KR100955004B1 - Method for producing mineral salt with mineral materials - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 해양 심층수로부터 미네랄 소금을 제조하는 방법에 대한 것으로, 특히 미네랄농축수와 칼슘염에 포함된 다양하고 유용한 미네랄 성분들을 목적하는 양만큼 가지는 미네랄 소금을 제공하기 위한 것이며, 더욱 상세하게는 미네랄 워터를 제조하는 과정 중에서 얻은 칼슘염과 염분 및 미네랄농축수를 적절한 양으로 혼합한 후 결정화하는 것이다. The present invention relates to a method for preparing mineral salts from deep sea water, and more particularly, to provide mineral salts having a desired amount of various useful mineral components contained in mineral concentrates and calcium salts, and more specifically, minerals. It is crystallized after mixing calcium salt, salt and mineral concentrated water obtained in the process of preparing water in an appropriate amount.
일반적으로, 해양 심층수는 태양광이 도달하지 않는 약 200m 보다 깊은 수심의 해수로서, 태양광이 도달하지 않기 때문에 표층에 비하여 저온 안정하며, 생명활동에 필요한 질산염이나 인산염 및 규산염 등의 무기 영양염류가 풍부한 부영양성, 환경호르몬 등 유해한 인공 오염물이 적고 세균이나 유기물이 매우 적은 청정성, 20기압 이상의 고압에서 장기간에 걸쳐 숙성된 숙성성 등의 특징을 가진 해양자원이다.In general, deep sea water is deeper than 200m deep and does not reach sunlight, and because it does not reach sunlight, it is stable at a lower temperature than the surface, and inorganic nutrients such as nitrates, phosphates, and silicates required for life activities It is a marine resource with characteristics such as rich eutrophicity, low harmful artificial pollutants such as environmental hormones, very few bacteria and organic matters, and ripening aged for a long time at high pressure of 20 atm or higher.
또한, 해양 심층수는 필수 미량 원소 및 미네랄 성분들이 많으며 특히 주요 미네랄(마그네슘, 칼슘, 칼륨)이 생체의 원소 성분 비율과 유사하게 포함되어 있어 담수화를 통한 미네랄워터 제조에 유용한 것으로 알려져 있다. 그러나, 해수의 경우, 통상의 담수화 방법으로 염분을 제거하여 역삼투 처리 또는 전기 투석등 막여과법으로는 인체에 유용한 미네랄 성분인 Mg, Ca, K등이 함께 제거되거나 미네랄 균형이 낮지 않는 문제가 있으며 이를 해결하기 위해 해수 원수를 혼합하는 공정은 짠맞으로 인하여 취식감이 저하되는 단점을 가지고 있다.In addition, the deep sea water has a lot of essential trace elements and minerals, and especially the main minerals (magnesium, calcium, potassium) are contained in similar to the ratio of the elemental component of the living body is known to be useful for the production of mineral water through desalination. However, in the case of seawater, Mg, Ca, K, etc., minerals useful for the human body are not removed together or the mineral balance is low by membrane filtration methods such as reverse osmosis treatment or electrodialysis by removing salts using a conventional desalination method. In order to solve this problem, the process of mixing raw seawater has a disadvantage in that the eating feeling decreases due to saltiness.
이에, 대한민국 공개특허 제2009-0061174호는, 도 1에 나타난 바와 같이, 역삼투막에 해양 심층수(10)를 통과시켜, 이온 성분을 포함하는 농축수(20)와 이온 성분이 제거된 투과수(30)를 얻는 단계; 제1 농축기를 이용하여, 상기 농축수를 가열 농축하고 여과하여, 칼슘염(25) 결정을 분리하는 단계; 제2 농축기를 이용하여, 상기 칼슘염이 제거된 농축수(40, 분리수)를 가열 농축하고 여과하여, 염분(45)이 제거된 간수(50)를 얻는 단계; 상기 칼슘염(25)을 투과수(30)에 용해시켜 혼합액(60)을 제조하고, 음이온 교환수지에 상기 혼합액을 통과시켜, 혼합액 내의 음이온(65)이 제거된 여과수(70)를 얻는 단계; 및 상기 음이온 교환수지를 통과한 여과수(70)와 상기 간수(50)를 혼합하여, 미네랄 워터(80)를 얻는 단계를 포함하는, 미네랄 성분 및 이온교환 조정을 통한 취식감 개선용 해양심층수 미네랄 워터 제조방법을 기재하고 있다.Accordingly, the Republic of Korea Patent Publication No. 2009-0061174, as shown in Figure 1, through the
그러나, 상기한 해양심층수 미네랄 워터 제조방법은 1차 및 2차 농축기로 취식감을 악화시키는 황산 이온(SO4 2-)과 염소 이온(Cl-) 등의 음이온을 분리하여 간수(50)를 얻고 있으나, 상기 간수(50)에는 여전히 음이온들이 다량으로 농축되어 포함되어 있고, 이 때문에 이렇게 제조된 미네랄 워터 역시 여전히 좋지 않은 취식감을 가지고 있는 실정이다. However, the above-described deep ocean mineral water production method is the primary and secondary sulfate worsen a sense of ingestion in order concentrator (SO 4 2-) and chloride ion (Cl -), but to remove the anions, such as getting the
한편, 소금은 일반적으로 태양열이나 증발기를 이용하여 해수로부터 물을 증발시킴으로써 제조된다. 따라서 소금의 제조과정 중에 별도의 첨가제를 사용하지 않는다면 소금의 조성은 필연적으로 해수의 조성과 동일하게 된다. 한편, 소금은 음식물 및 조리에 필수적인 요소이다. 그러나 소금의 주성분인 염화나트륨은 고혈압등 성인병에 나쁜 영향을 미치는 것으로 알려져 있어, 염화나트륨 함량이 적고 대신 미네랄 함량이 많은 미네랄 소금의 수요가 증가하고 있다.On the other hand, salt is generally prepared by evaporating water from seawater using solar heat or an evaporator. Therefore, if a separate additive is not used during the preparation of salt, the composition of salt is necessarily the same as that of seawater. Salt, on the other hand, is essential for food and cooking. However, sodium chloride, the main component of salt, is known to adversely affect adult diseases such as high blood pressure, and thus, demand for mineral salts with low sodium chloride and high mineral content is increasing.
