УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ СРЕДЫ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Полезная модель относится к насыщению различных газовых, жидких, гелеобразных, твердых, в том числе порошкообразных, и смешанных сред ингредиентами, выделяемыми вегетирующими растениями, и может быть использована для улучшения экологии офисов, жилищ, водоемов, а также в пищевой промышленности, фармацевтике, рыбном и сельском хозяйстве, в том числе для улучшения качества воздуха в помещениях, для приготовления напитков, пищевых продуктов и добавок, лекарств, парфюмерно-косметических продуктов, для ингаляций, приема ванн, повышения устойчивости и продуктивности рыб, других полезных животных и микроорганизмов, а также для приготовления средств обработки растений.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известны способы и устройства для изменения свойств воды, жидкостей и других веществ, включающие этапы очистки, подачи, закачивания (газирования под давлением) или пропускания сквозь них воздуха и иных газов (Gahrns H.-H. Tehcniche Beluftung Steigert Effectivitat der Forellenproduktion (Использование аэрации водоемов для выращивания форели) [1]; Z.Binnenfischerei DDR, 1988, t.35, №6, s.209-214 [1]; Kindschi G.A. Notes on two feed types and methods for steelhead trout production (Использование двух типов кормов и методов кормления радужной форели) [2]; Program. Fish-Cuturist, 1984, t.46, №1, p.44-47 [2]; Rummler F., Pfeifer M. Erste Versuche zur K (1-2) - Produktion in einer Anlage mit Sauerstoffbegasung und Rundbecken. (Первые опыты по выращиванию годовалых и двухгодовалых карпов в обогащенных кислородом круглых бассейнах) Z.Binnenfischerei DDR, 1987, t.34, №6, s.179-185 [3]).
Недостатком подобных устройств является слабое комплексное воздействие, вызванное ограниченностью набора действующих веществ, и безвозвратное (естественно не возобновляемое) использование некоторых важных компонентов (например, кислорода), наполнителей и материалов фильтров и т.п.
Наиболее близким к предложенному является устройство для реализации способа обработки жидкой среды, включающий пропускание через нее потока кислородсодержащей газообразной среды, предварительно насыщенный фитоэкскретами вегетирующих или срезанных растений, при этом насыщение газообразной среды фитоэкскретами растений осуществляют путем пропускания потока упомянутой среды через камеру с растениями, выделяющими фитоэкскреты. Перед насыщением фитоэкскретами растений газообразную среду очищают от вредных примесей путем пропускания потока упомянутой среды через дополнительную камеру с вегетирующими и/или срезанными растениями, поглощающими соответствующие вредные примеси. Для усиления выделения фитоэкскретов растения подвергают тепловому и/или световому и/или звуковому и/или электромагнитному воздействию. Устройство для обработки жидкой среды, содержащее средство нагнетания газообразной среды с нагнетающим и всасывающим патрубками, по меньшей мере, один резервуар для жидкой среды, по меньшей мере, одну камеру с растениями, выделяющими фитоэкскреты, при этом нагнетающий патрубок упомянутого средства соединен с резервуаром для жидкой среды, а всасывающий патрубок - с камерой с растениями, выделяющими фитоэкскреты. Устройство снабжено по меньшей мере одной соответствующей камерой с растениями, поглощающими примеси, соединенной с камерой с растениями, выделяющими фитоэкскреты. Камеры для растений и резервуары для жидкой среды оборудованы приспособлениями для регулирования по меньшей мере одного из режимов: водного, газового, пищевого, светового, а также для по меньшей мере одного вида обработки растений: химической, звуковой, световой, электромагнитной (EA 010104, опуб. 30.06.2008).
Недостатком данного устройства является ограниченные возможности теплового, светового и электромагнитного воздействий в регулировании выделения фитоэкскретов вегетирующими растениями.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Техническим результатом настоящей полезной модели является значительное повышение выделения фитоэкскретов растениями, а также, при необходимости, поддержание высокой интенсивности данного процесса при последующем снижении уровня воздействия стимулирующими факторами внешней среды.
Технический результат достигается устройством для обработки среды, содержащим камеру для растений, средство нагнетания газообразной среды трубопровод для подсоединения камеры к указанному средств со стороны всасывания, причем со стороны нагнетания указанное средство сообщено по меньшей мере с одним вместилищем обрабатываемой среды, которое согласно изобретению снабжено трубопроводом для подсоединения камеры также к указанному средству со стороны нагнетания. Это позволяет создавать в камере с растениями не только разрежение, но и избыточное давление и повышать за счет этого выделение фитоэкскретов.
