CN106167303A - 一种工业化生产植物富氢水的方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用生物工程“准厌氧、微发酵”工艺制取植物富氢水的工业化生产方法。底物和原液的制备是在粉碎机和高速离心机中进行。为了进行大批量原液的激活活性氢，发明了一种带有搅拌装置的发酵罐。本发明公开了从制备发酵原液到在发酵罐中进行微发酵激活植物活性氢生成植物富氢水的详细工艺。给出了应用所述技术制作富氢中草药制剂、水果蔬菜富氢水和谷物粮食富氢饮食的方法。应用本发明的方法可以广泛地将普通草药、果蔬、粮食转化为具有良好抗氧化剂保健美容产品，甚至可将废弃植物青草等变成富氢水，有利于环保和发展经济，提高人民的健康水平。
Description
技术领域
本产品属于制备富氢水，特别是一种工业生产植物富氢水的方法和设备。
背景技术
氢气生物学效应的大量研究，揭示了氢气具有选择性的清除生物体内氧化反应提供能量过程中产生的有害自由基，特别是清除羟自由基和过氧亚硝基阴离子的强大功能。活化氢是一种优良的有益于生物体内抗氧化、治疗疾病、延缓衰老和养生保健的健康守护神。目前存在的三种给氢手段中，直接饮用富含溶解氢的水是最简便、最有效和最安全的方式。而目前市售的各种富氢水，多半是单纯的饮用水中注入一定量的溶解氢
所制备的，专利“一种基于生物工程制备植物活性氢水的方法及应用(CN201610662802.8)”通过准厌氧微发酵的方法激活植物体内的活性氢，直接溶解到植物水溶液中，形成一种更为有效的、既具有抗氧化功能又具有植物本身的营养成分和其他有益物质的复合型富氢水，为广大用户提供了一种新型的保健或治疗用的产品。由于目的不同，上述引用专利中遵循了顺其自然，原汁原味的原则，在标准化条件下，不加任何其他物质的激活方法，可获得各种植物的原始生态固有特征数据。换句话说，是在特定的严格限制的实验室条件下形成的天然富氢水，主要是为了满足研究用。但从实践的角度看，对于任何个别的植物，都可能存在互有区别的最优数据。在工业上应用这种技术生产抗氧化产品时，应该区别对待，尽量使产品处于最优或较佳状态。为此，应在上述专利的基础上加以改进，开发出新工艺和配套设备，以适应大规模生产和人们对于这种新产品的高质量要求。同时，需要开发出一种满足大规模工业化生产要求的、制备植物富氢水的设备。这就是本发明要解决的问题。
发明内容
基于所有植物都具有抗氧化能力的假设和试验证实的结果，可以通过上述引证的专利提出的方法，在植物水溶液中激活出活性氢，溶解于水中，生成植物富氢水。实质上，所谓激活过程是指将植物水溶液或经过粉碎后再通过高速旋转搅拌均匀，然后进行高速离心分离所获得的上清液，在一定的温度环境和合适的pH值范围内，利用空气和水中天然存在的益生菌，在植物本身具有的生物反应催化剂脱氢酶作用下，经过发酵制氢，不用复杂的纯菌种发酵制氢方法。发酵过程是准厌氧，微发酵，所获得的氢水中含氢浓度的高低，因物而异。最高的富氢水含氢量超过1300ppb以上，最低的也有400ppb以上，完全能够满足给氢需要。有证据表明，富氢水含氢浓度的高低似乎对治疗效果影响不大，即使浓度很低，也起到很好的抗氧化作用。当然，由于氢分子的渗透性特别强， 用普通水加氢气制备的富氢水，其氢水的逃逸特性较植物富氢水差，所以要求含氢浓度较高，因为富氢水进入人体内之后，通过消化系统吸收氢气的时间很短，约为30分钟。