미네랄 소금을 제조하는 종래기술로서 대한민국 공개특허 제2006-0029945호는, 도 2에 나타난 바와 같이, 염수 혹은 해수를 저장조(1)에 저장시킨 다음 공급펌프(2)를 통해 카트리지 필터(3)를 통과시켜 불순물이 제거되도록 전처리하고, 전처리된 염수를 고압펌프(4)를 통해 나노여과 시스템(5)에 공급하고, 나노여과 시스템(5)을 통과한 Na+ 및 Cl-등 1가 이온성분을 다량 함유하는 투과수와 나노여과 시스템(5) 을 통과하지 않은 미네랄을 다량 함유하는 농축수로 분리한 다음, 상기 농축수를 증발농축기(6)내에 도입한 후 가열하여 증발농축함으로써, 증발잔류물인 미네랄을 다량 함유하는 소금을 하부에 형성시키는 기술을 기재하고 있다. 그래서, 나노여과막을 이용하여 염수를 처리함으로써 염수중 나트륨 및 염소이온의 함량이 상대적으로 감소되고 이와 동시에 마그네슘 및 칼슘과 같은 인체에 유용한 미네랄 성분을 다량 함유하는 저염 미네랄 소금을 얻을 수 있다는 것이다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0029945 as a prior art for producing mineral salts, as shown in Figure 2, storing the brine or sea water in the storage tank (1) and then the cartridge filter (3) through the supply pump (2) Pass the pre-treatment to remove impurities, supply the pre-treated brine to the nanofiltration system (5) through a high-pressure pump (4), and a large amount of monovalent ionic components such as Na + and Cl-passed through the nano-filtration system (5) Separating the permeated water and minerals that do not pass through the nanofiltration system (5) into concentrated water containing a large amount, the concentrated water is introduced into the evaporator (6), heated and evaporated to concentrate, minerals that are evaporated residues It describes a technique for forming a salt containing a large amount in the lower portion. Thus, by treating the brine with a nanofiltration membrane, the content of sodium and chlorine ions in the brine is relatively reduced, and at the same time, a low salt mineral salt containing a large amount of mineral components useful for the human body such as magnesium and calcium can be obtained.
그러나, 이 기술은 상기 농축수를 증발농축기(6)로 증발농축하는 경우 먼저 황산칼슘(CaSO4)이 석출되고, 이어서 염화나트륨(NaCl)이 석출되며, 남은 미네랄농축수(간수)에는 마그네슘(Mg)이온과 칼륨(K)이온만을 포함하게 된다(도 1 참조). 그래서, 상기 석출된 염화나트륨(NaCl)을 미네랄 소금으로 하는 경우에는 고순도로 농축된 소금을 얻을 수는 있으나 다양한 미네랄 성분을 포함하지 못하고, 상기 남은 미네랄농축수를 미네랄 소금으로 하는 경우에는 염화나트륨(NaCl)을 포함하지 못하며, 상기 황산칼슘이 석출된 후의 여액을 미네랄 소금으로 하는 경우에는 칼슘성분을 포함하지 못하는 단점이 있다. 나아가, 상기 황산칼슘이 석출되기 전의 여액을 미네랄 소금으로 하는 경우에는 증발농축하는 농축수를 그대로 미네랄 소금으로 제조하는 것이기 때문에, 상기 미네랄 소금에 포함되는 유용한 미네랄 성분의 양을 조절할 수 없다는 문제점이 있다. However, in this technique, when the concentrated water is concentrated by evaporation with the
이에 따라, 본 발명은 해양 심층수 또는 그것의 농축수를 가열농축하고 여과하는 과정에서 각각 얻은 칼슘염과 염분 및 미네랄농축수를 이용하여, 상기 미네랄농축수와 칼슘염에 포함된 다양하고 유용한 미네랄 성분들을 목적하는 양만큼 가지는 미네랄 소금을 제공하는 것이 목적이다. Accordingly, the present invention utilizes calcium salts, salts and mineral concentrates obtained in the process of heating concentrated and filtered marine deep water or concentrated water thereof, and various useful mineral components included in the mineral concentrate and calcium salt. The goal is to provide mineral salts with the desired amount.
또한, 본 발명은 미네랄농축수에 다량 포함되어 있는 음이온 특히 황산이온을 현저히 제거하여, 취식감이 향상된 미네랄 소금을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은 음이온 제거와 함께 인체에 유용한 미네랄인 마그네슘(Mg2+)과 칼륨(K+)을 인체에 최적으로 적합한 비율(약 3:1)로 포함하는 미네랄 소금을 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 미네랄농축수 생성과정에서 분리된 칼슘염에서 취식감을 감소시키는 음이온을 제거한 후, 부드러운 취식감을 증가시키는 칼슘이온만을 미네랄 소금 제조에 사용할 수 있는 방법을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a method that can significantly reduce the anion, especially sulfate ions contained in the mineral concentrated water, to produce a mineral salt with improved eating feeling. In addition, the present invention is to provide a mineral salt containing magnesium (Mg 2 + ) and potassium (K + ), which are useful for the human body with anion removal, in an optimally suitable ratio (about 3: 1) for the human body. In addition, the present invention is to provide a method that can be used in the production of mineral salts only after removing the anion to reduce the eating odor from the calcium salt separated in the mineral concentrate production process, increase the soft eating sensation.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 해양 심층수를 역삼투막 또는 나노여과(Nano Filter : NF)막에 통과시켜서 농축수와 탈염수로 분리하는 단계; 제1 증발기로 상기 농축수를 가열 농축하고 여과해서 칼슘염 결정을 분리하는 단계; 제2 증발기로 상기 칼슘염 결정이 분리된 농축수를 가열 농축하고 여과해서 염분과 상기 염분이 제거된 미네랄농축수로 분리하는 단계; 및 상기 염분과 미네랄농축수 및 칼슘염 결정을 혼합한 혼압액을 결정화는 단계를 포함하는, 미네랄 성분이 포함된 미네랄 소금의 제조방법이다. The present invention for achieving the above object, the step of passing the deep sea water through a reverse osmosis membrane or Nano Filter (Nano Filter) membrane to separate the concentrated and demineralized water; Heating and concentrating the concentrated water with a first evaporator to separate calcium salt crystals; Heating and concentrating the concentrated water from which the calcium salt crystals are separated by a second evaporator, and separating the salts from the concentrated mineral water from which the salts are removed; And crystallizing the mixed solution in which the salt, the mineral concentrated water, and the calcium salt crystals are mixed.
본 발명의 다른 실시형태는 해양 심층수를 역삼투막 또는 나노여과(Nano Filter : NF)막에 통과시켜서 농축수와 탈염수로 분리하는 단계; 제1 증발기로 상기 농축수를 가열 농축하고 여과해서 칼슘염 결정을 분리하는 단계; 제2 증발기로 상기 칼슘염 결정이 분리된 농축수를 가열 농축하고 여과해서 염분과 상기 염분이 제거된 미네랄농축수로 분리하는 단계; 상기 탈염수와 미네랄농축수를 혼합해서 미네랄농축희석수를 제조하고, 음(-)이온을 가지는 나노여과(Nano Filter : NF)막에 상기 미네랄농축희석수를 통과시켜, 미네랄농축희석수 내의 음이온이 제거된 NF 투과수를 얻는 단계; 및 상기 염분과 NF 투과수 및 칼슘염 결정을 혼합한 혼합액을 결정화하는 단계를 포함하는, 미네랄 성분이 포함된 미네랄 소금의 제조방법일 수 있다.Another embodiment of the present invention comprises the steps of passing the deep ocean water through a reverse osmosis membrane or a Nano Filter (NF) membrane to be separated into concentrated and demineralized water; Heating and concentrating the concentrated water with a first evaporator to separate calcium salt crystals; Heating and concentrating the concentrated water from which the calcium salt crystals are separated by a second evaporator, and separating the salts from the concentrated mineral water from which the salts are removed; The demineralized water and the mineral concentrated water are mixed to produce mineral concentrated dilution water, and the mineral concentrated dilution water is passed through a nano-filter (NF) membrane having a negative ion. Obtaining the removed NF permeate; And it may be a method for producing a mineral salt containing a mineral component, comprising the step of crystallizing the mixed solution of the salt and NF permeated water and calcium salt crystals.