Кроме того, устройство может быть снабжено второй камерой для растений, поглощающих вредные вещества, соединенной трубопроводами с первой камерой и с указанным средством со стороны нагнетания.
При этом вместилище обрабатываемой среды может представлять собой резервуар или помещение.
В основу полезной модели легла идея насытить газообразные, жидкие, твердые и смешанные среды не только кислородом, но и другими полезными веществами, выделяемыми растениями.
В процессе экспериментов, было установлено, что насыщаемая среда приобретает полезные свойства, присущие веществами, выделяемым растениями.
Фитоэкскреты представляют собой конечные продукты обмена веществ, выделяемые растением наружу. У растений в экскреции участвуют специальные железки и поверхность клеток, а процесс экскреции происходит посредством пассивного смыва осадками и, главным образом, испарениями.
10
16
Среди фитоэкскретов, главным образом, преобладают терпеноиды. Терпеноидами называются природные углеводороды состава CH и их многочисленные кислородные производные (спирты, альдегиды, кетоны, кислоты, окиси и др.). Они содержатся, главным образом, в эфирных маслах цветов, листьев, хвои, плодов растений, в различных природных смолах (бальзамах) деревьев хвойных пород (сосны, пихты, кедра, ели и др.).
Терпеноиды отличаются от других органических соединений такого же состава склонностью к изомерации, циклизации и полимеризации, которые протекают часто даже в очень мягких условиях (пониженной температуре, разбавление и т.п.).
10
16
15
24
20
32
30
48
40
64
10
16
В этом большом классе природных соединений различают монотерпены (CH), секвитерпены (CH), дитерпены (CH), тритерпены (CH), тетратерпены (CH) и политерпены (CH). Эти многочисленные группы соединений практически обнаружены во всех тканях и лекарственных растениях. Они содержатся в эфирных маслах (содержат монотерпены и секвитерпены), в горечах (в основном, секвитерпеновые лактоны); смолах и бальзамах (содержат дитерпены).
Терпеновые соединения являются активными участниками обменных процессов, протекающих в растительном организме, о чем свидетельствует их высокая реакционная способность. Некоторые терпеноиды регулируют активность генов растений и обладают хроматофорной системой, могут поглощать лучистую энергию, участвовать в фотохимических реакциях. Углеродные цепи отдельных терпеноидов являются ключевыми промежуточными продуктами на пути биосинтеза таких биологически активных веществ, как стероидные гормоны, ферменты, антиокислители, витамины Д, Е, К, желчные кислоты.
У терпеновых соединений, выделенных из растений, выявлен широкий спектр биологического действия, в своем большинстве они малотоксичны и им не свойственно узкоспецифическое действие - потенциал биологического влияния их распределяется равномерно среди различных систем и органов.
С терпеновыми соединениями связывают фитонцидную активность эфирных масел многих растений природной флоры различных регионов мира. Многие из этих веществ губительно действуют на разнообразную грамположительную и грамотрицательную микрофлору, некоторые виды грибов, простейших, а также вирусы.
Поэтому в настоящее время, на фоне возросшей устойчивости к антибиотикам возбудителей гнойных инфекции и доминирующей значимостью условно-патогенной микрофлоры, использование природных терпеноидов приобретает особую значимость.
Под газообразной средой в соответствии с настоящим изобретением, следует понимать любую газообразную среду, например, воздух, промышленно поставляемый кислород или любую газообразную смесь с кислородом, углекислый газ, а также вещества, находящиеся в газообразном состоянии, например, водяной пар.
Под жидкой средой понимается любая жидкая среда: вода и водные среды, например, для выращивания рыб, водные или водно-спиртовые растворы, эмульсии, суспензии, желеобразные вещества, жидкие косметические средства в виде лосьонов или кремов, детское питание, пюре, напитки и т.п.
Под твердой средой понимается любая твердая среда: порошки, гранулы, сухие питательные смеси, сорбенты и т.п.
Под кислородсодержащей газообразной средой в соответствии с настоящим изобретением, следует понимать любую газообразную среду, например, воздух, промышленно поставляемый кислород или любую газообразную смесь с кислородом, углекислый газ, а также вещества, находящиеся в газообразном состоянии, например, водяной пар, которая может быть использована для насыщения различных сред (см. выше) фитоэкскретами.
Отбор фитоэкскретов может быть осуществлен как путем прокачки кислородсодержащей среды через эту замкнутую камеру, так и путем откачки существующей в камере газообразной среды.
