Способ промышленного производства минеральной лечебно-столовой гидрокарбонатной магниево-кальциевой железистой марциальной воды

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу промышленного производства минеральной лечебно-столовой гидрокарбонатной магниево-кальциевой железистой марциальной воды. Осуществляют забора минеральной воды из источника, затем ее стабилизируют хеллатными соединениями с Fe²⁺, получаемыми в результате добавления смеси 0,65 г лимонной кислоты и 0,35 г аскорбиновой кислоты на 1 литр минеральной воды при содержании Fe²⁺ в пределах 45-60 мг/л или смеси 1,3 г лимонной кислоты и 0,7 г аскорбиновой кислоты на 1 литр минеральной воды при содержании Fe²⁺ более 60 мг/л, затем минеральную воду разливают во флаконы, их плотно укупоривают и обрабатывают укупоренные флаконы горячим паром под давлением 0,8 атм в течение 30 минут. Способ, описанный выше, обеспечивает возможность сохранить лечебные свойства воды после добычи из скважины на более длительный срок хранения после розлива в бутылки. 2 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к способам сохранения состава и свойств минеральных вод железистых типов после их добычи.

Известны различные способы стабилизации жидкостей.

Например, известна "Фармацевтическая композиция", патент RU 2075310,1997 г. Фармацевтическая композиция содержит АСЕ-ингибитор и кислотный стабилизатор и отличается тем, что в качестве стабилизатора содержит донор HCl при массовом соотношении АСЕ-ингибитор : донор HCl 2,5:1-1:7.

Однако данный стабилизатор очевидно не может быть применен в отношении минеральной воды. Использование "Фармацевтической композиции" позволяет получить высокочистую воду для профилактики и лечения нарушений гомеостаза, но лишает воду всех полезных минеральных включений и ослабляет ее терапевтическое действие. Известен способ получения высокочистой целебной питьевой воды "Божья роса", описанный в заявке на изобретение RU 96106276/14, 1998 г. Способ включает последовательно стадии удаления нерастворенных механических примесей, удаления хлора, удаления металлов, умягчения, удаления органики, деминерализации, обеззараживания при помощи УФ-облучения, замораживания, оттаивания и сбора талой воды и отличается тем, что после стадии удаления нерастворенных механических примесей осуществляется стадия дегазации, а после деминерализации - стадия дистилляции, причем замораживание проводят в высокоскоростном режиме путем мелкодисперсного распыления воды над поверхностью жидкого кислорода. Данный способ хотя и позволяет получить высокочистую воду для профилактики и лечения нарушений гомеостаза, но лишает воду всех полезных минеральных включений и ослабляет ее терапевтическое действие.

Известен "Способ сохранения состава и свойств нестойких минеральных вод после их добычи", патент RU 2154485, 2000 г.

Согласно этому патенту способ включает забор нестойкой минеральной воды типа "Нафтуся" из источника, ее фильтрацию, порционирование, стабилизирующее воздействие и герметизацию порций минеральной воды, при этом в качестве стабилизирующего воздействия используют процесс замораживания минеральной воды, который завершают в течение 1 ч с момента забора ее из источника до температуры от -10 до -12°С со скоростью от 1 до 20 см/ч в проходной холодильной камере. Данный способ имеет существенные недостатки: стабилизация, основанная на принципе замораживания, не может быть применена к слабоминерализованным железистым водам, так как закисное железо Fe²⁺ превращается при этом в окись железа Fe³⁺, т.е. в ржавчину, не имеющую лечебного воздействия; процедура фильтрации удаляет из воды органику - основной лечебный элемент минеральной воды; способ является достаточно дорогостоящим и длительным по времени.

Таким образом, описанный выше способ совершенно не пригоден для стабилизации слабоминерализованных железистых типов вод, так как лишает их основных лечебных свойств.

Наиболее близким аналогом является патент «Способ сохранения состава и свойств минеральных вод железистых типов после их добычи» (RU 2215451, опубл. 10.11.2003), в котором автор предлагает стабилизировать железистую минеральную воду аскорбиновой или лимонной кислотами из расчета 0,3 до 3,0 частей кислоты к одной части содержащегося в воде двухвалентного железа при температуре воды 5±1°С. Завершение процесса стабилизации происходит при розливе воды до краев горлышка тары «под крышку» до полного вытеснения воздуха перед окончательной герметизацией тары. Недостатки данного метода - дополнительные затраты холодового агента и срок годности 4 месяца, что недостаточно для розничной торговли. Кроме того, в прототипе предлагается воду разливать в бутылки под самое горлышко, а это труднодостижимый результат в условиях промышленного производства.

Задачей изобретения является разработка такого способа стабилизации минеральных железистых вод, который сохранял бы их состав и все лечебные свойства, при этом он должен быть достаточно дешев и прост в реализации.

