Спосіб виготовлення модифікованого льоду

Реферат: UA 110544 U UA 110544 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології виготовлення льоду, а більш конкретно вона стосується методів отримання льоду з особливими фізичними та хімічних властивостями, і може бути використана у харчовій промисловості та торгівлі, у ресторанному і готельному бізнесі, медицині, фармакології, косметології. З давніх-давен люди використовували корисні властивості льоду, наприклад для зберігання харчових продуктів, таких як м'ясо чи риба, а водою з розталого льоду відпоювали хворих тварин. В даний час у господарській діяльності людини використовується харчовий, медичний, косметичний, технологічний види льоду. Сучасні дослідження вчених виявляють нові корисні властивості льоду, що створює умови для застосування його у нових сферах. У популярній літературі та засобах масової інформації для потреб оздоровлення пропагується та широко рекламується "активована" вода, отримана шляхом танення льоду. Для отримання талої води лід можна виготовляти самому, але зручніше використовувати харчовий лід, який можна легко придбати у торгівельних мережах. Харчовий лід - це екологічно чистий продукт, виготовлений з пом'якшеної води високого ступеня очищення, кристально прозорий та приємний на смак. Лід реалізується в запаяних харчових поліетиленових пакетах вагою 1 і 2 кг., та зберігається при температурі -18 °C. Великі торгові мережі, ресторани та багатозіркові готелі, як правило, мають власні льодогенератори і виробляють лід для своїх потреб. Харчовий лід ідеально підходить для охолодження як алкогольних, так і безалкогольних напоїв, підкреслюючи їх смакові якості. Для підсилення ефективності дії льоду та для використання його у спеціальних цілях виробляють модифікований лід. При цьому підготовлену воду (очищену) перед охолодженням та заморожуванням модифікують шляхом дії на неї різних фізичних впливів та додавання хімічних речовин, або і першого і другого. В патентній та науково-технічній літературі описано багато способів отримання модифікованого льоду з підвищеною біологічною активністю. Відомий, наприклад, спосіб виготовлення модифікованого льоду [1], за яким очищену воду охолоджують до температури 0  4 °C, насичують озоном до концентрації 5-10 мг/л., підкислюють до рН 6,5-5,5 та заморожують протягом 240-300 секунд до температури від -0,5 до -7 °C. Такий лід може використовуватися в різних галузях діяльності людини, включаючи медицину, косметологію і фармакологію, а також харчову промисловість, де він забезпечує збільшення терміну зберігання продуктів. Однак, висока окислююча здатність озону може викликати окислення продуктів, що вкрай небажано. Відомі і інші способи отримання модифікованого льоду шляхом насичення води газами перед її заморожуванням. Відомий наприклад спосіб [2], за яким воду насичують газовою сумішшю, яка складається з кисню і азоту, при цьому частка кисню у суміші становить від 30 мас. %, або спосіб [3] насичення води перед заморожуванням киснем. Модифікований таким чином лід застосовується у медицині і косметології. Недоліком всіх способів виготовлення модифікованого льоду, які засновані на насиченні води газами, є те, що зазначена технологічна операція здійснюється під тиском, що потребує досконалого та надійного обладнання, а технологічний запас газу в балонах потребує спеціально облаштованих місць для безпечного зберігання, крім цього поводження з балонами вимагає обережності, а до роботи з ними допускається тільки спеціально навчений персонал. Відомі і інші способи модифікації льоду для підвищення його біологічної активності, але вони або не підтверджені практичним застосуванням, або не ефективні. Технологічний лід використовується для зберігання продуктів у харчовій промисловості та торгівлі. Основними вимогами до технологічного льоду є не стільки його чистота та безпечність, а максимально довгий термін збереження продуктів. Для подовження цього терміну, ще у минулому столітті, були розроблені технології модифікації льоду, які полягають у заморожуванні води з біологічно активними або хімічними добавками. Відомий наприклад спосіб виготовлення льоду [4], збагаченого антибіотиками групи тетрациклінів. Недоліком даного способу є висока вартість льоду, а головне, він створює загрозу здоров'ю людини, оскільки антибіотики проникають у продукти, а далі в організм людини. Відомий також спосіб виготовлення модифікованого льоду для зберігання продуктів [5], що полягає у заморожуванні води, у яку перед заморожуванням додають хлорне вапно. Такий лід значно дешевший, але він знижує якість продуктів та шкідливо впливає на організм людини. Основний недолік зазначених способів, та аналогічних їм за технічною суттю, є дуже вузький діапазон застосування, який