WO2015002574A1 - Method for producing bio-gel and a bio-gel - Google Patents

Method for producing bio-gel and a bio-gel Download PDF

Info

Publication number
WO2015002574A1
WO2015002574A1 PCT/RU2014/000484 RU2014000484W WO2015002574A1 WO 2015002574 A1 WO2015002574 A1 WO 2015002574A1 RU 2014000484 W RU2014000484 W RU 2014000484W WO 2015002574 A1 WO2015002574 A1 WO 2015002574A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
peat
water
dispersion chamber
gel
static pressure
Prior art date
Application number
PCT/RU2014/000484
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Оксана Владимировна ВОЛОДИНА
Александр Владимирович СМОРОДЬКО
Original Assignee
Volodina Oxana Vladimirovna
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volodina Oxana Vladimirovna filed Critical Volodina Oxana Vladimirovna
Publication of WO2015002574A1 publication Critical patent/WO2015002574A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K35/00Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution
    • A61K35/02Medicinal preparations containing materials or reaction products thereof with undetermined constitution from inanimate materials
    • A61K35/10Peat; Amber; Turf; Humus
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/02Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by special physical form
    • A61K8/04Dispersions; Emulsions
    • A61K8/042Gels
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K8/00Cosmetics or similar toiletry preparations
    • A61K8/18Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
    • A61K8/96Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing materials, or derivatives thereof of undetermined constitution
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/08Solutions
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61QSPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
    • A61Q19/00Preparations for care of the skin
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50Mixing liquids with solids
    • B01F23/55Mixing liquids with solids the mixture being submitted to electrical, sonic or similar energy
    • B01F23/551Mixing liquids with solids the mixture being submitted to electrical, sonic or similar energy using vibrations
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2800/00Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
    • A61K2800/80Process related aspects concerning the preparation of the cosmetic composition or the storage or application thereof
    • A61K2800/82Preparation or application process involves sonication or ultrasonication
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/48Preparations in capsules, e.g. of gelatin, of chocolate
    • A61K9/50Microcapsules having a gas, liquid or semi-solid filling; Solid microparticles or pellets surrounded by a distinct coating layer, e.g. coated microspheres, coated drug crystals
    • A61K9/51Nanocapsules; Nanoparticles
    • A61K9/5107Excipients; Inactive ingredients
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2215/00Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413Numerical information
    • B01F2215/0436Operational information
    • B01F2215/0454Numerical frequency values

