Бездиафрагменный электролизер для активации продуктов и сред и устройство, включающее электролизер (варианты) - RU2437842C2
Код документа: RU2437842C2
Чертежи
Описание
Изобретение касается электрохимической активации жидкостей, а также натуральных и искусственно получаемых продуктов различной плотности и консистенции, содержащих воду в качестве обязательного ингредиента. Изобретение может быть использовано в пищевой промышленности, в парфюмерно-косметической промышленности, в промышленности средств гигиенического назначения, а также в фармацевтической промышленности с целью улучшения качества различных продуктов. Изобретение касается электролизера для электрохимической активации жидкостей и устройств для реализации способа. в том числе приборов бытового назначения, конструкция которых позволяет улучшат качество продуктов путем их активирования.
Электрохимическая активация как физико-химический процесс представляет собой совокупность электрохимического воздействия на жидкость или водосодержащие среды растворенных веществ в области пространственною заряда у поверхности электрода при неравновесном переносе заряда через границу «электрод-электролит» электронами.
В аспекте нашей разработки уместно упомянуть лишь некоторые характеристики воды, такие, как: рН - этот показатель может определить воду по своей химической ориентации почти на любом уровне кислотно-щелочной шкалы; ОВП (окислительно восстановительный потенциал), который определяет электрический заряд воды в милливольтах; и структура воды, которая оценивается в количестве соединенных между собой молекул воды в так называемые кластеры.
Почти все жизнеобеспечивающие процессы в человеческом организме проистекают в условиях слабой щелочной среды. Средой всех органов и тканей является вода, занимая значительный объем органа. Следовательно, вода должна быть слегка щелочной. Величина кластеров воды предопределяет способность к ее проникновению в разные структурные составляющие организма и чем более мелкая структура воды. тем в большее разнообразие клеток вода может проникнуть. Поверхностное натяжение мелкоструктурной воды также низкое, что придает воде большую текучесть и растворяющую способность.
Одним из наиболее важных параметров воды является ее ОВП (окислительно-восстановительный потенциал). Процессы обмена веществ в клетке осуществляются через ее мембрану, которая обладает электрическим потенциалом, примерно, в - 70mV. Для активации или открытия микропор мембраны и осуществления обмена веществ, в межклеточном пространстве должен присутствовать слегка превалирующий электрический потенциал, который производит перестановку потенциала между внутренней и внешней стороной мембраны, что и открывает ворота в клетку. Обмен воды в организме является одним из самых объемных процессов, и если при входе в организм вода не приносит с собой минимум - 70mV, то она восполняет недостаток за счет других носителей, истощая запасы энергии для протекания других важных процессов. Такое нарушение распорядка приводит к преждевременному старению и возникновению любой возможной патологии. Следовательно, вода для приема внутрь должна быть насыщена достаточным количеством электронов. Именно такую воду и употребляют долгожители. Большинство элементов и структур сопоставимы с водной средой и охотно вступают с ней в реакцию. И если вода насыщена большим зарядом, чем ей нужно, что наблюдается в минеральных водах из некоторых целебных источников, то она спокойно отдает излишек окружающим соединениям, и, будучи наиболее реактивными, свободные радикалы насыщаются в первую очередь, перейдя в нейтральную безопасную форму. Энергия нужна не только для обезвреживания свободных радикалов. Многие элементы сначала должны активироваться, перейдя в ионную форму, чтобы иметь возможность участвовать в метаболических процессах. Таким образом, вода может спокойно выполнять роль абсолютного антиоксиданта, если насытить ее достаточным электрическим зарядом. Антиоксиданты защищают клетки организма от процессов окисления, тем самым препятствуя развитию многих заболеваний. Многочисленные исследования подтверждают, что недостаточное количество поступающих в организм антиоксидантов может увеличить риск многих болезней.
Антиоксиданты оцениваются по окислительно-восстановительному потенциалу (ОВП) и по числу электронов, которое они могут отдать для нейтрализации пагубного действия свободных радикалов и для усиления на атомном уровне главных жизнеобеспечивающих биохимических процессов. Чем ниже ОВП, тем сильнее антиоксидантная активность того или иного продукта (Круглякова К.Е., Шишкина ЛН. Общие представления о механизме действия антиоксидантов. Сб. научн. статей "Исследование синтетических и природных антиоксидантов in vitro и in vivo". Москва, Наука, 1992, с.5-8).
