Назначение выше описанных приборов - электроактиваторов – это (в основном) – производство стандартных дезинфицирующих и моющих растворов, которые могут быть применены для потребностей мойки и обеззараживания животноводческих помещений.
Для целей производства биостимулирующих растворов (слабых католитов) они практически не пригодны, в основном, по параметрам производимых растворов, но главное по их относительно малой производительности. Ведь для обеспечения процессов откорма на базе активированной воды необходимо полностью заменить питьевую воду на ЭВР, а это уже не единичные кубометры воды, а десятки и сотни кубометров. Поэтому ниже описываются другие схемы электролизеров, которые позволяют получать необходимые ЭВР в нужном количестве и (что особенно важно) по стоимости, соизмеримой со стоимостью обычной воды.
Конструктивно эти активаторы основаны на использовании одного из четырех типов реакций [7]. Нас интересует один из них, до недавнего времени оказывавшийся совсем не у дел в проблемах активации, потому что относился, по большей степени, к мало концентрированным растворам, к обычной воде. Суть его состоит в том, что разные ионы имеют различные электродные потенциалы и поэтому по-разному (в различной степени) окисляются или восстанавливаются на электродах, сдвигая первоначальный баланс исходного раствора в ту или иную сторону по ph и ОВП.
В соответствии с выше описанной физико-химией безмемранного электролиза при наличии в воде необходимых анионов она должна приобретать физиологически активные свойства, характеризующиеся, в основном, высоким отрицательным потенциалом. Самым интересным в этом процессе оказывается то, что таким набором анионов обладает обычная Гостовская водопроводная вода, практически повсеместно.
Поэтому безмембранный электролиз воды, без примеси специальных электролитов, только на основе естественной минерализации воды в пределах ГОСТов [4] значительно упрощает и удешевляет процесс электроактивации и сохраняет все основные лепталептические свойства исходной воды. При этом минимальное количество активного хлора, всегда присутствующего в таких ЭВР, обеспечивает необходимый уровень обеззараживания активированной воды.
Степень активации данного процесса значительно выше скорости релаксации ЭВР, как это видно из ниже следующей диаграммы.
На диаграмме показана реальная и теоретическая (выровненная линия тренда) скорость релаксации этого раствора. Релаксация идет максимально быстро вначале (первые 1-3 часа) затем замедляется и остается на достаточно высоком физиологически активном уровне почти сутки. Из графика очевидна возможность использования ЭВР в течение одних суток, но лучше это делать в течение первых 1-7 часов, когда ОВП находится на уровне ниже -50 мВ.
Электроактивация питьевой воды (и молока тоже) может проводиться любыми проточными или беспроточными безмембранными электролизерами с нерастворимыми анодами и блоками питания постоянного тока, позволяющими сдвинуть ОВП исходной воды до значений -50 ; -400 мВ. Наиболее приемлемыми (с экономической точки зрения) для этих целей являются графитовые аноды, как наиболее экологически чистые.
Они нерастворимы в процессе электролиза, а осыпание частиц графита, за счет физического воздействия выделяющихся газов, легко локализуется простой фильтрацией или установкой циклонов на пути потока электроактивированной воды. Схема прибора для безмембранной электроактивации воды с идентичными графитовыми электродами (анодом и катодом) позволяет, при необходимости, производить их переполюсацию и, таким способом, обеспечить автоматическую очистку катода от отложений малорастворимых солей.
Практическая реализация устройства графитовых электролизеров технических трудностей не представляет. Однако это обычно громоздкая и хрупкая конструкция. Альтернативой ей может служить другая схема «равновесных» гибких электродов. Это могут быть малорастворимые электроды из нержавеющей стали (с минимальным содержанием хрома) или гибкие компонентные материалы из порошкового графита и заполнителя из пищевого полиэтилена.