Definitions

  • This invention relates to techniques for producing peat-based biogel, which biogel has the widest application.
  • biogel including from peat
  • All of these methods include grinding peat particles.
  • RF patents _NaNs 2228921 (publ. 06/20/2004) and 2475038 (publ. 02/20/2013) describe methods for producing biogel from peat in which the feedstock is treated with an alkaline solution before grinding. However, chemical treatment destroys the humic substances originally found in peat.
  • a common drawback of all known methods for producing a biogel is that the resulting biogel has a particle size of the order of micrometers, as a result of which the use of such a biogel is very limited, since the smaller the particle size of the biogel, the higher its effectiveness as a medicine and (or) cosmetic.
  • An object of the present invention is to expand the arsenal of existing technical means by developing such a method for producing a biogel, with which it is possible to obtain a biogel with nanosized particles. This allows for a much wider use of such a bio gel.
  • a method for producing a biogel which is a water-peat gel with particle sizes of dispersed peat no more than 40-60 nm, which includes: loading peat of a predetermined humidity mixed with a given volume of water into a dispersion chamber; sealing the dispersion chamber; serves in a sealed dispersion chamber a predetermined static pressure; they process the contents of the dispersion chamber with ultrasonic vibrations with a sound density of at least 50 W / cm, which provide for a predetermined time the sound pressure on the peat-water mixture exceeding the static pressure by a predetermined value.
  • a feature of the method of the present invention is that the sound pressure can exceed the static pressure by 2-3 times.
  • Another feature of the method of the present invention is that the frequency of ultrasonic vibrations can be controlled in the range of 15-30 kHz while adjusting the static pressure to reliably disperse peat particles to the indicated sizes.
  • the adjustment of the frequency of ultrasonic vibrations can occur in the mode: initial exposure in the range of 15-20 kHz for 4-6 minutes and final exposure in the range of 20-30 kHz for 4-6 minutes.
  • peat may have a moisture content in the range of 60-80%.
  • the ratio of peat to water may lie in the range from 1: 1.5 to 1: 3.5.
  • a biogel which is a water-peat gel with a particle size of dispersed peat of 40-60 nm, obtained by the method of the first aspect of the present invention.
  • Peat is a capillary substance that is difficult to disperse. With mechanical grinding of peat, the minimum achievable particle size is about 100 microns. Attempts to mechanically crush peat into smaller particles, for example, by means of a vibrating or gas-jet device, lead to the spreading of peat on the surface of such a mechanical device.
  • Peat generally has some humidity.
  • peat moisture may be in range from 60 to 80%, although its deviations in any direction are quite acceptable.
  • the method of the present invention is implemented in devices that are a sealed dispersion chamber, into which the starting material (peat of a given humidity) is loaded in a mixture with a given volume of water, and then a static pressure of a given value is created by the pump. After that, the contents of the sealed dispersion chamber are exposed to ultrasound, the source of which can be either a magnetostrictive transducer known to specialists, located, say, under the bottom of the chamber, or a magnetoacoustic generator in which the cylindrical wall of the chamber vibrates under the action of the induced in it eddy currents (see RF patent N ° ... according to application 2012129570). Any of these treatments causes the formation of cavitation bubbles in a peat-water mixture with their subsequent collapse.
  • the starting material peat of a given humidity
  • the method of the present invention is carried out as follows. Peat of a given moisture content is mixed with water in a proportion of 1: 1, 5 to 1: 3.5. The resulting peat-water mixture is loaded into a dispersion chamber, which, after loading, is sealed, and then a static pressure of about 5-7 atmospheres is applied to it by a pump. Next, the generator is switched on, connected to an ultrasonic transducer that generates an ultrasonic signal with a frequency of the order of 15–20 kHz and with an amplitude that provides sound pressure in the peat-water mixture, twice or three times the static pressure in the dispersion chamber. Such ultrasonic treatment of the water-peat mixture takes about 4-6 minutes.
  • the size of peat particles decreases in the process of cavitation in the dispersion chamber, the size of the cavitation bubbles arising should be reduced accordingly.
  • the maximum bubble size depends on the time of its growth, and, hence, on the frequency of scoring. Therefore, for finer dispersion of peat particles in the next 4-6 minutes, the treatment can be carried out at a higher frequency (20-30 kHz).
  • the frequency of ultrasound can be gradually increased during the entire processing of a loaded portion of a peat-water mixture, then the final particle sizes of peat will be of the order of 40-60 nm.
  • the static pressure in the dispersion chamber should be increased to 7-10 atmospheres with an increase in the frequency of ultrasonic vibrations.
  • the area of the emitting surface becomes much larger than when using a magnetostrictive transducer. Therefore, the process efficiency is significantly increased and the dispersion time of a unit mass of water-saturated peat is reduced.
  • a biogel is formed in the dispersion chamber, whose properties are determined by the content of humic acids and fulvic acids, i.e. water soluble humic acids. These are high molecular weight organic substances whose molecular size is It is from 35 to 45 nm. Since in the method of the present invention, peat particles are crushed to 40-60 nm in the absence of chemical as well as thermal treatment, humic and fulvic acids are practically not destroyed and show their full activity in the resulting biogel.
  • This biogel can be used not only as a medicine or cosmetic, but also in crop production as a plant growth stimulator, presowing treatment of seeds to stimulate their germination, and also as a protection of seeds from fungi, mold and pathogenic bacteria and for disinfecting cereal crops after long-term storage.
  • the Appendix contains the report of the Kursk State University dated February 27, 2013 confirming the effectiveness of the biogel of the present invention.
  • the present invention makes it possible to obtain a biogel from a peat-water mixture in which beneficial substances do not lose their effectiveness, because
  • the method of the present invention provides dispersed peat particles with sizes of the order of 40-60 nm and does not use any chemical or thermal treatment.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Birds (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Cosmetics (AREA)

Abstract

The invention relates to a technique for producing a bio-gel based on peat. The technical result consists in developing a method for producing a bio-gel by means of which a bio-gel comprising nanoparticles can be produced. This result is achieved in that peat having a pre-set moisture content and being mixed with a predetermined volume of water is charged into a dispersion chamber, the dispersion chamber is sealed, a predetermined static pressure is generated in the dispersion chamber, and the contents of the dispersion chamber are treated with ultrasonic vibrations having a sound intensity of at least 50 W/cm2, which provide, for a pre-set period of time, a sound pressure on the mixture of peat and water which exceeds the static pressure by a predetermined value.