그리고, 본 발명은 상기한 제조방법에 있어서, 상기 칼슘염 결정을 탈염수와 혼합해서 혼합용해수를 얻고, 상기 혼합용해수를 전기투석하여 음이온이 제거된 칼슘용해수를 얻는 단계;를 포함하며, 상기 염분과 NF 투과수 및 칼슘염 결정을 혼합한 혼합액을 결정화하는 것은, 상기 염분과 NF 투과수 및 칼슘용해수를 혼합한 혼합액을 결정화하는 것임을 특징으로 하는 것도 가능하다. In addition, the present invention comprises the steps of mixing the calcium salt crystals with demineralized water to obtain mixed dissolved water, and electrolytic dialysis of the mixed dissolved water to obtain calcium dissolved water from which anions have been removed; The crystallization of the mixed solution of the salt, NF permeate and calcium salt crystals may be characterized in that the mixed solution of the salt, NF permeate and calcium dissolved water is crystallized.
또한, 본 발명은 상기한 제조방법에 있어서, 상기 혼합액을 결정화하는 것은, 상기 혼합액을 냉각관에서 순환시키는 시간에 따라 결정의 크기를 조절하면서 결정화하는 것일 수도 있다. In addition, in the above-described production method, the crystallization of the mixed solution may be performed while controlling the size of the crystal in accordance with the time for circulating the mixed solution in a cooling tube.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.
상기한 본 발명은 해양 심층수 또는 그것의 농축수를 가열농축하고 여과하는 과정에서 칼슘염과 염분 및 미네랄농축수를 각각 얻고, 상기 얻은 각각의 칼슘염과 염분 및 미네랄농축수를 적절한 양의 비율로 혼합해서 결정화함으로서, 미네랄농축수와 칼슘염에 포함된 다양하고 유용한 미네랄 성분들을 목적하는 양만큼 가지는 미네랄 소금을 제공할 수 있다. The present invention described above obtains calcium salts, salts and mineral concentrates in the process of heating and concentrating deep sea water or concentrated water thereof and filtering the calcium salts, salts, and mineral concentrates in an appropriate amount ratio. By mixing and crystallizing, it is possible to provide a mineral salt having a desired amount of various useful mineral components contained in mineral concentrate and calcium salt.
또한, 상기한 본 발명은 미네랄농축수를 나노여과(Nano Filter : NF)막에 통과시킴으로서, 상기 미네랄농축수에 다량 포함되어 있는 음이온을 현저히 제거하여, 취식감이 향상된 미네랄 소금을 제조할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 미네랄농축수를 그대로 NF막에 통과시키는 것이 아니라, 특별히 미네랄농축수를 탈염수와 특정한 비율로 혼합해서 미네랄농축희석수를 얻은 다음, 상기 미네랄농축희석수를 NF막에 통과시킴으로서, 음이온 제거와 함께 인체에 유용한 미네랄인 마그네 슘(Mg2+)과 칼륨(K+)의 비율을 최적의 적합한 상태(약 3:1)로 맞출 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 미네랄농축수 생성과정에서 분리된 칼슘염을 희석한 후 전기투석 방법으로 취식감을 감소시키는 음이온을 제거함으로서, 부드러운 취식감을 증가시키는 칼슘이온만을 미네랄 소금 제조에 사용할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention by passing the mineral concentrated water through the nano-filtration (Nano Filter: NF) membrane, by significantly removing the anions contained in the mineral concentrated water, can produce a mineral salt with improved eating feeling It works. In addition, the present invention does not pass the mineral concentrated water through the NF membrane as it is, in particular by mixing the mineral concentrated water with demineralized water in a specific ratio to obtain mineral concentrated dilution water, and then passing the mineral concentrated dilution water through the NF membrane, Along with the removal of negative ions, it is possible to adjust the ratio of magnesium (Mg 2+ ) and potassium (K + ), which are useful minerals in the human body, to an optimal state (about 3: 1). In addition, the present invention by diluting the calcium salt separated in the process of producing mineral concentrate water to remove the anion to reduce the feeling of eating by electrodialysis, thereby providing a method that can be used only in the production of mineral salts calcium ions to increase the soft eating feeling can do.
이하에서는 본 발명의 바람직한 하나의 실시형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, one preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 미네랄농축수를 이용하여 미네랄 성분이 포함된 미네랄 소금을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 NF투과수를 이용하여 미네랄 성분이 포함된 미네랄 소금을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.Figure 3 is a flow chart for explaining a method for producing a mineral salt containing a mineral component using mineral concentrate in accordance with a preferred embodiment of the present invention, Figure 4 is NF permeation in accordance with another preferred embodiment of the present invention It is a flowchart explaining the method of manufacturing the mineral salt containing a mineral component using water.
여기에 도시된 바와 같이, 본 발명은 해양 심층수를 이용하여 인체에 유용한 미네랄 성분(Mg, K, Ca 등)이 최적의 비율로 포함된 미네랄 소금을 제조하는 방법에 대한 것이다.As shown here, the present invention relates to a method for producing a mineral salt containing an optimal ratio of mineral components (Mg, K, Ca, etc.) useful to the human body using deep sea water.
