ЕМКОСТЬ ДЛЯ ЖИДКОГО ПРОДУКТА

Изобретение относится к области хранения продуктов и касается конструкции потребительской емкости, предназначенной преимущественно для жидких пищевых продуктов.
Известны потребительские емкости, представляющие собой полый сосуд с заправочной горловиной либо заправочным отверстием, внутрь которого помещают жидкий пищевой продукт, в частности, напитки (см. ГОСТ 10117.2-2001 - Бутылки стеклянные для пищевых жидкостей. Типы, параметры и основные размеры).
Указанные известные потребительские емкости не обеспечивают длительного хранения пищевых продуктов без изменения их начальных свойств вследствие негативного воздействия процессов жизнедеятельности бактерий, содержащихся в продуктах. Вследствие этого для увеличения длительности хранения продуктов в потребительских емкостях требуется использование различных способов обработки продуктов и соблюдение условий их хранения, обеспечивающих замедление метаболических процессов в продукте.
В качестве способов обработки продуктов и условий их хранения, обеспечивающих замедление метаболических процессов в них используются предварительная стерилизационная обработка потребительской емкости, пастеризация или стерилизация продукта перед помещением его в потребительскую емкость или непосредственно в потребительской емкости, добавление в продукт веществ с действием направленным на его консервацию (добавление консервантов, загустителей, разрыхлителей, стабилизаторов и т.п.), охлаждение продукта и хранение его в потребительской емкости при пониженных температурах, предохранение продукта от светового воздействия при его хранении до употребления.
Однако тепловая стерилизационная обработка продукта, его охлаждение и хранение в потребительской емкости при пониженных температурах, а также добавление в продукт консервирующих веществ, оказывают негативное воздействие на продукт и его пищевые свойства и требуют увеличения трудозатрат при производстве и хранении продукта.
Известны также потребительские емкости, содержащие средства для создания пониженной температуры хранения продукта (патент RU №2183003 С2, 2002, патент RU №2204092 С2, 2003), средства для защиты продукта от негативных температурных и световых воздействий (патент RU №2263061 С2, 2005), средства для создания газовой среды, способствующей повышению сохранности продукта (патент RU 2361795 С2, 2009).
Указанные известные потребительские емкости наряду с недостатками, присущими описанным выше способам, используемым в них, характеризуются сложностью конструкций и существенными материальными затратами при их изготовлении и эксплуатации.
Технический результат настоящей полезной модели заключается в улучшении условий хранения жидкого пищевого продукта в потребительской емкости и повышении сохранности его пищевых свойств при снижении затрат и негативных воздействий на продукт, обусловленных стерилизационной обработкой продукта, добавлением в него консервирующих добавок и соблюдением низкотемпературного режима его хранения.
Указанный технический результат достигается тем, что емкость для жидкого продукта, содержащая корпус, снабжена размещенным внутри корпуса средством для антимикробного воздействия на находящийся в ней продукт, выполненным в виде, по меньшей мере, одной пары электрически соединенных электродов, выполненных из металлов или с покрытием из металлов, имеющих различные по величине окислительно-восстановительные потенциалы, при этом в качестве металла электрода с меньшим окислительно-восстановительным потенциалом использован металл, ионы которого обладают олигодинамическими свойствами.
В качестве металла электрода с меньшим окислительно-восстановительным потенциалом использован металл из группы, включающей серебро, золото, медь, или сплав, содержащий преимущественно, по меньшей мере, один из металлов этой группы.
В качестве металла электрода с большим окислительно-восстановительным потенциалом использован металл из группы, включающей золото, платину, серебро, или сплав, содержащий преимущественно, по меньшей мере, один из металлов этой группы.
Пара электрически соединенных электродов выполнена в виде короткозамкнутых пластин, закрепленных внутри корпуса, или образованна пленочным покрытием на внутренней поверхности корпуса.
При этом корпус емкости выполнен из токонепроводящего материала или с покрытием на его внутренней поверхности из токонепроводящего материала.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следующими графическими материалами:
на фиг.1 изображен общий вид емкости для жидкого продукта, выполненной из токонепроводящего материала;
на фиг.2 изображен общий вид емкости для жидкого продукта, выполненной с покрытием внутренней поверхности из токонепроводящего материала.
Емкость для жидкого продукта содержит корпус 1 с горловиной 2. На внутренней поверхности 3 корпуса 1 размещено средство для антимикробного воздействия на находящийся в ней продукт, выполненное в виде электрически соединенных электродов 4, 5.
