Аксинья”. Указанный расход смешиваемых вод соответствует объемному соотношению 15:1. Приготовленная таким образом питьевая вода “Иверская” поступает в накопительную емкость.

Полученная минерализованная физиологически полноценная питьевая вода “Иверская” первой категории за счет сбалансированного содержания в ней солей кальция, магния, калия, натрия имеет жесткость 0,1-1,0 моль/дм³, рН 6,5-8,5 и содержание ионов: катионов кальция <50 мг/дм³, магния <10 мг/дм³, натрия <40 мг/дм³, калия <5 мг/дм³, анионов хлора 2-30 мг/дм³, сульфатов 20-80 мг/дм³, гидрокарбонатов <100 мг/дм³. После смешивания полученную воду дополнительно очищают на фильтрах тонкой очистки с разрешающей способностью 5-10 мкм, затем обрабатывают ультрафиолетовым облучением для обеззараживания и разливают в бутыли для реализации в торговой сети. Вода питьевая “Иверская” выпускается газированной и негазированной. Содержание кислорода в негазированной расфасованной воде должно быть не менее 5 мг/дм³.

В предпочтительном варианте осуществления способа после стадии смешивания обрабатываемую воду пропускают дополнительно через фильтр тонкой очистки с разрешающей способностью 5 мкм.

После обеззараживания для получения газированной воды проводят насыщение диоксидом углерода с массовой долей не менее 0,3%. Температура воды, поступающей на насыщение диоксидом углерода, должна быть 9-13°С. Охлаждение воды осуществляют в непрерывно действующих проточных холодильных установках, полностью исключающих контакт с воздухом. Насыщение диоксидом углерода придает воде определенные вкусовые качества и увеличивает срок хранения.

Ниже приведены два конкретных примера способа приготовления питьевой, очищенной артезианской воды “Иверская” I категории.

Пример №1.

Для получения питьевой воды используют природную минеральную воду Сарматского водоносного горизонта скв. №76194 “Аксинья” со следующими показателями: сухой остаток 1142 мг/дм³, катионы: калия – 2,7 мг/дм³, натрия – 170,0 мг/дм³, магния – 44,96 мг/дм³, кальция – 173,75 мг/дм³, анионы хлора – 78,0 мг/дм³, сульфаты – 422,4 мг/дм³, гидрокарбонаты – 488,0 мг/дм³, рН 7,57 ед. Исходную природную минеральную воду Сарматского водоносного горизонта обрабатывают согласно предложенной технологии очистки. После стадии обратного осмоса содержание солей в очищенной воде (общее солесодержание) составило 0,02276 г/дм³, в том числе катионов натрия – 6,76 мг/дм³, катионы калия, кальция и магния не обнаружены, анионов хлора – 2,05 мг/дм³, сульфатов – 4,8 мг/дм³, гидрокарбонатов – 9,15 мг/дм³, рН – 5,78 ед. Полученную после обратноосмотической обработки воду смешивали с необработанной природной минеральной водой Сарматского водоносного горизонта скв. №76194 “Аксинья” в соотношении 15:1 с получением питьевой воды “Иверская” I категории с содержанием катионов кальция – 6,64 мг/дм³, магния – 1,92 мг/дм³, натрия – 10,16 мг/дм³, калия – 0,11 мг/дм³, анионов хлора – 5,58 мг/дм³, сульфатов – 28,8 мг/дм³, гидрокарбонатов – 30,5 мг/дм³, общей жесткостью – 0,49 моль/дм³, общей щелочностью – 0,5 моль/дм³, рН – 6,63 ед., сухим остатком – 56 мг/дм³, минерализацией – 84 мг/дм³. После смешивания полученную воду дополнительно очищают на фильтрах тонкой очистки с разрешающей способностью 5 мкм, затем обрабатывают ультрафиолетовым облучением для обеззараживания и разливают в бутыли.

Пример №2.

Исходную природную минеральную воду Сарматского водоносного горизонта подвергали обработке согласно предложенному способу. После стадии обратного осмоса очищенная вода содержит солей (общее солесодержание) 0,020 г/дм³, в том числе катионы натрия – 7,52 мг/дм³, катионы калия, кальция и магния не обнаружены, анионы хлора – 2,97 мг/дм³, сульфаты – 4,32 мг/дм³, гидрокарбонаты – 6,1 мг/дм³, рН – 5,70 ед. Полученную после обратноосмотической обработки воду кондиционировали природной натуральной минеральной водой Сарматского водоносного горизонта из скважины №76194 “Аксинья” с содержанием катионов калия – 2,7 мг/дм³, натрия – 170,0 мг/дм³, кальция – 174,42 мг/дм³, магния – 41,16 мг/дм³, анионов хлора – 70,23 мг/дм³, сульфатов – 422,4 мг/дм³, гидрокарбонатов – 463,6 мг/дм³, с сухим остатком – 1140 мг/дм³, рН – 7,11 ед, общей жесткостью – 12,09 моль/дм³, общей щелочностью – 6,45 моль/дм³, в объемном соотношении 15:1, соответственно, до получения оптимальной по минеральному составу питьевой воды “Иверская” I категории. Характеристика полученной воды по минерализации и содержанию основных ионов соответствует следующим показателям. Основной ионный состав воды, анионы: гидрокарбонатов – 30,5 мг/дм³, сульфатов – 28,8 мг/дм³, хлоридов – 6,18 мг/дм³, катионы кальция – 8,33 мг/дм³, магния – 2,11 мг/дм³, натрия – 11,25 мг/дм³, калия – 0,11 мг/дм³, общая жесткость составила 0,59 моль/дм³, общая щелочность – 0,5 моль/дм³, минерализация – 87 мг/дм³, сухой остаток – 64 мг/дм³ и рН – 6,64 ед. После смешивания полученную воду дополнительно очищают на фильтрах тонкой очистки с разрешающей способностью 10 мкм, затем обрабатывают ультрафиолетовым облучением для обеззараживания и разливают в бутыли.

