УСТРОЙСТВО АКТИВАЦИИ ЖИДКОСТИ

Полезная модель относится к устройствам регулирования физико-химических свойств жидкостей, в частности воды и водных растворов, путем их активации. Устройство может быть использовано для интенсификации химических, биологических и физических процессов в медицине и в народном хозяйстве, для получения биологически активных жидкостей, инфузионных растворов, моющих, дезинфицирующих и стерилизующих растворов, алкогольных и безалкогольных напитков, чая, йогурта, активированной воды и водных растворов, в том числе питьевой воды.
В настоящее время известны различные устройства для активации жидкостей (“Приготовление питьевой воды высшего качества: анализ и перспектива”, журнал “Экология и промышленность России”, март 2008, с. 4-7; патент РФ №2054386, заявка №2000108654, МПК C02F 1/46). При активации жидкостей наблюдается изменение целого ряда ее параметров, длительно сохраняющих свои неравновесные значения (электропроводности, поверхностного натяжения, вязкости, окислительно-восстановительного потенциала - ОВП и т.п.).
Известен электротермос-активатор воды “Влада” (http://www.eptkzn.ru/drinking/vlada/), а также устройства (патенты РФ №2437842, 2236378) для активации жидкостей на основе электролизера с подогревом. Недостатком этих устройств является значительное энергопотребление, нестабильность параметров, низкий к.п.д.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является устройство (патент РФ на полезную модель №74909) для приготовления активированных жидкостей, содержащее электроактиватор, датчик температуры с системой индикации, нагреватель, типовые регуляторы управления активацией и нагревом (устройство, выпускается серийно - “Изумруд-СИ” (мод.04uni), http://ikar.udm.ru).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, эксплуатации, систем регулирования и контроля свойств и состава приготовляемых жидкостей, многокомпонентность (большое количество составных блоков), отсутствие синхронизации между параметрами активации и нагрева, высокая энергоемкость и себестоимость технической реализации устройства, низкая его эффективность и к.п.д.
Предлагаемая полезная модель направлена на упрощение конструкции, уменьшения количества элементов устройства, повышение удобства, упрощение эксплуатации и обслуживания устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве активации жидкости, включающем емкость для активируемой жидкости, активатор, например, в виде электролизера, регулятор режима активации и датчик температуры активированной жидкости, согласно предложению, активатор выполнен управляемым через блок питания терморегулятором на основе датчика температуры, при этом последний соединен с регулятором режима активации.
При активации жидкость переходит в термодинамическое неравновесное состояние с длительно сохраняющимися неравновесными свойствами и диссипативными структурами. Диссипативные, микрокластерные структуры обладают повышенной энергией с неравновесным распределением ее составляющих по трансляционным и вращательным степеням свободы. При этом часть энергии активатора тратится на нагрев жидкости, другая часть на возникновение диссипативных, микрокластерных структур в жидкости, с повышенной, потенциальной энергией и физико-химической, биологической активностью. В результате, при изменении параметров активации (тока, напряжения, частоты и др.) возникает возможность нагревать и управлять температурными режимами активации жидкости без дополнительных устройств нагрева.
Применение в устройстве активации жидкости датчика температуры, соединенного с регулятором режима активации, и активатора, использованного в качестве нагревателя активируемой жидкости, обеспечивает упрощение конструкции, снижение энергоемкости процесса, повышение эффективности и его удешевление.
Полезная модель поясняется фигурой, где показан общий вид устройства активации жидкостей.
Устройство активации жидкости (фигура) содержит емкость 1 для активируемой жидкости, активатор 2, регулятор 3 режима активации, датчик 4 температуры активированной жидкости. В качестве активатора 2 жидкости могут быть использованы типовые устройства на основе: электроактиваторов - электролизеров с диафрагмой и без нее; добавления химических веществ, газов; генераторов - излучателей акустических, электромагнитных полей. Регулятор 3 режима активации может быть выполнен на основе микропроцессорной системы. В качестве датчика 4 температуры могут быть использованы типовые датчики температуры - резистивные, полупроводниковые, термоэлектрические, пирометрические, акустические и т.д.
Устройство активации жидкости работает следующим образом. Исходная жидкость помещается в емкость 1 (фигура), в которой с помощью активатора 2, регулятора 3 режима активации и датчика 4 температуры осуществляется активация жидкости и измерение температуры. В процессе активации происходит разогрев жидкости. Сигнал с датчика 4 температуры подается в регулятор 3 режима активации, который по программе и по достижении определенной заданной температуры производит отключение-включение активатора 2. Меняя ряд параметров активации (ток, напряжение, частоту, интенсивность электромагнитного поля, давление и т.д.) для одной и той же температуры можно получать различные значения параметров активированной жидкости (к примеру, ОВП, рН, вязкость и т.д.).