Известно, что наибольшее количество антиоксидантов находятся в свежих овощах и фруктах, а также в свежевыжатых соках. Но при длительном хранении продуктов и в соках, изготовленных из концентратов их количество резко уменьшается. Молочные продукты богаты каротиноидами. Достаточное количество антиоксидантов находится в чае, кофе, вине, пиве. Антиоксидантные добавки вводятся в рецептуру косметических средств не только для защиты кожи, но и для предотвращения перекисного окисления масел, содержащих полиненасыщенные жирные кислоты. Существует огромное количество факторов, которые определяют эффективность косметического изделия, содержащего антиоксиданты. Активные компоненты должны быть устойчивыми, доставляя коже терапевтический эффект, и только при этих условиях можно ожидать положительных результатов. Самыми распространенными антиоксидантами в косметике являются: витамины Е, С, F, А и каротиноиды (β-каротин и ликопин), биофлавоноиды, коэнзим Q10, липоевая кислота и селен. Известно, что любое биологическое вещество имеет свой электрочастотный диапазон. Воздействуя на него этой частотой, а также используя высокую напряженность и минимальное тепловыделение, можно изменить структуру объекта без изменения его химического состава. При этом в веществе образуются свободные электроны: которые придают ему антиоксидантные свойства и делают его целебным. Все ингредиенты, из которых состоит данное вещество, активируются, оно наполняется первозданной силой и энергией.
При электрохимической активации, которую активацию проводят как в диафрагменных, так и в бездиафрагменных электролизерах, происходит получение кислого анолита и щелочного католита. В диафрагменных электролизерах в результате катодной (католит) обработки жидкость приобретает щелочную реакцию, ее ОВП снижается, снижается количество растворенного кислорода и азота, возрастает концентрация водорода, свободных гидроксильных групп, уменьшается электропроводность. При анодной (анолит) электрохимической обработке кислотность воды увеличивается, ОВП возрастает, несколько уменьшается поверхностное натяжение, увеличивается электропроводность, возрастает количество растворенного кислорода, хлора, уменьшается концентрация водорода, азота, (Бахир В.М. Теоретические аспекты электрохимической активации. Второй международный симпозиум. Электрохимическая активация. Тез. докладов и краткие сообщения. ч.1. 1999, С.39-49.)
Существующие в настоящее время устройства для электрохимической активации в основном диафрагменного типа и предназначены для активации воды и получения кислого анолита и щелочного католита.
При этом в них, для усиления активации, используются сетчатые электроды (mesh electrode). Благодаря такой конструкции электродов эффективно увеличивается поверхность активации и усиливасгся мощность ионизации без приложения больших напряжений (пат РФ. №2190572 «Способ электрохимической обработки воды и устройство для его осуществления», МКИ C02F 1/46. опубл. Бюл. №28. 2002 г.).
Наиболее перспективными устройствами, позволяющими получать проточным мсчодом воду с прекрасными антиоксидантными свойствами. являются установки - ионизаторы воды фирмы Delphi Water Ionizers (Канада). В активаторах воды Delphi используются сетчатые электроды ("mesh electrode"), которые эффективно увеличивают площадь активации. Однако эти устройства диафрагменного типа предназначены исключительно для улучшения качества питьевой воды, и конструктивно не приспособлены для решения других задач, например, для улучшения свойств продуктов и сред, в том числе в пищевой, косметической, фармацевтической и.т.п. промышленности.
Существуют способ и устройство бесконтактной электрохимической активации воды, водосодержащих естественных и искусственно получаемых продуктов и сред (пат. РФ №2299859 «Устройство для активации жидкости», МКИ C02F 1/46, опубл. 2007.05.27).
По поставленной цели и задачам электрохимической активации устройство по данному изобретению наиболее близко к заявляемым нами объектам, и данное техническое решение принято нами в качестве прототипа.
Недостатки устройства:
1. Контактное активирование используется только для активации технических водных растворов: для получения растворов гипохлорита натрия. технологических растворов для предотвращения образования накипи и коррозии в теплообменных установках.
2. Устройство не может быть использовано для активации продуктов, в том числе пищевых, косметических, гигиенических, фармацевтических и др. различной плотности и консистенции, т.к. конструкция электродов электролизера, выполненных с отверстиями, либо в виде сетки, не позволяет активировать в таком электролизере продукты различной плотности и консистенции: мелкие сетки будут забиваться частицами продуктов, электроды нуждаются в тщательном уходе - многократной прочистке, промывке, а в ряде случаев их замены на новые.
3. Для работы устройства необходима достаточно высокая сила тока, которая способна разрушать неустойчивые витамины и другие элементы, например, в пищевых продуктах, коагулируя протеины и т.п.
Первая цель по изобретению - разработка электролизера для контактной бездиафрагменной электрохимической активации продуктов различной плотности и консистенции.
Вторая цель - разработка устройств бытового назначения для реализации способа контактной активации продуктов различной плотности и консистенции.
Первая цель по изобретению решается путем создания бездиафрагменного электролизера для контактной электрохимической активации продуктов различной плотности и консистенции. Бездиафрагменный электролизер содержит как минимум одну емкость с расположенными в ней электродами - как минимум одним анодом и как минимум одним катодом, источник питания постоянного тока в виде регулируемого источника напряжения, причем электроды электролизера могут быть различной формы - круглые, овальные, пластинчатые, трубчатые с разноразмерными отверстиями, и с различной поверхностью - гладкой, шероховатой, ячеистой и др. Электроды любой формы размещены или закреплены на элементе в виде штифта, или проставки, или пластины, выполненных из турмалина или турмалиновой керамики или служить опорой для электродов, или соединяться между собой с помощью элемента из турмалина или турмалиновой керамики.
