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Die Erfindung befasst sich mit dem Prinzip der Umkehrosmose und umfasst ein Verfahren zur Bereitstellung und Abfüllung entsprechend behandelten Wassers bzw. Trinkwassers, Brauchwassers, Mineralwassers, Quellwassers etc., sowie einen zur Aufnahme eines einer Umkehrosmose unterzogenen Trinkwassers, Brauchwassers, Mineralwassers, Quellwassers etc., vorgesehenen Behälters.
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Als Umkehrosmose oder Reversosmose wird ein bekanntes physikalisches Verfahren bezeichnet, das zur Aufkonzentrierung von in Flüssigkeiten gelösten Stoffen dient. Bei dem Aufkonzentrierverfahren wird mit Druck gearbeitet und der aus der Natur bekannte Osmose-Prozess umgekehrt. Das Medium, in dem die Konzentration eines bestimmten Stoffes verringert werden soll, ist durch eine halbdurchlässige, eine sog. semipermeable Membran von dem Medium getrennt, in dem die Konzentration erhöht werden soll. Dieses wird einem Druck ausgesetzt, der höher sein muss als der Druck, der durch das osmotische Verlangen zum Konzentrationsausgleich entsteht. Dadurch können die Moleküle des Lösungsmittels gegen ihre „natürliche” osmotische Ausbreitungsrichtung in den Bereich wandern, in dem die gelösten Stoffe bereits geringer konzentriert sind. Herkömmlicherweise verwendetes Wasser wie Trinkwasser hat einen osmotischen Druck von weniger als 2 bar. Der üblicherweise aufgewendete Druck für die Umkehrosmose von Trinkwasser kann zwischen 3 bar und 30 bar betragen, je nach verwendeter Membran und Anlagenkonfiguration.
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Die osmotische Membran, die nur die Trägerflüssigkeit (Solvent) durchlässt und die gelösten Stoffe (Solute) zurückhält, muss den aufgewendeten hohen Drücken standhalten können. Wenn der Druckunterschied das osmotische Gefälle mehr als ausgleicht, passen die Solventmoleküle wie bei einem Filter durch die Membran, während die „Verunreinigungsmoleküle” zurückgehalten werden. Im Gegensatz zu einem klassischen Membranfilter verfügen Osmosemembranen nicht über durchgehende Poren. Vielmehr wandern die Ionen und Moleküle durch die Membran hindurch, indem sie durch das Membranmaterial diffundieren. Der osmotische Druck steigt mit zunehmendem Konzentrationsunterschied. Erreicht der osmotische Druck den angelegten Druck, kommt der Prozess zum Stillstand. Ein stetiger Abfluss des Konzentrats kann das verhindern. Beim Konzentratauslass wird der Druck entweder über einen Druckregler kontrolliert oder ein Druckaustauscher genutzt, um den im Zulauf des Systems benötigten Druck aufzubauen.
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Das Auskristallisieren bzw. Ausfallen der Solute in den Membranen ist zu verhindern. Dies kann durch Zugabe von Antibelagmitteln (engl. Antiscaling) oder Säuren erreicht werden. Antibelagmittel sind hier polymere Verbindungen auf Phosphat- oder Maleinsäurebasis, welche die sich bildenden Kristallite umschließen und so verhindern, dass kristalline Ausfällungen auf der Membran entstehen können. Eine Reinigung der Membran kann dennoch erforderlich bleiben. Um Beschädigungen der Membran zu verhindern, können Filter vorgeschaltet werden. Ein Feinfilter kann mechanische, ein Aktivkohlefilter chemische Beschädigungen (z. B. durch Chlor) verhindern.
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Angewendet werden kann das Verfahren der Umkehrosmose insbesondere zur Verringerung der Konzentration von gelösten Stoffen bei der Aufbereitung von Wasser zur Reinigung von Brauchwasser oder zur Herstellung von Trinkwasser, bei der Gewinnung von Reinstwasser oder Aquarienwasser. Zu behandelnde Wässer können bspw. Prozesswasser, Abwasser, Meerwasser oder andere Wässer sein.
