CN102438954B - 制造饮料用含氢水的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题是提供可以有效率地提高溶解氢浓度的制造饮料用含氢水的方法。作为解决本发明课题的方法是一种连续地制造饮料用含氢水的方法，其特征在于，具有下述工序：(a)净化工序，将作为原料的水过滤和净化；(b)脱气工序，将供给至脱气装置的净化水脱气；(c)溶氢工序，使氢气溶解在供给至具备气体透过膜组件的溶氢装置的脱气水中；(d)杀菌工序，将供给至杀菌装置的溶氢水杀菌；(e)填充工序，将供给至填充装置的含氢水填充至密封容器中，将被填充的水制品输送至加热杀菌装置；和(f)加热杀菌工序，将输送至加热杀菌装置的水制品加热杀菌，其中，使由工序(d)获得的含氢水的一部分返回至工序(b)的脱气装置，在工序(b)～工序(d)之间进行水循环。

Description

制造饮料用含氢水的方法
技术领域
本发明涉及制造饮料用含氢水的方法。
背景技术
近年来，由于半导体用硅基板、液晶用玻璃基板等的洗涤所使用的在(超)纯水中溶解有氢气的溶氢水(简称为氢水)具有高还原性，因而具有抑制金属的氧化、抑制食品类的腐败的效果，此外，在转用于饮用的情况下，可以期待改善各种健康障碍，从而受到关注。
作为制造溶氢水的方法，有例如使来自气瓶的氢气、或利用水的电解而产生的氢气溶解于原水中的方法。
然而，如果仅仅将氢气供给至原水中，则在室温、大气压下，溶解于原水中的氮气、氧气等会妨碍氢气的溶解，因此该溶解氢浓度远远达不到氢的饱和浓度。
因此，提出了例如通过在除去了空气的压力容器内填充氢气，在将该压力容器内的氢气的压力保持在2～10大气压的状态下，在该压力容器内淋浴状地喷洒原水使其与氢气接触，从而使氢气有效地溶解的方法(专利文献1)。
专利文献
专利文献1：日本特许第3606466号公报
发明内容
发明所要解决的课题
由于上述专利文献1中公开的制造方法为间歇式，因此生产性低，为了大量生产氢水，存在需要将制造装置大型化那样的问题。此外，存在不仅不能将氢气有效地溶解于原料水中，而且每批次氢浓度产生偏差那样的问题。
用于解决课题的方法
本发明人为了解决上述课题进行了深入研究，结果发现，通过在封闭的体系中反复实施首先从作为原料的水中脱气残存气体，接着将所得的脱气水和加压后的氢气导入到气体透过膜组件中，使氢气溶解于脱气水中的工序，从而可以更有效率地提高所得的氢水中溶解氢浓度，从而完成了本发明。
即，本发明涉及一种连续地制造饮料用含氢水的方法，其特征在于，包含下述工序：
(a)净化工序，在净化装置中将作为原料的水过滤和净化，将所得的净化水输送至脱气装置；
(b)脱气工序，将供给至所述脱气装置的净化水脱气，将所得的脱气水输送至溶氢装置；
(c)溶氢工序，使氢气溶解在供给至所述溶氢装置的脱气水中，将所得的溶氢水输送至杀菌装置；
(d)杀菌工序，将供给至所述杀菌装置的溶氢水杀菌，将所得的含氢水输送至填充装置；
(e)填充工序，将供给至所述填充装置的含氢水填充至密封容器中，将被填充的水制品输送至加热杀菌装置；以及
(f)加热杀菌工序，将输送至所述加热杀菌装置的水制品加热杀菌，
所述溶氢装置具备气体透过膜组件，所述气体透过膜组件通过气体透过膜被划分为水室和气体室，使所述脱气水通过水室，另一方面，将氢气加压供给至气体室，从而使氢气溶解于所述脱气水中，并且，使由工序(d)获得的含氢水的一部分返回至工序(b)的脱气装置，在工序(b)～工序(d)之间进行水循环。
在本发明的制造方法中，所述净化装置优选具备活性炭过滤装置和MF膜过滤装置。
此外，所述脱气装置优选具备气体脱气膜组件，所述气体脱气膜组件通过气体脱气膜被划分为水室和气体室，使所述净化水通过水室，另一方面，将气体室减压。
此外，所述杀菌装置优选具备紫外线照射装置和MF膜过滤装置。
此外，在本发明的制造方法中，暂时停止向所述脱气装置供给净化水，在所述(b)脱气工序、(c)溶氢工序和(d)杀菌工序之间进行水循环。
发明的效果
根据本发明的饮料用含氢水的制造方法，通过在封闭的体系中连续地进行净化、脱气、溶氢和杀菌的各处理，特别是通过使用供给加压后的氢气的气体透过膜组件来进行氢气的溶解，尤其是通过利用水循环反复进行脱气、溶氢和杀菌的处理，从而可以制造使氢气有效率地以高浓度溶解的含氢水。