본 발명의 전체적인 공정은, 먼저 해양 심층수(110)를 MF(정밀여과막) 및/또는 UF(한외여과막)로 구성된 전처리막으로 심층수 내의 불용분 성분과 유기물질을 제거하는 전처리 과정을 거칠 수 있다. 그런 다음, 전처리된 심층수(110)를 역삼투막(RO막)이나 나노여과막(NF막)에 통과시켜서 농축수(120)와 탈염수(130)를 얻는다. 이어서, 상기 농축수(120)를 MED(다중효용법)과 TVR(열증기 재압축법)에 의한 진공농축과정을 거치게 함으로서, 칼슘염(125) 및 염화나트륨(145)을 순차적으로 분리 결정화하고, 마그네슘(Mg)과 칼륨(K) 이온 등이 포함된 미네랄농축수(150, 간수)를 얻는다. 그래서, 상기 분리 결정화한 칼슘염(125) 및 염화나트륨(145)과 분리된 미네랄농축수(150)를 각각 적절한 양으로 혼합한 후, 결정화해서 미네랄 소금을 얻는 것이다. The overall process of the present invention may first undergo a pretreatment process in which the
구체적으로, 본 발명은 먼저 해양 심층수(110)를 역삼투막에 투과하기 전에, 해양 심층수(110) 내에 존재하고 있는 부유물질과 유기물질 등을 제거하기 위하여, MF(정밀여과막) 및/또는 UF(한외여과막)로 구성된 전처리막을 이용하여 전처리 공정을 거칠 수 있다. 정밀여과막과 한외여과막 모두 분자크기에 의해 여과를 하는 방법이나 분자크기에 따라 여과할 수 있는 물질의 종류는 다르다. 보통 정밀여과막의 기공크기는 약 0.1~10μm 이고 여과할 수 있는 물질은 현탁액및 부유물질이다. 또한, 한외여과막의 경우 기공크기는 약 20~1000A 로서 박테리아 및 효모까지 여과할 수 있는 크기이다. 이러한 전처리 공정을 거침으로서 역삼투막을 보호하고 회수율을 일정하게 유지할 수 있다.Specifically, the present invention, before permeating the
본 발명은 이렇게 전처리 과정을 거친 심층수(110)를 역삼투막 또는 나노여과막에 통과시켜, 농축수(120)와 탈염수(130)를 얻는 단계;를 거친다. 여기서, 역삼투막에 통과시키는 경우에는 이온 성분을 포함하는 농축수(120)와 이온 성분이 제거된 탈염수(130)를 얻을 수 있다. 또한, 나노여과막에 통과시키는 경우에는 Na+ 및 Cl- 등과 같은 1가 이온성분은 40~50%가 나노여과막을 통과하지 못하여 제거(배제)됨에 반하여, Ca+2 및 Mg+2 등과 같은 2가 이온 미네랄 성분은 약 70 ~ 98%가 나노여과막을 통과하지 못하여 제거(배제)되므로, 상대적으로 Na+ 및 Cl-와 같은 1가 이온이 줄어들고, Ca+2 및 Mg +2등 인체에 유용한 미네랄 성분이 다량 함유되어 있는 농축수(120)를 얻을 수 있다. 예를 들면, 심층수(110)를 역삼투막(RO막)에 50~60kg/cm3의 압력으로 투과시켜 1차 탈염수와 1차 농축수(120)를 제조할 수 있다. 또한, 1차 탈염수를 2차로 역삼투막(RO막)에 통과시켜서 2차 탈염수(130)와 2차 농축수를 얻을 수도 있다. 여기서, 상기 2차 농축수는 제염공정 중 냉각결정관에 의해 상기 해양 심층수(110)로 순환시켜 재활용하는 것이 가능하다.The present invention passes the
그리고, 상기 농축수(120)를 제1 증발기로 가열 농축하고 여과해서 칼슘염(125) 결정을 분리하고, 제2 증발기로 상기 칼슘염(125) 결정이 분리된 농축 분리수(140)를 가열 농축하고 여과해서 염분(145)이 제거된 미네랄농축수(150)를 얻는 단계;를 거친다. 해양 심층수(110) 내에 포함된 각각의 미네랄들은 고유의 용해도를 가지고 있기 때문에, 진공농축과정을 통하여 비중을 조절하면, 그 용해도에 따라 각각의 미네랄들을 구분해서 추출할 수 있다. 아래의 표 1 에 나타난 바와 같이, 상기 농축수(120)에 열을 가하여 증발농축시키면, 상기 농축수(120)의 비중이 조절됨에 따라 석출되는 미네랄의 양이 달라짐을 알 수 있다. 가장 먼저는, 소량의 Fe2O3가 석출되고, 이후에는 심층수(110)에 포함된 모든 Ca염(CaCO3와 CaSO4) 및 염화나트륨(NaCl, 염분), MgCl2, MgSO4, KCl이 순차적으로 혹은 동시다발적으로 석출된다. The concentrated
[표 1 : 해수의 증발농축중 석출물(g/L)][Table 1: Precipitation (g / L) during evaporation of seawater]
본 발명은 이와 같이 농축수(120)를 가열 농축하고 여과함에 있어서, 상기 농축수(120)에 MED(다중효용법)와 TVR(열증기 재압축법)으로 이루어진 진공농축과정을 적용하여 CaSO4와 NaCl을 석출하는 것을 특징으로 할 수 있다. 현재, 진공농축 방식에는 여러 가지 방법에 있다. 순간적으로 증기를 방출하는 플래싱을 이용해 해수를 증기로 만들어준 후 응축시키는 MSF(다단증발법), 관내에 응축하는 수증기와 관 외부를 흐르는 농염수간의 잠열교환에 의한 증발과 용기내의 압력을 낮추는 원리를 이용하는 MED(다중효용법) 등의 방식이 있다. 특히 MED(다중효용법)는 첫 번째 스팀 주입 후 추가적인 이펙트 없이 증발을 시킬 수 있는 장점이 있다. 본 발명은 이러한 MED(다중효용법)방식에 추가로 TVR(열증기재압축법)을 설치하여 낮은 압력의 이펙트에서 발생한 증기의 일부를 높은 압력의 증기를 이용하여 흡입하여 고압의 증기와 혼합하며 압축한 후 이 열을 재활용함으로써 효율을 더욱 높였다.In the present invention, in concentrating and filtering the concentrated
본 발명에 따른 다중효용 진공 증발법은 단순 증류기를 시리즈로 배열한 형태로 첫 번째 증발기 보일러에서 발생된 증기가 다음 효용증발기의 가열원으로 작용하고 냉각 응축되어 담수가 되고, 두번째 증발기에서 발생된 증기는 다음 증발기에서 가열원으로 작용하여 증발기 내부의 농축수를 증발시키는 것이다. 이때, 진공을 통한 감압으로 끓는점을 낮추어 농축수를 증발시킬 때 소요되는 에너지를 감소시킬 수 있으며, 본 발명에서는 더욱 개선된 방식으로 TVR(열 증기재압축법)방법을 이용하였다. TVR(열 증기재압축법)에서 1 단계 증발기를 거친 고압증기는 저압의 증기로 변환되는데 이 저압 증기를 Heat ejector(열 방사기)를 통하여 재 압축과정을 거친 증기를 다시 사용함으로써 에너지효율을 극대화시켰다.In the multi-effect vacuum evaporation method according to the present invention, the steam generated in the first evaporator boiler acts as a heating source of the next utility evaporator, becomes a condensed water by cooling condensation, and becomes fresh water, and the steam generated in the second evaporator. Is the next source of heat in the evaporator to evaporate the concentrated water inside the evaporator. At this time, it is possible to reduce the energy required to evaporate the concentrated water by lowering the boiling point by vacuum reduced pressure, in the present invention used a TVR (thermal vapor recompression method) method in a more improved manner. In the TVR (Heat Steam Recompression Method), the high-pressure steam through the first stage evaporator is converted to low pressure steam, which maximizes energy efficiency by reusing the steam that has been recompressed through the heat ejector. .
