CN101250012A - 一种冰川水及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种冰川水的处理方法，该方法是将天然的冰川水经前处理单元A，超滤单元B，吸附纳滤单元C，反渗透单元D，电脱盐单元E和后处理单元F等步骤，使冰川水的组成成分得到改善，同时去除冰川水中的无益物质及有害微生物、细菌等。经过处理的冰川水富含各种对人体具有医疗、保健和美容作用的矿物质、微量元素、有机质，故可用作生产食品、化妆品、保健品和医药领域的原料。
Description
技术领域
本发明属于精细化工领域，特别涉及一种冰川水及处理方法和应用。
背景技术
冰川水系高海拔和高纬度特有的现象。需要几万年甚至几千万年的气候变迁和运动才能，形成的冰川，融化成液态的水，即为冰川水。在地球上主要分布在三个地区，即地球的三极：南极、北极和第三极。南北极主要是由于高纬度形成的冰川，而第三极主要是由高海拔形成的冰川。冰川水具有如下特点：
1)因其处在人口密度极低，环境特点特殊的条件下，污染非常少，几乎没有致病菌；
2)冰川水中含有的氘、氚的含量远远低于普通的水，这对生物的生长尤为重要。现在的试验说明：如果小白鼠引用高含量的氘、氚水，一个星期就会死亡。普通水可以培育万物，但氘、氚重水不能使种子发芽，冰川水的种子发芽率要高于普通水。总之，重水对生物的影响非常的大。
3)冰川水的氢键键合的分子水的键和度小。大家都知道，氢键是一种介于化学健力和分子间作用力大小之间的一种物理键力。也就是说，化学键是一种非常强的化学力，破坏它需要很高的能量。而分子间力是非常微弱的，近乎为零，破坏它几乎不需要太多的能量。在人的生长发育和利用中，所利用的食物和水必须通过化学的方式——消化才可以进入血液才能被人体利用，这些都是化学键力的结果。而人们的呼吸仅仅需要物理的方式，吸入空气就可以直接用于血液循环，供人体使用。人体皮肤对水的吸收也是如此。普通水中的氢键键合度远远高于冰川水。前面说过，氢键越容易破坏氢键，形成小分子的能量越小。越容易透过皮肤和粘膜，被人体吸收。所以，冰川水针对于普通水来说，更容易吸收。有人将这部分称之为“纳米分子团”，也是不无道理的。冰川水由于活性比普通水的活性高，更容易结合自由基，从而钝化自由基，肆意减少自由基对人体的伤害。
4)冰川水几乎含有人体所需地全部矿物质元素。包括钙、镁、磷。氯、钠等常量元素和铁、铜、锂、钼、锰、锌、锗等微量元素。是迄今为止地球单一天然食物中矿物质元素最为齐全的种类。然而。人体的最外层皮肤没有血管，很多营养成份不能到达皮肤，或者和婴儿时期比的营养成份下降很大，使皮肤造成严重的营养不良，甚至老化。更为神奇的是，很多冰川水中的营养成分比例，与人体体液具有惊人的一致。更加诠释了“天人合一”的古老的哲学观。
我国的许多高山大川都有这样的冰川存在。然而有的冰川水里面含有例如铬、镉、砷等重金属、一些致病的微生物和虫卵等对人体有害的物质存在。如何即能保证冰川水中的有益物质，又能去除对人体无益的物质的问题摆在大家的面前。
本发明所阐述的工艺解决了冰川水的这些问题。
发明内容
本发明的目的是在于提供一种处理冰川水的处理方法。
本发明的另一目的是本发明的冰川水也可以用于食品领域
本发明的另一目的是本发明的冰川水也可以用于化妆品领域
本发明的另一目的是本发明的冰川水也可以用于保健品领域。
本发明的另一目的是本发明的冰川水也可以用于医药领域。
本发明所采用的冰川水可以是南北极的未融化的冰川，也可以是融化了冰川湖泊的水；也可以是高山大川的未融化的冰川；也可以是融化了冰川流水、通过地表渗透的渗透水等、以及冰川水形成的冰川淡水湖泊；也可以是由经年累月的冰川水融化挥发形成的盐水湖泊的水。
本发明的冰川水处理方法，包括以下工艺步骤：
