CN101481167B

CN101481167B - 矿物质组合物的制造方法

Info

Publication number: CN101481167B
Application number: CN2008100028374A
Authority: CN
Inventors: 林志善; 杨宗馀; 李岳锜
Original assignee: Stone & Resource Industry R&d Center
Current assignee: Stone & Resource Industry R&d Center
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: CN101481167A

Abstract

本发明公开了一种矿物质组合物的制造方法，其包括以下步骤：(a)提供一海水经真空脱盐处理而得的浓缩卤水，并通过添加一水溶液，进而调配成一硬度是在14,000ppm至45,000ppm之间、钠离子浓度是在10,000ppm至25,000ppm之间，且镁离子浓度是在5,000ppm至10,000ppm之间的矿物质浓缩液；及(b)对该步骤(a)的矿物质浓缩液施予一电渗析处理，进而制得一硬度是在4,000ppm至41,000ppm之间、钠离子浓度是在14ppm至13,000ppm之间，且镁离子/钙离子比是在8/1至2500/1之间的矿物质组合物。

Description

矿物质组合物的制造方法

技术领域

本发明涉及一种矿物质组合物的制造方法，特别是涉及一种利用海水为原料来制备矿物质组合物的制造方法。

背景技术

现代人因工作忙碌，饮食摄取本来就不均衡，再加上对食品精致度的要求又变高，使得食品被加工的次数愈来愈多，导致养分大量流失，因此愈来愈多人因缺乏矿物质而引发一些疾病，例如：缺乏镁会使神经受到干扰，进而引起暴躁及紧张，并且会有肌肉震颤及绞痛、心律不齐、心悸、低血糖、虚弱、疲倦、神经过敏和手脚颤抖等症状。

基本上，人体所需的矿物质可分为大量(major)及微量两大类，其中，大量矿物质包括钾(K)、钠(Na)、镁(Mg)、钙(Ca)、磷(P)及氯(Cl)，微量矿物质包括锌(Zn)、铁(Fe)、铜(Cu)、碘(I)、铬(Cr)、硒(Se)、锰(Mn)、钼(Mo)及钴(Co)等，并且人体每天对于所述的大量矿物质的需求量在100mg以上，对于所述的微量矿物质的需求量则为数毫克，虽然后者的所需量不多，但是却都是从一般饮食中不易取得的元素，因此，近年来，市面上推出各式各样标榜含有各种矿物质的健康饮料。

据研究指出，一吨的海水扣除掉氯化钠就约有140kg的矿物质，而深层海水更是因含有丰富并且洁净的矿物质及微量元素，所以已经被视为一个理想的补充人体矿物质的矿物质来源，所以便有人将其制成富含矿物质的健康饮料，不过海水原液中含有大量的钠离子，而人体摄取过多的钠离子时，会带给肾脏额外的代谢负担，更严重的是变成高血钠症进而导致水肿、血压高及意识状态等问题，再加上目前的饮食文化过分地使用各种不同的调味制品，使得过量的盐类被摄入，因此基于人体健康的考虑，要使用海水之前必须要对海水原液进行脱盐处理，然而，在进行除去钠的过程中，往往也会使海水中的其它矿物质流失，而现有处理海水原液的方法为了维持海水中其它矿物质的含量，经处理后的海水浓缩液中仍含有过多的钠。

TW536393中揭示“一种饮料的制造方法，其特征为将海水进行脱盐处理使其分离成水及浓缩液，并且在该分离的水中添加所述浓缩液，或者另外添加从所述浓缩液得到的水溶性矿物质成分，并且其中水溶性矿物质成分是钙和镁，并且将钙和镁的重量比例(Mg/Ca)调整为4/1至1/3，用EDTA法测得的硬度是250至2500。”该申请是通过电渗析和加热方法进行脱盐处理，然而海水经处理后得到的浓缩液中所含的钠离子含量在硬度1000的情况下，仍保留为74ppm。

另外，TW200406160揭示仅以电渗析的方式来进行脱除钠离子，所述方式通过透过不同类型的电渗析装置进行批处理，使最终的浓缩液中的钠离子含量在硬度1000的条件下为2ppm，而当硬度稀释至100时为1.8ppm。但是相对的，得到的浓缩液中的其它矿物质含量也相对变少，而且需要使用不同类型的电渗析装置也使得制备成本提高。

