ES2849552T3 - Procedimiento para suministrar una bebida a base de agua, enriquecida con magnesio y / o calcio - Google Patents

Procedimiento para suministrar una bebida a base de agua, enriquecida con magnesio y / o calcio Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para producir una bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o calcio, el cual comprende la siguiente secuencia de etapas: i) preparar una solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio mediante, a) proporcionar un compuesto de magnesio y / o calcio, en polvo, en un reactor cerrado (4); b) añadir un líquido acuoso en dicho reactor cerrado; y c) inyectar dióxido de carbono (CO2 ) en dicho reactor cerrado; y ii) mantener cerrado el reactor con la solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio bajo una atmósfera de dióxido de carbono de por lo menos 1,01 bar (1 atm.) hasta que se añada por lo menos parte de la solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio en un circuito de flujo que comprende un líquido acuoso; y iii) el cual comprende, de una forma adicional, medir la conductividad eléctrica de la solución acuosa concentrada.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento para suministrar una bebida a base de agua, enriquecida con magnesio y / o calcio
Sector de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para suministrar una bebida a base de agua enriquecida con magnesio y / o calcio, la cual comprende la etapa de preparar una solución madre concentrada y disolver una parte de dicha solución madre concentrada en un líquido acuoso.
La presente invención también se refiere, así mismo, al aparato de fabricación asociado, el cual comprende un reactor en el que se inyecta dióxido de carbono.
Como objeto adicional, la invención también se refiere, así mismo, a una bebida a base de agua potable la cual comprende cationes de magnesio y / o de calcio combinados con aniones de hidrogenocarbonato y que tiene una concentración limitada de iones del grupo Na, SO4 , K y Cl.
Antecedentes
El magnesio y el calcio pertenecen a los cuatro elementos metálicos más abundantes en el cuerpo, junto al potasio y el sodio.
El magnesio es un elemento importante en la biología humana. Sus iones juegan un importante papel en la manipulación de importantes compuestos biológicos de polifosfatos, tales como el ATP, el ADN y el ARN, los cuales son esenciales para todas las células vivas. Cientos de enzimas requieren así, por lo tanto, iones de magnesio para funcionar. Los iones de magnesio son ácidos al gusto y, en concentraciones bajas, ayudan a impartir un sabor ácido natural a las aguas minerales frescas.
El magnesio es un elemento importante en la biología humana. Éste es cofactor de más de 350 enzimas y regula la neuroexcitabilidad y varios canales iónicos. Las enzimas involucradas en la producción e hidrólisis de ATP dependen del magnesio (véase Agarwal et al, 2013; Saris et al, 2000). La hipomagnesemia puede ser debida a una ingesta inadecuada, a pérdidas renales o gastrointestinales o a la redistribución del espacio extracelular con respecto al intracelular (véase Hypomagnesemia, Drug Ther Bull, 2013, 51 (3), 33 - 6 ).
Una ingesta baja de magnesio y los niveles sanguíneos de éste, se han asociado con enfermedades crónicas (diabetes, hipertensión, síndrome metabólico, Bae & Choi, 2011), enfermedades cardiovasculares, osteoporosis, migraña, asma y cáncer de colon (véase Rosanoff A et al, 2012 ). Su déficit, también se encuentra documentado en enfermedades oftálmicas.
El factor de relación Ca / Mg debería ser de aprox. 3 y, si no lo es, ello podría estar asociado con un mayor riesgo de mortalidad: en las mujeres chinas con un factor de relación inferior a 1,7, la ingesta de magnesio se asoció con un mayor riesgo de mortalidad por CVD (enfermedad cardiovascular [de sus siglas, en idioma inglés, correspondientes a cardiovascular deseases] -) (véase Dai et al., 2013).
Estudios llevados a cabo en animales y en humanos han demostrado el hecho de que la deficiencia de magnesio da como resultado la pérdida ósea, probablemente debido a la producción deficiente de la hormona paratiroidea y de 1,25-dihidroxivitamina D (véase Rude RK et al, 2005) y podría estar relacionada con la osteoporosis (véase Rude RK & Gruber HE, 2004 ).
Existe un conjunto creciente de evidencias que muestra que el magnesio podría desempeñar un papel importante en la reducción del riesgo de desarrollar diabetes tipo 2. Rodríguez-Moran M et al (2011) llevaron a cabo una revisión de los estudios y concluyeron que los estudios epidemiológicos mostraban de una forma consistente una fuerte relación inversa entre la ingesta dietética de magnesio y el riesgo de desarrollar diabetes tipo 2 , pero, sin embargo, observaron que los resultados de los ensayos clínicos seguían siendo escasos y controvertidos.
El vínculo entre la deficiencia de magnesio y las enfermedades cardiovasculares (CVD), está ahora bien documentado y la suplementación con magnesio podría ayudar a prevenirlas (véase Seelig M, 1989; Bo S & Pisu E, 2008). Un reciente metaanálisis, ha demostrado el hecho de que, el magnesio en la dieta, se asocia con un menor riesgo de cardiopatía isquémica fatal, pero no con todas las enfermedades cardiovasculares y que, esta asociación inversa, parece observarse con hasta 250 mg de magnesio al día (véase Del Gobbo LC et al, 2013). En otro estudio de revisión (véase QU X et al, 2013), se observó una asociación estadísticamente significativa entre el magnesio y los eventos de enfermedades cardiovasculares totales, con el mayor efecto, cuando la ingesta aumentaba de 150 a 400 mg de magnesio al día. En ambos estudios, se observó que esta correlación inversa entre el magnesio en la dieta y las CVD, no era lineal, contrariamente al magnesio en suero, para el cual, la correlación inversa, es lineal. El efecto del magnesio sobre la presión arterial, en su mayoría, no ha aportado pruebas concluyentes. El magnesio oral actúa como un bloqueador natural de los canales de calcio, aumenta el óxido nítrico, mejora la disfunción endotelial e induce una vasodilatación directa e indirecta (véase Houston M, 2011). El último metaanálisis, llevado a cabo por Kass L et al (2012), concluyó que la suplementación con magnesio parecía conseguir una reducción pequeña, pero clínicamente significativa, de la presión arterial, la cual se obtuvo al combinar todos los ensayos (de 3 - 4 mm Hg para la presión arterial sistólica y de 2 - 3 mm Hg para la presión arterial diastólica, la cual aumenta para ingestas superiores a 370 mg de magnesio por día). M. Houston (2011) observó el hecho de que la combinación de una mayor ingesta de magnesio y potasio conjuntamente con una reducción de la ingesta de sodio, es más eficaz, para reducir la presión arterial, que la ingesta de un solo mineral.