Электроды 4, 5 выполнены в виде продольных и/или поперечных пластин, закрепленных на внутренней боковой поверхности 3 корпуса 1, и/или в виде пластины, закрепленной на внутренней поверхности днища корпуса 1 (фиг.1), или в виде расположенных аналогично полос пленочного покрытия, нанесенного на внутреннюю поверхность 3 корпуса 1 (фиг.2), с образованием короткозамкнуты пар металлов с различными по величине окислительно-восстановительными потенциалами.
Корпус 1 емкости выполнен из токонепроводящего материала (фиг.1) или с покрытием 6 на его внутренней поверхности 3 из токонепроводящего материала (фиг.2).
Электрод с меньшим окислительно-восстановительным потенциалом (анод), выполнен из металла, ионы которого обладают олигодинамическими свойствами, например из следующих металлов: серебро, золото, медь или сплав, преимущественно содержащий, по меньшей мере, один из этих металлов.
Электрод с большим окислительно-восстановительным потенциалом (катод) выполнен из следующих металлов: золото, платину, серебро или сплав, преимущественно содержащий, по меньшей мере, один из этих металлов.
В электрохимии анодом принято называть электрод, который подсоединен к положительному полюсу источника тока и который растворяется в электролите под воздействием электрического поля этого источника. В случае если растворение электрода происходит при контакте двух разнородных металлов (короткозамкнутые металлические пары), без приложения внешнего электрического поля, знак его заряда может зависеть не только от величины электрохимического потенциала, по отношению к другому электроду, но также от величины работы выхода электронов и от степени активности (или от инертности) электролита к электродам. Поэтому в короткозамкнутых металлических парах анодом принято называть растворимый электрод, даже если знак его заряда отрицателен [1].
Согласно предлагаемой полезной модели в потребительской емкости могут быть размещены одна или несколько короткозамкнутых металлических пар, составленных из одинаковых или разных по составу металлов анодов и катодов.
Например, анод может быть выполнен из меди, а катод - из серебра или покрыт серебром (электродная пара Cu-Ag, разность потенциалов 0,06 мкV). Анод может быть серебряным, а катод - золотым или покрыт золотом (электродная пара Ag-Au, разность потенциалов 0,015 мкV) или другим металлом, обладающим большим в данном случае по отношению к серебру электрохимическим потенциалом, например электродная пара Ag-Pt с разностью потенциалов 0,044 мкV, Au-Pt с разностью потенциалов 0.025 мкV, cu-au с разностью потенциалов 0,09 мкV.
В любом случае по отношению к аноду (растворяемому электроду), катод всегда имеет больший электрохимический потенциал.
Поскольку согласно правилу Вольты для возникновения контактной разницы потенциалов между электродами не имеет значения, из чего выполнен проводник между ними, основа устройства может быть как из металла, так и из диэлектрика. Например, медь частично покрывается слоем серебра (пара медь-серебро). Медь полностью покрывается слоем серебра, затем частично наносится слой золота (пара серебро-золото). Диэлектрик полностью покрывается слоем серебра, затем частично наносится слой золота (пара серебро-золото). При этом и в том и другом случае получаем требуемое устройство.
Разности потенциалов для наиболее эффективных короткозамкнутых металлопар, используемых в полезной модели приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Металлопара
Разность потенциалов, мкV
Cu-Ag
0,06
Cu-Au
0,09
Ag-Au
0,015
Ag-Pt
0,044
Au-Pt
0,025
В случае необходимости средство для антимикробного воздействия на находящийся в емкости продукт может быть собрано по принципу батареи, в частности, когда ставится задача по выделению в продукт одновременно двух и более металлов. Например, при использовании комбинации Cu-Ag-Pt в продукт будут поступать ионы меди и серебра, а при использовании комбинации Ag-Au-Pt, продукт будут поступать ионы серебра и золота.
В случае необходимости применения драгоценных металлов (серебра, золота, платины и др.), для их экономии электроды могут выполняться из любого токопроводящего материала и покрываться слоем необходимого металла. В этом случае толщина покрытия катода может быть минимальной - 0,1 мкм, так как его материал не расходуется, а толщина покрытия анода рассчитывается по формуле Фарадея, в соответствии с необходимостью требований по сроку эксплуатации устройства и требуемых к выделению концентраций в потребительской емкости с продуктом ионов металла анода.
В предлагаемой полезной модели в короткозамкнутой металлической паре в качестве анода всегда используется металл, ионы которого обладают олигодинамическими свойствами. Ионы катода в некоторых комбинациях короткозамкнутых металлических пар в минимальных концентрациях по отношению к ионам анода также могут диффундировать в раствор (продукт), но это сторонний и незначительный результат, являющийся побочным явлением при выполнении поставленной задачи.