1、开采的冰川冰或冰川水进入前处理单元A，经过前处理单元A后，根据检测结果，可以进入超滤单元B，吸附纳滤单元C，反渗透单元D，电脱盐单元E和后处理单元F中的任意一组或几组，得到一种或几种冰川水原料；本发明的前处理单元A：该单元的目的是初步去除水或冰中的沙土，病菌、虫卵和悬浮物等。其工艺流程见附图2-A。流程如下：
进入处理设备组2的处理冰川水，实现预定目标。
本单元的处理设备组2分别包括，加热工序、砂滤工序、消毒工序等。本单元的加热工序可采用常规加热和微波加热，也可以复合使用，加热温度在不大于100℃(常压液相)，最佳为不大于75℃。加热后温度降至4-55℃，最佳是12-45℃。并在以后的工艺中保持此温度。
本单元的砂滤工序可以使用常规的石英砂，也可以采用天然的原料，如麦饭石、玉石、天然沙石、天然矿泥等原料，也可以是人工合成的微球。本发明的滤层厚度在0.1mm～1.5m范围内，最佳在0.5mm～1m范围内。滤层介质粒径在10nm-1mm之间，最佳为50nm-0.05mm。冰川水中砂石含量为0-0.05％，最佳为0-0.0001％。
本单元的消毒工序可以是UV辐射、也可以是臭氧消毒、也可以是纳米TiO2消毒、也可以是高压消毒，也可以是以上工序复合使用。细菌总数为0-50个，最佳为0-10个。
2、冰川水进入超滤单元B，根据检测结果，可以进入吸附纳滤单元C，反渗透单元D，电脱盐单元E和后处理单元F中的任意一组或几组，得到一种或几种冰川水原料；
本发明的超微滤截取单元B：本单元目的是进一步去除水中的微粒、色素、细菌、病毒和大的有机质，并对有机质进行初步截留。其工艺流程见附图2-B。超微滤截取单元流程概述：进入超滤膜设备组4的超滤过的冰川水，实现预定目标。
本单元的发明特色是使用了超滤膜组，可以选择的对某一范围内有机质的分子量进行控制。一般为2-10组，最佳为2-6组
本单元采用的超微滤膜，可以是无机材料滤膜，有机高分子滤膜。本发明的无机材料主要是陶瓷膜，硅藻滤膜等。本发明的有机滤膜为聚烯烃类、聚砜类、尼龙类、纤维类、聚碳酸酯类等都可以应用。
本单元的超滤膜的直径在0.5nm-0.1mm之间，分散级数在1.00-80.00，最佳在1-45。
3、冰川水进入吸附纳滤单元C，根据检测结果，可以进入反渗透单元D，电脱盐单元E和后处理单元F中的任意一组或几组，得到一种或几种冰川水原料；
本发明的吸附纳滤单元C：本单元的目的是为了进一步截取有机质而设计的单元，进一步精确获得所需的冰川水和所需的有机质或无机质。其工艺流程见附图2-C。
本单元的发明特色是使用了吸附纳滤组，可以选择的对某一范围内有机质的分子量进行精确控制。吸附纳滤组一般为2-10组，最佳为2-6组。
本单元所采用的吸附纳滤材料，可以是活性碳、分子筛、有机树脂等。
4、冰川水进入反渗透单元D，根据检测结果，可以进入电脱盐单元E和后处理单元F中的任意一组或几组，得到一种或几种冰川水原料；
本发明的反渗透单元D：本单元的目的是通过有反渗透膜截取出高浓度的有机质或无机质溶液。通过反渗透膜的控制，可以使溶液中的甚至全部有机质截取出来。渗透通过的绝大部分是无机离子等。其工艺流程见附图2-D。
本单元的发明特色是使用了反渗透组，可以选择的对某一范围内无机质进行精确控制，且可以截留出很大部分的有机质。反渗透组一般为2-10组，最佳为2-6组。
本单元所采用的反渗透材料为通用的尼龙等高分子反渗透膜和陶瓷等无机膜。
5、冰川水进入电脱盐单元E，如果检测合格，可以进入后处理单元F；
本发明的电脱盐单元E：本单元目的是通过电压的控制，选择去除冰川水中的离子，得到一种或几种冰川水原料。
本发明可以有效去除砷、汞、镉等重金属离子，也可以去除冰川水中富含的铜、铬等元素。本单元的电脱盐是通过几组电脱盐设备的协同作用实现的。
一般为2-10组，最佳为2-6组。
6、上述步骤的冰川水原料，经过后处理单元F，即可生产出符合要求的冰川水。