特别是在本发明的制造方法中，通过停止向脱气装置供给净化水，然后在所述(b)脱气工序、(c)溶氢工序和(d)杀菌工序之间使水反复循环，从而可以更有效率地使氢气以高浓度溶解。
此外，根据本发明的饮料用含氢水的制造方法，作为在净化工序和杀菌工序中使用的膜过滤装置，采用精密过滤膜(MF膜)。因此，能够在原水中繁殖的大肠菌群等一般细菌、病原性原虫隐孢子虫属(Cryptosporidium)等可以完全除去，并且决定饮料用氢水的味道的钠离子、钾离子等原水中溶解的矿物成分可以原样残留，并可以制造安全且美味的含氢水。
附图说明
图1为表示可以用于本发明的饮料用含氢水的制造方法的饮料用含氢水制造装置的一形态的图。
图2为表示可以用于本发明的饮料用含氢水的制造方法的气体脱气膜组件的一形态的图。
图3为表示可以用于本发明的饮料用含氢水的制造方法的气体透过膜组件的一形态的图。
具体实施方式
制造本发明的饮料用含氢水的方法的特征在于，包括(a)净化工序、(b)脱气工序、(c)溶氢工序、(d)杀菌工序、(e)填充工序和(f)加热杀菌工序而构成，在封闭的体系中连续地进行各工序，特别是特征在于，在所述(c)溶氢工序中，使用具备气体透过膜组件的溶氢装置。
以下，对本发明进行详细地说明。
(a)净化工序
本工序是在净化装置中将作为原料的水过滤，将所得的净化水输送至脱气装置的工序。
作为原料的水只要是由适于饮用的水源供给的水即可，没有特别地限制，可列举水道水(通过供应水道事业用的水道、专用水道或简易专用水道而供给的水)、地下水等。
上述净化装置具备活性炭过滤装置和膜过滤装置。
通过上述活性炭过滤装置进行作为原料的水的霉味、三卤甲烷的除去、脱氯处理等。此外，通过安全滤过过滤装置来除去浮游物(包含活性炭等)、大肠杆菌等细菌、隐孢子虫属等病原性原虫等。
作为可以用于膜过滤装置的膜，可列举精密过滤膜(MF膜)、超滤膜(UF膜)、纳米滤过膜(NF膜)、反渗透膜(RO膜)，但是如果考虑操作性、在饮用的情况下作为味道的决定因素的矿物成分的残存性，则优选使用MF膜。也可以使用NF膜、RO膜进行膜透过处理，但由于甚至连钠离子、钾离子等溶解于原水中的矿物成分都会被除去，因此为了制成适于饮用的水，需要调整这些矿物成分的残存率、或重新添加，从而操作变得复杂，因此不优选。
(b)脱气工序
本工序是将供给至脱气装置的净化水脱气，将所得的脱气水输送至溶氢装置的工序。
上述脱气装置只要可以进行氧气、氮气、二氧化碳等溶解气体的脱气即可，没有特别地限制，可以使用例如真空脱气装置、具备内置气体透过膜的组件(气体脱气膜组件)的脱气装置，但为了可以将微量溶解的气体有效地脱气，优选使用具备气体脱气膜组件的脱气装置。
该气体脱气膜组件通过气体脱气膜被划分为水室和气体室，使上述净化水通过水室，将气体室减压，从而将在水室中流动的溶解气体脱气。
对本工序所使用的气体脱气膜(中空纤维膜)的种类没有特别地限制，可列举例如，聚丙烯、聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯-聚二甲基硅氧烷嵌段共聚物、聚乙烯基苯酚-聚二甲基硅氧烷-聚砜嵌段共聚物、聚(4-甲基戊烯-1)、聚(2，6-二甲基苯醚)、聚四氟乙烯等的高分子膜。
另外，为了提高脱气效率，可以在加热下实施本工序，在该情况下，为了提高之后的溶氢的效率，优选冷却至室温(25℃左右)。
(c)溶氢工序
本工序是使氢气溶解于供给至溶氢装置的脱气水中，将所得的溶氢水输送至杀菌装置的工序。
作为上述溶氢装置，由于每单位时间、每单位空间的氢气溶解量大，容易提高氢气的溶解效率，因此使用具备气体透过膜组件的溶氢装置。
上述气体透过膜组件通过气体透过膜被划分为水室和气体室，使上述脱气水通过水室，向气体室供给氢气，从而使氢气溶解于在水室中流动的脱气水中。
作为本工序所使用的气体透过膜，可列举作为上述的气体脱气膜所举出的高分子膜。
对氢气的供给方法没有特别地限制，可以使用例如由市售的高纯度氢气瓶、水的电解等获得的氢气。
此外，在将氢气供给至该气体透过膜组件的气体室时，通过施加大气压以上例如1.2大气压～2.0大气压左右的压力而供给氢气，可以提高溶解氢浓度。然而，如果施加超过2.0大气压的压力，则需要提高气体透过膜组件的各种设备的耐压性、气密性，导致制造成本增加，因此不优选。
(d)杀菌工序