В бездиафрагменном электролизере как минимум один анод или один катод, или как минимум один катод и один анод выполнены с поверхностью в виде текстуры из пространственных пирамид, каждая из которых - с острой вершиной и острыми ребрами, при этом поверхности катода и анода острыми вершинами пирамид обращены друг к другу. Электроды - как минимум один катод и один анод помещены непосредственно в активируемую среду различной плотности и консистенции, представляющую собой горячие или холодные напитки (чай, кофе, молоко), йогурты, белковые напитки и смеси, фруктовые и овощные соки (натуральные, свежеотжатые, полученные из концентрата, с витаминными и иными добавками и др.), морсы, витаминизированные напитки, лимонады, негазированные и газированные безалкогольные напитки, приготовленные на основе естественных и искусственных ингредиентов, напитки и смеси для детского питания, любых алкогольных напитков (водка, пиво, коньяк, коктейли, вина, виски и др.), фрукты и овощи, овощные и фруктовые пюреобразные и желеобразные смеси, супы, бульоны, а также косметические средства (кремы, отдушки, лосьоны, косметическое молочко и др.), средства гигиенического назначения (гели, шампуни, жидкое мыло, мази, пасты), пенообразующие, ароматизирующие средства, фармацевтические средства (жидкие экстракты настоев растений, корневищ трав и др.).
Вторая цель реализуется путем создания устройств бытового назначения для электрохимической активации продуктов различной плотности и консистенции.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации, представляющий собой емкость, выполненную в виде электрочайника, заполняемого активируемой жидкостью, с размещенными в его днище источниками постоянного и переменного тока и нагревателем среды, причем катод служит дном чайника, а анод представляет изолированную по периметру пластину в виде горизонтальной спирали, размещенной над катодом с опорой на турмалиново-керамический штифт.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации. представляющий собой, емкость в виде кружки с крышкой (или без крышки), заполняемой активируемой средой., размещенным в ее днище источником постоянного тока, а электроды - анод и два катода помещены в емкость вертикально, свободные концы которых закреплены на турмалиново-керамической проставке, либо в се днище, либо в се крышке.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации. представляющий собой емкость в виде кастрюли с крышкой, заполняемой активируемой средой, с размещенными в ее днище источниками постоянного и переменного тока и нагревателем среды, а электроды - анод и катоды помещены в емкость и вертикально закреплены в крышке кастрюли, свободные концы анода и катодов закреплены на турмалиново-керамической проставке.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации, представляющий собой емкость в виде миксера для измельчения и перемешивания различных продуктов и последующей активации и снабжена крышкой с вертикально закрепленными в ней электродами - анодом и катодами, свободные концы которых закреплены на турмалиново-керамической проставке.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации, представляющий собой емкость в виде миксера для измельчения и перемешивания различных продуктов и последующей активации и снабжена сменной крышкой с ножом-измельчителем с электродвигателем и размещенными в днище емкости источниками постоянного и переменного тока, подвод постоянного тока к крышке с электродами выполнен гибким проводом.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации выполнен в форме удлиненной рукоятки и предназначен для активации различных косметических продуктов или гигиенических средств путем помещения электродов в емкости небольшого объема, при этом электроды - анод и катоды закреплены на одном конце рукоятки на турмалиново-керамической проставке, а на другом конце размещен провод для подключения к источнику постоянного тока.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации предназначен для активации косметических или гигиенических средств и выполнен из двух частей - основания с расположенными на его поверхности емкостями-углублениями в виде полусфер, и крышки с выполненными на ее нижней поверхности выступами в виде полусфер, расположенных над емкостями-углублениями. причем внутренняя поверхность каждой из емкостей-углублений служит в качестве катода, в центре емкостей-углублений закреплены турмалиново-керамические проставки, а наружная поверхность каждого выступа - в качестве анода, при этом на нижней поверхности крышки выполнены упоры, а источник постоянного тока размещен в нижней части основания.
Бездиафрагменный, электролизер для электрохимической активации твердых продуктов питания (фруктов, овощей и др.) выполнен в виде удлиненных клинообразных плоских игл. закрепленных в рукоятке и служащих анодом и катодом, а острия клинообразных плоских игл введены в ткань активируемых продуктов, при этом присоединение к источнику постоянного тока выполнено гибким проводом.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации предназначен для активации жидкости в емкостях большого объема и выполнен в виде комплекта плоских электродов - анода и двух катодов, закрепленных при помощи турмалиново-керамической проставки к трубке, служащей для подвода электропитания к аноду и катодам и поплавка для регулирования глубины погружения электродов в активируемую жидкость.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации, предназначен для активации жидкости в емкостях большого объема и выполнен в виде комплекта электродов - анода и катода в форме наружного и внутреннего конусов, закрепленных посредством турмалиново-керамической проставки к трубке для подвода электропитания к аноду и катоду и поплавка для регулирования глубины погружения электродов в активируемую жидкость, при этом анод выполнен с отверстиями на поверхности конуса в виде окон для отведения газов в процессе активации.