Recientes estudios llevados a cabo en animales, han demostrado el papel del magnesio cerebral en la prevención de déficits cognitivos en el modelo de ratón con enfermedad de Alzheimer. Li et al (2013) también han demostrado el hecho de que el L-treonato de magnesio ejerce efectos sinaptoprotectores en un modelo de ratón de la enfermedad de Alzheimer. Paralelamente, se ha observado una alteración del magnesio plasmático en pacientes con enfermedad de Alzheimer (véase Barbagallo M et al, 2011; Vural H et al, 2010). Este déficit puede influir en la etiopatogenia de la enfermedad de Alzheimer.
En la deficiencia de magnesio, es posible que no se cumplan los requisitos neuronales de magnesio, lo cual causa un daño neuronal, el cual podría manifestarse como una depresión. El magnesio suele ser eficaz para el tratamiento complementario de la depresión (véase Eby GA y Eby KL, 2006), incluso si su función en la prevención de la depresión sigue sin estar clara (véase Derom ML et al, 213). Según Eby y Eby, "Se recomienda fortificar el agua potable con magnesio biológico disponible, hasta los niveles anteriores al siglo XX".
El déficit de magnesio, se encuentra relacionado con varias enfermedades oftálmicas, tales como el glaucoma, las cataratas y la retinopatía diabética. Esto se debe a un desequilibrio entre los mediadores de la vasoconstricción y la vasorrelajación y al aumento del estrés oxidativo (véase Agarwal et al, 2013).
En cuanto a lo concerniente al vínculo entre el déficit de magnesio y los calambres musculares esqueléticos, incluso si a menudo se admite, entre la población, nunca se ha documentado científicamente y los estudios de la suplementación oral de magnesio, generalmente, describen los efectos secundarios potenciales como siendo similares al placebo, en, cuanto o lo referente a su frecuencia. Garrison SR et al (2012) concluyeron el hecho de que es poco probable que la suplementación con magnesio proporcione una profilaxis de los calambres, la cual sea clínicamente significativa, para los calambres musculares.
Según el estudio NHANES III de los Estados Unidos (Deng X et al, 2013), la ingesta de magnesio solo o su interacción con la ingesta de vitamina D, puede contribuir al estatus de vitamina D. La asociación entre la 25-hidroxi vitamina D sérica y el riesgo de mortalidad puede verse modificada por el nivel de ingesta de magnesio. Pero esta hipótesis, necesita ser confirmada.
La EFSA emitió opiniones positivas sobre las siguientes declaraciones de propiedades saludables:
El magnesio contribuye a la división celular normal
El magnesio contribuye a las funciones psicológicas normales.
El magnesio contribuye al equilibrio de electrolitos
El magnesio contribuye al metabolismo energético normal
El magnesio contribuye al mantenimiento de huesos normales
El magnesio contribuye al funcionamiento normal de los músculos, incluido el músculo cardíaco.
El magnesio contribuye al mantenimiento de los dientes normales.
El magnesio contribuye al funcionamiento normal del sistema nervioso.
El magnesio contribuye a la síntesis normal de proteínas.
El magnesio puede contribuir a reducir el cansancio y la fatiga.
En cuanto a lo concerniente al calcio, éste se encuentra presente en un porcentaje del 99 % en los huesos y en los dientes y el suministro de alimentos y agua, es clave para el desarrollo y el mantenimiento de la salud ósea desde bebés hasta ancianos. Pero la suplementación con calcio, no se encuentra exenta de controversias y, los beneficios sobre la salud esquelética, deben sopesarse con los riesgos potenciales de enfermedad cardiovascular (CVD), ya que los datos publicados sugieren un posible efecto perjudicial de la suplementación con calcio sobre la CVD (véase Meier C y Kranzlin ME, 2011). Por otro lado, en otros estudios llevados a cabo, se ha observado el hecho de que una ingesta elevada de calcio (> 600 mg / d) se encuentra inversamente asociada con algunos factores de riesgo cardiovascular, tales como la presión arterial (véase Da Silva Ferreira T et al, 2013).
De hecho, se ha venido prestando cada vez más atención a la influencia de éste, en las enfermedades cardiovasculares. Reid IR y Bolland MJ (2008) observaron, en un ensayo a gran escala, de 5 años, el hecho de que la suplementación con calcio, parece acelerar la enfermedad vascular, de una forma particular, el infarto de miocardio, en mujeres postmenopáusicas sanas. En varios estudios epidemiológicos prospectivos, se ha examinado la relación entre la ingesta de calcio en la dieta y la incidencia de CVD o la mortalidad por CVD, en adultos de mediana edad y en ancianos y los resultados obtenidos, son contradictorios (véase Wang L et al, 2012). Pero el posible efecto perjudicial de una ingesta de calcio superior a la recomendada (hipercalcemia y sus complicaciones) debe sopesarse con los probables beneficios del calcio en los huesos, especialmente en mujeres ancianas (véase Sabbagh Z y Vatanparast H, 2009.