Description

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БИОГЕЛЯ И БИОГЕЛЬ  METHOD FOR PRODUCING BIOGEL AND BIOGEL
Область техники, к которой относится изобретение Данное изобретение относится к технике получения биогеля на ос- нове торфа, каковой биогель имеет самое широкое применение. FIELD OF THE INVENTION This invention relates to techniques for producing peat-based biogel, which biogel has the widest application.
Уровень техники State of the art
В настоящее время известны различные способы получения биогеля, в том числе из торфа. Все эти способы включают в себя измельчение час- тиц торфа.  Currently, various methods for producing biogel, including from peat, are known. All of these methods include grinding peat particles.
Так, в патенте РФ jNb 2188628 (опубл. 10.09.2002) раскрыто космети- ческое средство на основе водного экстракта перемешиваемой торфяной грязи, а в патенте РФ N° 2256438 (опубл. 20.07.2005) грязевую пасту до- полнительно протирают через сито. При таком механическом измельчении получаются частицы порядка десятков или даже сотен микрометров.  So, in the RF patent jNb 2188628 (publ. September 10, 2002) a cosmetic product based on an aqueous extract of mixed peat mud is disclosed, and in the RF patent N ° 2256438 (publ. July 20, 2005) the mud paste is additionally wiped through a sieve. With such mechanical grinding, particles of the order of tens or even hundreds of micrometers are obtained.
В патентах РФ _NaNs 2228921 (опубл. 20.06.2004) и 2475038 (опубл. 20.02.2013) описаны способы получения биогеля из торфа, в которых ис- ходное сырьё перед измельчением обрабатывают щелочным раствором. Однако химическая обработка разрушает гуминовые вещества, исходно содержащиеся в торфе.  RF patents _NaNs 2228921 (publ. 06/20/2004) and 2475038 (publ. 02/20/2013) describe methods for producing biogel from peat in which the feedstock is treated with an alkaline solution before grinding. However, chemical treatment destroys the humic substances originally found in peat.
В заявке на патент РФ JYS 2006137086 (опубл. 27.04.2008) описаны способ гидратации биополимеров с помощью кавитации и гелеобразный продукт из гидратированной биомассы. Этот способ имеет весьма ограни- ченное применение, т.к. кавитации подвергают водный раствор солей.  In the patent application of the Russian Federation JYS 2006137086 (published on April 27, 2008), a method for hydration of biopolymers by cavitation and a gel-like product from hydrated biomass are described. This method has very limited application, because an aqueous solution of salts is subjected to cavitation.
В патенте РФ N_> 2279323 (опубл. 10.07.2006) измельчение осуществ- ляют с помощью ультразвуковой кавитации, а в патентах РФ Ν°Νο 2304460 (опубл. 20.08.2007), 2331478 (опубл. 20.08.2008) и 2446852 (опубл. 10.04.2010) ультразвуковую кавитацию проводят в присутствии статиче- ского давления в реакторной камере. In the patent of the Russian Federation N_> 2279323 (publ. 10.07.2006) grinding is carried out using ultrasonic cavitation, and in the patents of the Russian Federation Ν ° Νο 2304460 (publ. 20.08.2007), 2331478 (publ. 20.08.2008) and 2446852 (publ. . 04/10/2010) ultrasonic cavitation is carried out in the presence of static pressure in the reactor chamber.
Общий недостаток всех известных способов получения биогеля со- стоит в том, что получаемый биогель имеет размер частиц порядка микро- метров, вследствие чего применение такого биогеля весьма ограниченно, т.к. чем меньше размеры частиц биогеля, тем выше его эффективность в качестве лекарственного и (или) косметического средства.  A common drawback of all known methods for producing a biogel is that the resulting biogel has a particle size of the order of micrometers, as a result of which the use of such a biogel is very limited, since the smaller the particle size of the biogel, the higher its effectiveness as a medicine and (or) cosmetic.
Раскрытие изобретения Задачей данного изобретения является расширение арсенала сущест- вующих технических средств за счёт разработки такого способа получения биогеля, с помощью которого возможно получать биогель с наноразмер- ными частицами. Это позволяет обеспечить значительно более широкое применение такого биогеля. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to expand the arsenal of existing technical means by developing such a method for producing a biogel, with which it is possible to obtain a biogel with nanosized particles. This allows for a much wider use of such a bio gel.