但氢水中的氢的逃逸速度很快，所以要求较高的溶解氢浓度。然而，植物富氢水中由于存在一定的底物浓度，会连续制氢，不断补充逃逸的氢。实验证明，在敞开保存植物富氢水的条件下，溶解氢的浓度在几小时内几乎不变，所以，即使它的浓度较低一些，也能满足人体对给氢的需要。另外发现，对于保存植物富氢水容器的要求，没有像对普通富氢水那样高，甚至可以用较致密的塑料瓶装罐，这样做可减低生产成本。考虑到量产化的需求，本发明提出的工业化植物富氢水的生产方法如下；
1，备料。选用无农药或无化肥有害残留物的植物，包括可食用中草药、蔬菜、水果和谷物，进行彻底清洗。在不得不利用有轻微农药或化肥残留物污染的情况下，首先需要进行降解，清除污染物。对于可能被污染过的谷物和根、茎或坚果，大尺寸木质素的植物，也要进行清洗、烘干，然后用每分钟30000转的高速粉碎机进行粉碎，获得3μ以下的小颗粒。在进行粉碎前，要对设备进行高温(蒸汽或开水)消毒。对于新鲜的树叶、青草、水果、蔬菜和水果、中草药或已干燥的中草药，也要用相应的粉碎或剪切机将选用的植物进行粉碎、细化，颗粒直径在3μ以下。
2，将已粉碎的植物粉末或桨液放入高速离心分离机内进行分离。离心机的转数为24000转/每分钟，加入饮用水(可以是纯净水或矿泉水、山泉水等符合好水标准的任何可饮用的水)。水与植物原料的比例(质量比)为1％∶99％至3％∶97％，分离后，取出上清液。底部的沉淀物(污泥状)外排后，榨干水份。烘干后得到含有植物活性成份的固体或粉状物，保存，可用于制作有机肥料。
3，对具有搅拌机构的发酵罐进行蒸汽高温消毒，禁止使用紫外线、臭氧或微波炉、电磁炉进行消毒，因为这些电磁加热设备和臭氧、紫外线会产生残留电子，将影响植物富氢水的制备，降低负氢浓度和氧化还原电位。一般可采用100℃的沸水或高温蒸汽进行消毒杀菌。
4，向发酵罐内注入分离后的上清液。使最高水位达到总容积的90％时停止，使得发酵罐封盖后，上部仍有10％总容积的空间。
5，通过取样口，检查发酵罐内的液体的pH值和ORP电位。比对不同植物激活活性氢得到最高浓度时所对应的最佳pH值范围。如果偏离最佳pH值范围，应利用pH值调节装置进行酸碱度调节，使得发酵液的pH值处于最佳范围。
6，往发酵罐圆周壁夹层蒸汽加热装置加注超过120℃温度的蒸汽，对罐内的上清水进行间接加温(不能将蒸汽直接通过上清液中)，使上清液加热到100℃，保温30分钟。
7，停止蒸汽加热后，打开发酵罐底部带有空气过滤器的通气口，使外面的新鲜空气流入罐内的空间，通风5分钟后再封闭通气口，密封发酵罐。让里面的植物原液的温度自然下降，直到25℃-30℃时，进行保温。
8，保温、发酵、激活植物原液中的活性氢。8小时后，开始对发酵罐内液体取样检测参数：含氢浓度C(H2)和氧化还原电位ORP，做记录。绘制以时间为自变量的函数曲线。
9，从测试记录和曲线，判断是否继续进行激活进程。判断标准是对照专利“一种建立植物抗氧化特征指标体系的方法及应用”中，被激活植物所对应的特征指标。或者，检测含氢浓度是否达到要求。每隔2-4小时检测一次，直至相邻两次数据差别小于2％为止。
10，完成激活程序后，必须进行灭活，停止发酵，利用蒸汽对制备的植物富氢水再次加热，进行巴氏消毒，温度为68.5℃，保持60分钟。然后用冷水循环降温到10℃。取出已完成全部制作程序的植物富氢水，装罐或装瓶，放入4℃环境保存。由于有发酵过程，如果灭活不彻底，存放久了之后，植物富氢水可能会产生异味，最好是尽快饮用完毕。如需长期保存，可装易拉罐，或装入比较致密的塑料瓶内，密封，冷藏。