Из таких гибких элементов возможно производство весьма портативных и высокопроизводительных приборов. Наиболее приемлемый, для любых условий, является схема конструкции на основе двойной Архимедовой спирали. Отличие спирали Архимеда от других типов спирали очевидно на схеме.
Эта спираль имеет равномерный шаг витков. При расположении двух одинаковых пластин друг в друге, закручиваемых из одного цента вокруг основного диэлектрического стержня (с противоположных его сторон) возможно получить компактный электролизер большой производительности.
При зазорах между электродами по 5мм (что в среднем достаточно для любой воды) в обычную водопроводную магистральную трубу (которая является внешним кожухом) можно поместить электролизер с производительностью 20-50-100- и более кубических метров ЭВР в час, что вполне достаточно для обеспечения водоснабжения любого животноводческого комплекса. Общая схема такой конструкции приводится ниже.
Двойная спираль Архимеда к концам которой подводится напряжение от постоянного источника тока с автоматической сменой полюсов, является основой таких электролизеров.
Производительность такой конструкции в основном зависит только от диаметра и длины трубы. Стереотипные ограничения зависят от максимальной мощности (силы тока) блока питания, работающего при рабочем напряжении 24-50 V.
Каждая конкретная конструкция может быть рассчитана по оптимальной производительности и качеству ЭВР.
Эта спираль имеет равномерный шаг витков. При расположении двух одинаковых пластин друг в друге, смонтированных порознь на верхних и нижних съемных крышках, возможно получить компактный электролизер большой производительности.
Общая схема такой конструкции приводится на рисунке.
Это двойная спираль Архимеда, к концам которой подводится напряжение от постоянного источника тока с автоматической сменой полюсов. Витки спирали должны быть расперты любыми диэлектрическими прокладками.
Вообще - то такие распорки внутри активатора необходимы в случае применения очень тонких листовых материалов для электродов (к примеру, нержавеющей стали тоньше 0,5 мм). В случае с более толстыми листами достаточно фиксации концов витков спирали в прорезях специальных гребенок, установленных на крышках, закрывающих конструкцию по торцам трубы. Важно только избежать их замыкания.
Производительность такой конструкции в основном зависит только от диаметра и длины трубы.
Стереотипные ограничения зависят от максимальной мощности (силы тока) блока питания, работающего при рабочем напряжении 24 - 48V.
Каждая конкретная конструкция может быть рассчитана по оптимальной производительности и качеству ЭВР.
Однако в любом случае, исходя из имеющегося опыта, подобный тип конструкции может быть изготовлен в любой электромеханической мастерской. И самое главное – он легко вписывается в существующие водопроводные системы, существующие в быту или на животноводческих предприятиях. Далее приводится схема такого водоснабжения.
Такая схема водоснабжения и активации оптимально приспособлена к основному недостатку биостимулирующих ЭВР – их относительно быстрой релаксации и превращения практически в исходную воду. Поэтому в предлагаемой системе водоснабжения предусматривается замкнутый цикл водоснабжения (5), который должен полностью заменить собой первоначальное использование водопроводной воды на биостимулирующие ЭВР – католитные растворы определенных характеристик.
Согласно рис.3 в реакторе (1), на выходе, активируется ЭВР необходимого расчетного потенциала с тем, чтобы на входе остаточный потенциал мог быть восстановлен с учетом расхода ЭВР и поступающего количества свежей воды (6) в зону разряжения циркуляционного насоса (4).
Таким образом, система может круглые сутки поддерживать оптимальный уровень активации при различном расходе (потреблении) в разное их время.
Контроль за уровнем активации осуществляется автоматически электронным блоком (2).
Расходники (3) могут быть любого типа, характерного для различных животноводческих или растениеводческих комплексов , но желательно, чтобы заправленные в них ЭВР не оставались без потребления более часа.
17.3.Некоторые типы непроточных активаторов
В настоящее время в РФ существует масса модификаций непроточных электроактиваторов водных растворов различного назначения и способов изготовления (от кустарных, до сертифицированных). Нас в первую очередь (для целей животноводства) может интересовать один из них.