Бездиафрагменный электролизер для электрохимической активации выполнен в виде кулера и предназначен для снабжения холодной и горячей водой, а также водой комнатной температуры и выполнено с тремя емкостями, дно которых покрыто турмалиново-керамической пластиной, и из которых каждая емкость предназначена для активации воды соответственно по одной из температурных характеристик, причем в днищах каждой из емкостей вмонтированы по набору электродов - анода и катодов, а источники постоянного и переменного тока вмонтированы в днище корпуса кулера.
На фиг.1 представлен общий вид электролизера для контактной бездиафрагменной активации с поверхностями электродов - анода и катода, выполненными в виде текстуры из пространственных пирамид, с острыми вершинами пирамид, направленными друг к другу.
На фиг.2 представлен общий вид электролизера для контактной бездиафрагменной активации с поверхностями электродов - анода и катода, выполненными в виде текстуры из пространственных пирамид с острыми вершинами пирамид на поверхности катода, направленными к аноду со смещением относительно вершин пирамид на поверхности анода на величину1/2 шага.
На фиг.3 представлено устройство - типа «чайник» (для горячих напитков вода, кофе, чай) со встроенным электролизером для контактной бездиафрагменной активации.
На фиг.4 (А, Б), представлено устройство типа «кружка» (для холодных напитков - вода, соки, напитки на основе соков) со встроенным устройством для контактной бездиафрагменной активации (вариант А - с размещением электродов в днище, вариант Б - с размещением электродов в крышке).
На фиг.5 представлено устройство типа «кастрюля» для контактной бездиафрагменной активации разогреваемых жидких или консистентных продуктов (бульоны, горячие соусы и т.п.).
На фиг.6 представлено устройство типа «миксер» для измельчения и перемешивания продуктов питания с последующей контактной бездиафрагменной активацией.
На фиг.7 (А, Б) представлено устройство в форме удлиненной рукоятки для контактной бездиафрагменной активации охлажденных продуктов питания различной плотности и консистенции (соков, фруктовых, овощных, ягодных и других пюре и т.п.).
На фиг.8 (А, Б) представлено устройство для контактной бездиафрагменной активации косметических или гигиенических средств.
На фиг.9 (А, Б) представлено устройство выполнено в виде удлиненных клинообразных плоских игл, закрепленных в рукоятке, для контактной бездиафрагменной активации твердых пищевых продуктов (фрукты, овощи).
На фиг.10 представлено устройство для контактной активации больших объемов жидкости (ванна, бак, бочка и т.п.) с плоскими электродами.
На фиг.11 (А, Б) представлено устройство для контактной активации больших объемов жидкости (ванна, бак, бочка и т.п.) с электродами в форме конусов.
На фиг.12 представлен прибор типа «кулер» для контактной активации питьевой воды.
Бездиафрагменная контактная электрохимическая активация продуктов и сред различной плотности и консистенции основана на феномене образования резонансных микрокластеров в жидкостях - резонансных систем из осциллирующих «диполей» воды (ионов, молекул, ОН- и т.п.) около анода и катода в процессе активации. Активируемые среды и продукты непосредственно соприкасаются с поверхностью анода или катода и переходят в метастабильное состояние, которое может быть названо структурным, активированным состоянием той или иной среды. В результате происходи г изменение свойств среды, окислительно-восстановительного потенциала - ОВП, микрокластерной структуры. При этом изменяется только структура, а рН вещества, т.е. химический состав - не изменяется, что говорит о физиологичности процессов, происходящих при данной обработке. Сравнительная характеристика электрохимической активации различных продуктов пищевого и бытового назначения бесконтактным и заявляемым способом приведена в таблице 2.
Электрохимическая активации по изобретению проводится контактно в бездиафрагменном электролизере. При этом в одно из перечисленных устройств помещается активируемый продукт. Устройство подсоединяется к источнику постоянного тока и проводится активация продукта. Время активации от 30 сек до 15 минут зависит от качества и объема активируемого продукта. Контактно активируемые среды - жидкости, напитки, гели, кремы, шампуни, фрукты, овощи и т.п. соприкасаются непосредственно с поверхностью анода, катода и турмалиновой керамики, переходят в метастабильное состояние, насыщаются инфракрасными волнами дальнего спектра, намагничиваются под воздействием низкочастотного магнитного поля - происходит изменение свойств ОВП, микрокластерной структуры продуктов. В результате метаболизма в организме образуются свободные радикалы, представляющие собой реактивные соединения в виде атомов, молекул и ионов с непарным количеством электронов на внешней орбите атомов, что ставит их в категорию сильных окислителей. Они участвуют во многих жизненно важных физиологических процессах - уничтожении бактерий, нежелательных примесей, регуляции сосудистого тонуса и т.п. Однако наличие необходимого количества свободных радикалов в организме находится в тонком соотношении с возможными физиологическими механизмами обезвреживания их избытка. Радикалы могут нежелательно вмешиваться в протекающие жизненно важные биохимические процессы, нарушая их производительность, создавая тем самым токсические продукты, которые уничтожают или наносят вред клеткам. Реагируя с ДНК, свободные радикалы могут привести к их мутации с последующим нарушением митотического цикла и началом развития ракового процесса. Такие болезни как Альцгеймера, шизофрения, сахарный диабет, болезнь Паркинсона, артрит, психозы, нейродегенеративные состояния и т.п. принято относить к результатам побочного воздействия свободных радикалов.