La suplementación combinada de vitamina D y de calcio, puede reducir el riesgo de fracturas, pero los efectos, pueden ser menores entre los adultos mayores que viven en la comunidad, que entre los ancianos institucionalizados (es decir, ingresados en residencias) (véase Chung M et al, 2011; Lips P et al, 2010). Este hecho, se ha confirmado mediante estudios llevados a cabo recientemente, cuyos resultados generales parecen mostrar el hecho de que, el calcio, no reduce de una forma significativa el riesgo de fracturas, en mujeres postmenopáusicas, pero cuyos efectos beneficiosos sobre el riesgo de fracturas se observan en mujeres las cuales se adhieren a la terapia (Spangler M et al, 2011). Otro estudio de cohortes, el WHI (véase Prentice RI et al, 2013), no pudo establecer una correlación entre la suplementación con calcio más vitamina D y la infección miocárdica o las enfermedades coronarias, pero éste concluyó su beneficio en el riesgo de fractura de cadera entre las mujeres postmenopáusicas.
Para las mujeres embarazadas, la suplementación con calcio se asocia con un beneficio protector significativo en cuanto a lo referente a la prevención de la preeclampsia, pero no se han observado otros beneficios adicionales (véase Buppasiri P et al, 2011).
La EFSA emitió opiniones positivas sobre las siguientes declaraciones de propiedades saludables:
■ El calcio es necesario para el mantenimiento de huesos y dientes normales.
■ El calcio contribuye a la coagulación normal de la sangre.
■ El calcio contribuye al metabolismo energético normal
■ El calcio contribuye a la función muscular normal y a la neurotransmisión
■ El calcio es necesario para el crecimiento y desarrollo normal de los huesos en los niños.
■ El calcio contribuye a la división y diferenciación celular normal
En cuanto a lo referente al Hidrogenocarbonato, aunque éste no pertenezca al grupo de los micronutrientes esenciales, los iones de hidrogenocarbonato (HCO3-) son importantes en la nutrición, ya que éstos participan en el equilibrio alcalino-ácido del organismo ya que la carga ácida influye en la reabsorción de calcio y de magnesio en los túbulos renales.
En una investigación llevada a cabo sobre 1.413 mujeres y 1.125 hombres, se encontró una relación entre la osteoporosis y el consumo de bebidas de cola las cuales contienen ácido fosfórico que conducen a una mayor carga ácida con una mayor secreción de minerales (véase Heaney RP y Rafferty K, 2001). Otro estudio demostró una estrecha asociación entre la excreción neta de ácidos y las cantidades de magnesio y de calcio en la orina de personas mayores (véase Rylander et al, 2006). En un estudio de intervención, se descubrió el hecho de que el agua potable la cual contiene 403 mg / l de carbonato, reducía la presión arterial, en 20 sujetos con hipertensión leve (véase Rylander R y Arnaud MJ, 2004). Finalmente, el riesgo de muerte por infarto cardíaco, fue menor, con unos niveles de carbonato superiores a 110 mg / l y, un nivel recomendado, podría ser el de 250 mg / l (véase Rylander R et al, 2008).
En varios estudios posteriores llevados a cabo en hombres, se demostró el hecho de que las aguas minerales alcalinas ricas en bicarbonato, con una baja carga de ácido renal potencial (PRAL) disminuían los marcadores de resorción ósea e incluso los niveles de hormona paratiroidea (véase Burckardt P, 2008). Dos estudios han demostrado el impacto de una carga alcalina en la salud ósea, especialmente en mujeres postmenopáusicas sanas (véase Burckardt P, 2008). Otro estudio, también ha demostrado el hecho de que las dietas que difieren en sus cargas alcalinas, pero no en el contenido de calcio, tienen efectos diferentes sobre los marcadores de resorción ósea. En este estudio, la carga alcalina se proporcionaba esencialmente mediante 2 litros diarios de agua mineral con un alto nivel de bicarbonato (proporcionando 4.868 mg de bicarbonato al día) y el índice de PRAL (carga ácida potencial renal - [de sus siglas en idioma inglés] -) era de -124 mEq / d (véase Buclin et al, 2001). La dieta de control, con el mismo nivel de calcio, de proteína, de sal y de energía, no tenía tal tipo de efecto. La conclusión, es que, algunas aguas que contienen calcio y bicarbonato, con un PRAL fuertemente negativo, pueden contribuir a la prevención de la pérdida ósea.
En 2009, Wynn E y al, concluyeron que las mejores aguas para la salud ósea son las ricas tanto en bicarbonato como en calcio. De una forma adicional, observaron también el hecho de que, en la suficiencia de calcio, el agua ácida rica en calcio no tenía ningún efecto sobre la resorción ósea, mientras que el agua alcalina rica en bicarbonato, conducía a una disminución significativa de los marcadores de resorción ósea en mujeres jóvenes (2009, b). Un estudio realizado por Roux S et al (2004), realizado en 39 mujeres, mostró un efecto beneficioso del agua rica en bicarbonato sobre el metabolismo óseo, frente a un agua mineral rica en sulfato.
Las ingestas dietéticas recomendadas (RDA - [de sus siglas, en idioma inglés, correspondientes a Recommended Dietary allowances] -) corresponden a los requerimientos de casi la totalidad (98 %) de los individuos de un grupo (de edad y sexo) y las ingestas adecuadas (Al) son la ingesta de referencia si no se dispone de una evidencia científica suficiente como para calcular una RDA (ingesta dietética recomendada. Según el Instituto de Medicina de los Estados Unidos (1997), son, para el Mg y el Ca:
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Mientras tanto, la ingesta media de magnesio en los Estados Unidos, es de 323 mg al día (en hombres) y de 228 mg al día (en mujeres). Para el calcio, ésta es de 871 a 1.266 mg / día para los hombres y de 748 a 968 mg / día para las mujeres.