에너지 부분에서 MSF(다단증발법)는 1톤의 담수를 생산하기 위해 약 126 х 105 ~ 144 х 105 J 이 필요한 반면, MED-TVR의 경우 약 54 х 105 ~ 72 х 105 J 의 에너지가 필요하다. 위의 값을 비교해보면 MED-TVR의 경우 MSF와 비교해서 약 2.3배의 에너지 효율을 얻을 수 있으며 또한, 증발기의 성능 지표인 GOR(스팀을 투입하였을 시 증발되는 양을 나타내는 증발기의 성능지표, Kg담수/Kg스팀)을 비교하였을 시 MSF는 약 8~12 이며 MED-TVR은 약 12~16으로서 고효율 공정이라 할 수 있다.In the energy sector, MSF (Stage Evaporation) requires about 126 х 10 5 to 144 х 10 5 J to produce one tonne of fresh water, whereas for MED-TVR it is about 54
이러한 진공농축과정에서 생성된 칼슘염(125) 결정체는 인체에 유용한 중요 성분인 칼슘을 포함하고 있고, 본 발명은 이렇게 생성된 칼슘염을 상기 진공농축과정에서 분리된 염화나트륨(NaCl, 염분) 결정체과 함께 후술하는 미네랄농축수(150) 또는 NF 투과수(180)와 혼합하여 미네랄 소금를 제조할 수 있다. The calcium salt (125) crystals produced during the vacuum concentration process contain calcium, which is an important component useful for the human body, and the present invention together with the sodium chloride (NaCl, salt) crystals separated in the vacuum concentration process. Mineral salt may be prepared by mixing with
여기서, 본 발명의 다른 특징은 상기 탈염수(130)와 미네랄농축수(150)를 혼합해서 미네랄농축희석수(170)를 제조하고, 나노여과(Nano Filter : NF)막(175)에 상기 미네랄농축희석수(170)를 통과시켜서 미네랄농축희석수(170) 내의 음이온(황산이온: SO4 2-, 염소이온: Cl-)이 제거된 NF 투과수(180)를 얻는 단계;를 더 포함할 수 있다. Here, another feature of the present invention is to prepare the mineral concentrated
종래기술에 의하면, 도 1에 나타난 바와 같이, 음이온 교환수지를 통과한 여과수(70)에 1차 및 2차 농축기로 음이온을 분리하여 얻은 미네랄농축수(50)를 그대로 혼합하여 미네랄 워터를 제조하고 있다. 그러나 이 경우, 농축기로 음이온을 분리하여 얻은 미네랄농축수(50)에는 여전히 음이온들이 다량으로 농축되어 포함되어 있고, 이 때문에 이렇게 제조된 미네랄 소금 역시 좋지 않은 취식감을 가지고 있을 수 있다. According to the prior art, as shown in Figure 1, by mixing the mineral concentrated water (50) obtained by separating the anion with the primary and secondary concentrator in the filtered water (70) passed through the anion exchange resin to produce mineral water have. However, in this case, the
본 발명자들의 실험결과, 후술하는 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 1차 농축수(20)에 포함되어 있는 황산이온(SO4 2-)의 양(5,404mg/ℓ)보다 상기 음이온을 분리하여 얻은 미네랄농축수(50)에 현저히 많은 양(37,852mg/ℓ)의 황산이온(SO4 2-)이 포함되어 있었고, 본 발명자들은 이를 해결하기 위하여, 미네랄농축수(150)를 탈염수(130)와 혼합하여 미네랄농축희석수(170)를 얻고, 이를 NF막(175)에 통과시켜서 음이온을 현격히 감소시키었다. As the experimental results of the present inventors, as can be seen in the following examples, the anion is separated from the amount of sulfate ion (SO 4 2- ) contained in the primary concentrated water 20 (5,404mg / L) In the
NF막(175)은 일반적으로 원수를 전처리하는 과정에서 사용되는 전처리막의 하나이지만, 본 발명자들은 이것을 특별히 미네랄농축수(150)에 적용시켜서 음이온을 제거하였고, 이를 위하여 NF막(175)에 통과시키기 이전에, 미네랄농축수(150)를 탈염 수(130)와 혼합시켜 미네랄농축희석수(170)를 얻은 후, 이것을 NF막(175)에 통과시키었다. 이와 같이, 먼저 미네랄농축수(150)를 탈염수(130)와 혼합시켜 미네랄농축희석수(170)를 얻는 것은, 미세한 크기의 구멍을 가지는 NF막(175)이 막히지 않도록 하기 위한 기능도 있지만, 이렇게 미네랄농축희석수(170)로 NF막(175)에 통과시키면, 음이온 제거와 함께 인체에 유용한 성분인 Mg 와 K 의 비율을 이상적인 3:1에 더욱 근접하도록 조절할 수 있기 때문이다. 탈염수(130)와 미네랄농축수(150)를 혼합시키는 비율은 4:1 이상이 바람직하고, 특별히 본 발명자들은 상기 탈염수(130)와 미네랄농축수(150)를 6: 1 또는 7 : 1 이상의 중량비로 탈염수를 더 많이 혼합해서 제조하는 것이 가장 바람직하다는 것을 확인하였다. The
또한, 본 발명은 미네랄농축희석수(170)에 포함된 음이온을 제거하기 위하여 NF막(175)을 이용하였는데, 상기 NF막(175)은 기본적으로 전기적인 힘의 작용으로 이온을 분리하는 것이 아니라 물리적인 압력에 의해 미네랄농축희석수(170) 내에 포함된 음이온을 분리하는 것이다. 특별히, 본 발명에서는 음(-)이온을 가지는 NF막(175)을 이용하여, 상기 NF막(175)에 포함되어 있는 음(-)이온이 미네랄농축희석수(170)에 포함된 음이온들을 전기적 반발력에 의해 밀어내어 상기 NF막(175)을 통과하지 못하게 함으로서, 음이온(황산이온, 염소이온)만이 제거되고 양이온(마그네슘, 칼륨)은 포함된 NF 투과수(180)를 얻을 수 있었다. 이를 위하여, 상기 NF막(175) 표면은 음(-)이온 처리되어, 그 표면에 음(-)이온이 형성되어 있는 것이 바람직하다. In addition, the present invention used the
본 발명자들은 상기 미네랄농축수(150)에서 음이온을 제거하기 위하여, 종래의 음이온 교환수지를 사용하는 것도 고려하였으나, 음이온 교환수지라는 것이 본래 음이온을 제거할 수 있도록 아민기, 암모늄기 등의 교환기가 그 내부에 알갱이 형태로 포함되어 있는 것인데, 이것은 고도로 농축된 미네랄농축수(150)를 대상으로 음이온을 제거하기에는 부적합하다. 또한, 음이온 교환수지는 거기에 포착된 음이온을 제거하기 위하여 별도로 재생제를 투입해야 하고, 상기 알갱이 형태로 포함된 교환기 등을 주기에 맞추어 교체해 주어야 하는 단점이 있었다. The present inventors also considered using a conventional anion exchange resin in order to remove anions from the
또한, 본 발명의 또 다른 특징은 상기 칼슘염(125) 결정을 탈염수(130)와 혼합해서 혼합용해수(160)를 얻고, 상기 혼합용해수(160)를 전기투석(165)하여 음이온이 제거된 칼슘용해수(166)를 얻는 단계;를 더 포함할 수도 있다. In still another aspect of the present invention, the
이는 미네랄농축수(150) 생성과정에서 분리된 칼슘염(125)을 희석한 후 전기투석(165) 방법으로 취식감을 감소시키는 음이온(예를 들어, 황산이온(SO4 2-))을 제거함으로서, 부드러운 취식감을 증가시키는 칼슘이온(Ca2+)만을 미네랄 소금 제조에 사용하기 위한 것이다. This is by diluting the
일반적으로, 일본에서는 OI(O Index, 물맛 지표)라 하여 맛있는 물의 조건을 규정 하고 있는데, 여기서 말하는 맛있는 물의 조건은 Ca(칼슘), K(칼륨), SiO2(이산화규소)가 많을수록 그리고 Mg(마그네슘), SO4(황산)이 적을수록 그 물맛이 뛰어난 것으로 밝히고 있다. 칼슘과 칼륨의 경우 물맛을 부드럽게 하여 맛을 좋게 하고, 황산의 경우 쓴맛을 낼 뿐만 아니라 칼슘과 결합하여 칼슘을 감소시키는 역할을 한다는 것이다. In general, in Japan, OI (O Index, water taste index) defines the delicious water conditions, where the delicious water conditions are the more Ca (calcium), K (potassium), SiO 2 (silicon dioxide) and Mg ( Magnesium), SO 4 (sulfuric acid) is less the water taste is excellent. In the case of calcium and potassium, the water taste is softened to improve the taste, and in the case of sulfuric acid, it not only gives a bitter taste, but also combines with calcium to reduce calcium.