Для получения более чистой газообразной кислородсодержащей среды, лучше ее перед насыщением очистить путем пропускания потока упомянутой среды через дополнительную камеру с растениями, поглощающими соответствующие вредные примеси. Например, для очистки хорошо использовать следующие растения:
От бензола (исходного материала для многих видов синтетической смолы, канцерогена) - аглаонема, хлорофитум, хризантемы, драцена, эпипремнум, гербера, сансевиерия, спатифиллум;
От трихлорэтилена (пахнущей хлороформом бесцветной жидкости, которая содержится в лаке и клее, канцероген) - хамедорея, хризантемы, драцена, эпипремнум, фикус Бенжамина, гербера, плющ, сансевиерия, спатифиллум;
От формальдегида (исходного материала для искусственных смол, клеевой основы для крепежных плит, канцероген) - нефролепис, маргаритка, драцена, хамедорея, фикус Бенжамина, плющ, спатифиллум, шеффлера, диффенбахия;
От ксилола и толуола (используются в полимерных покрытиях) - диффенбахия, нефролепис, антуриум, фикус Бенжамина;
От аммиака (канцерогенная составляющая многочисленных азотсодержащих промышленных веществ) - антуриум, хризантема кустовая, маранта, фикус Бенжамина, драцена, азалия.
Для регулирования состава и количества поглощаемых и выделяемых растениями веществ можно оказывать дополнительное воздействие как на жидкую и газообразные среды, так и на растения. На них можно воздействовать как известными способами: теплом, электромагнитным излучением, светом или звуком, так и переменным атмосферным давлением.
В предложенном устройстве для этого предусмотрены специальные приспособления для регулирования режимов атмосферного давления, а также иной обработки растений.
ПЕРЕЧЕНЬ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 изображено предложенное устройство, общий вид.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЕ ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Устройство для обработки среды на примере жидкой среды выполнено следующим образом.
Вакуумнасос-компрессор 1 газопроводящими трубками 2 соединен со стороны всасывания с камерами 3 для группы растений 4, поглощающих из кислородсодержащей газообразной среды вредные вещества, и камерами 5, наполненными растениями 6, насыщающими воздух фитоэкскретами (терпентоидами), а также, со стороны нагнетания - с резервуарами 7 и 8 для насыщения фитоэкскретами жидкой среды (воды, жидкостей и других жидких веществ) 9, а также с приспособлениями 10 и 11 для сбора (конденсации) и накопления 12 полезных ингредиентов. При этом камеры 3, 5 для растений и резервуары 1, 8 оборудованы приспособлениями 13 для регулирования температурного, светового и иных режимов, а также запорными кранами и иной арматурой 14, а также выпускными устройствами для обработки воздушной и других сред 15.
Со стороны нагнетания вакуумнасос-компрессор 1 соединен газопроводящими трубками 16 с камерами 3 и 5.
Устройство работает следующим образом. Сначала кислородсодержащая газообразная среда подается в камеру 3, наполненную вегетирующими (интактными) растениями 4, поглощающими из воздуха вредные вещества (бензолы, фенолы, окись углерода и т.п.), где вакуумнасосом-компрессором 1 создается избыточное атмосферное давление, затем, через воздухопроводящие трубки 2 воздушная смесь подается в камеру 5, наполненную вегетирующими (интактными) или специально подготовленными (например, надрезанными) растениями 6, где вакуумнасосом-компрессором 1 создается разрежение воздуха или избыточное давление воздуха и происходит его насыщение фитоэкскретами. После этого, с помощью вакуумнасоса-компрессора 1 воздушная смесь подается к выпускным устройствам 15 для обработки воздушной и других сред и/или в резервуары 7 и 8, где ее пропускают под разным давлением через воду, жидкости и/или иные вещества и, таким образом, насыщают их указанными полезными фитоэкскретами, которые также собирают с помощью конденсаторов (охладителей) 10 и накапливают в специальных емкостях под давлением 11 для последующего использования.
Пример 1.
С помощью описанного устройства осуществляли конденсацию фитоэкскретов из воздушной смеси из камеры с растениями мирта (Myrtus communis L.):
- при ежедневном периодическом понижении давления в течение первых 4 дней продолжительностью 8 часов от 1,0 до 0,5 атм с частотой до 12 раз в час и повышением температуры до +35C;
* - с 5-го дня при постоянном нормальном давлении и температуре;
** - с 5-го дня при нормальной температуре и периодическом понижении давления от 1 атм до 0,8 атм периодичностью 6 раз в час в течение 8 часов.