El agua potable (del grifo), debería completar de una forma preferible el magnesio y / o calcio suministrado en los alimentos hasta el valor diario requerido.
Sin embargo, el agua del grifo, de una forma frecuente, contiene poco magnesio; generalmente, en una cantidad de aprox. 5 a 20 mg por litro.
Así, por lo tanto, los principios modernos de la medicina preventiva y de la nutrición saludable, requerirían una mayor ingesta de magnesio, la cual se puede lograr más fácilmente bebiendo agua mineral u otra agua embotellada con mayor contenido de magnesio. Muchas de las aguas embotelladas comercialmente disponibles, tienen un contenido de magnesio muy bajo.
Existen pocas aguas minerales las cuales contengan las cantidades de minerales mencionadas anteriormente, arriba, y su sabor, generalmente, no se aprecia, debido a su alto contenido en sulfatos.
La alternativa es, así, de este modo, el agua embotellada, la cual, tradicionalmente, se prepara mediante la preparación de agua desmineralizada con todo tipo de tratamientos posibles, los cuales conduzcan al agua purificada y a la remineralización de dicha agua purificada. La etapa de remineralización consiste en añadir iones minerales al agua desmineralizada. Dichos componentes son, por ejemplo, los consistentes en MgSO4, MgCh, CaCl2, NaHCO3, KHCO3, NaF ó NaCl. La lista propuesta no es exhaustiva y también se pueden utilizar otros componentes.
Así, de este modo, al añadir iones minerales específicos tales como el calcio, el magnesio o bicarbonatos, es posible reivindicar beneficios para la salud utilizando algunas de las declaraciones de propiedades saludables presentadas anteriormente, arriba, para el agua resultante.
En cuanto a lo referente al procedimiento, se procede, generalmente, a preparar una solución madre altamente concentrada, mediante la utilización de las sales mencionadas anteriormente, arriba y, la solución madre en cuestión, se diluye con agua pura, para terminar con agua potable.
Tal como se ha mencionado anteriormente, arriba, al presentar los posibles componentes para la remineralización, al añadir iones minerales de calcio (Ca2+) o de magnesio (Mg2+), se añaden, simultáneamente contraiones (cationes), tales como el sulfato (SO42-) ó el cloruro (Cl-). De una forma similar, la adición de hidrogenocarbonato (HCO3-) se acompaña de iones de sodio (Na+) o de potasio (K+). Estas sales, resultantes de la combinación de los citados cationes y aniones, se utilizan, de una forma habitual, debido al hecho de que, éstos, tienen una solubilidad muy alta en agua, lo cual facilita bastante el procedimiento de enriquecimiento en términos de procedimiento.
No obstante, los contraaniones o cationes añadidos SO42- y / ó Cl- y / ó Na y / ó K dan lugar a un sabor amargo y / o salado en el producto que afecta al sabor del agua, de tal modo que no se aprecia el agua potable resultante. por parte del consumidor.
Cabe considerar otras sales que comprendan magnesio y / o calcio, tales como las de MgCO3, Mg(OH)2, CaCO3, pero éstas tienen muy poca solubilidad en agua, lo cual provoca el hecho de que, la preparación de la solución madre y del agua enriquecida sea casi imposible a escala industrial.
Una solución propuesta, en la que se utiliza óxido de magnesio (MgO), es la que se presenta en la solicitud de patente europea publicada EP 2488 269. La solución propuesta utiliza un reactor de flujo en pistón, cargado con semillas de MgO, al cual se le envía agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). El dióxido de carbono, reacciona con el óxido de magnesio y el agua, según la siguiente reacción química:
MgO 2CO2 H2O = Mg (HCO3)2
El componente resultante, es soluble, a una baja concentración. Con objeto de conseguir una mayor concentración, el procedimiento propuesto, comprende un bucle (circuito) de recirculación. La alta proporción (factor de relación) necesaria de reciclado (hasta diez veces el caudal a tratar), tiene como resultado un procedimiento costoso en términos de energía gastada. El documento de patente europea EP 1460 042 describe un procedimiento para producir agua mineral potable que contiene magnesio, el cual comprende las etapas de: añadir una sal que contiene magnesio a una muestra de agua; disolver dióxido de carbono en dicha muestra de agua; y de una forma opcional, añadir uno o más compuestos que contengan carbonato; para proporcionar agua potable que contenga una cantidad de más de 130 mg.l-1 de cationes de magnesio disueltos, una cantidad de más de 650 mg.l-1 de bicarbonato, y que tenga un valor pH comprendido entre 6,0 y 8,0.
Así, por lo tanto, es un objeto de la presente invención, el de proporcionar un procedimiento para suministrar bebidas a base de agua, enriquecidas con magnesio y / o calcio, la cual evite los inconvenientes del arte anterior de la técnica especializada.
En este sentido, la invención tiene como objetivo el proporcionar un procedimiento el cual sea capaz de suministrar volúmenes comerciales de agua potable fortificada con magnesio.
Un objeto adicional de esta revelación, es el de proporcionar un aparato para fabricar agua potable con una concentración de magnesio aumentada en relación con el procedimiento propuesto.
Es así mismo un objeto de esta revelación, el de proporcionar agua potable que contenga por lo menos 55 mg / l de magnesio y / ó 150 mg / l de calcio y que no tenga sabor amargo y / o salado.