Срок годности воды питьевой “Иверская” первой категории 12 месяцев со дня розлива.

Полученная вода с присвоенным названием – Питьевая очищенная с кондиционированием по солевому составу “Иверская” первой категории, приготовленная по заявленному способу с соблюдением санитарных правил, норм и нормативов, по органолептическим показателям, химическому составу, минерализации, содержанию основных ионов, содержанию токсичных элементов и радионуклидов, а также по микробиологическим показателям соответствует всем требованиям таблиц 1-4, указанных в ТУ 0131-003-42705387-02.

Таким образом, в результате разработанного в изобретении способа получена новая питьевая вода “Иверская” первой категории с использованием в качестве исходной воды природной артезианской воды с высоким солесодержанием. Новая вода соответствует требованиям Всемирной организации здравоохранения, является физиологически полноценной за счет сбалансированного содержания в ней солей кальция, магния, калия и натрия, высокой степени чистоты и обладает высокими органолептическими, микробиологическими и токсикологическими показателями. Предложенный способ приготовления питьевой воды позволяет также расширить ассортимент гидрокарбонатно-сульфатных натриево-кальциевых питьевых вод различной минерализации, а сама вода, полученная предложенным способом, обладает высокими органолептическими и целебными свойствами, которая позволяет, в частности, избавлять организм от накопившихся шлаков, снизить дозу принимаемых пациентом лекарств и повысить эффективность их действия. Кроме того, вода, полученная предложенным способом, позволяет активно разрушать и выводить камни из почек и желчных протоков, активизировать работу мочеполовой системы.

Формула изобретения

1. Способ приготовления питьевой очищенной артезианской воды, кондиционированной по солевому составу, предусматривающий смешивание в определенном соотношении исходной артезианской минеральной воды с предварительно обессоленной обратным осмосом до общего содержания солей не более 0,06 г/дм³ этой артезианской минеральной воды, отличающийся тем, что в качестве исходной артезианской минеральной воды используют природную гидрокарбонатно-сульфатную натриево-кальциевую минеральную воду Сарматского водоносного слоя скважины № 76194 с содержанием катионов кальция 150-200 мг/дм³, магния 40-60 мг/дм³, натрия + калия 100-200 мг/дм³, анионов хлора <100 мг/дм³, гидрокарбонатов 400-550 мг/дм³, сульфатов 400-550 мг/дм³, общей минерализации 1,0-2,0 г/дм³, перед подачей на установку обратного осмоса исходную воду подвергают дополнительной обработке аэрацией, фильтрованию через песчаный фильтр и фильтр тонкой очистки 5-10 мкм, умягчению на натрий-катионитовой ионообменной установке, смешивание исходной артезианской воды с предварительно очищенной осуществляют в объемном соотношении 1:15 соответственно с получением питьевой воды с жесткостью 0,1-1,0 моль/дм³, рН 6,5-8,5 и с содержанием катионов кальция <50 мг/дм³, магния <10 мг/дм³, натрия <40 мг/дм³, калия <5 мг/дм³, анионов хлора 2-30 мг/дм³, сульфатов 20-80 мг/дм³, гидрокарбонатов <100 мг/дм³, а после смешивания полученную воду фильтруют через фильтр тонкой очистки с разрешающей способностью 5-10 мкм и обрабатывают ультрафиолетовым облучением.

2. Способ приготовления питьевой воды по п.1, отличающийся тем, что после смешивания полученную воду дополнительно фильтруют через фильтр с разрешающей способностью 5 мкм.

3. Способ приготовления питьевой воды по п.1, отличающийся тем, что после обработки ультрафиолетовым облучением питьевую воду насыщают диоксидом углерода с массовой долей не менее 0,3%.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 21.03.2008

Извещение опубликовано: 27.06.2009 БИ: 18/2009

NF4A – Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 10.07.2009

Извещение опубликовано: 10.07.2009 БИ: 19/2009