上述工业化制备植物富氢水的方法，是在专用的设备中进行的。本发明设计了一款专用的，带搅拌装置的发酵罐和相关设备。一种专用制备植物富氢水的发酵罐，其特征在于一个用耐酸碱不锈钢制成的主体罐，中空腔内有一个由驱动电机1带动的、靠近底部的搅拌机叶片7，罐体顶部有一个加料口2，罐体四周围有一个环形腔组成的蒸汽加热器10，蒸汽进口3位于底部，蒸汽出口6位于上部，在罐体底部有一个空气进气口8，顶部有一个空气出气口5，罐体顶部还有一套检测装置4，通过安装在罐内的传感器，显示与控制含氢浓度C(H2)、氧化还原电位ORP、酸碱度pH值、发酵时间T，放料口9位于罐底部，制备的富氢液经由连接罐体和过滤、冷却、暂存罐11的管路进入暂存罐内，暂存罐最上面有一个活性炭过滤器13，内部安装有一套冷水降温系统14，冷水进水管15置于罐体底部，冷水出水管12在上面，这套设备的终端是一套精度很高的灌装系统16。
附图说明
图1是带搅拌装置的发酵罐和相关设备示意图
具体实施方式
以下通过实例对本发明的内容进一步详细的说明。
实施例1，制备中草药富氢水
选用材料：包括可食用的干枯中药草、金银花、菊花、夏枯草、仙草、陈皮、布渣叶、鸡蛋花、杜仲、西洋参、玛卡、灵芝、三七、黄氏、石斛、冬虫夏草、五指毛桃、锁阳、枸杞子，过路黄、荔枝草、金锦香、芡实、乌附子、白屈菜、细辛、青蒿、银杏叶、樱花树叶、各类茶叶：绿茶、白茶、黄茶、黑茶、普洱茶等。根据中医辨证施 治，阴阳平衡，凉热平衡的中医理论，对照利用专利“一种基于生物工程制备植物活性氢水的方法及应用(CN201610662802.8)”的激活方法，已经获得的每种中草药的抗氧化特征值，可以用一种或数种(不超过5种)中草药制备具有特定功能的富氢中药液，作为保健饮料或治疗用。几种中草药混合制备的富氢水，有协同增效功能。
上述中草药富氢水的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将选定的一种或几种中草药，粉碎成不大于3微米的细微颗粒，新鲜的草药也可打碎成桨液。
(2)，按中草药粉末或桨液与水的比例为1％∶99％-3％∶97％，配制好水溶液，放入高速离心机内，进行分离，取其上清液作为原液，排出沉淀物，烘干，制成干燥污泥块或干粉备用，作为有机肥原料。
(3)，在标准大气压0.1MPa条件下，将上述步骤获得的上清液加注入带搅拌机的发酵罐内，充填密度为90％，激活温度为25℃-35℃，pH值调节到最佳范围，通常，pH＝4-6.5。搅拌均匀后，保温24小时，抽检样品，测得含氢浓度C(H2)和氧化还原电位ORP。直到相邻两次的数据变化小于2％为止。
(4)，停止激活程序后，进行巴氏中温消毒，在水温为68.5℃环境下，保温30-60分钟，再用循环冷水降温至10℃，于是，得到中草药富氢水制剂。包装后冷藏于4℃环境中。
实施例2，制备富氢水果汁和蔬菜汁
选用材料：梨、桔子(或桔子皮)、香蕉、苹果、木瓜、蓝莓、柠檬、葡萄、芹菜、茄子、土豆、西红柿、白萝卜、红萝卜等。
可选用一种或两种以上果蔬制作富氢果蔬饮料。制作步骤完全同实施例1，不重复。要注意的是某些水果的桨液的pH值过低(酸度过高)，需要在发酵开始时调节好pH值，否则无法激活。
实施例3，制备粮食、谷物富氢水
选用材料：小米、糯米、红米、红豆、黄豆、紫薯、黑米等。