Resumen de la invención
A este respecto, la invención proporciona un procedimiento para producir una bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o calcio, en concordancia con la reivindicación 1.
Dicho procedimiento permite preparar una solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio y añadir por lo menos una parte de la solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio, a un circuito de flujo el cual comprenda un líquido acuoso.
Esta característica es ventajosa, ya que permite dosificar la cantidad de solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio que se añade al líquido acuoso, para tener la bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o de calcio con una concentración / nivel exacto de magnesio y / o de calcio en la bebida.
Debe tomarse debida nota en cuanto al hecho de que el compuesto de magnesio se selecciona de entre el grupo que consiste en óxido de magnesio, hidróxido de magnesio, carbonato de magnesio y carbonato hidróxido de magnesio.
De una forma adicional, el compuesto de calcio se selecciona de entre el grupo que consiste en óxido de calcio, hidróxido de calcio, carbonato de calcio.
El procedimiento comprende la etapa de medir la conductividad eléctrica de la solución acuosa concentrada en el reactor. Esto es ventajoso ya que permite el poder controlar el nivel de compuesto de magnesio y / o calcio en la solución acuosa concentrada.
Durante el proceso, el reactor se mantiene bajo una presión parcial de dióxido de carbono (CO2 ) correspondiente a un valor de por lo menos 1,01 bar (1 atm (atmósfera)). El uso de dióxido de carbono, generalmente, aumenta la velocidad de disolución del compuesto de magnesio y de calcio durante la reacción química.
En concordancia con otra característica, la presión de dióxido de carbono en el reactor, se encuentra comprendida dentro de un rango que va de 1,01 a 10,13 bar (de 1 atm. a 10 atm.). Una presión de 10,13 bar (10 atm.) de dióxido de carbono en el reactor puede aumentar en 3 veces la solubilidad del compuesto de magnesio y / o de calcio. En concordancia con una característica suplementaria, la solubilidad del compuesto de magnesio y / de o calcio, aumenta, aumentando la presión de dióxido de carbono (CO2) en el reactor. Esto es ventajoso ya que permite mejorar la reacción química necesaria en el procedimiento.
A título de forma de presentación propuesta, el reactor se alimenta con el compuesto de magnesio y / o de calcio, utilizando una bomba dosificadora de sólidos. Esto puede proporcionar un control mejorado de la cantidad de compuesto de magnesio y / o de calcio con la que se alimenta el reactor.
En una forma de presentación adicional, la solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio, se añade al líquido acuoso, para formar la bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o calcio, usando una bomba dosificadora de líquido. Esto permite ser muy preciso en la dosificación de la solución acuosa concentrada a integrar en el líquido acuoso.
En una forma propuesta de presentación, el reactor se agita automáticamente. Esto es ventajoso porque permite dispersar el gas formado durante la reacción mejorando así, de este modo, la reacción química.
A modo de ejemplo, la concentración de magnesio en la solución acuosa concentrada se encuentra dentro de un rango comprendido entre 1 g / l y 25 g / l.
De una forma similar, la concentración de calcio en la solución acuosa concentrada, se encuentra dentro de un rango comprendido entre 1 g / l y 75 g / l.
Estas características, permiten tener una concentración de magnesio en la bebida a base de agua potable de por lo menos 55 mg / l.
En cuanto a lo concerniente al calcio, la concentración de calcio en la bebida a base de agua potable, ésta es de un valor de 150 mg / l.
De una forma adicional, el circuito de flujo comprende una entrada a través de la cual se incorpora un componente adicional en dicha bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o calcio.
Así, por ejemplo, el citado componente se selecciona de entre el grupo que consiste en sal, minerales, material que fomenta la salud y material para proporcionar sabor o aroma.
Esto es ventajoso ya que permite enriquecer de una forma adicional la bebida a base de agua potable con componentes distintos al magnesio y / o calcio.
También se describe, así mismo, un aparato para fabricar agua potable con una mayor concentración de magnesio. Dicho aparato comprende un reactor de tanque para la preparación de una solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de bicarbonato cálcico, con una solución acuosa de bicarbonato de magnesio y / o cálcico.
En detalle, el aparato comprende:
i) un circuito de flujo abierto con una línea de líquido acuoso el cual comprende una salida para alimentar un reactor (4) con líquido acuoso y una entrada para recibir una cantidad de solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o calcio del citado reactor;
ii) comprendiendo, el citado reactor, entradas para recibir compuesto de magnesio y / o de calcio, líquido acuoso y dióxido de carbono y una salida provista de medios de dosificación para dosificar una cantidad de solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio, para alimentar la línea del circuito de flujo abierto;
iii) medios de inyección para incorporar dióxido de carbono (CO2) en dicho reactor; y
iv) medios de dosificación de sólidos para suministrar porciones de compuesto de magnesio y / o de calcio a dicho reactor;
El aparato en cuestión, es muy conveniente ya que no existe gestión del circuito de reciclado y porque también se puede usar, así mismo, un reactor a escala industrial.
En concordancia con otra forma de presentación, el aparato comprende un agitador el cual se encuentra dispuesto en el interior del reactor. Gracias al agitador en cuestión, es muy fácil crear turbulencias en el reactor, mejorando así, de este modo, la reacción química entre los ingredientes.
En concordancia con otra forma de presentación, el aparato comprende:
- medios de medición de la conductividad eléctrica para medir la conductividad eléctrica de la solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio en dicho reactor; y
- una unidad de regulación la cual recibe datos de conductividad de los citados medios de medición de conductividad eléctrica y que gestiona la alimentación del reactor con compuesto de magnesio y / o de calcio, para asegurar la cantidad deseada de magnesio y / o calcio disuelto en el líquido acuoso de dicho reactor.