Возможность достижения положительного технического результата при реализации изобретения, в сравнении с показателями устройства-прототипа “Изумруд-СИ” (мод.04uni, http://ikar.udm.ru/files/pdf/i-si-04uni.pdf) подтверждена примером приготовления - активации жидкости (йогурта) с отрицательным ОВП с помощью предпочтительного варианта для обработки воды по данному изобретению на устройстве “Изумруд-СИ” (мод.04Т). В качестве активатора для устройства-прототипа и предлагаемого использовался бездиафрагменный электролизер с блоком источника сетевого питания, управляемого по току. В отличие от устройства-прототипа, содержащего датчик температуры и нагреватель, в предлагаемом устройстве отсутствовал нагреватель, а в качестве нагревателя был использован сам активатор-электролизер, управляемый через блок питания терморегулятором РТ-10/П1 на основе полупроводникового датчика температуры. Емкость с активируемой жидкостью была дополнительно разделена на две части тонкостенной перегородкой из диэлектрической полипропиленовой пленки. В одной части емкости помещался электролизер с датчиком температуры и с дополнительным датчиком ОВП для контроля свойств контактно активированной жидкости, в другой части помещался второй датчик ОВП для контроля свойств бесконтактно активированной жидкости (йогурта). При сравнимых параметрах активации (ОВП, производительность) и упрощении конструкции, эксплуатации, обслуживания, уменьшения количества элементов устройства, повышения удобства уже через 12 часов непрерывной работы предлагаемое устройство уменьшило энергозатраты по сравнению с устройством-прототипом в 3 раза.
Кроме того, для удобства работы, устройство может быть дополнительно снабжено одним или более датчиком для контроля свойств и/или состава жидкости, переключателем для соединения датчиков с регулятором режима активации, одним или более фильтром тонкой очистки, узлами очистки, дегазации, обеззараживания, ультразвуковой активации, нагрева и/или охлаждения, перемешивания, добавления минеральных элементов и веществ, и/или газов, и/или микроорганизмов. При этом в устройстве могут быть использованы одна или более проточные и/или порционные емкости для жидкостей, которые могут быть отделены одна или более друг от друга тонкостенными перегородками.
Введение в устройство дополнительно одного или более датчика для контроля свойств и/или состава жидкости и переключателя для соединения датчиков с регулятором режима активации, позволяет проводить контроль работы устройства, получаемых жидкостей, вовремя обнаруживать неисправности и оптимизировать работу активатора, проводить замену и регенерацию его элементов, вводить системы обратной связи для регулирования и автоматики.
Введение в устройство дополнительно одного или более узлов очистки жидкости, и дополнительно к нему одного или более фильтров тонкой очистки и дегазации существенно увеличивает время работы устройства без регенерации, стабильность и качество получаемых активированных жидкостей.
Применение в устройстве активации одного или более ультразвуковых активаторов обеспечивает интенсификацию процессов активации.
Введение узлов перемешивания, обеззараживания и добавления минеральных элементов и веществ, и/или газов, и/или микроорганизмов существенно расширяет функциональные и технологические его возможности.
Использование накопителей, в том числе с подогревом или охлаждением, значительно расширяет функциональные возможности и эффективность использования установки без увеличения ее производительности. При нагреве или охлаждения жидкостей в процессе получения активированных жидкостей, в области определенных температур происходит интенсификация процессов активации.
Введение дополнительных тонкостенных перегородок, отделяющих проточные и/или порционные емкости для жидкостей друг от друга позволяет проводить активацию жидкостей практически без изменения их химического состава.
В качестве дополнительных датчиков в устройстве для контроля свойств и/или состава жидкости могут быть использованы типовые датчики (минерализации, ионного состава, веществ, рН, ОВП, диэлектрической проницаемости ξ, плотности, проводимости ρ и т.п.). Переключатель для соединения датчиков с регулятором режима активации может быть выполнен на основе электронных ключей, реле, механических переключателей. В качестве узлов очистки, фильтров тонкой очистки и дегазаторов могут быть использованы типовые устройства на основе мембран - осмотических, ультрафильтрационных, трековых, селективных, половолоконных; вакуумных и ультразвуковых деаэраторов; и их комбинаций. Дополнительные нагреватели и охладители жидкости, могут быть выполнены, например, на основе элементов Пельтье, индукционных и керамических нагревателей. В качестве дополнительных узлов добавления минеральных элементов и веществ, и/или газов, и/или микроорганизмов, могут быть использованы типовые дозаторы и эжекторы. Дополнительные ультразвуковые активаторы могут быть выполнены на основе магнито- и пьезострикционных материалов. Для обеззараживания жидкости могут быть использованы УФ, ЭМП-излучатели. В качестве тонкостенных перегородок, разделяющие жидкости в емкостях могут быть использованы тонкие диэлектрические пленки из полипропилена, фторопласта и т.п.