Такой переносной биоэлектроактиватор типа "ЭСПЕРО-10" выпускался этой фирмой в двух модификациях: «Д» - дискретного действия (непроточный), и «Н» - непрерывного действия (проточный) и предназначался для приготовле¬ния двух электроактивированных водных растворов: ЗВР-К (католит) и ЭВР-А (анолит) с целью их использования в сельском хозяйстве, перерабатывающих отраслях промышленности, медицине, индивидуальных хозяйствах и в быту, ТУ Уз25-2012.074-92.
Схемы прибора и его технические характеристики приводятся ниже.
Активатор "ЭСПЕРО-10" состоит из стального цилиндрического корпуса являющегося катодом, в котором с кольцевым зазором 4-6 мм установ¬лен керамический стакан 2 (полупроницаемая перегородка). К керами¬ческому стакану через упругую прокладку 3 примыкает бачок 4, за-крываемый крышкой 5, на котором укреплен цилиндрический графитовый анод 6, состоящий из отдельных элементов, соединенных эластичной стяжкой. Такая конструкция анода делает его гибким и предохраняет от механических повреждений во время эксплуатации. Герметичность соединения керамического стакана 2 и бачка 4 (через упругую прокладку 3) обеспечивается винтом 7. Керамический стакан 2 зажат между упругими прокладками 3 и 8, что защищает его от динамических воздействий.
Для устойчивости в нерабочем положении активатор снабжен перфо¬рированной кольцевой опорой 9, конструкция которой способствует пе¬ремешиванию обрабатываемой жидкости при опускании и извлечении ак¬тиватора из емкостей и фляг.
Откидные кронштейны 10 служат для установки активатора на гор¬ловину фляги. На крышке 5 установлен штуцер 11, к которому подсое¬динена силиконовая трубка 12 для отвода газообразных продуктов реакции из анодной зоны.
Напряжение подается через контак¬ты 13 (анодный) и 14 (катодный) от блока питания. Блоком питания служат любые выпрямители с регулировкой тока 0-20А и 15-50В.
В таблице приводится техническая характеристика прибора "ЭСПЕРО-10" и технологическая характеристика степени активации католитного раствора в объёме 40 литров воды (одна молочная фляга). Схема установки прибора на флягу представлена на рисунке слева.
\ Основное преимущество такого типа активаторов в чистоте производства католита.
Рабочий буферный раствор поваренной соли находится в анодном блоке и поэтому диффузия катионов идет только в чистом виде. Анионы в католитный раствор практически не поступают, чего невозможно добиться в проточных активаторах. В них всегда в католите присутствует часть кислотных остатков электролита.
По истечении примерно 15 минут чистый католитный раствор (40 литров) используется при ручном замесе теста.
Если требуется большее количество раствора, то в любую емкость глубиной 85 см. можно установить несколько активаторов.
Основным условием такой активации, впрочем, также как и другой любой является контроль качества растворов. Для чего оператору необходим ph- метр с платиновым электродом для получения показателей электроактивации. Использование только корректирующих показаний кислотности раствора в данном случае недопустимо.
С моей точки зрения эта давнишняя разработка фирмы «Эсперо» решает все вопросы с сохранением молока на уровне его парных свойств (о чём сказано выше). Она является и по сей день непревзойденной новацией, до которой всем «западным» технологиям хранения молока, как до «неба».
При невозможности получения серийных приборов «Эспро-10» в любой электромеханической мастерской возможно изготовление аналога из подручных материалов.
Анод может быть подобран под размер керамического стакана с толщиной стенки 3-4 мм.. Графит может быть использован любой электролизной марки, поскольку осыпание его при каждой смене буферного анолита сливается.
Буферный анолитный раствор обычно имеет очень высокую концентрацию активных окислителей и может быть использован для целей обеззараживания и дезинфекции только при соответствующем разбавлении водой.