而且，近年来研究发现心脏病、高血压、糖尿病和骨质疏松症等疾病的发生率升高或多或少也和人们摄取的镁不足有关。事实上，镁是构成骨骼的主要成分，它能辅助钙和钾的吸收，并且有预防心脏病、糖尿病、夜尿症和降低胆固醇的作用，如果缺乏镁会造成心律不齐、动脉血管变硬、血压上升、血球容易凝集、肌肉痉挛、胰岛素分泌较弱、血糖浓度不规律、骨头失去强度和疼痛信号放大等问题，因此许多人遭受纤维肌痛、偏头痛和肌肉痉挛也和镁的缺乏有关。另外，人们为了补充钙的不足而大量摄取钙片的行为，也会促使镁离子离开细胞，加重镁不足的问题。因此，根据目前市场需求的趋势来看，有必要研究出一种能制备出钠离子含量低并且镁离子/钙离子比高的矿物质组合物的方法。

发明内容

为了同时满足低钠离子含量和高镁离子/钙离子比的需求，本申请的发明人通过先将海水经真空脱盐处理得到一镁离子含量相对较高的浓缩卤水，在将此浓缩卤水调配成具有一定硬度并且钠离子和镁离子含量在一定范围内的矿物质浓缩液后，再通过对该矿物质浓缩液进行电渗析处理以除去过多的钠离子，这样，由于该矿物质浓缩液中含有的镁离子的相对量比海水原料高，使得经电渗析处理后得到的矿物质组合物中的镁离子/钙离子比也因此较高。

本发明的目的是提供一种钠离子含量低并且镁离子/钙离子比高的矿物质组合物的制造方法。本发明的矿物质组合物的制造方法包括以下步骤：(a)提供将海水经真空脱盐处理而得到的浓缩卤水，添加水溶液，将所述浓缩卤水调配成硬度为14,000ppm至45,000ppm、钠离子浓度为10,000ppm至25,000ppm，并且镁离子浓度为5,000ppm至10,000ppm的矿物质浓缩液；(b)对步骤(a)的矿物质浓缩液进行电渗析处理，从而制得硬度为4,000ppm至41,000ppm、钠离子浓度是在14ppm至13,000ppm之间，并且镁离子/钙离子比在8/1至2500/1之间的矿物质组合物。

本发明的有益效果在于：本发明通过先将海水经真空脱盐处理得到浓缩卤水，将此浓缩卤水调配成具有一定硬度并且钠离子和镁离子含量在一定范围内的矿物质浓缩液后，再对该矿物质浓缩液进行电渗析处理以除去过多的钠离子，从而得到一低钠含量，并且镁离子/钙离子比是在8/1至2500/1之间的矿物质组合物。

附图说明

图1是一示意图，说明本发明制造方法所使用的电渗析装置。

具体实施方式

本发明的矿物质组合物的制造方法包括以下步骤：(a)提供将海水经真空脱盐处理而得到的浓缩卤水，并通过添加水溶液，从而将所述浓缩卤水调配成硬度是在14,000ppm至45,000ppm之间、钠离子浓度是在10,000ppm至25,000ppm之间，并且镁离子浓度是在5,000ppm至10,000ppm之间的矿物质浓缩液；(b)对步骤(a)的矿物质浓缩液进行电渗析处理，从而制得硬度是在4,000ppm至41,000ppm之间、钠离子浓度是在14ppm至13,000ppm之间、并且镁离子/钙离子比是在8/1至2500/1之间的矿物质组合物。

本申请中所述的硬度是指以电感偶合等离子体原子发射光谱法(ICP法)测得的硬度，而本申请具体实施例是以一电感偶合等离子体原子发射光谱仪(ICP-OES；购自于博精仪器；型号为Optima2100DV)进行硬度的测量。

优选地，步骤(a)的真空脱盐处理的压力是在-700mmHg至-755mmHg之间。本申请具体实施例的真空脱盐处理的压力是-750mmHg。

优选地，步骤(a)的真空脱盐处理的温度是在60℃至85℃之间。更优选地，步骤(a)的真空脱盐处理的温度是在60℃至70℃之间。本申请具体实施例的真空脱盐处理的温度是60℃。

优选地，步骤(a)的矿物质浓缩液的硬度是在20,000ppm至41,000ppm之间，更优选地，步骤(a)的矿物质浓缩液的硬度是在23,000ppm至41,000ppm之间。

优选地，步骤(a)的矿物质浓缩液的钠离子浓度是在11,000ppm至23,000ppm之间。

选择性地，步骤(a)的水溶液是一逆渗透水或将海水经脱水处理而得到的一矿物质盐水。

优选地，步骤(a)的水溶液是将海水经脱水处理而得到的矿物质盐水。该脱水处理是逆渗透膜分离处理，并且该逆渗透膜分离处理是在压力在700psi至1000psi之间下进行的。本申请具体实施例的逆渗透膜分离处理是在压力900psi下进行的。