Актуальность нейтрализации избытка свободных радикалов, образующихся в организме в процессе метаболизма, в современной медицинской литературе освещается достаточно широко. Физиологией установлены механизмы, способствующие уменьшению нанесенного радикалами вреда и исправления повреждений. Среди них ключевую роль отводят антиоксидантам.
Суть благотворного воздействия антиоксидантов заключается в блокировании окислительного процесса посредством нейтрализации свободных радикалов, что может осуществиться только путем восполнения непарных орбит свободных радикалов недостающим количеством электронов. В результате этого происходит окисление самого антиоксиданта, и антиоксидант теряет свою биохимическую ценность. Поэтому необходимо их постоянное восполнение в организме.
Активацию проводят до значений ОВП, при которых показатели антиоксидантной активности продукта достигают максимального уровня. Так, например, фрукты и овощи контактно активируют до значений ОВП = от -75 до -88 мВ, что соответствует максимальным значениям антиоксидантной активности продуктов от 1,9 до 2,6 мг/л.; алкогольные напитки: водка, коньяк, коктейли, пиво и безалкогольные газированные и негазированные напитки контактно активируют до значений ОПВ = от -115 до -185 мВ, что соответствует максимальным значениям антиоксидантной активности напитков от 1,5 до 2,5 мг/л.; смеси для детского питания, белковые коктейли контактно активируют до значений ОПВ = от -260 до -280 мВ, что соответствует максимальным значениям антиоксидантной активности напитков от 4,5 до 24,2 мг/л; косметические средства и средства гигиенического назначения (гели, шампуни, жидкое мыло, мази, пасты, кремы, отдушки, лосьоны, косметическое молочко контактно активируют до значений ОПВ = от -370 до -385 мВ, что соответствует максимальным значениям антиоксидантной активности продуктов от 1,4 до 1,8 мг/л; молоко, молочные напитки контактно активируют до значений ОВП = от -452 до -460 мВ, что соответствует максимальным значениям антиоксидантной активности напитков 6,2-6,8 мг/л.; фруктовые и овощные соки, морсы, овощные супы, бульоны, овощные и фруктовые пюреобразные и желеобразные смеси, вино контактно активируют до значений ОВП = от- 520 до -570 мВ, что соответствует максимальным значениям антиоксидантной активности напитков 35,5-38,6 мг/л.; фармацевтические средства (жидкие экстракты настоев рас гений, корневищ и трав), а также чай, кофе контакте активируют до значений ОПВ от -610 до -675 мВ, что соответствует максимальным значениям антиоксидантной активности продуктов 25,2-35,2 мг/л Активацию проводят в течение 0.5-15 минут, в зависимости от характера и объема активируемого продукта.
Бездиафрагменный электролизер по изобретению характеризуются тем, что анод и катод могут быть выполнены в виде пластины, стержня, цилиндра, или любой другой формы. При этом для усиления активации их поверхность может быть выполнена в виде текстуры из трехгранных или многогранных пространственных пирамид с острыми ребрами и вершиной, причем поверхность пирамид должна быть гладкой. При смене устройства для активации очередного продукта электроды с гладкой поверхностью легко поддаются очистке, промывке и т.п. В зависимости от подобранных размеров и количества пространственных пирамид возможно контролировать поверхность электрода. Например, если взять прямоугольный электрод площадью в 421,3 мм2, то при наличии пирамид высотой в 0,5 мм образуйся площадь в 599,217 мм2. Сравнительная характеристика времени активации и релаксации различных продуктов пищевого и бытового назначения с плоскими и пирамидальными электродами приведена в таблице 1. Напряженность электрического поля (именно она воздействует на среду, в которую помещена, а среда запоминает состояние, в которое переходит) в значительной степени зависит от формы поверхности электродов. Она очень высока вблизи острия и чем «острее» острие, тем выше напряженность. С острия стекают заряды даже при очень низких подаваемых напряжениях, их просто не удержать. Даже наряду с воздействием на среду чисто полевым образом, электрод с высокой кривизной (имеющий острия) локально заряжает среду. Это может приводить к возникновению устойчивых мелко структурированных кластеров, и активированная таким образом вода при соблюдении одинаковых условий хранения удерживает отрицательный ОВП намного дольше, чем вода, активированная электродом с гладкой, или даже сетчатой поверхностью.
Вершины пирамид анода и катода направлены навстречу друг другу. При этом каждая из пространственных пирамид имеет острый угол, образованный ребрами. Напряженность электрического поля, создаваемая источником постоянного тока, зависит также от величины угла вершины пирамиды, причем, чем меньше величина угла вершины пирамиды, тем выше напряженность электрического поля вблизи вершины пирамиды.