可采用粉碎成小颗粒或浸泡整粒粮食的水(淘米水、泡豆水)。
采用实施例1的四个步骤，就可制得含氢量和氧化还原电位(负电位)很高的谷物、粮食富氢水。实践中发现：凡是颜色深的谷物粮食类，制得的富氢水浓度和氧化还原电位都相当高，是优良的抗氧化、清除有害自由基的上好保健食品。
下面给出使用本发明专利的方法所制成的一部分富氢中草药、果蔬、谷物富氢水中所含氢和负电位的试验数据表格：
以上所公开的内容，仅为本发明的较佳实施例，并不是用来限制本发明的范围。凡在本发明的精神、原则、方法之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种工业化生产植物富氢水的方法和设备，其特征在于：包括以下步骤；
(1)备料：选用无农药或无化肥有害残留物的植物，包括可食用中草药、蔬菜、水果和谷物，进行彻底清洗，用每分钟30000转的高速粉碎机进行粉碎，获得3μ以下的小颗粒。在进行粉碎前，要对设备进行高温消毒；
(2)将已粉碎的植物粉末或桨液放入高速离心分离机内进行分离。离心机的转数为24000转/每分钟，加入饮用水，水与植物原料的比例(质量比)为1％∶99％至3％∶97％，分离后，取出上清液，底部的污泥状沉淀物外排后，榨干水份，烘干保存，可用于制作有机肥料；
(3)对具有搅拌机构的发酵罐进行蒸汽高温消毒，禁止使用紫外线、臭氧或微波炉、电磁炉进行消毒，因为这些电磁加热设备和臭氧、紫外线会产生残留电子，将影响植物富氢水的制备，降低负氢浓度和氧化还原电位，一般可采用100℃的沸水或高温蒸汽进行消毒杀菌；
(4)向发酵罐内注入分离后的上清液，使最高水位达到总容积的90％时停止，使得发酵罐封盖后，上部仍有10％总容积的空间；
(5)通过取样口，检查发酵罐内的液体的pH值和ORP电位，比对不同植物激活活性氢得到最高浓度时所对应的最佳pH值范围，如果偏离最佳pH值范围，应利用pH值调节装置进行酸碱度调节，使得发酵液的pH值处于最佳范围；
(6)往发酵罐圆周壁夹层蒸汽加热装置加注超过120℃温度的蒸汽，对罐内的上清水进行间接加温，使上清液加热到100℃，保温30分钟；
(7)停止蒸汽加热后，打开发酵罐底部带有空气过滤器的通气口，使外面的新鲜空气流入罐内的空间，通风5分钟后再封闭通气口，密封发酵罐。让里面的植物原液的温度自然下降，直到25℃-30℃时，进行保温；
(8)保温、发酵、激活植物原液中的活性氢，8小时后，开始对发酵罐内液体取样检测参数：含氢浓度C(H2)和氧化还原电位ORP，做记录，绘制以时间为自变量的函数曲线；
(9)从测试记录和曲线，判断是否继续进行激活进程；判断标准是对照专利“一种建立植物抗氧化特征指标体系的方法及应用”中，被激活植物所对应的特征指标，或者，检测含氢浓度是否达到要求，每隔2-4小时检测一次，直至相邻两次数据差别小于2％为止；
(10)完成激活程序后，必须进行灭活，停止发酵，利用蒸汽对制备的植物富氢水再次加热，进行巴氏消毒，温度为68.5℃，保持60分钟，然后用冷水循环降温到10℃，取出已完成全部制作程序的植物富氢水，装罐或装瓶，放入4℃环境保存，如需长期保存，可装易拉罐，或装入比较致密的塑料瓶内，密封，冷藏。