Для решения поставленной задачи и достижения указанного техни- ческого результата в первом объекте настоящего изобретения предложен способ получения биогеля, представляющего собой водоторфяной гель с размерами частиц диспергированного торфа не более 40-60 нм, заклю- чающийся в том, что: загружают торф заранее заданной влажности в смеси с заданным объёмом воды в диспергационную камеру; герметизируют диспергационную камеру; подают в герметизированную диспергационную камеру заранее заданное статическое давление; обрабатывают содержимое диспергационной камеры ультразвуковыми колебаниями с плотностью оз- вучивания не менее 50 Вт/см , обеспечивающими в течение заранее задан- ного времени звуковое давление на смесь торфа с водой, превышающее статическое давление на заранее заданную величину.  To solve the problem and achieve the technical result in the first object of the present invention, a method for producing a biogel is provided, which is a water-peat gel with particle sizes of dispersed peat no more than 40-60 nm, which includes: loading peat of a predetermined humidity mixed with a given volume of water into a dispersion chamber; sealing the dispersion chamber; serves in a sealed dispersion chamber a predetermined static pressure; they process the contents of the dispersion chamber with ultrasonic vibrations with a sound density of at least 50 W / cm, which provide for a predetermined time the sound pressure on the peat-water mixture exceeding the static pressure by a predetermined value.
Особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что звуковое давление может превышать статическое давление в 2-3 раза. Ещё одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что частоту ультразвуковых колебаний могут регулировать в диапа- зоне 15-30 кГц с одновременной регулировкой статического давления для надёжной диспергации частиц торфа до указанных размеров. A feature of the method of the present invention is that the sound pressure can exceed the static pressure by 2-3 times. Another feature of the method of the present invention is that the frequency of ultrasonic vibrations can be controlled in the range of 15-30 kHz while adjusting the static pressure to reliably disperse peat particles to the indicated sizes.
При этом регулировку частоты ультразвуковых колебаний могут о- существлять в режиме: начальное воздействие в диапазоне 15-20 кГц в те- чение 4-6 минут и конечное воздействие в диапазоне 20-30 кГц в течение 4-6 минут.  At the same time, the adjustment of the frequency of ultrasonic vibrations can occur in the mode: initial exposure in the range of 15-20 kHz for 4-6 minutes and final exposure in the range of 20-30 kHz for 4-6 minutes.
Ещё одна особенность способа по настоящему изобретению состоит в том, что торф может иметь влажность в пределах 60-80 %.  Another feature of the method of the present invention is that peat may have a moisture content in the range of 60-80%.
При этом в смеси торфа с водой соотношение торфа к воде может лежать в пределах от 1 : 1,5 до 1 :3,5.  Moreover, in a mixture of peat with water, the ratio of peat to water may lie in the range from 1: 1.5 to 1: 3.5.
Во втором объекте настоящего изобретения предложен биогель, представляющий собой водоторфяной гель с размерами частиц дисперги- рованного торфа 40-60 нм, полученный способом по первому объекту на- стоящего изобретения.  In a second aspect of the present invention, a biogel is provided, which is a water-peat gel with a particle size of dispersed peat of 40-60 nm, obtained by the method of the first aspect of the present invention.
Подробное описание изобретения DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Прежде чем описывать предложенный способ, следует подробнее остановиться на том исходном материале, который в данном способе ис- пользуется для получения биогеля. Before describing the proposed method, it is necessary to dwell in more detail on the source material that is used in this method to obtain a biogel.
Торф представляет собой капиллярное вещество, которое трудно поддаётся диспергированию. При механическом измельчении торфа ми- нимально достижимый размер частиц составляет порядка 100 мкм. Попыт- ки механического дробления торфа на более мелкие частицы, например, посредством вибрационного или газоструйного устройства приводят к раз- мазыванию торфа по поверхности такого механического устройства.  Peat is a capillary substance that is difficult to disperse. With mechanical grinding of peat, the minimum achievable particle size is about 100 microns. Attempts to mechanically crush peat into smaller particles, for example, by means of a vibrating or gas-jet device, lead to the spreading of peat on the surface of such a mechanical device.