本发明的后处理单元是营养补充设备组，和混合设备，然后分装。
本发明的营养补充剂，主要是微量元素、蛋白质、糖、多肽、氨基酸、植物提取液、DNA、RNA等，含量一般在0.00001-10g/L。
本发明的混合单元的水是来自于A、B、C、D、E单元制备的一种或几种水。然后分装，成为成品。
附图说明：
附图1冰川水的制备流程：字母代表说明：A前处理单元，B超滤单元，C吸附纳滤单元，D反渗透单元，E电脱盐单元，F后处理单元。
附图2冰川水的分单元制备流程：数字代号说明：1原料罐，2处理设备组，3前处理单元半成品储罐组；4超滤膜设备组，5超滤单元半成品储罐组；6吸附纳滤设备组，7吸附纳滤单元半成品储罐组；8反渗透设备组，9反渗透单元半成品储罐组；10电脱盐设备组，11电脱盐单元半成品储罐组；12后处理单元水储罐，13营养添加剂组，14混合设备，15、成品罐，16灌装。
具体实施例
下面通过一些具体实施例来说明对冰川水的改良效果，并对其在生产化妆品、保健品和医药等领域中的应用作具体说明。
发明实例1制备含有有机质分子量在15000-30000和30000-40000的冰川水，微量元素基本不变，重金属离子下降，达到化妆品标准称取来自青藏高原冰川水1kg，并测量溶解在水中的各种无机元素、微生物和有机质总量，数据如下(单位：毫克)：
无机元素：铁2.11铜1.22锌3.65钴0.01锰0.09铬19硒0.2碘0.11镍0.08氟0.01钼0.01钒0.03锡0.02硅6.66锶3.18硼1.68铷0.01镁10.2钠21.11钙19.88氯40溴0.2汞15铅72砷16硫7(检测方法：元素分析和原子吸收方法检测)
致病菌：无(检测方法：药品规范)；
固含量：500(检测方法：热失重法)
有机质总量360.66，分子量分布500～190000(检测方法：高效液相色谱-质谱联动)
称取上述冰川水1000kg，将冰川水用微波加热至温度45℃。然后以用100nm的麦饭石做砂滤层，厚度是50mm，用1小时流过砂石层，沉降2小时，得997.58kg水。然后用2组超滤膜，分别是截取大于150000分子量的硅藻膜，截取大于15000分子量的聚酰胺膜，经过此单元得到2种冰川水，即含有分子量小于等于15000分子量的有机质和微量元素的冰川水，788.88kg(该种冰川水直接进入反渗透单元)。含有分子量在15000-150000的有机质冰川水106.99kg进入吸附纳滤单元(2组吸附纳滤，吸附段分别是小于30000和大于40000分子量两种)，得到两种冰川水，即含分子量在15000-30000有机质的冰川水96.55kgA和含分子量在30000-40000的有机质的冰川水29.99kgB(这两种冰川水直接进入后处理单元存储罐，备用)。含有分子量小于等于15000分子量的有机质和微量元素的冰川水788.88kg进入反渗透单元(2组反渗透组，反渗透的控制段为200分子量和500分子量两种模组)，得到两种产品，分别是含有小于200分子量的冰川水750.11kgC，(该冰川水直接进入后处理单元存储罐，备用)。和含有分子量在200-500的冰川水32.22kg最终进入到电脱盐单元(5组电脱盐设备，电脱盐设备采用常规电脱盐设备，电压分别是200V，500V，750V，1000V，1750V)，所得31.99kg的冰川水D，最后进入后处理单元储罐，备用。
1)含有有机质分子量在15000-30000的冰川水：
A(96.55+C560+D20)kg
2)含有有机质分子量在30000-40000的冰川水：
B(29.99+C220+D10)kg
检测1)和2)的数据如下：
1)的检测数据：
无机元素：铁2.01铜1.11锌2.58钴0.01锰0.09铬1.21硒0.2碘0.11镍0.08氟0.01钼0.01钒0.01锡0.02硅5.35锶2.18硼1.68铷0.01镁2.27钠1.99钙1.43氯6.2溴0.01汞0.01铅0.03砷0.01硫1.01(检测方法：元素分析和原子吸收方法检测)