2.一种工业化生产植物富氢水的方法和设备，其特征在于：一种专用制备植物富氢水的发酵罐，有一个用耐酸碱不锈钢制成的主体罐，中空腔内有一个由驱动电机1带动的、靠近底部的搅拌机叶片7，罐体顶部有一个加料口2，罐体四周围有一个环形腔组成的蒸汽加热器10，蒸汽进口3位于底部，蒸汽出口6位于上部，在罐体底部有一个空气进气口8，顶部有一个空气出气口5，罐体顶部还有一套检测装置4，通过安装在罐内的传感器，显示与控制含氢浓度C(H2)、氧化还原电位ORP、酸碱度pH值、发酵时间T，放料口9位于罐底部，制备的富氢液经由连接罐体和过滤、冷却、暂存罐11的管路进入暂存罐内，暂存罐最上面有一个活性炭过滤器13，内部安装有一套冷水降温系统14，冷水进水管15置于罐体底部，冷水出水管12在上面，这套设备的终端是一套精度很高的灌装系统16。
3.根据权利要求1所述的一种工业化生产植物富氢水的方法和设备，其特征在于：制备中草药富氢水，选用材料：包括可食用的干枯中药草、金银花、菊花、夏枯草、仙草、陈皮、布渣叶、鸡蛋花、杜仲、西洋参、玛卡、灵芝、三七、黄氏、石斛、冬虫夏草、五指毛桃、锁阳、枸杞子，过路黄、荔枝草、金锦香、芡实、乌附子、白屈菜、细辛、青蒿、银杏叶、樱花树叶、各类茶叶：绿茶、白茶、黄茶、黑茶、普洱茶等。根据中医辨证施治，阴阳平衡，凉热平衡的中医理论，对照利用专利“一种基于生物工程制备植物活性氢水的方法及应用(CN201610662802.8)”的激活方法，已经获得的每种中草药的抗氧化特征值，可以用一种或数种(不超过5种)中草药制备具有特定功能的富氢中药液，作为保健饮料或治疗用，几种中草药混合制备的富氢水，有协同增效功能，上述中草药富氢水的制备方法，包括以下步骤：
(1)，将选定的一种或几种中草药，粉碎成不大于3微米的细微颗粒，新鲜的草药也可打碎成桨液；
(2)，按中草药粉末或桨液与水的比例为1％∶99％-3％∶97％，配制好水溶液，放入高速离心机内，进行分离，取其上清液作为原液，排出沉淀物，烘干，制成干燥污泥块或干粉备用，作为有机肥原料；
(3)，在标准大气压0.1MPa条件下，将上述步骤获得的上清液加注入带搅拌机的发酵罐内，充填密度为90％，激活温度为25℃-35℃，pH值调节到最佳范围，通常，pH＝4-6.5；搅拌均匀后，保温24小时，抽检样品，测得含氢浓度C(H2)和氧化还原电位ORP，直到相邻两次的数据变化小于2％为止；
(4)，停止激活程序后，进行巴氏中温消毒，在水温为68.5℃环境下，保温30-60分钟，再用循环冷水降温至10℃，得到中草药富氢水制剂，包装后冷藏于4℃环境中。
4.根据权利要求1所述的一种工业化生产植物富氢水的方法和设备，其特征在于：
制备富氢水果汁和蔬菜汁，选用材料：梨、桔子(或桔子皮)、香蕉、苹果、木瓜、蓝莓、柠檬、葡萄、芹菜、茄子、土豆、西红柿、白萝卜、红萝卜等；可选用一种或两 种以上果蔬制作富氢果蔬饮料，制作步骤完全同权利要求3，要注意的是某些水果的桨液的pH值过低，需要在发酵开始时调节好pH值。
5.根据权利要求1所述的一种工业化生产植物富氢水的方法和设备，其特征在于：
制备粮食、谷物富氢水，选用材料：小米、糯米、红米、红豆、黄豆、紫薯、黑米等，可采用粉碎成小颗粒或浸泡整粒粮食的水(淘米水、泡豆水)；
制作步骤完全同权利要求3，可制得含氢量和氧化还原电位(负电位)很高的谷物、粮食富氢水，实践中发现：凡是颜色深的谷物粮食类，制得的富氢水浓度和氧化还原电位都相当高，是优良的抗氧化、清除有害自由基的上好保健食品。
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