Как правило, торф имеет некоторую влажность. Для использования в способе по настоящему изобретению влажность торфа может находиться в пределах от 60 до 80 %, хотя вполне допустимы её отклонения в любую сторону. Peat generally has some humidity. For use in the method of the present invention, peat moisture may be in range from 60 to 80%, although its deviations in any direction are quite acceptable.
Способ по настоящему изобретению реализуется в устройствах, представляющих собой герметизируемую диспергационную камеру, в ко- торую загружается исходный материал (торф заданной влажности) в смеси с заданным объёмом воды, а затем насосом создаётся статическое давление заданной величины. После этого содержимое герметизированной диспер- гационной камеры подвергается воздействию ультразвука, источником ко- торого может быть как известный специалистам магнитострикционный преобразователь, расположенный, скажем, под днищем камеры, так и маг- нитоакустический генератор, в котором цилиндрическая стенка камеры вибрирует под действием наводимых в ней вихревых токов (см. патент РФ N° ... по заявке 2012129570). Любая из этих обработок вызывает образова- ние в торфо-водяной смеси кавитационных пузырьков с их последующим схлопыванием. Известно (см. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. Ред. И.П. Голямина. - М.: Советская энциклопедия, 1979. - 400 с), что схлопывающийся кавитационный пузырёк способен диспергировать твёр- дые частицы, размеры которых больше его собственного максимального размера. Таким образом, за счёт соответствующего выбора параметров в способе по настоящему изобретению обеспечивается измельчение торфя- ных частиц до величин порядка десятков нанометров.  The method of the present invention is implemented in devices that are a sealed dispersion chamber, into which the starting material (peat of a given humidity) is loaded in a mixture with a given volume of water, and then a static pressure of a given value is created by the pump. After that, the contents of the sealed dispersion chamber are exposed to ultrasound, the source of which can be either a magnetostrictive transducer known to specialists, located, say, under the bottom of the chamber, or a magnetoacoustic generator in which the cylindrical wall of the chamber vibrates under the action of the induced in it eddy currents (see RF patent N ° ... according to application 2012129570). Any of these treatments causes the formation of cavitation bubbles in a peat-water mixture with their subsequent collapse. It is known (see Ultrasound. Small Encyclopedia. Head. Ed. IP Golyamin. - M .: Soviet Encyclopedia, 1979. - 400 s) that a collapsing cavitation bubble is able to disperse solid particles larger than its own maximum size. Thus, by appropriate selection of parameters in the method of the present invention, peat particles are crushed to values of the order of tens of nanometers.
Способ по настоящему изобретению осуществляется следующим об- разом. Торф заданной влажности смешивается с водой в пропорции от 1 : 1 ,5 до 1 :3,5. Полученная торфо-водяная смесь загружается в диспергаци- онную камеру, которая после загрузки герметизируется, а затем в неё на- сосом подаётся статическое давление порядка 5-7 атмосфер. Далее вклю- чается генератор, подключённый к ультразвуковому преобразователю, вы- дающему ультразвуковой сигнал с частотой порядка 15-20 кГц и с ампли- тудой, обеспечивающей звуковое давление в торфо-водяной смеси, при- мерно вдвое или втрое превышающее статическое давление в диспергаци- онной камере. Такая ультразвуковая обработка водоторфяной смеси про- изводится в течение примерно 4-6 минут. The method of the present invention is carried out as follows. Peat of a given moisture content is mixed with water in a proportion of 1: 1, 5 to 1: 3.5. The resulting peat-water mixture is loaded into a dispersion chamber, which, after loading, is sealed, and then a static pressure of about 5-7 atmospheres is applied to it by a pump. Next, the generator is switched on, connected to an ultrasonic transducer that generates an ultrasonic signal with a frequency of the order of 15–20 kHz and with an amplitude that provides sound pressure in the peat-water mixture, twice or three times the static pressure in the dispersion chamber. Such ultrasonic treatment of the water-peat mixture takes about 4-6 minutes.