Техническим результатом изобретения возможность сохранить лечебные свойства воды после добычи из скважины на более длительный срок хранения после розлива в бутылки. Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ промышленного производства минеральной лечебно-столовой гидрокарбонатной магниево-кальциевой железистой марциальной воды, включающий забор минеральной воды из источника, стабилизирующее воздействие на воду с помощью аскорбиновой и лимонной кислоты, отличающийся тем, что сразу после добычи воды из скважины вносят смесь лимонной и аскорбиновой кислот в соотношении 0,65:0,35 на 1 литр минеральной воды при содержании Fe²⁺ в пределах 45-60 мг/л, а в минеральные воды с содержанием Fe²⁺ более 60 мг/л добавляют смесь в количественном соотношении лимонной и аскорбиновой кислот 1,3:0,7 на 1 литр, соответственно, а получаемые в результате добавления смеси стойкие хеллатные соединения с Fe²⁺ используют как стабилизаторы при последующем розливе в бутылки, который ведут обработкой плотно укупоренных флаконов с железистой минеральной водой горячим паром под давлением 0,8 атм в течение 30 минут.

Осуществление изобретения

Источники "Марциальной воды" были открыты в 1714 г., расположены в 45 км от г. Петрозаводска. На месте минеральных источников открыт санаторий "Марциальные воды", а ООО «Санаторий Дворцы» имеет квоту на один кубический метр воды в сутки (договор поставки подземных минеральных вод от 07.11.2014 г.). Главная ценность "Марциальной воды" заключается в том, что вода содержит активное двухвалентное железо в высокой концентрации, достигающей 125 мг на литр и богатый минеральный состав. Однако из-за описанной выше проблемы промышленный розлив "Марциальной воды" до сих пор не ведется, в то время, как предлагаемый способ позволяет решить эту задачу на практике. Были наработаны лабораторные серии продукта, на которых проводились испытания по определению срока годности данной воды в условиях «ускоренного старения» при высоких температурах и в естественных условиях, на всех этапах исследования получены положительные результаты по химическому и микробиологическому составу, что позволяет данную воду выпускать в промышленных условиях.

Для розлива используется традиционное для данной отрасли промышленное оборудование.

Предложенный способ позволяет разливать минеральную воду промышленным способом, сохраняя при этом все свойства и качества воды, в подтверждение чего получено Бальнеологическое заключение Российского научного центра восстановительной медицины и курортологии Министерства здравоохранения РФ от 30.09.2011 г. 14/723. На бальнеологическую экспертизу направлялась вода из Марциального источника № 3 с содержанием железа 60 мг/дм³. Предлагаемый способ также пригоден как для трех остальных действующих Марциальных источников 1, 2, 4, так и для любых других железистых типов минеральных вод.

Железистые минеральные воды широко применяются для профилактики и лечения легких форм заболеваний крови, а также сердечно-сосудистых заболеваниях. Предложенный способ позволяет не только использовать минеральную воду по месту добычи, но и доставлять воду в другие регионы без утраты лечебных свойств и более длительным сроком годности.

Новизна способа сохранения лечебных свойств железистой марциальной воды заключается в том, что используется смесь лимонной и аскорбиновой кислот в соотношении 65:35 в количестве 0,65:0,35 на 1 литр минеральной воды при содержании Fe²⁺ в пределах 45-60 мг/л, в минеральные воды с содержанием Fe²⁺ более 60 мг/л добавляют смесь в количестве 1,3:0,7 на 1 литр. Смесь добавляется сразу после добычи воды из скважины. В результате добавления смеси образуются стойкие хеллатные соединения с Fe²⁺, что позволяет сохранить лечебные свойства минеральной воды, плюс аскорбиновая кислота положительно влияет на усвоение железа организмом (является проводником).

Обработка плотно укупоренных флаконов с железистой минеральной водой горячим паром под давлением 0,8 атм в течение 30 минут.

Данный способ способствует уничтожению живых микроорганизмов и их спор, что позволяет значительно увеличить срок годности укупоренной марциальной воды в несколько раз (с 4 до 18 месяцев) при комнатной температуре, т.е. не требуется специальных условий для хранения и транспортирования готового продукта, что значительно снижает себестоимость продукта.

Аскорбиновая кислота усиливает всасывание Fe²⁺, что способствует уменьшению побочных эффектов.

Лимонная кислота образует стойкие хеллатные соединения с железом, что предотвращает переход Fe²⁺ в Fe³⁺.

Совместное введение в воду аскорбиновой и лимонной кислот позволяет предотвратить окисление железа, а именно образования ржавчины, при этом уменьшить побочные эффекты с сохранением природных лечебных свойств марциальной воды. Стерилизация горячим паром предотвращает возможный рост микроорганизмов, что значительно увеличивает срок годности готового продукта. Проведенные исследования в условиях "ускоренного старения" при высоких температурах показали, что минеральный состав марциальной воды остается стабильным и не наблюдается роста микроорганизмов.

Проводился эксперимент по ускоренному старению при высоких температурах. В эксперименте участвовало 2 партии флаконов с марциальной водой: 1) прошедшие стерилизацию; 2) без стерилизации. Взятие проб осуществляли каждые 12 дней эксперимента, что соответствует 6 месяцем хранения в естественных условиях. Пробы воды проверяли по следующим показателям: органолептический контроль, химический состав (Fe²⁺, кальций, магний, нитраты, нитриты) и микробиологические показатели. Результаты микробиологических исследований представлены в таблице.