Esto, por lo tanto, proporciona un control mejorado de la reacción y ayuda en el procedimiento de fabricación.
Descripción resumida de los dibujos
La invención se describe de una forma adicional con referencia a los ejemplos que se facilitan a continuación. Se apreciará el hecho de que la invención, tal como ésta se reivindica no pretende encontrarse limitada, en modo alguno, por estos ejemplos.
Se describirán, a continuación, formas de presentación de la presente invención, a modo de ejemplos, con referencia a las figuras adjuntas, en las que:
- La Figura 1, es una vista esquemática del procedimiento de reacción utilizado para producir agua enriquecida con magnesio en concordancia con la invención;
- La Figura 2 es una vista esquemática del equipo para producir agua enriquecida con magnesio en concordancia con la presente revelación.
Descripción detallada
Tal como se utilizan en esta memoria descriptiva, las palabras "comprende(n)", "que comprende(n)" y palabras similares, no deben interpretarse en un sentido exclusivo o exhaustivo. En otras palabras, éstas pretenden significar que incluyen, pero no de una forma limitativa en cuanto a éstas.
Cualquier referencia a documentos correspondientes al arte anterior de la técnica especializada, en esta memoria descriptiva no debe considerarse como una admisión de que dicho arte anterior de la técnica especializada, sea ampliamente conocida o que éste forme parte del conocimiento general común en el sector.
En el momento presente, tanto las aguas minerales naturales como las aguas remineralizadas ricas en magnesio tienen un sabor mineralizado y amargo debido a la presencia de iones de cloruro y iones de sulfato. Este hecho, podría desanimar a los consumidores a comprar aguas ricas en magnesio.
Con objeto de eliminar este sabor, se propone que las sales insolubles de magnesio y / o de calcio de combinaciones de óxido / hidróxido / carbonato de magnesio y / o de calcio reaccionen con el dióxido de carbono CO2 con la finalidad de obtener agua enriquecida con magnesio y / o calcio.
Tal como se ha mencionado anteriormente, arriba, la invención se refiere a un procedimiento para producir bebidas a base de agua potable enriquecidas con magnesio y / o calcio, mediante la utilización del aparato descrito anteriormente, arriba.
Dicho procedimiento propone preparar una solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio e integrar una parte de dicha solución concentrada en un líquido acuoso, para formar una bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o calcio, según se define en las reivindicaciones anexas.
Para el enriquecimiento de magnesio, se procedió a someter a tests de ensayo, en laboratorio, varios compuestos de magnesio tales como MgO, Mg(OH)2 y MgCO3 para estudiar su cinética, su viabilidad química y su estabilidad. En caso de un enriquecimiento de calcio, proponemos utilizar óxido de calcio, hidróxido de calcio o carbonato de calcio.
Entre los compuestos propuestos, los tests de ensayo de laboratorio se han llevado a cabo, como un ejemplo, con Mg(OH)2.
La Figura 1, muestra una vista esquemática del procedimiento de reacción utilizado para producir agua enriquecida con magnesio en concordancia con la invención.
La principal reacción la cual tiene lugar en el procedimiento propuesto es la siguiente:
Mg (OH)2 2CO2 = Mg (HCO3)2
Con la siguiente descomposición:
Hidratación de CO2: CO2 H2O ^ H2CO3 i
Ionización de H2CO3: H2CO3 ^ H+ HCO3" ii
HCO3 ^ H+ CO32-- iii
Reacción entre H+ y sólido: 2H+ Mg(OH)2 ^ Mg2+ 2H2O- iv
Tal como se muestra en la Figura 1, la carbonatación, se inicia con la difusión de CO2 en agua, a continuación, el CO2 reacciona con el agua para proporcionar ácido carbónico; el ácido carbónico se ioniza para proporcionar H+ y HCO3"; a continuación, el H+ se difunde a la superficie de los sólidos, lo cual permite que tenga lugar la reacción de carbonatación, para proporcionar iones de magnesio.
Así, por lo tanto, existe una difusión de CO2 desde la fase gaseosa GP a la fase líquida LP, reacción química y a continuación, difusión de H+ desde la fase líquida LP a la superficie del compuesto en la fase sólida SP.
Con objeto de evitar la formación de sedimentos, el COs siempre está en exceso en la reacción y, así, por lo tanto, puede despreciarse la reacción numerada iii.
Tal como se puede ver en las fórmulas anteriores, puesto que la concentración de la solución madre concentrada al final de la reacción depende sólo de cuántos materiales se agregaron, es más fácil controlar la concentración de la solución madre concentrada.
La Figura 2 representa de una forma esquemática un aparato 1 en el que se implementa un procedimiento para producir una bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o calcio.
El aparato en cuestión, comprende un circuito de flujo abierto el cual comprende una línea 1 de agua desmineralizada que comprende una bomba 2. La línea 1 tiene una línea 3 de salida para alimentar un reactor 4 cerrado, en forma de reactor tanque, con agua desmineralizada a través de varias válvulas 5a, 5b y 5c.
El reactor 4 se alimenta con agua desmineralizada a través de la línea de entrada 3'. La línea de salida 3 de la línea 1 corresponde a la línea de entrada 3' del reactor 4 pero se presentan por separado, en concordancia con el componente con el que se encuentran relacionados.
El reactor 4 se alimenta, inicialmente, con hidróxido de magnesio puro Mg(OH)2, en polvo, y éste se puede alimentar de una forma adicional con dicho compuesto de magnesio, mediante una bomba dosificadora de sólidos que forma un medio 6 de dosificación de sólidos.
El reactor 4 se agita con un agitador 7, para homogeneizar la mezcla y activar y mejorar la reacción entre los ingredientes.