본 발명에서는 이렇게 물맛을 나쁘게 하는 황산이온을 선택적으로 제거하고자, 미네랄 소금 제조과정 중에서 미네랄이 유입되는 부분인 칼슘용해수(166)와 NF투과수 (180)내의 황산이온을 NF(나노여과)공정와 ED(전기투석)기로 각각 제거하여 보다 맛이 좋은 소금을 제조하고자 하였다. In the present invention, in order to selectively remove the sulfate ions that worsen the taste of water, in the mineral salt manufacturing process, the sulfuric acid ions in the calcium dissolved water (166) and the NF permeated water (180), which is a mineral inflowing process, and the NF process. Each of the ED (electrodialysis) was removed to prepare a more delicious salt.
본 발명에서 사용한 ED(전기투석)기(165)는 양단에 양극과 음극이 설치되고, 그 사이에 음이온 투과성 막과 양이온 투과성 막이 교차로 배치되며, 상기 양 전극에 전압을 공급하면 양이온과 음이온을 제거할 수 있는 장치를 이용하였다. 즉, 음이온은 음이온 투과성 막을 통과하여 양극 쪽으로 이동하며 양이온은 양이온 투과성 막을 통과하여 음극 쪽으로 이동하여 혼합용해수(160) 안에 포함된 양이온과 음이온을 분리할 수 있는 것이다. 이에 따라, 본 발명에 따른 혼합용해수(160), 예를 들면 CaSO4(황산칼슘)용해수의 경우, Ca+(칼슘)이온은 양이온 투과성 막을 통과하고 SO4 2-(황산)이온은 음이온 투과성 막을 통과하여 양극으로 이동하여 황산이온 등을 선택적으로 제거하면서, 칼슘이온만이 포함된 칼슘용해수(166)를 얻을 수 있는 것이다.In the ED (electrodialysis)
그런 다음, 본 발명은 상기와 같이 얻은 미네랄농축수(150) 또는 NF 투과수(180)와, 칼슘염(125) 또는 칼슘용해수(166)와, 염화나트륨(145)을 혼합한 혼압액을 결정화함으로서, 미네랄 소금을 제조하는 것이다. Then, the present invention crystallizes the mixed liquid mixture of the mineral concentrated
즉, 상기 미네랄농축수(150) 또는 NF 투과수(180)에는 Mg 과 K 이 포함(약 3:1의 비율로 포함)되어 있는데, 마그네슘의 경우 MgCl2(염화마그네슘), MgSO4(황산마그네슘)의 상태로 용해되어 있고, 칼륨은 KCl(염화칼륨)의 상태로 존재한다. 또한, 상기 칼슘염(125)에는 Ca+(칼슘)이온이 포함되어 있고, 특별히 상기 칼슘용해수(166)에는 물맛을 감소시키는 SO4 2-(황산)이온이 제거되고, 물맛을 증가시키는 Ca+(칼슘)이온만이 포함되어 있다. That is, the mineral concentrated
그래서, 본 발명은 상기 염화나트륨(145)에 미네랄농축수(150) 또는 NF 투과수(180)와, 칼슘염(125) 또는 칼슘용해수(166)를 혼합해서, 다양하고 유용한 미네랄 성분들을 목적하는 양만큼 가지는 미네랄 소금을 제조할 수 있다. Thus, the present invention by mixing the mineral concentrated
상기 혼압액을 결정화해서 소금을 얻는 방법은, 상기 혼합액을 증발가열하여 결정화하는 일반적인 방법에 의해 소금을 얻을 수도 있다. 바람직하게는, 상기 혼합액을 결정화하는 것은, 상기 혼합액을 냉각관에서 순환시키는 시간에 따라 결정의 크기를 조절하면서 결정화하는 것이 적합하다. 즉, 상기 미네랄농축수(150) 또는 NF 투과수(180)와, 칼슘염(125) 또는 칼슘용해수(166)와, 염화나트륨(145)을 각각 또는 순차적으로 냉각결정관에 주입해서 혼합하고, 이렇게 혼합된 혼합액을 일정한 시간 동안 순환시키는 과정을 반복하면서, 미네랄 소금의 결정크기를 원하는 만큼 조절 할 수 있는 것이다. 염화나트륨(145)은 증발농축설비에서 입자화가 이루어지기 시작하지만 그 입자의 크기가 미세하고 미네랄 함량 또한 높지 않기 때문에, 냉각결정관에서의 혼합과정을 통하여 미네랄 소금의 입자크기를 조절할 수 있다. The method of obtaining the salt by crystallizing the mixed pressure solution may be obtained by a general method of evaporating and heating the mixed solution to crystallize it. Preferably, the crystallization of the mixed liquid is suitably crystallized while controlling the size of the crystal in accordance with the time for circulating the mixed liquid in a cooling tube. That is, the mineral concentrated
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해 될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.The invention may be better understood by the following examples, which are intended for purposes of illustration of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
실시예 1: RO공정을 통한 해양심층수의 농축 및 탈염Example 1 Concentration and Desalination of Deep Sea Water Through RO Process
해양 심층수를 기공 크기가 0.5μm인 마이크로 필터와 1μm인 마이크로 필터(재질: Polyvinylidene fluoride (PVDF))로 구성된 2단계의 전 처리과정을 거친 후, 1차 RO막(재질: Poolyamide (PA), 제조회사: 웅진케미칼)을 통과시켜서 1차 농축수와 1차 탈염수를 얻었다. 그런 다음, 1차 탈염수는 2차 RO막(재질: Polyamide (PA), 제조회사: 웅진케미칼)으로 이송시켜 2차 탈염수와 2차 농축수를 분리하였다. 상기 각 과정에서의 원수(심층수), 전처리수, 탈염수 및 농축수에 포함된 각각의 미네랄 농도는 다음 표 2에 나타낸 바와 같다. Depth of deep ocean water is treated with two stages of pretreatment consisting of a micro filter with a pore size of 0.5 μm and a micro filter of 1 μm (Material: Polyvinylidene fluoride (PVDF)), followed by a primary RO membrane (Material: Poolyamide (PA)). Company: Woongjin Chemical) to obtain primary concentrated water and primary demineralized water. Then, the first demineralized water was transferred to a second RO membrane (material: Polyamide (PA), manufacturer: Woongjin Chemical) to separate the second demineralized water and the second concentrated water. The mineral concentrations contained in the raw water (deep water), pretreated water, demineralized water, and concentrated water in each process are shown in Table 2 below.