В нашем электролизере мы используем турмалин - природный полудрагоценный камень, он относится к группе борсодержащих алюмосиликатов к подгруппе минералов. Турмалин обладает рядом полезных свойств, благодаря чему он нашел применение в медицине и в быту. Сравнительная характеристика электрохимической активации и релаксации различных продуктов с турмалином и без турмалина приведена в таблице 3.
Для кристаллов турмалина характерно проявление пиро- и пьезоэлектричества (они электризуются при нагревании, трении, давлении). При этом синтезируются отрицательные ионы. которые используются в медицинских приборах, для изготовления специальных матрасов, активации воды и т.д.
Отдавая заряд, турмалин одновременно получает его от среды, в которой происходит электрохимическая активация, с образованием большого количества свободных электронов. Тем самым он постоянно заряжается, усиливаются его свойства и продлевается его жизнь.
Турмалин при нагревании создает низкочастотное магнитное поле, аналогичное естественному магнитному полю человека. Воздействуя на организм, оно усиливает клеточный метаболизм, местный кровоток и улучшает питание в органах и тканях, укрепляет иммунитет, способствует уравновешенности вегетативной нервной системы. Природные свойства турмалина позволяют использовать его в медицине для стимуляции и лечения организма, положительно влияя на его функции (пат. РФ. №2030910, 1995 г., МПК А61Н 39/00 «Средство для воздействия на организм»). Турмалин вырабатывает длинноволновое инфракрасное излучение. Эта часть инфракрасного излучения соответствует излучению самого человеческого тела с максимумом на длине волны около 10 мкм.
Поэтому любое внешнее излучение с такими длинами волн наш организм воспринимает как собственное.
Воздействуя на организм человека в длинноволновой части инфракрасного диапазона, можно получить явление, называемое «резонансным поглощением», при котором внешняя энергия будет активно поглощаться организмом. В результате этого воздействия повышается потенциальная энергия клетки организма, и из нее уходит несвязанная вода, повышается деятельность специфических клеточных структур, растет уровень иммуноглобулинов, она способствует разрушению и выведению из организма солей тяжелых металлов, обладает бактерицидными и антисептическими свойствами, при этом увеличивается активность ферментов и эстрогенов, происходят и другие биохимические реакции. Это касается всех типов клеток организма и крови. Поэтому применение турмалина в заявляемом электролизере будет способствовать усилению свойств активируемых продуктов.
Срок жизни турмалина ограничен, отдавая отрицательные ионы, он постепенно разряжается и теряет свои свойства. Применение турмалина в предлагаемых устройствах позволит значительно увеличить срок их действия за счет насыщения турмалина свободными электронами в процессе электролиза.
Электролизер для контактной бездиафрагменной активации 1.1 (фиг.1, фиг.2) содержит емкость 1.2 для активируемого продукта с расположенными в ней электродами - как минимум одним анодом 1.3 и как минимум одним катодом 1.4. Электроды расположены на турмалиново-керамической основе 1.5. Поверхности электродов - анода 1.3 и катода 1.4 выполнены в виде текстуры из пространственных пирамид 1.6, каждая - с острыми ребрами 1.7 и острыми вершинами 1.8, причем пространственные пирамиды на катоде и аноде острыми вершинами обращены друг к другу. Электроды подключены к источнику питания постоянного тока 1.9 в виде регулируемого источника напряжения.
Электролизер 1.1 (Фиг.2), в котором пространственные пирамиды 1.6 на катоде 1.4 и аноде 1.3 острыми вершинами 1.7 обращены друг к другу так, что вершины пирамид на поверхности катода 1.4 смещены относительно вершин пирамид на поверхности анода 1.3 на1/2 шага.
Измеритель ОВП и измеритель pH могут быть установлены отдельно.
Источник постоянного тока может быть оснащен автоматическим или полуавтоматическим регулятором ОВП. Измеритель ОВП, измеритель рН и источник постоянного тока с регулятором ОВП могут быть выполнены в виде единого блока.
Может быть реализована обратная связь измерителя ОВП с источником постоянного тока с регулятором ОВП, причем для поддержания заданной величины ОВП в процессе активации регулятор ОВП меняет напряжение источника тока, подаваемого на электроды.
Оптимальное расстояние от анода до катода должно быть достаточно близким для обеспечения наименьшей потери потенциала при условии свободной циркуляции активируемой жидкости. В случаях с жидкостью желательно придерживаться расстояния в пределах 1,5-3 мм. При активации продуктов, содержащих твердые ингредиенты, целесообразно установить расстояние между анодом и катодом в пределах 1,5-7 мм.
Предлагаемые по изобретению устройства представляют собой варианты приборов разного назначения, в том числе бытовые приборы, функционально выполняющие задачу контактной электроактивации с использованием заявленного электролизера.
На фигурах 3-12 но изобретению представлены вариантах исполнения бездиафрагменного электролизера в виде устройств бытового назначения (далее именуемых «устройство»).