Otro objeto de la agitación es la de dispersar el gas formado durante la reacción. Entre los diversos tipos de agitadores, la turbina Rushton, cual es conocida por parte de las personas expertas en el arte especializado de la técnica, es una excelente opción para dispersar el gas. Los tests de ensayo piloto, demostraron el hecho de que la dispersión del gas tiene un gran impacto en la velocidad de reacción y que la agitación de la solución contribuye a mejorar la reacción. La velocidad de agitación debe adaptarse en concordancia con el tamaño del reactor.
El aparato también comprende, así mismo, una fuente 8 de dióxido de carbono. Se procede a inyectar dióxido de carbono gaseoso en el reactor 4 usando la línea de alimentación 9, mediante el uso de medios de inyección de dióxido de carbono 10. El nivel de dióxido de carbono a alimentar al reactor, se controla mediante el uso de medios de control 11. Puede añadirse, de una forma adicional, un sistema de reciclado de dióxido de carbono.
El aparato comprende, de una forma adicional, un medio de medición de la conductividad eléctrica 12 para medir de una forma continua la conductividad eléctrica de la solución en el reactor 4. Dichos medios de medición de la conductividad eléctrica 12 permiten medir el nivel de magnesio disuelto en la solución acuosa.
En el caso en que sea necesario, los medios de medición de la conductividad eléctrica 12 pueden calibrarse en concordancia con la temperatura de la reacción en el reactor, de tal modo que el efecto de la temperatura pueda "neutralizarse".
Se utiliza una unidad de regulación (no representada) para controlar y gestionar la alimentación del reactor con el compuesto de magnesio con la finalidad de poder disponer de la cantidad requerida de magnesio disuelto en la solución acuosa, en el reactor.
El reactor 4 tiene una línea de salida 13 común con la línea de salida 3 de la línea 1 y la línea de entrada 3' del reactor 4 y utiliza las válvulas 5a, 5b y 5c cuando sea necesario.
La línea de salida 13 del reactor 4 comprende una válvula 14 y una bomba 15.
Se mezcla por lo menos una parte de la solución acuosa concentrada de compuesto de magnesio con el agua desmineralizada de la línea 1. La línea 1 comprende una entrada 13' procedente del reactor 4 para inyectar la solución acuosa concentrada en la línea 1 del circuito de flujo abierto.
El medio de dosificación 16 permite integrar la cantidad requerida de solución acuosa concentrada de compuesto de magnesio en la línea 1 para obtener una bebida a base de agua con el nivel de magnesio requerido. Dichos medios de dosificación 16, pueden tener la forma de medios de medición de la conductividad eléctrica.
Con objeto de ayudar a mezclar la solución acuosa concentrada con el agua desmineralizada, se incorpora un mezclador estático 17 en el aparato, suministrando así, de este modo, una bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio.
En el aparato propuesto, la línea 1 del circuito de flujo abierto comprende, de una forma adicional, una entrada 18 a través de la cual se incorpora otro componente 19 en la bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio. El componente 19 se selecciona de entre el grupo que consiste en sal, mineral, material que fomenta la salud y material para la obtención de sabor o aroma y, así, por lo tanto, éstos se seleccionan en concordancia con las necesidades requeridas.
La invención también se refiere, así mismo, a un procedimiento para producir una bebida a base de agua enriquecida con magnesio y / o calcio a la que se le añade una solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio preparada en un reactor 4, mediante agitación, a un líquido acuoso, de una forma preferible agua desmineralizada.
La solución concentrada se prepara utilizando un compuesto de magnesio y / o de calcio en polvo, al cual se le añade un líquido acuoso, de una forma preferible, agua desmineralizada, bajo una atmósfera de dióxido de carbono. La materia en polvo en cuestión, contiene partículas que tienen un tamaño de partícula inferior a 100 pm. Los ingredientes del reactor 4 se agitan y se mantienen bajo una atmósfera de dióxido de carbono.
La conductividad eléctrica de la solución acuosa concentrada se mide, de una forma continua o a intervalos regulares, utilizando un medio de medición de conductividad eléctrica 12, y refleja la cantidad de compuesto de magnesio y / o de calcio disuelto en la solución concentrada.
En caso necesario, la solución concentrada se puede concentrar de una forma adicional, procediendo a añadir una cantidad adicional de compuesto de magnesio y / o de calcio. A continuación, el reactor 4 se alimenta con compuesto de magnesio y / o de calcio añadidos, mediante la utilización de una bomba de dosificación de sólidos 6. Tal como se ha mencionado anteriormente, arriba, el reactor se mantiene bajo una atmósfera de dióxido de carbono, proporcionando, la presencia de dióxido de carbono a presiones mayores que la presión atmosférica, mayores tasas de disolución de magnesio. De hecho, la solubilidad del Mg(OH)2 se puede mejorar mediante el aumento de la presión de CO2, ya que, cuanto mayor es la presión, mayor es la solubilidad del CO2. Se ha estimado que la solubilidad del Mg(OH)2 se puede mejorar en una tasa de 3 veces (es decir, triplicarse), a una presión comprendida dentro de un rango situado entre una presión de dióxido de carbono de 1,01 bar (1 atm.) y una presión de dióxido de carbono de 10,13 bar (10 atm.).
De una forma adicional, con objeto de evitar el desperdicio en dióxido de carbono, se propone reciclar el dióxido de carbono.
La solución en el reactor se agita mediante el uso del agitador 7 con objeto de dispersar el gas formado durante la reacción. Entre los diversos tipos de agitadores, la turbina Rushton, la cual es conocida por parte de las personas expertas en el arte de la técnica especializada, es una excelente opción para dispersar el gas. Los tests de ensayo piloto llevados a cabo, demostraron el hecho de que la dispersión del gas tiene un gran impacto en la tasa (velocidad) de reacción y que la agitación de la solución, contribuye a mejorar la reacción. La velocidad de agitación debe adaptarse en concordancia con el tamaño del reactor.