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Aus der
DE 44 40 418 A1 ist ein Verfahren zur Erzeugung, Abfüllung und zum Verkauf von vollentsalztem Wasser bekannt, das mehrere Verfahrensschritte umfasst. Zunächst wird vollentsalztes Wasser über Ionenaustauscher automatisch hergestellt und nach der Erzeugung automatisch abgefüllt, wobei das gewünschte Volumen vor der Erzeugung frei wählbar ist. Der Kaufpreis ist vor dem automatischen Verkauf zu entrichten. Weiterhin wird ein Verfahren beschrieben, vollentsalztes Wasser durch eine Kombination von Ionenaustauschern und Umkehrosmose automatisch herzustellen, abzufüllen und zu verkaufen. Das für die Erzeugung des vollentsalzten Wassers benötigte Leitungswasser bzw. Stadtwasser wird dem Automaten zugeführt, bspw. über einen herkömmlichen Wasseranschluss, wonach es der Umkehrosmoseanlage zugeführt wird. Hierbei sollen dem Wasser ca. 95% der enthaltenen Salze entzogen werden. Anschließend fließt das Wasser durch die Ionenaustauscherpatrone – ein Mischbett aus Anionen- und Kationenaustauschermasse – und wird durch den Austausch der im Wasser verbliebenen Kationen gegen H
+-Ionen und den Austausch der Anionen gegen OH
–-Ionen vollentsalzt. Die Wirksamkeit der Ionenaustauscherpatrone wird durch das Messen der Leitfähigkeit des entsalzten Wassers mit einem Leitwertmesser überprüft. Bei Überschreitung eines eingestellten Grenzwertes wird über die Steuer- und Bedienungseinheit ein Magnetventil geschlossen und der Automat außer Betrieb gesetzt. Das Abfüllen eines definierten Volumens des vollentsalzten Wassers in ein bereit gestelltes Gebinde erfolgt automatisch.
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Aus der
DE 10 2005 040 855 A1 ist weiterhin ein Seefahrzeug mit einem System zur Erzeugung von Trinkwasser bekannt. Hierbei wird auf dem Schiff kohlensäurefreies Wasser produziert und direkt auf dem Schiff in Wasserflaschen abgefüllt. Dazu weist das Schiff bzw. Seefahrzeug neben einem System zur Erzeugung von Trinkwasser, das nach dem Prinzip der Umkehrosmose arbeiten kann, eine Getränkeabfüll- und Verschließanlage auf. Die Automatisierung dieser Getränkeabfüll- und Verschließanlage ist in die Automatisierung der Entsalzungsanlage und darüber hinaus auch in die übergeordnete Schiffsautomatisierung integriert. Der kommerzielle Verkauf der auf dem Schiff abgefüllten Flaschen bildet eine Ergänzung zur herkömmlichen Wasserübergabe, da beim Verkauf in Flaschen ein höherer Preis als bei Einspeisung in ein Wassernetzwerk erzielt werden kann. Bei Katastropheneinsätzen in Gebieten mit beschädigter oder unzureichender bzw. nicht vorhandener Infrastruktur ist erfindungsgemäß eine schnellere, einfachere und auch hygienischere Trinkwasserversorgung der Bevölkerung in diesen Gebieten möglich.
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Bei der Behandlung und Entsalzung von Wasser mittels Umkehrosmoseverfahren und der anschließenden Abfüllung in Getränkebehälter können unterschiedliche Probleme auftreten, die mit der nachfolgend beschriebenen Erfindung behoben werden.