[표 2 : 원수(심층수), 탈염수 및 농축수에 포함된 각각의 미네랄 농도][Table 2: Mineral concentrations in raw water (deep water), demineralized water and concentrated water]
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 원수인 심층수와 전처리수의 미네랄 농도를 비교하면 미네랄 함량은 변화가 없었고, 2차 탈염수의 경우에는 나트륨(Na)을 비롯한 모든 미네랄들의 함량이 99%이상 제거되었다. 1차 농축수에서는 모든 미네랄들이 원수와 비교하였을시 약 2배정도 농축되었고, 그 중에서 황산이온(SO4 2-)은 5,404mg/ℓ 만큼 포함되어 있었다. As shown in Table 2, when comparing the mineral concentration of the deep water and the pre-treated water as raw water, the mineral content did not change, and in the case of secondary demineralized water, the content of all minerals including sodium (Na) was removed by 99% or more. In the first concentrated water, all the minerals were concentrated about 2 times as compared to the raw water. Among them, sulfate ions (SO 4 2- ) contained 5,404 mg / l.
실시예 2: MED-TVR(다중효용 진공증발법-열 증기재압축법)을 이용한 칼슘염과 염분의 분리Example 2 Separation of Calcium Salts and Salts Using MED-TVR (Multi-Effect Vacuum Evaporation Method-Thermal Steam Recompression Method)
상기 실시예 1에 의해 얻은 1차 농축수를 진공농축법으로 제 1 증발기에서 비중이 약 24~25 °Be이 될 때까지, 약 70℃에서 농축하여 CaSO4를 석출시켰다. 그리고 남은 여액은 제 2 증발기로 이송하였으며, 제 2 증발기에서는 비중이 약 31~33 °Be이 될 때까지 약 60℃에서 농축하여 NaCl을 석출하였으며, 그 양은 1L를 증발시켰을때 약 5g을 생산하였다. NaCl을 석출할시 남은 여액과 NaCl석출물에 함유된 미네랄농축수(간수)는 원심분리기를 사용하여 분리하였다. 이렇게 생산된 미네랄농축수의 주성분은 마그네슘염과 칼슘염으로서, 후술하는 미네랄 소금 제조과정에서 상기 석출된 NaCl과 혼합된다. The primary concentrated water obtained in Example 1 was concentrated at about 70 ° C. until the specific gravity of the first evaporator became about 24 to 25 ° Be in a first evaporator to precipitate CaSO 4 . The remaining filtrate was transferred to the second evaporator, and the second evaporator was concentrated at about 60 ° C. until the specific gravity was about 31 to 33 ° Be to precipitate NaCl, and the amount produced about 5 g when 1 L was evaporated. . The remaining filtrate when NaCl was precipitated and the mineral concentrate contained in NaCl precipitate was separated using a centrifuge. The main components of the mineral concentrate thus produced are magnesium salts and calcium salts, which are mixed with the precipitated NaCl during the mineral salt manufacturing process described later.
실시예 3: 미네랄농축수 희석 및 NF막(나노필터)를 이용한 NF 투과수 제조Example 3: Preparation of NF Permeate Using Dilute Mineral Concentrated Water and NF Membrane (Nano Filter)
상기 실시예 2에 의해 분리한 미네랄농축수를 상기 실시예 1에서 얻은 2차 탈염수와 혼합하여 미네랄농축희석수를 준비하였다. 미네랄농축수와 2차 탈염수의 혼합비율은 하기 표 3에 나타난 바와 같다. 하기 표 3에서는 미네랄농축수 및 비율에 따라 혼합된 미네랄농축희석수의 미네랄 함량을 나타내었다. The mineral concentrated water separated in Example 2 was mixed with secondary demineralized water obtained in Example 1 to prepare mineral concentrated dilution water. The mixing ratio of mineral concentrated water and secondary demineralized water is as shown in Table 3 below. Table 3 below shows the mineral content of the mineral concentrated dilution water mixed according to the mineral concentration number and ratio.
하기 표 3에 나타난 바와 같이, 미네랄농축수에는 37,852mg/ℓ의 황산이온(SO4 2-)이 포함되어 있었고, 이는 1차 농축수(20)에 포함되어 있는 황산이온(SO4 2-)의 양(5,404mg/ℓ)보다 현저히 많은 양임을 확인할 수 있다. As shown in Table 3, the mineral concentrated water contained 37,852 mg / L of sulfate ion (SO 4 2- ), which was included in the primary concentrated water 20 (SO 4 2- ). It can be seen that the amount is significantly more than the amount (5,404mg / ℓ).
[표 3 : 미네랄농축수 및 미네랄농축희석수의 미네랄 함량]Table 3: Mineral Content of Mineral Concentrated Water and Mineral Concentrated Dilution Water]
그런 다음, 탈염수와 미네랄농축수가 4:1 내지 7:1의 비율로 혼합된 미네랄농축희석수를 음이온이 포함된 NF막에 통과시켜서 NF 투과수를 얻었다. 본 실시예에서 사용한 NF막은 막 표면이 음이온으로 처리된 나노필터(웅진케미칼, NE-4040-70)를 이용하였다. 그렇게 해서 얻은 비율별 NF 투과수에 포함된 각 미네랄 함량은 하기 표 4에 나타난 바와 같다. Then, the mineral concentrated dilution water mixed with the demineralized water and the mineral concentrated water in the ratio of 4: 1 to 7: 1 was passed through the NF membrane containing anion to obtain NF permeated water. As the NF film used in this example, a nano filter (Woongjin Chemical, NE-4040-70) whose surface was treated with anion was used. The mineral content contained in the ratio-enriched NF water thus obtained is as shown in Table 4 below.
[표 4 : NF 투과수의 미네랄 함량]Table 4: Mineral Content of NF Permeate
즉, 상기 표 3은 NF막 투과전 미네랄농축희석수에 포함된 미네랄 함량이고, 표 4는 NF막 투과후 NF 투과수에 포함된 미네랄 함량이다. 상기 표 3과 표 4에 나타난 바와 같이, Cl과 SO4의 함량은 NF막 투과전후로 상당히 감소하였고, 특히 SO4의 함량은 NF막 투과전후를 비교해 볼때 최대 80%이상 제거되었음을 확인할 수 있다. 이는 NF막 표면에 형성된 음이온에 의해 분자량이 더 큰 황산이온이 더욱 많이 제거된 결과인 것으로 보여진다. That is, Table 3 is the mineral content contained in the mineral concentrated dilution water before the NF membrane permeation, Table 4 is the mineral content contained in the NF permeate water after the NF membrane permeation. As shown in Table 3 and Table 4, the content of Cl and SO 4 was significantly reduced before and after the permeation of the NF membrane, in particular, the content of SO 4 can be confirmed that up to 80% or more removed compared to before and after the NF membrane permeation. This is believed to be the result of the greater removal of sulfate ions having a higher molecular weight by anions formed on the surface of the NF film.