以逆渗透膜分离方式处理海水时，会将海水分离成一硬度是在5,500ppm至7,500ppm之间的矿物质盐水，及一硬度是在20.8ppm至35.2ppm之间的逆渗透水。在本申请具体实施例中，申请人在进行逆渗透膜分离处理时的逆渗透水测流量是在1LPM至3.2LPM之间，并且矿物质盐水测流量是在2LPM至20LPM之间。

当步骤(a)的水溶液是矿物质盐水时，优选地，以该矿物质浓缩液总体积计，该矿物质盐水用量是在90体积％至97.5体积％之间，该卤水用量是在2.5体积％至10体积％之间。

优选地，步骤(b)是以一单槽式的电渗析装置进行电渗析处理。优选地，步骤(b)的电渗析处理的操作电压是在5V至20V之间。

如图1所示，本申请具体实施例所使用的电渗析装置是一单槽式的电渗析装置，其包括反应槽1、用来盛装硫酸钠电解液的电解液槽2，浓缩槽3，和用来盛装步骤(a)得到的矿物质浓缩液的稀释槽4。反应槽1包括容室10和多个间隔设置于容室10内的阴离子交换膜11和阳离子交换膜12，所述的离子交换膜11、12将容室10依次分隔成分别位于二端的阳极室101和阴极室102，以及多个位于阳极室101和阴极室102之间的淡室103和浓室104。

电解液槽2通过第一输送管21将电解液分别输送至阳极室101和阴极室102，而阳极室101和阴极室102通过第二输送管22将电解液输送回电解液槽2以形成循环；浓缩槽3通过第三输送管31将逆渗透水分别导入所述的浓室104，而所述的浓室104通过第四输送管32与浓缩槽3相连接；稀释槽4通过第五输送管41将该矿物质浓缩液分别导入所述的淡室103，而所述的淡室103通过第六输送管42与该稀释槽4相连接，当上述的阳极室101和阴极室102分别与一电能供应器(图未示)的正极和负极连接并通电时，即可进行电渗析处理，而当电渗析处理进行一段时间后，原先在浓缩槽3中的逆渗透水会变成含有多种渗析出的阴离子和阳离子的渗析液。

以本申请具体实施例为例，所述的实施例是在电压设定为10V、温度设定为26℃并且流速控制在100psi至200psi之间的环境下进行电渗析，本申请进行电渗析处理时，分别先将适量的逆渗透水添加至浓缩槽3，适量的矿物质浓缩液添加至稀释槽4，启动后，逆渗透水会沿着第三输送管31被导入所述的浓室104内，矿物质浓缩液会沿着第五输送管41被导入所述的淡室103内，此时矿物质浓缩液中的例如K⁺和Na⁺等的阳离子会通过阳离子交换膜12进入旁边的浓室104，而矿物质浓缩液中的例如Cl^-等的阴离子会通过阴离子交换膜11进入另一边的浓室104，使得所述的淡室103中的矿物质浓缩液中的阴、阳离子含量减少，从而使得稀释槽4中的矿物质浓缩液中的阴、阳离子含量减少，相对地，所述的浓室中的逆渗透水中的阴、阳离子含量增加，并进一步使得该浓缩槽中的阴、阳离子含量增加。

需要特别说明的是，经发明人多次测试发现，若是在稀释槽中的矿物质浓缩液中的钙含量剩下初始含量的78重量％-82重量％、镁含量剩下初始含量的97重量％-99重量％，而钠含量剩下初始含量的60重量％-55重量％时，将浓缩槽中的逆渗透水更新后(以下称之为第一次换水)，再继续电渗析会有较好的效果，此外，在稀释槽中的矿物质浓缩液中的钙含量剩下初始含量的40重量％-45重量％、镁含量剩下初始含量的79重量％-81重量％，而钠含量剩下初始含量10重量％-12重量％时，将浓缩槽中的逆渗透水再次更新后(以下称之为第二次换水)，再继续电渗析会有更好的效果，而在第一次换水之前的电渗析处理定义为第一循环；在第一次换水之后与第二次换水之前的电渗析处理定义为第二循环；第二次换水之后的电渗析处理定义为第三循环。

本申请具体实施例中的第一次换水时间刚好是在进行电渗析处理约1小时后，而第二次换水时间刚好是在进行电渗析处理约2小时后。

选择性地，该制造方法还包含一在该步骤(b)之后的步骤(c)，该步骤(c)是通过添加一纯水将该步骤(b)的矿物质组合物稀释成硬度介于100ppm至3,000ppm之间的经稀释后的矿物质组合物。