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Aus diesem Grund liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Entmineralisierung von Wasser oder Trinkwasser mittels eines Umkehrosmoseprozesses, bei dem das entmineralisierte Wasser in Behälter mit definiertem Volumen, insbesondere in Getränkeflaschen abgefüllt und anschließend und/oder vor der Abfüllung einer Energetisierung und/oder Ionisierung unterzogen wird. Die Energetisierung kann insbesondere mittels einer Kontaktierung des entmineralisierten Wassers mit einem energetisch aktiven Material erfolgen. So ist es möglich, das energetisch aktive Material in unmittelbare Nähe des Wassers zu bringen und/oder an der gefüllten und verschlossenen Flasche zu platzieren und/oder zu befestigen, bspw. indem das energetisch aktive Material in einem Behältnis an einer Außenseite der gefüllten und verschlossenen Flasche platziert und/oder befestigt wird. Hierzu kann sich bspw. ein an die Flasche anbringbares oder anhängbares oder anklebbares oder anderweitig befestigbares Säckchen oder Behältnis oder Döschen od. dgl. eignen, das die energetisch aktiven Materialen, Mineralien und/oder Edelsteine aufnimmt und somit einen permanenten Kontakt bzw. Austausch oder Wechselwirkung mit dem entmineralisierten Osmosewasser herstellt.
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Auch kann am Ende der Osmoseanlage eine Membran od. Kartusche od. dgl. – somit eine Art Energetisierer – vorhanden sein, die/das das Osmosewasser in der gewünschten Weise energetisiert. Erst anschließend erfolgt die Abfüllung des Wassers in die Getränkebehälter. Die Art des verwendeten Energetisierers – Edelsteine, Kristalle o. dgl. – richtet sich nach den Wünschen des Anwenders.
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Eine weitere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorsehen, dass dem entmineralisierten Wasser vor oder nach der Energetisierung weitere Zusätze zugegeben werden. Als solche Zusätze eignen sich insbesondere Nahrungsergänzungsmittel, um bspw. ein isotonisches Getränk zur Verfügung zu stellen. Besonders geeignet als Zusätze oder Nahrungsergänzungsmittel sind auch Mineralstoffe wie Magnesium, Kalium, Vitamin C und/oder andere Zusätzen. Mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens soll ein Getränk mit besonders vorteilhaften Eigenschaften zur Verfügung gestellt werden, dass sich von allen anderen derzeit verfügbaren Getränken deutlich unterscheidet.
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Weitere geeignete Zusätze zur Verbesserung und/oder Ergänzung des erfindungsgemäßen Verfahrens können Gewürze, Teepflanzen, Essenzen oder Fruchtblüten etc. sein. So können sich viele Gewürze als Zusätze für das entmineralisierte Wasser eignen, bspw. Ingwer, Nelken, Kümmel o. dgl. Auch Tee oder Kirschblüten oder sogar Kaffee können sinnvolle Zusätze für das Wasser bilden. Da bei besonders reinem Wasser eine starke Freisetzung dieser Zugaben erfolgt, genügen bereits sehr geringe Anteile von solchen Zusätzen, um die Essenzen in ihrer reinsten Form umfassend freizusetzen und im Wasser zu lösen.
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Besonders vorteilhaft kann es sein, wesentliche Schritte bei der Abfüllung in Handabfüllung durchzuführen, um das entmineralisierte Wasser möglichst wenig mit Maschinenteilen in Kontakt kommen zu lassen, da hierdurch der Leitwert des Wassers in unerwünschter Weise erhöht werden könnte. Bei einer Handabfüllung wird dagegen der Leitwert während des gesamten Abfüllvorganges auf einem gewünschten niedrigen Niveau gehalten. Wahlweise kann die Handabfüllung auch nur Teile oder bestimmte Strecken der Abfüllung betreffen, während andere Abschnitte teil- oder vollautomatisiert ablaufen.