致病菌：无(检测方法：药品规范)；
固含量：0(检测方法：热失重法)
有机质总量为：99.8，分子量分布15000～30000(检测方法：高效液相色谱-质谱联动)
2)的检测数据
无机元素：铁2.08铜1.09锌2.69钴0.01锰0.08铬1.01硒0.2碘0.11镍0.08氟0.01钼0.01钒0.01锡0.02硅6.05锶2.25硼1.68铷0.01镁2.27钠1.37钙1.39氯5.91溴0.01汞0.01铅0.01砷0.01硫0.99(检测方法：元素分析和原子吸收方法检测)
致病菌：无(检测方法：药品规范)；
固含量：0(检测方法：热失重法)
有机质总量为：70.8，分子量分布30000～40000(检测方法：高效液相色谱-质谱联动)。结果符合设定数据。
实施例2
取实施例1制备的冰川水制备雪花膏，图于皮肤表面，28天后，皮肤更加细腻。
实施例3
取实施例1制备的冰川水直接喷于皮肤表面，28天后，皮肤更加亮泽，皮肤细纹明显减少。
实施例4
直接饮用取实施例4制备的冰川水，90天后，皮肤细腻。
实施例5
用实施例1制备的冰川水，冲泡茶水(西湖龙井)，茶味更浓、更香。与普通水相同条件下浸泡西湖龙井茶，冰川水的茶水中，有效物(茶叶碱)高普通水35％。
实施例6五种规格冰川水制备(分子量为小于300，300-500，500-10000，10000-25000，大于25000的)都需要含有青稞葡聚糖(分子量10000-20000)0.1％，核酸(5000-8000)0.5％，化妆品的规范是汞小于1，铅小于40，砷小于10，本操作规范为汞铅砷均小于0.01，无机微量元素基本不变，固含量小于0.001。
称取来自祁连山脉冰川水1kg，并测量溶解在水中的部分无机元素、微生物和有机质总量，数据如下(单位：毫克)：
无机元素：锌9.65硒2.06汞75铅192砷6(检测方法：元素分析和原子吸收方法检测)
致病菌：绿脓杆菌38个(检测方法：药品规范)；
固含量：1500(检测方法：热失重法)
有机质总量180分子量分布500～190000(检测方法：高效液相色谱-质谱联动)
流程基本同实施例1，在A单元里面增加了高压灭菌处理，选用3种超微膜，都是陶瓷膜，选用3种吸附纳滤膜和3种反渗透膜，2组电脱盐。在后处理单元分别加入0.1％的青稞葡聚糖和0.5％的核酸，得到五种要求产品。
1)的检测数据：1kg该冰川水
无机元素：锌8.88硒1.99汞0.01铅0.01砷0.01(检测方法：元素分析和原子吸收方法检测)
致病菌：绿脓杆菌0个(检测方法：药品规范)；
固含量：0(检测方法：热失重法)
有机质总量5.96，分子量分布双峰，其一为5000-8000的核酸峰，其一为10000-20000的青稞葡聚糖峰(检测方法：高效液相色谱-质谱联动)。2)～5)均合格，具体数据略。
Claims (28)
1. 冰川水的处理方法，包括以下工艺步骤：
1)开采的冰川冰或冰川水进入前处理单元A，经过前处理单元A后，可以进入超滤单元B，吸附纳滤单元C，反渗透单元D，电脱盐单元E和后处理单元F中的任意一组或几组，得到一种或几种冰川水原料；
2)冰川水进入超滤单元B，可以进入吸附纳滤单元C，反渗透单元D，电脱盐单元E和后处理单元F中的任意一组或几组，得到一种或几种冰川水原料；
3)冰川水进入吸附纳滤单元C，可以进入反渗透单元D，电脱盐单元E和后处理单元F中的任意一组或几组，得到一种或几种冰川水原料；
4)冰川水进入反渗透单元D，可以进入电脱盐单元E和后处理单元F中的任意一组或几组，得到一种或几种冰川水原料；
5)冰川水进入电脱盐单元E，可以进入后处理单元F，得到一种或几种冰川水原料；