Средство для антимикробного воздействия на продукт может быть выполнено как цельнометаллическим, так и путем нанесения металлических покрытий на единую основу проводника или диэлектрика, в том числе стенки потребительской емкости или средства укупорки, при наличии таковой в потребительской емкости.
Основание изделия может выполняться как жестким, так и эластичным. В том числе основанием могут служить сами стенки потребительской емкости или средства укупорки, при наличии таковой в потребительской емкости. Сама потребительская емкость с продуктом также может быть гибкой и эластичной.
Форма средства для антимикробного воздействия на продукт и его местоположение в потребительской емкости существенного значения не имеет. Форма электродов и их взаимное расположение друг относительно друга не принципиальны, важно использование самого принципа короткозамкнутой металлической пары с электродами, выполненными из металлов с разными электрохимическими потенциалами, один из которых (анод) обладают олигодинамическими свойствами, и соответственно растворяется в продукте, а другой (катод) и обладает большим по отношению к аноду окислительно-восстановительным потенциалом. Для серийного применения наиболее подходят варианты любой геометрической формы, выполненные из плоской заготовки, так как плоские заготовки могут быть изготовлены методом штамповки из прокатных (фольгированных) материалов, как наиболее эргономичных и подходящих для формования устройства. Так же до формования единичного устройства, возможно наносить материал катода известным и простым методом катодного осаждения на заготовку анодного материала.
Работа устройства основана на известных физико-химических свойствах короткозамкнутых металлических пар хорошо известных в электрохимии и гальванотехнике, и осуществляется следующим образом. При соединении двух разнородных металлов электроны устремятся из металла с меньшей величиной работы выхода электронов (анода) в металл с большей величиной работы выхода электронов (катода) и между ними (по линии контакта) возникнет контактная разность потенциалов. При этом анод зарядится положительно, а катод - отрицательно. Затем наступит электронное равновесие. Для поддержания такого движения электронов между электродами требуется сторонняя сила.
При погружении короткозамкнутой металлической пары в любой даже самый слабый электролит (в данном случае жидкий пищевой продукт), к которому электроды химически инертны, с их поверхности начнут диффундировать ионы. Поскольку ионы металлов имеют положительный заряд, они не смогут отделиться от отрицательно заряженного электрода (катода), но будут отталкиваться одноименно заряженным электродом (анодом), что является причиной появления в нем новых свободных электронов. Такой процесс может идти до полного растворения электрода анода.
С началом роста количества бактерий в пищевом продукте, предшествующего, являющегося причиной и приводящего к порче продукта в процессе их размножения, среда продукта становится более кислой по отношению к исходному состоянию, так как одновременно с ростом количества бактерий растет содержание сопутствующих процессу размножения ферментов и продуктов жизнедеятельности бактерий. С другой стороны, с ростом кислотности среды работа устройства по выделению в продукт ионов анода происходит более эффективно. Выделенные в продукт ионы металла, обладающие олигодинамическими свойствами, вмешиваются в жизнедеятельность микробов, мешая образованию новых ферментов, блокируют аминокислоты, входящие в состав фермента, препятствуя дальнейшему размножению бактерий. В результате в продукте наступает фаза бактериостазиса, соответственно срок порчи продукта наступает позднее.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает улучшение условий хранения жидкого пищевого продукта в потребительской емкости и повышение сохранности его пищевых свойств. Полезная модель характеризуется простотой конструкции и требует существенных материальных затрат при изготовлении и эксплуатации, обусловленных стерилизационной обработкой продукта, добавлением в него консервирующих добавок и соблюдением низкотемпературного режима его хранения.
Несмотря на то, что используемые в полезной модели процессы базируются на хорошо известных и изученных физических принципах и явлениях, суть действия предлагаемой полезной модели решает поставленную задачу и обеспечивает указанный технический результат.
Анализ заявителем доступной патентной и научно-технической информации, показал отсутствие сведений об использовании в перечисленных областях применения по данному назначению олигодинамического эффекта ионов металлов с использованием средством для антимикробного воздействия на находящийся в потребительской емкости продукт на основе короткозамкнутой металлической пары помещенного непосредственно в продукт, находящийся в потребительской емкости, и обеспечивающий ее контакт с продуктом.
Решение поставленной задачи подтверждает новизну полезной модели и соответствие ее требованиям патентоспособности полезной модели.
Источники информации
1. А.М.Ямпольский, В.А.Ильин. Краткий справочник гальванотехника. Л.: Машиностроение, 1981, с.14.