На фигурах 3-12 в качестве примера представлены электроды электролизера, выполненные с поверхностью в виде текстуры из пространственных пирамид, каждая из которых - с острой вершиной и острыми ребрами, при этом поверхности катода и анода острыми вершинами пирамид обращены друг к другу, приведенные на фиг.1, 2.
Устройство (фиг.3) для контактной бездиафрагменной активации напитков выполнено в виде электрочайника 3.1, заполняемого активируемой жидкостью с размещенными в его днище 3.2 с нагревателем среды, источниками тока - постоянного 3.3 и переменного 3.4. Катод 3.5 в чайнике составляет его дно, герметично примыкающее к корпусу чайника по его периметру. Одновременно тот же катод 3.5 служит в качестве подогревающей пластины, под которым находится нагреватель, изолированный от катода 3.5. Проведение постоянного электрического тока с целью активации и подогревание изолированным нагрева гелем происходи одновременно. Анод 3.6 представляет собой изолированную по периметру пластину в виде горизонтальной спирали, размещенной над катодом 3.5 и с опорой на керамический штифт из турмалина 3.7. Такая конструкция анода 3.6 позволяет жидкости циркулировать между электродами.
Устройство (фиг.4) (А, Б) для контактной активации выполнено в виде кружки 4.1 с крышкой 4.2 (или без крышки), заполняемой активируемой средой с размещенным в ее днище 4.3 источником постоянного тока 4.4, а электроды аноды 4.5 и катоды 4.6 помещены в кружку 4.1 и закреплены либо в ее днище 4.3 (А) на турмалиновой керамической основе 4.7, либо в се крышке 4.2 (Б), причем пространственные пирамиды (по фиг.1,2) на катоде 4.6 и аноде 4.5 острыми вершинами обращены друг к другу.
Устройство (фиг.5) для контактной активации выполнено в виде кастрюли 5.1 с крышкой 5.2, заполняемой активируемой жидкостью, с размещенными в ее днище 5.3 источниками тока - постоянного 5.4 и переменного 5.5 и нагревателем 5.6 среды, помещенной в кастрюлю, а электроды - анод 5.7 и катоды 5.8 помещены в кастрюлю и закреплены в ее крышке 20 на турмалин - керамической пластине 5.9, причем пространственные пирамиды (но фиг.1, 2) на катоде 4 и аноде 3 острыми вершинами 7 обращены друг к другу, при этом подвод постоянного тока к крышке 5.2 выполнен гибким проводом 5.10.
Устройство (фиг.6) выполнено в виде миксера 6.1 для измельчения и перемешивания различных продуктов (приготовление соков, фруктовых, овощных, ягодных и других пюре и т.п.) с последующей их активацией и снабжено размещенными в его днище 6.2 источниками постоянного тока 6.3 и переменного тока 6.4. а также сменной крышкой 6.5 с ножом-измельчителем 6.6 с электродвигателем и проводом 6.7 для подвода электроэнергии и сменной крышкой 6.8 с закрепленными в ней электродами - анодом 6.9 и катодами 6.10 с проставкой из турмалина 6.11, причем пространственные пирамиды (по фиг.1, 2) на катоде и аноде острыми вершинами обращены друг к другу, при этом подвод постоянного тока к крышке 6.8 выполнен гибким проводом 6.12.
Устройство (фиг.7) выполнено в форме удлиненной рукоятки 7.1 и предназначен для активации различных продуктов (соков, фруктовых, овощных, ягодных и других пюре, шампуней, гелей и т.п.) в небольших объемах, а электроды - анод 7.2 и катоды 7.3 закреплены на одном конце рукоятки 7.4, состоящей из турмалиновой керамики, а на другом конце размещен провод 7.5 для подключения к источнику постоянного тока (по фиг.8А), причем пространственные пирамиды (по фиг.1, 2) на катодах и аноде острыми вершинами обращены друг к другу.
Устройство (фиг.8А, - общий вид, 8Б - фрагмент по фиг.8А) для контактной активации косметических или гигиенических средств выполнено из двух частей - основания 8.1 и крышки 8.2, при этом одна или нескольких емкостей-углублений 8.3, например, сферической формы для размещения в них косметических или гигиенических средств расположены на поверхности основания 8.1; источник постоянного тока 8.4 размещен в нижней части основания; на нижней поверхности крышки выполнены выступы 8.5 в виде полусфер, расположенных над емкостями-углублениями 8.3, их внутренняя поверхность служит в качестве катодов 8.6, в центре емкостей-углублений закреплены турмалиново-керамические проставки 8.7; полусферические выступы 8.5 служат в качестве анодов 8.8, причем текстура поверхности электродов - анодов и катодов выполнена в виде пространственных пирамид (по фиг.1, 2), обращенных острыми вершинами друг к другу; на нижней поверхности крышки 8.2 выполнены упоры 8.9, определяющие взаимное расположение выступов и углублений относительно друг друга и ограничивающие количество активируемых сред в емкостях-углублениях 8.3. В основании 8.1 выполнено гнездо для подключения провода питания 7.5 рукоятки 7.1 (по Фиг.7) к источнику постоянного тока 8.4.