在本申请具体实施例中所使用的纯水的导电度是0.055μS/cm(相当于18.2MΩ.cm)，且其是利用一纯水机(购自于Minipore；型号为Milli-Q Gradient)制得的。

优选地，该步骤(c)的经稀释后的矿物质组合物中的钠离子浓度是在0.2ppm至60ppm之间。更优选地，该钠离子浓度是在0.2ppm至1ppm之间。

优选地，该步骤(c)的经稀释后的矿物质组合物中的镁离子含量是在22ppm至720ppm之间。

实施例

本发明将就以下实施例来作进一步说明，但应了解的是，所述的实施例只为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。

<仪器设备>

1.真空制盐装置：七福股份有限公司制造的中小型制盐机。

2.逆渗透膜分离装置：东成昌股份有限公司制造的小型试验机。

3.电渗析装置：购自：旭硝子股份有限公司，型号为CH-0。

浓缩卤水

<制备例1>

本制备例是将从花莲外海取得的硬度为5,500ppm至7,000ppm之间的深层海水(海平面下600公尺处)用真空制盐装置进行脱盐，真空制盐装置的压力设定为-750mmHg、温度设定为60℃，当将海水抽真空浓缩至原进料量的1/2时，再添加海水继续进行抽真空浓缩直到浓缩比例为10％～15％，而后转置到沉淀槽进行沉淀，此时的结晶沉淀温度维持在28℃至30℃之间，最后通过高速离心去除如氯化钠等沉淀物，从而得到浓缩卤水。

此外，发明人以一电感偶合等离子体原子发射光谱仪测量该浓缩卤水，从而得知该浓缩卤水中含有34,840ppm的钠离子、10,380ppm的钾离子、70.6ppm的钙离子、29,860ppm的镁离子，并且硬度为122,602ppm。

浓缩矿物质盐水

<制备例2>

本制备例是将从台湾花莲外海取来的硬度为5,500ppm至7,000ppm之间的深层海水(海平面下600公尺处)在温度为15℃-17℃的环境下，以一逆渗透分离装置进行脱水处理，该装置的操作压力控制在900psi，逆渗透水测流量约为2.2LPM并且矿物质盐水测流量约为10LPM，在历经0.5小时的处理时间后，制得硬度是在5,500ppm至7,500ppm之间的矿物质盐水，和硬度是在20.8ppm至35.2ppm之间的逆渗透水，并且该矿物质盐水中的主要离子含量如下：钠含量为22,090ppm、钾含量为743ppm、钙含量为761ppm、镁含量为2,415ppm。

制备矿物质组合物

<实施例1>

本实施例的操作步骤如下：

(1)将5体积％的制备例1的浓缩卤水和95体积％的制备例2的矿物质盐水混合，从而调配成硬度为23,638.9ppm、钠离子浓度为22,270ppm、钙离子浓度为716ppm，并且镁离子浓度为5,329ppm的矿物质浓缩液。

(2)对步骤(1)的矿物质浓缩液在操作电压为10V、操作温度为26℃和流速控制在100psi至200psi之间的条件下进行电渗析处理，历时1小时，从而制得如下表1所示的离子含量的矿物质组合物。

<实施例2和3>

实施例2和3是以与实施例1相同的步骤制备矿物质组合物，其不同的地方在于：实施例2的步骤(2)，在历时电渗析处理1小时后(即上述的第一循环)，将该电渗析装置的浓缩槽中的渗析液更换成逆渗透水并再进行1小时的电渗析处理(即上述的第二循环)，从而得到如下表1所示的离子含量的矿物质组合物；而实施例3则是在实施例2的第二循环的电渗析处理后，将该浓缩槽中的渗析液再次更换成逆渗透水并再进行1小时的电渗析处理(即上述的第三循环)，从而得到如下表1所示的离子含量的矿物质组合物。

<实施例4>

本实施例的操作步骤如下：

(1)将33.3体积％的制备例1的浓缩卤水和66.7体积％的制备例2的逆渗透水混合，从而调配成硬度为40,867.5ppm、钠离子浓度为11,613.3ppm、钙离子浓度为23.5ppm，并且镁离子浓度为9,953.3ppm的矿物质浓缩液。

<实施例5和6>

实施例5和6分别是以与实施例2和3相同的步骤制备矿物质组合物，其不同的地方在于：步骤(1)的矿物质浓缩液的配制方式不同，而实施例5和6的步骤(2)中所使用的矿物质浓缩液与实施例4相同。

表1

由表1的数据可以得知，虽然经第三循环后所得到的实施例3和实施例6的矿物质组合物有相对较低的钠离子含量和相对较高的镁离子/钙离子比，但是经第一循环后所得到的实施例1和4和经第二循环后所得到的实施例2和5也可使用。