Поскольку в процессе кавитации, происходящей в диспергационной камере, размеры торфяных частиц уменьшаются, соответственно следует уменьшать и размер возникающих кавитационных пузырьков. Максималь- ный размер пузырька зависит от времени его роста, а, значит, от частоты озвучивания. Поэтому для более тонкой диспергации частиц торфа в сле- дующие 4-6 минут обработку можно проводить на более высокой частоте (20-30 кГц). В принципе, частоту ультразвука можно плавно увеличивать в течение всей обработки загруженной порции торфо-водяной смеси, тогда конечные размеры частиц торфа будут порядка 40-60 нм.  Since the size of peat particles decreases in the process of cavitation in the dispersion chamber, the size of the cavitation bubbles arising should be reduced accordingly. The maximum bubble size depends on the time of its growth, and, hence, on the frequency of scoring. Therefore, for finer dispersion of peat particles in the next 4-6 minutes, the treatment can be carried out at a higher frequency (20-30 kHz). In principle, the frequency of ultrasound can be gradually increased during the entire processing of a loaded portion of a peat-water mixture, then the final particle sizes of peat will be of the order of 40-60 nm.
Нужно только иметь в виду, что уменьшение времени роста кавита- ционного пузырька понижает кинетическую энергию возникающих при его коллапсе потоков жидкости, разрушающих частицы торфа. Поэтому для поддержания динамики диспергации статическое давление в дисперга- ционной камере следует повысить до 7- 10 атмосфер при повышении час- тоты ультразвуковых колебаний.  It is only necessary to bear in mind that a decrease in the growth time of a cavitation bubble reduces the kinetic energy of the fluid flows arising during its collapse, which destroy peat particles. Therefore, in order to maintain the dynamics of dispersion, the static pressure in the dispersion chamber should be increased to 7-10 atmospheres with an increase in the frequency of ultrasonic vibrations.
В том случае, когда рассмотренную ультразвуковую обработку про- водят с помощью магнитоакустического устройства, в котором ультразву- ковые колебания возбуждаются за счёт вибрации тонкой стенки дисперга- ционной камеры, площадь излучающей поверхности становится гораздо больше, чем при использовании магнитострикционного преобразователя. Поэтому значительно увеличивается эффективность процесса и сокраща- ется время диспергации единицы массы водонасыщенного торфа.  In the case when the considered ultrasonic treatment is carried out using a magnetoacoustic device in which ultrasonic vibrations are excited due to vibration of the thin wall of the dispersion chamber, the area of the emitting surface becomes much larger than when using a magnetostrictive transducer. Therefore, the process efficiency is significantly increased and the dispersion time of a unit mass of water-saturated peat is reduced.
В результате указанной обработки в диспергационной камере обра- зуется биогель, свойства которого определяются содержанием гуминовых кислот и фульвокислот, т.е. растворимых в воде гумусовых кислот. Это высокомолекулярные органические вещества, размер молекул которых ко- леблется от 35 до 45 нм. Поскольку в способе по настоящему изобретению частицы торфа измельчаются до 40-60 нм в отсутствие химической, а так- же термической обработки, гуминовые и фульвокислоты практически не разрушаются и в полном объёме проявляют свою активность в получаемом биогеле. As a result of this treatment, a biogel is formed in the dispersion chamber, whose properties are determined by the content of humic acids and fulvic acids, i.e. water soluble humic acids. These are high molecular weight organic substances whose molecular size is It is from 35 to 45 nm. Since in the method of the present invention, peat particles are crushed to 40-60 nm in the absence of chemical as well as thermal treatment, humic and fulvic acids are practically not destroyed and show their full activity in the resulting biogel.
Данный биогель можно использовать не только в качестве лекарст- венного или косметического средства, но также в растениеводстве в каче- стве стимулятора роста растений, предпосевной обработки семян для сти- муляции их всхожести, а также как защиту семян от грибков, плесени и па- тогенных бактерий и для обеззараживания зерна злаковых культур после длительного хранения. В Приложении приведён отчёт ФГБОУ ВПО «Кур- ский государственный университет» от 27.02.2013, подтверждающий эф- фективность биогеля по настоящему изобретению. Таким образом, настоящее изобретение позволяет получать из тор- фо-водяной смеси биогель, в котором полезные вещества не теряют своей эффективности, т.к. способ по настоящему изобретению обеспечивает по- лучение диспергированных частиц торфа с размерами порядка 40-60 нм и не использует никакой химической или температурной обработки.  