включає лише сферу зберігання харчових продуктів. Найближчим до запропонованого та найдосконалішим серед відомих є спосіб виготовлення модифікованого льоду [6] шляхом охолодження та заморожування води, яку насичують 1 UA 110544 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вуглекислим газом у кількості 0,33-3,2 мас. %. При цьому вуглекислий газ знаходиться при тиску від 102 до 690 КПа. Отриманий за даним способом модифікований лід може використовуватися у харчовій промисловості, медицині, фармакології та косметології. Він може використовуватися в торгівлі і харчовій промисловості для зберігання та передпродажної обробки продуктів харчування, які швидко псуються (м'ясо, фарш, риба), оскільки вуглекислий газ є консервантом (пригнічує ріст бактерій) і тому забезпечує зберігання продуктів а також сприяє стабільності кольору кінцевого продукту. Вуглекислий газ абсолютно нешкідливий для людини. Суттєві недоліки описаного способу є відносно невеликий (не більше 20 діб) гарантований термін зберігання продуктів у такому льоду тому для його подовження до води перед заморожуванням додають хлориди або антиоксиданти та інші хімічні консерванти, однак такі добавки суттєво звужують сферу використання льоду, оскільки він стає придатним тільки для зберігання продуктів. Крім цього, даний спосіб має і всі характерні для технологій виготовлення газонасиченого льоду недоліки, що були наведені вище. Насичення води газом здійснюється під тиском, тому вимагає досконалого та надійного обладнання, а технологічний запас газу в балонах потребує облаштованих місць для безпечного зберігання. Крім цього поводження з балонами вимагає обережності, а до роботи з ними допускається тільки спеціально навчений персонал. Задачею запропонованої корисної моделі є удосконалення способу отримання модифікованого льоду шляхом зміни режимів здійснення однієї з операцій. Поставлена задача вирішується тим, що у способі виготовлення модифікованого льоду, який полягає у підготовці води, її модифікації з наступним охолодженням та заморожуванням, запропоновано модифікацію здійснювати шляхом електролізу. Технічним результатом від запропонованих удосконалень є те, що простими, безпечними і мало затратними засобами виготовляється лід з дуже високою біологічною активністю та широким спектром застосувань. Суть корисної моделі ілюструється кресленням, на якому зображена схема здійснення запропонованого способу. Запропонований спосіб виготовлення модифікованого льоду здійснюється наступним чином. Вихідну воду з природного джерела, з підземної свердловини або з мережі водопостачання насосом подають на очищення до 3-и ступеневої системи очищення води. На першому ступені системи встановлюється картридж з ультрафільтраційною мембраною. Мембрана представляє собою пористі трубоподібні волокна з поліпропілену. Вони мають розмір пор 0,1-0,01 нм, що менше від розмірів бактерій і легко дозволяє очищати воду від різноманітних мікроорганізмів. На другому ступені встановлюється фільтр, який містить іонообмінне волокно та активоване вугілля зі шкаралупи кокосового горіху. Активоване вугілля очищає воду від вільного хлору, органіки, кольоровості, покращує запах і смак води. Іонообмінне волокно очищає воду від заліза, марганцю та важких металів, залишаючи в воді необхідну кількість катіонів кальцію та магнію для протікання електролізу та отримання лужної іонізованої води. Третій ступінь містить картридж з поліпропіленового волокна для завершального механічного очищення води від дрібних частинок, що можуть вимиватися з активованого вугілля, для захисту вбудованого фільтра іонізатора. Підготовану воду обробляють в іонізаторі, охолоджують та подають в льодогенератор, який забезпечує її замерзання. Отриманий лід розфасовують у герметичні пакети з харчового поліетилену і запаюють. В такому вигляді лід зберігається при мінусових температурах або направляється на реалізацію при дотриманні відповідних температурних умов. Приклади здійснення запропонованого способу. Для здійснення способу були використані: фільтр ступінчастого очищення води, іонізатор для води та льодогенератор. При цьому зазначений фільтр розроблений та виготовлений за ТУ У 28.2-38440948-003:2014, іонізатор було використано моделі IT 636 з власним вбудованим фільтром, а льодогенератор використано моделі Brema CB246A продуктивністю 20-50 кг/добу, італійської фірми Brema (Брема). Як вхідна вода використовувалася вода зі свердловини. При підготовці води для її очищення використовувався зазначений вище фільтр, який має послідовні три ступені очищення, а саме: ультрафільтраційну мембрану, суміш активованого вугілля та іонообмінного волокна, вспінений поліпропілен. В цьому фільтрі вода на своєму шляху проходить крізь ультрафільтраційну