또한, 탈염수와 미네랄농축수의 혼합비가 4:1, 5:1 및 6:1인 미네랄농축희석수에 대한 NF 투과수에서 마그네슘(Mg)과 칼륨(K)의 비율은 각각 2.43:1, 2.39:1 및 2.43:1이었지만, 탈염수와 미네랄농축수의 혼합비가 7:1인 미네랄농축희석수에 대한 NF 투과수에서 마그네슘(Mg)과 칼륨(K)의 비율은 2.67로서 인체의 미네랄 밸런스와 가장 유사함을 알 수 있다.In addition, the ratios of magnesium (Mg) and potassium (K) in NF permeated water for mineral concentrated dilution waters with a ratio of 4: 1, 5: 1, and 6: 1 of demineralized water and mineral concentrated water were 2.43: 1, 2.39, respectively. : 1 and 2.43: 1, but the ratio of magnesium (Mg) and potassium (K) in the NF permeate to mineral concentrated dilution water with the ratio of desalted water and mineral concentrated water is 7: 1, which is 2.67. It can be seen that similarity.
실시예 4: 전기투석에 의한 칼슘 용해수 제조Example 4 Calcium Dissolved Water Preparation by Electrodialysis
상기 실시예 2에 따라 석출한 황산칼슘(CaSO4)염을 상기 실시예 1의 2차 탈염수와 혼합하여 황산칼슘용해수를 제조한 후, 이것을 전기투석기에 넣고, 상기 전기투석기에 40V의 전압으로 일정한 전류를 흘려 보내어 Ca2+(칼슘이온)과 SO4 2-(황산이온)을 분리하였다. 하기 표 5는 전기투석 후 시간에 따른 칼슘이온과 황산이온의 함량변화를 보여주고 있다. The calcium sulfate (CaSO 4 ) salt precipitated according to Example 2 was mixed with secondary demineralized water of Example 1 to prepare calcium sulfate dissolved water, which was then placed in an electrodialysis machine, and the electrodialyzer was operated at a voltage of 40V. A constant current was sent to separate Ca 2+ (calcium ion) and SO 4 2- (sulfate ion). Table 5 shows the change in the content of calcium and sulfate ions over time after electrodialysis.
[표 5 : 황산칼슘용해수로부터 칼슘용해수로의 전기투석에 따른 칼슘이온과 황산이온의 함량변화][Table 5: Contents of Calcium Ion and Sulfate Ion by Electrodialysis from Calcium Sulfate Dissolved Water to Calcium Dissolved Water]
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 전기투석에 의해 최종적으로 황산이온이 약 95% 제거된 칼슘용해수를 얻을 수 있었다.As shown in Table 5, by the electrodialysis according to the present invention it was possible to obtain a calcium dissolved water finally removed about 95% sulfate ions.
실시예 5: 냉각결정관을 이용한 미네랄 소금의 제조Example 5 Preparation of Mineral Salts Using a Cooling Crystal Tube
상기 실시예 2에 따라 석출한 NaCl 과, 실시예 2에 따른 미네랄농축수와, 실시예 4에 따른 칼슘용해수를 적당량 혼합하여, 미네랄 발란스를 맞춘 미네랄 소금을 제조하였다. NaCl precipitated according to Example 2, mineral concentrated water according to Example 2, and calcium dissolved water according to Example 4 were mixed in an appropriate amount to prepare mineral salts having a balanced mineral balance.
즉, 상기 실시예 2에 따라 석출한 NaCl을 약 10~15℃ 온도를 가지는 냉각결정관(도 5 참조)으로 이송한 후, 여기에 상기 미네랄농축수와 칼슘용해수를 혼합한 후, 약 15~20시간 동안 교반하였다. 냉각결정관의 냉수로는 2차 농축수를 재활용하여 에너지 효율을 높였다. 그런 다음, 냉각결정관에서 혼합되어 만들어진 혼합 염을 건 조기로 이송하여 상기 혼합 염 내의 수분을 증발 시킨 후, 본 발명에 따른 미네랄 소금을 생산하였다.That is, the NaCl precipitated according to Example 2 was transferred to a cooling crystal tube having a temperature of about 10 to 15 ° C. (see FIG. 5), and then mixed with the mineral concentrated water and the calcium dissolved water thereafter, about 15 Stir for ˜20 hours. Cold water reactor of the cooling crystal tube recycled the secondary concentrated water to improve energy efficiency. Then, the mixed salt made by mixing in the cooling crystal tube was transferred to the early stage to evaporate the water in the mixed salt, thereby producing the mineral salt according to the present invention.
하기 표 6은 이렇게 제조된 미네랄 소금에서의 각 미넬랄 성분 함량을 나타내고 있다. Table 6 below shows the content of each mineral component in the mineral salt thus prepared.
[표 6 : 미네랄 소금에 포함된 미네랄 성분]Table 6: Mineral Components in Mineral Salts
미네랄농축수와 칼슘용해수를 혼합하기 전 소금의 미네랄 성분과 혼합 후의 미네랄 성분의 함량에는 큰 차이가 있다. There is a big difference between the mineral content of salt and the mineral content after mixing before mineral concentrate and calcium dissolved water are mixed.
혼합 후 염도는 95%에서 90%로 낮아진 반면 마그네슘은 약 4배, 칼슘은 5배, 칼륨은 5배 정도 증가하였으며 황산이온은 4배정도 낮아졌다. 특히 쓴맛을 내는 황산이온이 급격히 감소됨으로서 미네랄 소금의 맛을 더욱 좋게할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. After mixing, salinity decreased from 95% to 90%, while magnesium increased about 4 times,
한편, 상기에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 기술적 특징이나 분야를 이탈하지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될 수 있다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이다. On the other hand, while the present invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments, the invention is variously modified and modified without departing from the technical features or fields of the invention provided by the claims below It will be apparent to those skilled in the art that such changes can be made.
본 발명은 다양하고 유용한 미네랄 성분들을 목적하는 양만큼 가지는 미네랄 소금을 제공할 수 있다. The present invention can provide mineral salts having various and useful mineral components in desired amounts.
도 1은 종래기술에 따른 미네랄 성분 및 이온교환 조정을 통한 취식감 개선용 해양심층수 미네랄 워터 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이고,1 is a flow chart for explaining a deep seawater mineral water manufacturing method for improving the eating feeling through the adjustment of mineral components and ion exchange according to the prior art,
도 2는 종래기술에 따른 저염 미네랄 소금 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이고,Figure 2 is a flow chart for explaining a low salt mineral salt manufacturing method according to the prior art,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라 미네랄농축수를 이용하여 미네랄 성분이 포함된 미네랄 소금을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고,3 is a flowchart illustrating a method for preparing a mineral salt containing a mineral component using mineral concentrate according to an embodiment of the present invention,
도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따라 NF투과수를 이용하여 미네랄 성분이 포함된 미네랄 소금을 제조하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고,4 is a flowchart illustrating a method of preparing a mineral salt containing a mineral component using NF permeable water according to another preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 미네랄 소금을 생산하기 위한 냉각 결정관의 일례를 나타내는 사진이다. 5 is a photograph showing an example of a cooling crystal tube for producing mineral salts according to the present invention.
Claims (4)
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