This biogel can be used not only as a medicine or cosmetic, but also in crop production as a plant growth stimulator, presowing treatment of seeds to stimulate their germination, and also as a protection of seeds from fungi, mold and pathogenic bacteria and for disinfecting cereal crops after long-term storage. The Appendix contains the report of the Kursk State University dated February 27, 2013 confirming the effectiveness of the biogel of the present invention. Thus, the present invention makes it possible to obtain a biogel from a peat-water mixture in which beneficial substances do not lose their effectiveness, because The method of the present invention provides dispersed peat particles with sizes of the order of 40-60 nm and does not use any chemical or thermal treatment.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ получения биогеля, представляющего собой водоторфяной гель с размерами частиц диспергированного торфа не более 40-60 нм, за- ключающийся в том, что: 1. A method of obtaining a biogel, which is a water-peat gel with particle sizes of dispersed peat no more than 40-60 nm, which consists in the fact that:
- загружают торф заранее заданной влажности в смеси с заданным объёмом воды в диспергационную камеру;  - load peat of a predetermined moisture content in a mixture with a predetermined volume of water into a dispersion chamber;
- герметизируют упомянутую диспергационную камеру;  - sealing said dispersion chamber;
- подают в герметизированную диспергационную камеру заранее за- данное статическое давление;  - a predetermined static pressure is fed into the sealed dispersion chamber;
- обрабатывают содержимое упомянутой диспергационной камеры ультразвуковыми колебаниями с плотностью озвучивания не менее 50 Вт/см , обеспечивающими в течение заранее заданного времени звуковое давление на упомянутую смесь торфа с водой, превышающее упомянутое статическое давление на заранее заданную величину.  - process the contents of the said dispersion chamber by ultrasonic vibrations with a sound density of at least 50 W / cm, providing for a predetermined time the sound pressure on said peat-water mixture exceeding the said static pressure by a predetermined value.
2. Способ по п. 1, в котором упомянутое звуковое давление превы- шает упомянутое статическое давление в 2-3 раза.  2. A method according to claim 1, wherein said sound pressure exceeds said static pressure by a factor of 2–3.
3. Способ по п. 1 или 2, в котором регулируют частоту упомянутых ультразвуковых колебаний в диапазоне 15-30 кГц с одновременной регу- лировкой статического давления для надёжной диспергации частиц упо- мянутого торфа до упомянутых размеров.  3. The method according to claim 1 or 2, in which the frequency of said ultrasonic vibrations is controlled in the range of 15-30 kHz while simultaneously adjusting the static pressure to reliably disperse the particles of said peat to the mentioned sizes.
4. Способ по п. 3, в котором упомянутую регулировку частоты ульт- развуковых колебаний осуществляют в режиме: начальное воздействие в диапазоне 15-20 кГц в течение 4-6 минут и конечное воздействие в диапа- зоне 20-30 кГц в течение 4-6 минут.  4. The method according to p. 3, in which the aforementioned adjustment of the frequency of ultrasonic vibrations is carried out in the following mode: initial exposure in the range of 15-20 kHz for 4-6 minutes and final exposure in the range of 20-30 kHz for 4- 6 minutes
5. Способ по п. 1 , в котором упомянутый торф имеет влажность в пределах 60-80 %.  5. The method according to claim 1, wherein said peat has a moisture content in the range of 60-80%.
6. Способ по п. 5, в котором в упомянутой смеси торфа с водой соот- ношение торфа к воде лежит в пределах от 1 : 1,5 до 1 :3,5. 6. The method according to claim 5, wherein in said mixture of peat with water, the ratio of peat to water ranges from 1: 1.5 to 1: 3.5.
7. Биогель, представляющий собой водоторфяной гель с размерами частиц диспергированного торфа не более 40-60 нм, полученный способом по любому из пп. 1-6. 7. Biogel, which is a water-peat gel with particle sizes of dispersed peat no more than 40-60 nm, obtained by the method according to any one of paragraphs. 1-6.
PCT/RU2014/000484 2013-07-03 2014-07-02 Method for producing bio-gel and a bio-gel WO2015002574A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013130206 2013-07-03
RU2013130206/15A RU2533235C1 (en) 2013-07-03 2013-07-03 Method of biogel obtaining and biogel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015002574A1 true WO2015002574A1 (en) 2015-01-08