6)上述步骤得到多种冰川水原料，在后处理单元F复配，即可生产出符合要求的冰川水；
2. 根据权利要求1所述的步骤1)，其特征在于：本单元的处理设备组2分别包括，加热工序、砂滤工序、消毒工序等；
3. 根据权利要求2所述的加热工序，其特征在于：可采用常规加热和微波加热，也可以复合使用；
4. 根据权利要求3所述的加热工序，其特征在于：加热温度不大于100℃保持液相，最佳为不大于75℃；
5. 根据权利要求4所述的加热工序，其特征在于：加热后温度降至4-55℃，最佳是12-45℃；
6. 根据权利要求2所述的砂滤工序，其特征在于：可以使用石英砂，也可以采用天然的原料，如麦饭石、玉石、天然沙石、天然矿泥等原料，也可以是人工合成的微球；
7. 根据权利要求6所述的砂滤工序，其特征在于：滤层厚度在0.1mm～1.5m范围内，最佳在0.5mm～1m范围内。滤层介质粒径在10nm-1mm之间，最佳为50nm-0.05mm；
8. 根据权利要求2所述的砂滤工序，其特征在于：冰川水最终砂石含量为0-0.05％，最佳为0-0.0001％；
9. 根据权利要求2所述的消毒工序，其特征在于：可以是UV辐射、也可以是臭氧消毒、也可以是纳米TiO2消毒、也可以是高压消毒，也可以是以上消毒方法复合使用；
10. 根据权利要求2所述的消毒工序，其特征在于：冰川水的细菌总数为0-50个，最佳为0-10个；
11. 根据权利要求1所述的步骤2)，其特征在于：使用了超滤膜组，可以选择的对某一范围内有机质的分子量进行控制；
12. 根据权利要求11所述的超滤膜组，其特征在于：一般为2-10组，最佳为2-6组；
13. 根据权利要求11所述的超滤膜，其特征在于：可以是无机材料滤膜，也可以是有机高分子滤膜；
14. 根据权利要求13所述的无机材料超滤膜，其特征在于：是陶瓷膜，硅藻滤膜等；
15. 根据权利要求13所述的有机材料超滤膜，其特征在于：是聚烯烃类、聚砜类、尼龙类、纤维类、聚碳酸酯类等；
16. 根据权利要求11所述的超滤膜，其特征在于：超滤膜的直径在0.5nm-0.1mm之间，分散级数在1.00-80.00，最佳在1-45；
17. 根据权利要求1所述的步骤3)，其特征在于：是使用了吸附纳滤组，可以选择的对某一范围内有机质的分子量进行精确控制；
18. 根据权利要求17所述的吸附纳滤组，其特征在于：吸附纳滤组一般为2-10组，最佳为2-6组；
19. 根据权利要求17所述的吸附纳滤材料，其特征在于：是活性碳、分子筛、有机树脂等；
20. 根据权利要求1所述的步骤4)，其特征在于：是使用了反渗透组，可以选择的对某一范围内无机质进行精确控制，且可以截留出很大部分的有机质。
21. 根据权利要求20所述的反渗透组，其特征在于：反渗透组一般为2-10组，最佳为2-6组；
22. 根据权利要求20所述的反渗透材料，其特征在于：尼龙等高分子反渗透膜和陶瓷等无机膜；
23. 根据权利要求1所述的步骤5)，其特征在于：是使用了电脱盐组，可以有效去除砷、汞、镉等重金属离子，也可以去除冰川水中富含的铜、铬等离子。
24. 根据权利要求23所述的电脱盐组，其特征在于：一般为2-10组，最佳为2-6组。
25. 根据权利要求1所述的步骤6)，其特征在于：后处理单元是营养补充设备组，和混合单元和分装设备组成。
26. 根据权利要求25所述的营养补充剂，其特征在于：本发明的营养补充剂，主要是微量元素、蛋白质、糖、多肽、氨基酸、植物提取液、DNA、RNA等，
27. 根据权利要求25所述的营养补充剂，其特征在于：冰川水中含量一般在0.00001-10g/L。
28. 根据权利要求25所述的混合设备的原料来源，其特征在于：来自于A、B、C、D、E单元制备的一种或几种冰川水。
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