Примечание: НД на методы исследований:

1) P. aeruginosa, БГКП (колиформы), КМАФАнМ - Инструкция № 072-0210 от 19.03.2010.

2) БГКП (колиформы) фекальные - ГОСТ 18963-73.

ВЫВОД: Минеральная железистая вода с добавлением стабилизатора после стерилизации сохраняет свои природные и лечебные свойства и пригодна для применения в течение 18 месяцев.

Причины подбора смеси лимонной и аскорбиновой кислот в соотношении 65:35 в количестве 0,65:0,35 на 1 литр минеральной воды при содержании Fe²⁺ в пределах 45-60 мг/л, в минеральные воды с содержанием Fe²⁺ более 60 мг/л добавляют смесь в количестве 1,3:0,7 на 1 литр.

Подбор стабилизатора для минеральной воды с содержанием Fe²⁺ в пределах 45-60 мг/л.

Стояла задача сохранить Fe²⁺ в неизменном виде, т.к. в течение короткого времени под действием кислорода воздуха происходит окисление до Fe³⁺, в результате чего изменяется цвет (становится ржавый), выпадает заметный глазу осадок и минеральная вода теряет свои лечебные свойства.

В качестве стабилизаторов минеральной воды можно использовать лимонную или аскорбиновую кислоту.

Лимонная кислота - является консервантом, в сочетании с двухвалентным железом образует стойкие хеллатные соединения.

Аскорбиновая кислота - замедляет окисление в несколько раз, что увеличивает срок хранения воды, также стимулирует всасывание железа, что приводит к снижению побочных эффектов, плюс дополнительное обогащение минеральной воды витамином С.

Опыт 1. Поэтому в ходе эксперимента было принято решение использовать смесь лимонной и аскорбиновой кислот. В ходе предварительных экспериментов были отобраны следующие смеси, которые представляли для нас интерес.

Смеси добавляли к минеральной воде с содержанием Fe²⁺ 55,86±2,79 мг/л.

Визуальные результаты таблицы отражены на диаграмме Фиг. 1.

Оценку проводили по следующим показателям:

1. Визуальный контроль (цвет, прозрачность, наличие осадка).

2. Содержание двухвалентного железа (ПНД Ф 14.1:2,50-96).

В ходе эксперимента (см. Фиг. 1) неожиданно было обнаружено, что максимум наблюдался при добавлении смеси № 7 (0,65:0,35), а также при № 8 и 9, но это вело к понижению рН минеральной воды. Поэтому использование смесей № 8 и 9 не целесообразно. Последующее изучение минеральной железистой воды проводили в присутствии смеси № 7.

При добавлении смесей № 1-6 наблюдалось выпадение осадка, либо помутнение, вода приобретала ржавый цвет, что связано с окислением Fe²⁺ до Fe³⁺.

Опыт 2. Объект изучения - минеральная вода с содержанием Fe²⁺ 85,47±4,28 мг/л. В ходе ряда предварительных экспериментов были выбраны следующие варианты смесей лимонной и аскорбиновой кислот:

Визуальные результаты таблицы отражены на диаграмме Фиг. 2.

Оценку проводили по следующим показателям:

1. Визуальный контроль (цвет, прозрачность, наличие осадка).

2. Содержание двухвалентного железа (ПНД Ф 14.1:2,50-96).

В ходе эксперимента неожиданно было обнаружено, что максимум наблюдался при добавлении смеси № 8 (1,30:0,70), а также при № 9, 10 и 11, но это вело к понижению рН минеральной воды. Поэтому использование смесей № 9, 10 и 11 нецелесообразно. Последующее изучение минеральной железистой воды проводили в присутствии смеси № 8.

При добавлении смесей № 1-7 наблюдалось выпадение осадка, либо помутнение, вода приобретала ржавый цвет, что связано с окислением Fe²⁺ до Fe³⁺.

Полученная минеральная вода согласно заявленному способу обладает всеми стандартами качества и безопасности питьевой воды, что подтверждено свидетельством государственной регистрации RU.77.99.19.006.E.000964.03.16 от 01.03.2016 на продукцию «вода минеральная питьевая лечебно-столовая "Марциальная вода. Дворцы" негазированная», которое получено заявителем.

Способ промышленного производства минеральной лечебно-столовой гидрокарбонатной магниево-кальциевой железистой марциальной воды, включающий забор минеральной воды из источника, ее стабилизацию хеллатными соединениями с Fe²⁺, получаемыми в результате добавления смеси 0,65 г лимонной кислоты и 0,35 г аскорбиновой кислоты на 1 литр минеральной воды при содержании Fe²⁺ в пределах 45-60 мг/л или смеси 1,3 г лимонной кислоты и 0,7 г аскорбиновой кислоты на 1 литр минеральной воды при содержании Fe²⁺ более 60 мг/л, затем розлив минеральной воды во флаконы, их плотное укупоривание с последующей обработкой укупоренных флаконов горячим паром под давлением 0,8 атм в течение 30 минут.