мембрану, де очищається від мікроорганізмів та механічних домішок, за тим проходить крізь суміш сорбенту (активованого вугілля) та іонообмінного волокна, де відбувається очищення її від основної маси домішок, у тому числі відбувається сорбція органічних, хлорорганічних речовин та металів, при цьому вміст необхідних солей 2 UA 110544 U 5 10 15 20 залишається. Далі вода проходить крізь шар спіненого поліпропілену, що має пористу структуру, де вона проходить завершальне очищення від механічних домішок. Підготована вода подавалася в іонізатор моделі IT 636, де вона проходила обробку на вбудованому фільтрі, а потім проходила через електролізер з титаново-платиновими (нерозчинними) електродами. Шляхом підбору режимів обробки води для випробувань було отримано три партії води по 20 літрів з різним рівнем окислювально-відновлювального потенціалу (ОВП), а саме: -50, -100, -150 мВ. Кожну з партій води було заморожено в льодогенераторі моделі Brema СВ246А, отримавши при цьому лід у вигляді кубиків. Маса льоду кожної партії була розділена на дві нерівні частини. Перша частина масою 5 кг., була передана на зберігання. Кубики льоду цієї частини зберігалися у холодильнику при температурі -6° С протягом 8 годин, після чого лід був розморожений та розплавлений з отриманням талої води. Параметри води, тобто рівень рН та рівень ОВП всіх трьох партій контролювалися після здійснення операції підготовки води (після фільтра), операції електролізної іонізації (після іонізатора) та після розмороження льоду. Отримані результати контролю параметрів зведені в таблицю 1. Більша частина кожної партії у свою чергу була розділена на три частини, які були передані на зберігання у холодильнику при температурі -6 °C. Одна з цих частин льоду після тижня зберігання була розморожена і розтоплена, друга - після 10 діб зберігання, а третя відповідно після двох тижнів зберігання. Після танення льоду кожної з частин проводився контроль параметрів отриманої талої води. Отримані результати наведено в таблиці 2. Таблиця 1 № Прикладу 1 2 3 25 Показники води Рівень рН Рівень ОВП (мВ) Рівень рН Рівень ОВП (мВ) Рівень рН Рівень ОВП (мВ) Після фільтру Після іонізатора 7,0±0,1 + 150 8,0±0,1 + 150 7,0±0,1 + 150 8,5±0,1 -50 9,0±0,1 -100 9,5±0,1 -150 Після розмороження 8,5±0,1 -50 9,0±0,1 -100 9,5±0,1 -150 Аналіз таблиці 1 показує, що характеристики води після розмороження льоду повністю відповідають її характеристикам до заморожування. Тобто, процес заморожування модифікованої води не змінює її якостей. Таблиця 2 № Прикладу Показники води 1 Рівень рН Рівень ОВП (мВ) 2 Рівень рН Рівень ОВП (мВ) 3 Рівень рН Рівень ОВП (мВ) 30 35 40 Тиждень 8,5±0,1 -50 9,0±0,1 -100 9,5±0,1 -150 10 діб 8,45±0,1 -46 8,96±0,1 -96 9,48±0,1 -147 2 тижні 8,40±0,1 -39 8,92±0,1 -91 9,41±0,1 -142 Аналіз таблиці 1 показує, що вода, отримана з модифікованого льоду, який зберігався довгий час (тиждень, 10 діб та два тижні) має такі ж рівні рН та ОВП, які були у неї до заморожування. Тобто зберігання модифікованого льоду не впливає на якісні показники води. Запропонований спосіб поєднує у собі позитивні якості двох технологій, тобто технології активації води електролізом та структурування води заморожуванням, також дозволяє зберегти корисні якості води довгий час за рахунок зберігання її у вигляді льоду. Запропонований спосіб забезпечує виготовлення льоду з універсальними якостями, які дозволяють однаково успішно використовувати його у різних галузях діяльності людини, а саме у ресторанному і готельному бізнесі, медицині, фармакології, косметології, харчовій промисловості та торгівлі. У порівнянні з прототипом запропонована технологія дешевша при застосуванні, оскільки не потребує використання витратних матеріалів та простіша і безпечніша, оскільки не потребує використання стиснених газів. Для реалізації запропонованого способу можуть використовуються технічні засоби (фільтри, іонізатори та льодогенератори), що вже виробляються і пропонуються на ринку. 3 UA 110544 U 5 10 Джерела інформації: прийняті до уваги 1 RU № 2442937 по МПК - А23В 4/06, С02А 1/78, А25С 1/12; 2. UA № 83479 по МПК - С09К 3/24; 3. США № 2011198209 по МПК - A23L 3/37; С01В 13/10; F25C 1/00; 4. Борисовская Л.И. - Антиокислители, консерванты, вкусовые и ароматические вещества в рыбной промышленности.- М.: Пищевая промышленность, 1976. - С. 93; 5. Сборник технологических инструкций по обработке рыбы. - Космос.- М., 1992. - С. 82; 6. UA № 83825 по МПК - F25C 1/00; F25C 5/00. Прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб виготовлення модифікованого льоду, що полягає у підготовці води, модифікації її та заморожуванні, який відрізняється тим, що модифікацію води здійснюють шляхом електролізу. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4