Устройство (фиг 9А - общий вид, фиг.9Б - вид сбоку) для контактной активации твердых продуктов питания (фруктов, овощей и др.) выполнено в виде удлиненных клинообразных плоских игл 9.1, закрепленных в рукоятке 9.2 и служащих анодом 9.3 и катодом 9.4, пространственные пирамиды (по фиг.1, 2) на катоде и аноде острыми вершинами обращены друг к другу, а остриями клинообразных плоских игл 9.1 внедряются в ткань активируемых продуктов, при этом присоединение к источнику постоянного тока 9.5 выполнено гибким проводом 9.6.
Устройство (фиг.10) для контактной активации больших объемов жидкости (ванна, бак, бочка и т.п.) выполнено в виде комплекта плоских электродов - анода 10.1 и катодов 10.2, закрепленных на турмалиново-керамической основе 10.3, поверхности которых выполнены в виде текстуры из пространственных пирамид с острыми вершинами пирамид на поверхности катодов, направленными к аноду со смещением относительно вершин пирамид (по фиг.2); трубка 10.4 и поплавок 10.5 служат для регулирования глубины погружения электродов в активируемую жидкость при перемещении и закреплении поплавка на трубке.
Устройство (фиг.11А, Б) для контактной активации больших объемов жидкости (ванна, бак, бочка и т.п.), в котором электроды выполнены в виде конусов - анода 11.1 и катода 11.2, закрепленных на турмалиново-керамической основе 11.3. Поверхности анода и катода выполнены в форме наружного и внутреннего конусов в виде текстуры из пространственных пирамид (по фиг.1, 2) с острыми вершинами пирамид, направленными друг к другу. Анод 11.1 выполнен в виде конуса (Фиг.11Б) с отверстиями в виде окон 11.4, через которые в процессе активации отводятся газы. Устройство снабжено трубкой 11.5 для подвода электропитания к аноду и катоду, поплавком 11.6 для регулирования глубины погружения электродов в активируемую жидкость.
Устройство (фиг.12), выполненное в виде диспенсера для воды (кулера) 12.1. предназначено для снабжения холодной, горячей водой, а также водой комнатной температуры, совмещающее в себе функции нагрева и охлаждения воды. Устройство состоит из трех емкостей 12.2, 12.3, 12.4, каждая из которых предназначена для активации воды соответственно по одной из вышеперечисленных температурных характеристик. В днище каждой емкости, состоящей из турмалиновой керамики 12.5, 12.6, 12.7, вмонтированы по набору электродов - анода 12.8 и катодов 12.9, поверхности которых выполнены в виде текстуры из пространственных пирамид, острыми вершинами обращенных друг к другу. Имеются краны (поз. на фиг не указаны) для отбора воды, подсоединенные к каждой из емкостей. Нагревательно-охлаждающий элемент 12.10 размещен между емкостями 12.2 и 12.3. Источники постоянного и переменного тока (позиции не указаны) вмонтированы в днище корпуса кулера 12.1. Устройство может быть выполнено как для подключения к водопроводной системе, так и для возможности автономной подачи воды.
В аспекте практической эксплуатации представляемых нами устройств мы считаем рациональным использование трех электродов: одного анода и двух катодов.
В такой расстановке электродов используются две поверхности анода, от которого исходит заряд и по одной поверхности из двух катодов, сопоставленных по обе стороны анода, которые восполняют условия создания электрического поля. Не исключаем, в зависимости от нужд применения конкретного перспективного устройства, применение электродов с различным количеством анодов и катодов.
Предлагаемые технические решения позволят получать продукты, в том числе, продукты питания с вышеописанными свойствами, направленные на оздоровление организма.
Реферат
Изобретение относится к электрохимической активации жидкостей, а также натуральных и искусственно получаемых продуктов различной плотности и консистенции, содержащих воду в качестве обязательного ингредиента, и может быть использовано в пищевой, фармацевтической и парфюмерно-косметической промышленности, для производства средств гигиенического назначения. Активация осуществляется контактно путем введения электродов в непосредственный контакт с активируемым продуктом. Электролизер содержит как минимум одну емкость с расположенными в ней электродами - как минимум одним анодом и как минимум одним катодом, источник питания постоянного тока в виде регулируемого источника напряжения. В электролизере как минимум один анод или один катод, или как минимум один катод и один анод выполнены с поверхностью в виде текстуры из пространственных пирамид, каждая из которых - с острой вершиной и острыми ребрами. Устройства бытового назначения представляют собой емкости, заполняемые активируемыми продуктами, выполненные в виде электрочайника, кружки, кастрюли, кулера, ванны, в которых устанавливается электролизер и производится электрохимическая активация продуктов. Технический результат контактная электрохимическая активация натуральных и искусственно получаемых водосодержащих продуктов различной плотности и консистенции с использованием устройств бытового назначения. 8 н. и 7 з.п. ф-лы, 12 ил., 2 табл.