Family

ID=52144044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2014/000484 WO2015002574A1 (en) 2013-07-03 2014-07-02 Method for producing bio-gel and a bio-gel

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2533235C1 (en)
WO (1) WO2015002574A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2581678C1 (en) * 2014-12-15 2016-04-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет леса" (ФГБОУ ВПО "МГУЛ") Method of increasing biological activity of humic drugs used for pre-treatment of seeds
RU2744627C1 (en) * 2020-06-11 2021-03-12 Виктор Иванович Матиенко Method of obtaining highly dispersed peat enriched with active and nutrient substances

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1361330A1 (en) * 1983-08-12 1987-12-23 В.М.Иванов И А.Я.Кулик Method of preparing suspension of vegetable fibrous initial material
RU2058279C1 (en) * 1994-04-05 1996-04-20 Вычислительный центр СО РАН Method of peat-humic fertilizer producing
RU2182796C2 (en) * 2000-07-18 2002-05-27 Тверской государственный технический университет Method for obtaining feed additive from organic raw material

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA26742U (en) * 2007-04-04 2007-10-10 Vernadskyi Tavriiskyi Nat Univ A method of stress anxiety decreasing
RU2350587C1 (en) * 2007-07-05 2009-03-27 Общество с ограниченной ответственностью "ИНТЕХ" ВНИИСХРАЭ Organomineral fertiliser manufacture technique

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1361330A1 (en) * 1983-08-12 1987-12-23 В.М.Иванов И А.Я.Кулик Method of preparing suspension of vegetable fibrous initial material
RU2058279C1 (en) * 1994-04-05 1996-04-20 Вычислительный центр СО РАН Method of peat-humic fertilizer producing
RU2182796C2 (en) * 2000-07-18 2002-05-27 Тверской государственный технический университет Method for obtaining feed additive from organic raw material

Also Published As

Publication number Publication date
RU2533235C1 (en) 2014-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6977008B2 (en) Histotripsy excitation sequence optimized for bubble cloud formation using shock scattering
RU2491266C2 (en) Method of producing humic preparations and ultra-humate substance obtained using said method
RU2533235C1 (en) Method of biogel obtaining and biogel
SK278575B6 (en) Process for disintegrating cell dispersions or suspensions by means of ultrasonic vibrations
Mohammed et al. Importance and applications of ultrasonic technology to improve food quality
Li et al. A new kinetic model of ultrasound-assisted pretreatment on rice protein
JP2015524250A (en) Ultrasonic enhanced seed germination system
Toraman Experimental investigations of preparation of calcite particles by ultrasonic treatment
RU2339395C1 (en) Method of pectin substances extraction from plant materials
WO2015145563A1 (en) Water treatment method, water treatment device, and cavitation generator ring
CN107349242A (en) Micronization method of pseudo-ginseng
US2893707A (en) Method of ultrasonic treatment and device
US9480272B2 (en) Germinating device for raw coffee beans and germinating method using same
RU2571022C1 (en) Method of production of humic preparation
RU2373956C1 (en) Method of preparing polysaccharide complex of tillet blossom
Dorokhov et al. Office studies of the effect of ultrasonic exposure on the process of tuber crop cleansing
Kobus Dry matter extraction from valerian roots [Valeriana officinalis L.] with the help of pulsed acoustic field
RU2412613C2 (en) Liquid and paste-like food products production method
Budnikov et al. The Application of Electrophysical Effects in the Processing of Agricultural Materials
RU2566993C1 (en) Method for producing liquid peat-humic fertiliser
Sviridov et al. Effects of ultrasonic cavitation and heat deposition in aqueous suspensions of mesoporous silicon nanoparticles
RU2568124C2 (en) Method of producing concentrated fertiliser from bird droppings and concentrated fertiliser
RU2744627C1 (en) Method of obtaining highly dispersed peat enriched with active and nutrient substances
EP3785544A1 (en) System for extracting a caffeine-rich powder
UA24093U (en) Method of presowing preparation of alfalfa seed

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14820337

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14820337

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1