Ejemplo mediante el uso de Mg(OH)? :
La solubilidad del Mg(OH)2 es de aprox. 9 mg / l según la hoja de datos de seguridad del proveedor.
Al hacer que el Mg(OH)2 en polvo reaccione con CO2 y agua, en un reactor de tanque agitado, se obtiene, al final de la reacción, una solución concentrada de 5 g / l de Mg2+ (12 g / l de Mg(OH)2), que después se obtiene en forma de Mg(HCO3)2. Termodinámicamente, esta solución concentrada no es estable y esta sal debería precipitar como MgCO3. No obstante, bajo atmósfera de CO2 y a la temperatura ambiente (de aprox. 25 °C), ésta es estable durante un transcurso de tiempo de por lo menos 3 días, hecho éste el cual nos permite producir nuestros productos antes de que aparezcan los cristales. Así, por lo tanto, es importante mantener el reactor cerrado bajo atmósfera de CO2. A continuación, la solución concentrada se diluye con precisión en agua pura (desmineralizada) mediante una bomba dosificadora. La solución diluida es el producto final.
Así, por lo tanto, en una producción a escala industrial, la solución concentrada de compuesto de magnesio y / o de calcio, debe mantenerse bajo una atmósfera de dióxido de carbono. Tal como se ha mencionado anteriormente, arriba, la solución concentrada preparada en el laboratorio, es estable a la temperatura ambiente y bajo una atmósfera de CO2 durante un transcurso de tiempo de por lo menos varios días.
El nuevo procedimiento también se puede aplicar, así mismo, para preparar una solución de alta concentración de Ca(HCO3)2 a partir de CaCO3.
Mediante el procedimiento y aparato propuestos, la concentración de magnesio en la solución acuosa concentrada, es de un valor comprendido dentro de unos márgenes situados entre 1 g / l y 25 g / l. Del mismo modo, la concentración de calcio en la solución acuosa concentrada es de un valor comprendido dentro de unos márgenes situados entre 1 g / l y 75 g / l.
Estas soluciones concentradas conducen fácilmente a bebidas a base de agua potable con una concentración de magnesio de por lo menos 55 mg / l y a una concentración de calcio de por lo menos 150 mg / l.
Las concentraciones obtenidas, permiten alcanzar unas concentraciones similares a la concentración de magnesio y de calcio de aguas de manantial natural altamente mineralizadas sin el sabor específico de estas aguas de manantial natural altamente mineralizadas lo cual significa un gran éxito.
Si bien la invención se ha ejemplificado para bebidas a base de agua potable enriquecidas con magnesio, la invención se puede implementar para bebidas a base de agua potable enriquecidas con calcio y para bebidas a base de agua potable enriquecidas con magnesio y calcio, sin apartarse de la invención.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. - Un procedimiento para producir una bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o calcio, el cual comprende la siguiente secuencia de etapas:
i) preparar una solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio mediante,
a) proporcionar un compuesto de magnesio y / o calcio, en polvo, en un reactor cerrado (4);
b) añadir un líquido acuoso en dicho reactor cerrado; y
c) inyectar dióxido de carbono (CO2 ) en dicho reactor cerrado; y
ii) mantener cerrado el reactor con la solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio bajo una atmósfera de dióxido de carbono de por lo menos 1,01 bar (1 atm.) hasta que se añada por lo menos parte de la solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio en un circuito de flujo que comprende un líquido acuoso; y
iii) el cual comprende, de una forma adicional, medir la conductividad eléctrica de la solución acuosa concentrada.
2. - Un procedimiento, según la reivindicación 1, en donde, el compuesto de magnesio, se selecciona de entre el grupo que consiste en óxido de magnesio, hidróxido de magnesio, carbonato de magnesio, carbonato de hidróxido de magnesio.
3. - Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en donde, el compuesto de calcio, se selecciona de entre el grupo que consiste en óxido de calcio, hidróxido de calcio, carbonato de calcio.
4. - Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde, el reactor, se mantiene bajo presión de dióxido de carbono (CO2 ) a un valor comprendido dentro de un rango que va de 1,01 a 10,13 bar (1 a 10 atm.) de dióxido de carbono (CO2).
5. - Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde, el reactor (4) se alimenta con el compuesto de magnesio y / o de calcio, usando una bomba dosificadora de sólidos (6) y en donde, el reactor cerrado (4) se agita automáticamente.
6. - Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde, la solución acuosa concentrada de bicarbonato de magnesio y / o de calcio, se añade en el líquido acuoso, para formar la bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o calcio, usando una bomba dosificadora de líquido (16).
7. - Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde, la concentración de magnesio, en la solución acuosa concentrada, es de un valor comprendido entre 1 g / l y 25 g / l.
8. - Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde, la concentración de calcio, en la solución acuosa concentrada, es de un valor comprendido entre 1 g / l y 75 g / l.
9. - Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde, la concentración de magnesio en la bebida a base de agua potable, es de por lo menos 55 mg / l.
10. - Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde, la concentración de calcio en la bebida a base de agua potable, es de 150 mg / l.
11. - Un procedimiento, según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde, dicho circuito de flujo, comprende, de una forma adicional, una entrada (18) a través de la cual se incorpora un componente adicional (19) en dicha bebida a base de agua potable enriquecida con magnesio y / o calcio.
12. - Un procedimiento, según la reivindicación 11, en donde, dicho componente (19) se selecciona del grupo que consiste en sal, mineral, material que fomenta la salud y material para proporcionar sabor o aromar.
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