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Die vorliegende Erfindung umfasst weiterhin einen Behälter zur Aufnahme von Flüssigkeiten, insbesondere einen Getränkebehälter oder eine Flasche zur Aufnahme von entmineralisiertem Wasser, insbesondere von entmineralisiertem Wasser, das gemäß einem Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Varianten hergestellt wurde. Der Getränkebehälter bzw. die Flasche ist für die Aufnahme des entmineralisierten Wassers bzw. des Osmosewassers derart ausgestaltet, dass eine mit dem Osmosewasser in Kontakt befindliche Innenwand gegenüber dem Osmosewasser weitgehend inaktiv ist. So kann die Innenwand des Getränkebehälters bspw. eine Beschichtung tragen, die aus einem Material gebildet ist, das inaktiv bzw. chemisch und/oder physikalisch inert ist. Als solches Material eignet sich bspw. Polycarbonat, das zur Beschichtung von Mineralglasflaschen oder von PET-Flaschen oder anderen Flaschenmaterialien geeignet ist. Es hat sich zwischenzeitlich herausgestellt, dass die sehr häufig eingesetzten PET-Behälter gegenüber darin befindlichen Getränken wie Wasser nicht chemisch inert sind, sondern dass darin befindliche Stoffe in das Getränk dringen und sich dort anreichern. Da dies dem Gedanken der vorliegenden Erfindung völlig zuwiderläuft, wird vorgeschlagen, ein solches sog. „Aussäuern” des Kunststoffes der Flaschen oder Behälter dadurch effektiv zu verhindern, dass die Flaschen eine Beschichtung mit einem chemisch inaktiven bzw. inerten Material erhalten.
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Wahlweise kann auch der gesamte Getränkebehälter aus einem gegenüber Osmosewasser inaktiven bzw. inerten Material bestehen bzw. gefertigt sein. Es ist auch möglich, dass zumindest alle Wände des Getränkebehälters aus einem gegenüber Osmosewasser inaktivem bzw. inertem Material bestehen. Auch kann es sinnvoll sein, einen Getränkebehälter einzusetzen, der komplett bzw. zumindest an seiner Innenwand aus Polycarbonat besteht bzw. eine entsprechende Beschichtung aufweist. Als Basismaterial für die Getränkebehälter eignet sich entweder herkömmliches Mineralglas oder ein geeignetes Kunststoffmaterial, insbesondere Polycarbonat, da nur dieses Material ausreichend inert ist und vor dem Herauslösen von Kunststoffbestandteilen geschützt ist und somit geeignet ist, das Osmosewasser längere Zeit aufzubewahren. Es sei an dieser Stelle nochmals betont, dass sich als Behälter grundsätzlich alle verfügbaren Varianten aus zahlreichen verschiedenen Materialien eignen, bspw. auch Carbonbehälter o. dgl.
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Eine besonders vorteilhafte Anwendung des erfindungsgemäßen entmineralisierten Wassers, das insbesondere mit einem Herstellverfahren gemäß einer der zuvor beschriebenen Ausführungsvarianten hergestellt und in einen Behälter wie oben beschrieben abgefüllt ist, kann seine Verwendung als Trägerflüssigkeit für medizinische Anwendungen sein. So eignet sich das Wasser insbesondere als Trägerstoff für Blutplasma. Es hat sich in Untersuchungen nachweisen lassen, dass das sehr reine Wasser unter anderem aufgrund seines besonders niedrigen Leitwerts hervorragend als Trägerstoff bzw. Trägerflüssigkeit für viele medizinische Anwendungen und Stoffe eignen kann, so bspw. als Trägerflüssigkeit für Blutplasma. Diese vorteilhaften physikalischen Eigenschaften wie insbesondere der niedrige Leitwert lassen sich durch das besondere Herstell- und Abfüllverfahren erreichen, nämlich der Einsatz von mechanischen Filtern, die besonders langsam und mit relativ geringem Volumenstrom durchlaufen werden. Eine schnellere Abfüllung mit den derzeit im Getränkeabfüllbereich üblichen Durchlaufgeschwindigkeiten liefert nicht die gewünschten Eigenschaften des Wassers.