制备经稀释的矿物质组合物

<实施例7至10>

实施例7至10是用纯水机所制得的导电度为0.055μS/cm的纯水将实施例1制得的矿物质组合物分别稀释成硬度为100、300、1,000和3,000ppm并且含有如下表2所示的离子含量的经稀释的矿物质组合物。

<实施例11至14>

实施例11至14分别是用与实施例7至10相同的方式制备经稀释的矿物质组合物，其不同的地方在于：其中的实施例1的矿物质组合物用实施例2的矿物质组合物取代。

<实施例15至18>

实施例15至18分别是用与实施例7至10相同的方式制备经稀释的矿物质组合物，其不同的地方在于：其中的实施例1的矿物质组合物用实施例3的矿物质组合物取代。

<实施例19至22>

实施例19至22分别是用与实施例7至10相同的方式制备经稀释的矿物质组合物，其不同的地方在于：其中的实施例1的矿物质组合物用实施例4的矿物质组合物取代。

<实施例23至26>

实施例23至26分别是用与实施例7至10相同的方式制备经稀释的矿物质组合物，其不同的地方在于：其中的实施例1的矿物质组合物用实施例5的矿物质组合物取代。

<实施例27至30>

实施例27至30分别是用与实施例7至10相同的方式制备经稀释的矿物质组合物，其不同的地方在于：其中的实施例1的矿物质组合物用实施例6的矿物质组合物取代。

表2

综上所述，本发明通过先将海水经真空脱盐处理得到一浓缩卤水，并通过添加逆渗透水或将海水经脱水处理而得到矿物质盐水，进而将此浓缩卤水调配成一硬度是在14,000ppm至45,000ppm之间、钠离子浓度是在10,000ppm至25,000ppm之间，并且镁离子浓度是在5000ppm至10,000ppm之间的矿物质浓缩液后，再对该矿物质浓缩液进行电渗析处理以除去过多的钠离子，得到一硬度是在4000ppm至41,000ppm之间、钠离子浓度是在14ppm至13,000ppm之间，并且镁离子/钙离子比是在8/1至2500/1之间的矿物质组合物，另外，使用者经由添加适量的纯水还可以进一步将该矿物质组合物配制成所需的硬度，以作为后续制备含有矿物质的饮料的原料。

Claims

1.一种矿物质组合物的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

(a)提供将海水经真空脱盐处理而得到的浓缩卤水，并通过添加水溶液，进而调配成硬度是在14,000ppm至45,000ppm之间、钠离子浓度是在10,000ppm至25,000ppm之间，并且镁离子浓度是在5,000ppm至10,000ppm之间的矿物质浓缩液；和

(b)对步骤(a)的矿物质浓缩液进行电渗析处理，从而制得硬度是在4,000ppm至41,000ppm之间、钠离子浓度是在14ppm至13,000ppm之间，并且镁离子/钙离子比是在8/1至2500/1之间的矿物质组合物。

2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(a)的真空脱盐处理的压力是在-700mmHg至-755mmHg之间。

3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(a)的真空脱盐处理的温度是在60℃至85℃之间。

4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(a)的矿物质浓缩液的钠离子浓度是在11,000ppm至23,000ppm之间。

5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(a)的水溶液是逆渗透水或将海水经脱水处理而得到的矿物质盐水。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于：步骤(a)的水溶液是将海水经脱水处理而得的矿物质盐水。

7.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于：所述脱水处理是逆渗透膜分离处理。

8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于：所述逆渗透膜分离处理是在压力在700psi至1000psi之间进行的。

9.如权利要求6所述的制造方法，其特征在于：步骤(a)使用的水溶液用量，以所述矿物质浓缩液总体积计，是在90体积％至97.5体积％之间。

10.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(b)是用单槽式的电渗析装置进行电渗析处理。

11.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(b)的电渗析处理的操作电压是在5V至20V之间。

12.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤(b)的所述矿物质组合物中的镁离子/钙离子比是在8/1至2440/1之间。

13.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于：还包括在步骤(b)之后的步骤(c)，并且该步骤(c)是通过添加纯水以将步骤(b)的矿物质组合物稀释成硬度在100ppm至3,000ppm之间的经稀释后的矿物质组合物。

14.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于：步骤(c)的经稀释后的矿物质组合物中的钠离子浓度是在0.2ppm至60ppm之间。

15.如权利要求13所述的制造方法，其特征在于：步骤(c)的经稀释后的矿物质组合物中的镁离子含量是在22ppm至720ppm之间。