При этом проведенные эксперименты показали, что под воздействием пониженного атмосферного давления и повышенной температуры воздуха объем конденсата, а значит и количество выделенных растениями экскретов увеличилось более, чем на 300% (см. таблицу 1). При возвращении внешних условий среды к нормальным, выделение конденсируемых фитоэкскретов через 3-4 суток оставалось выше исходного на 50%. Однако в варианте с сохранением периодических воздействий небольшого разрежения выделение конденсируемых фитоэкскретов оставалось на уровне 250-300% от исходного состояния.
Таким образом, воздействие на растения пониженного атмосферного давления значительно активизирует выделение конденсируемых (вода, терпеноиды) фитоэкскретов.
Пример 2.
С помощью описанного устройства осуществляли определение количества терпеноидов из воздушной смеси из камеры с растениями мирта (Myrtus communis L.):
- при ежедневном периодическом понижении давления в течение первых 4 дней продолжительностью 8 часов от 1,0 до 0,5 атм с частотой до 12 раз в час и повышением температуры до +35C;
- * - с 5 дня при постоянном нормальном давлении и температуре:
- ** - с 5 дня при нормальной температуре и периодическом понижении давления от 1 атм до 0,8 атм периодичностью 6 раз в час в течение 8 часов.
При этом проведенные эксперименты показали, что под воздействием пониженного атмосферного давления и повышенной температуры воздуха количество выделенных терпеноидов увеличилось более, чем на 500% (см. таблицу 2). При возвращении внешних условий среды к нормальным, выделение терпеноидов через 3-4 суток оставалось выше исходного на 25%. Однако в варианте с сохранением периодических воздействий небольшого разрежения выделение конденсируемых фитоэкскретов оставалось на уровне до 400% от исходного состояния.
Таким образом, воздействие на растения мирта пониженного атмосферного давления значительно активизирует выделение терпеноидов.
Пример 3.
С помощью описанного устройства осуществляли измерения поглощения углекислого газа из воздушной смеси из камеры с растениями мирта (Myrtus communis L.) - при ежедневном периодическом повышении давления в течение 8 часов от 1,0 атм до 1,2 атм с частотой до 12 раз в час.
При этом (см. Таблицу 3) проведенные эксперименты показали, что под воздействием повышенного атмосферного давления поглощение растениями Мирта углекислого газа увеличивается более, чем на 40%. Соответственно увеличивается и выделение кислорода.
Таблица 1
Влияние искусственного периодического понижения давления окружающего воздуха на интенсивность конденсации фитоэкскретов растений мирта
Дни эксперимента
Интенсивность конденсации *
Интенсивность конденсации **
(с 5-х суток без поддерживающего выделение искусственного понижения давления) Перед началом /в конце обработки, г/час/дм<sup>2</sup>
Перед началом /в конце обработки, г/час/дм<sup>2</sup>
1
1,2/5,1
1,2/5,1
2
3,8/7,7
3,8/6,7
3
4,1/8,5
4,1/7,5
4
4,1/8,4
4,1/7,4
5
3,5
3,5/4,5
6
2,4
3,4/4,5
7
1,8
3,5/4,5
Примечание:
- Различия существенны по 1-му критерию Стьюдента (95% уровень значимости).
Таблица 2
Влияние искусственного периодического понижения давления окружающего воздуха на интенсивность выделения терпеноидов растениями мирта
Дни эксперимента
Интенсивность выделения терпеноидов*
Интенсивность выделения терпеноидов**
контроль (с 5 суток без поддерживающего выделение искусственного понижения давления) Перед началом /в конце дневной обработки, мг/час/дм<sup>2</sup>
Перед началом /в конце дневной обработки, мг/час/ дм<sup>2</sup>
1
8/29
8/29
2
15/37
15/37
3
19/45
19/45
4
20/47
20/47
5
15
19/32
6
14
19/28
7
10
19/29
Примечание:
- Различия существенны по 1-му критерию Стьюдента (95% уровень значимости).
Таблица 3
Влияние искусственного периодического повышения давления окружающего воздуха на интенсивность поглощения CO<sub>2</sub> растениями мирта
Дни эксперимента
Интенсивность фотосинтеза*
Интенсивность фотосинтеза **
при нормальном давлении и
при повышенном (+0,2 атм) давлении воздуха
температуре воздуха (+25С)
мг/час/дм<sup>2</sup>
мг/час/дм<sup>2</sup>
1
7,2
9,5
2
7,0
9,7
3
7,4
10,5
4
6,9
10,1
5
7,1
10,4
6
7,2
10,6
7
6,8
10,0
Примечание: Различия существенны по 1-му критерию Стьюдента (95% уровень значимости).