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Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nun folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hervor, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt.
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1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von entmineralisiertem Wasser.
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2 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer alternativen, zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von entmineralisiertem Wasser.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines Umkehrosmoseprozesses;
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4 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform einer Getränkeflasche, wie sie für die vorliegende Erfindung Verwendung finden kann.
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Das in 1 gezeigte schematische Ablaufdiagramm verdeutlicht eine erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von entmineralisiertem Wasser. Das Verfahren bedient sich eines Umkehrosmoseprozesses, bei dem zunächst ein relativ reines Wasser bereitgestellt wird, das anschließend entmineralisiert wird. Anschließend wird das entmineralisierte Wasser in Behälter mit definiertem Volumen, insbesondere in Getränkeflaschen abgefüllt und anschließend einer Energetisierung und/oder Ionisierung unterzogen. Die Energetisierung kann bspw. mittels einer Kontaktierung des entmineralisierten Wassers mit einem energetisch aktiven Material erfolgen, wie dies in 4 beispielhaft angedeutet ist. So ist es bspw. möglich, das energetisch aktive Material an der gefüllten und verschlossenen Flasche zu platzieren und/oder zu befestigen, bspw. indem das energetisch aktive Material in einem Behältnis an einer Außenseite der gefüllten und verschlossenen Flasche platziert und/oder befestigt wird. Hierzu kann sich bspw. ein an die Flasche anbringbares oder anhängbares oder anklebbares oder anderweitig befestigbares Säckchen oder Behältnis oder Döschen od. dgl. eignen, das die energetisch aktiven Materialen, Mineralien und/oder Edelsteine aufnimmt und somit einen permanenten Kontakt bzw. Austausch oder Wechselwirkung mit dem entmineralisierten Osmosewasser herstellt.
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Das in 2 gezeigte schematische Ablaufdiagramm verdeutlicht eine zweite, alternativ zu verstehende Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bereitstellung von entmineralisiertem Wasser. Auch hier wird wiederum zunächst das Wasser bereitgestellt und anschließend entmineralisiert. Anschließend wird das entmineralisierte Wasser einer Energetisierung und/oder Ionisierung unterzogen und erst danach in Behälter mit definiertem Volumen, insbesondere in Getränkeflaschen abgefüllt.
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Der in 3 schematisch bzw. angedeutet illustrierte Umkehrosmoseprozess 1 sieht zwei mittels einer semipermeablen Membran 3 getrennte Räume A und B vor. Diese räumliche Trennung ist zusätzlich durch die Trennungslinie T angedeutet. Im Rahmen des Prozesses der Umkehrosmose 1 wird eine Druckerhöhung im Raum A herbeigeführt. In Folge dieser Druckerhöhung im Raum A passieren Teilchen mit kleinerem Durchmesser 5 die semipermeable Membran 3 und dringen in den Raum B, während Teilchen mit größerem Durchmesser 7 im Raum A verbleiben.
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Beispielhaft ist in 4 eine Ausführungsform einer Getränkeflasche 9 dargestellt, wie sie für die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Die Getränkeflasche 9 ist aus Polycarbonat gebildet. Selbstverständlich kann sie jedoch auch aus anderem Material bestehen, bspw. aus einem geeigneten Kunststoff wie PET oder auch aus Mineralglas. Die Getränkeflasche 9 weist an ihrer offenen Oberseite einen Verschluss 11 auf. Ferner ist an der Getränkeflasche 9 ein Behältnis 13 vorhanden, welches energetisch aktives Material beinhaltet. Dieses energetisch aktive Material dient zur Energetisierung des in der Flasche 9 befindlichen Wassers nach der Befüllung (vgl. Verfahren gemäß 1).
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Die in der vorstehenden Beschreibung und den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen denkbar, die von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb ebenfalls in den Schutzbereich fallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4440418 A1 [0006]
- DE 102005040855 A1 [0007]