本工序是将供给至杀菌装置的溶氢水杀菌，将所得的含氢水输送至填充装置的杀菌工序。
上述杀菌装置具备紫外线照射装置和膜过滤装置，通过上述紫外线照射装置杀菌溶氢水，通过膜过滤装置再次除去浮游物、细菌等。
在本工序中，也优选与上述净化装置同样地使用MF膜过滤装置，通过使用与上述净化装置所用的MF膜相比孔径小的MF膜，可以完全地除去上述浮游物等，因此更优选。
另外，在本发明中，以使由工序(d)获得的含氢水的一部分返回至工序(b)的脱气装置，在工序(b)～工序(d)之间进行水循环为特征，特别是通过在水循环中暂时停止向上述脱气装置供给净化水，从而可以更有效率地使氢气溶解于脱气水中，并可以制造氢气溶解浓度高的含氢水。具体而言，可以在室温、大气压下将通常为1.6ppm左右的氢溶解浓度提高至约2倍。
(e)填充工序
本工序是将供给至填充装置的含氢水填充至密封容器中，将填充后的水制品输送至加热杀菌装置中的工序。
作为上述密封容器，没有特别地限定，可列举用层压膜等制造的袋状容器、金属罐等，由于铝层压膜制的袋状容器的气密性高、可以防止氢的流出，因此特别优选。在该袋状容器上可以设置塑料制的入口(管口)等。
并且，使用与上述密封容器的种类相对应的填充装置，将含氢水填充于密封容器中，进行密封。
(f)加热杀菌工序
本工序是将输送至加热杀菌装置的水制品进行加热杀菌的工序，使用例如加热蒸气杀菌装置，在85～90℃下在20分钟～1小时期间加热杀菌水制品。
实施例
通过附图更具体地说明本发明的优选实施方式，但本发明不限定于此。
可以用于本发明的饮料用含氢水的制造方法的饮料用含氢水制造装置的一形态示于图1。
本制造装置1主要大致分为制造含氢水的装置和将制造的含氢水进行填充的装置。
制造含氢水的装置主要由原料水供给装置2、过滤塔3、安全滤过塔4、中间罐5、脱气塔6、电解装置7、溶氢塔8、UV杀菌装置9和MF装置10构成。其中，上述的(a)工序所用的净化装置相当于过滤塔3(活性炭过滤装置)和安全滤过塔4(安全滤过过滤装置)，(b)工序所用的脱气装置相当于脱气塔6，(c)工序所用的溶氢装置相当于溶氢塔8，(d)工序所用的杀菌装置相当于UV杀菌装置9(紫外线照射装置)和MF装置10(MF过滤装置)。
此外，填充含氢水的装置主要由填充装置11、加热杀菌装置12和包装装置13构成。
首先，从原料水供给装置2供给的作为原料的水经由配管L1供给至填充有活性炭层的过滤塔3，在这里进行活性炭处理，从而进行脱氯处理。
接下来，从过滤塔3排出的水经由配管L2被送入到设置有MF膜的安全滤过塔4中。
然后，从安全滤过塔4排出的净化水经由配管L3被送入到中间罐5中。
中间罐5发挥暂时储存经过了净化工序的净化水的作用，控制储存水量，从而可以有效率地实施溶氢。即，通过暂时停止净化水的供给，在中间罐5、脱气塔6、溶氢塔8、UV杀菌装置9、MF装置10之间以后述方式进行水循环，从而可以有效率地提高含氢水的氢溶解浓度。
接着，从中间罐5排出的净化水经由配管L4被送入到脱气塔6中。
脱气塔6中设置有气体脱气膜组件61，该气体脱气膜组件61如图2所示，通过气体脱气膜611被划分为水室612和气体室613。而且，气体室613通过真空泵14保持减压，从而溶解于在水室612中流动的净化水中的气体(氧气、氮气、二氧化碳等)透过气体脱气膜611而移动至气体室613中，从而在水室612中流动的净化水被脱气。
脱气了溶解气体的脱气水接着经由配管L5被送入到设置有气体透过膜组件81的溶氢塔8中。
该气体透过膜组件81如图3所示，通过气体透过膜811被划分为水室812和气体室813。而且在气体室813中，由电解装置7制造的氢气通过配管L10供给。供给至电解装置7的水从上述原水供给装置2经由配管L9来供给。
而且，在气体透过膜组件81中，通过将由电解装置7供给的氢气加压，送入到气体室813中，从而氢气由于分压差而透过气体透过膜811，供给至在水室812中流动的脱气水，从而制造溶氢水。
这样获得的溶氢水通过配管L6供给至UV杀菌装置9，通过UV照射进行杀菌处理。接着，通过配管L7供给至MF装置10，在这里进行膜过滤处理。
所得的含氢水的一部分通过配管L8返回至中间罐5。因而，含氢水在中间罐5→脱气塔6→溶氢塔8→UV杀菌装置9→MF装置10→中间罐5中循环，从而可以有效率地提高含氢水的氢溶解浓度。
实际上使用图1所示那样的制造装置，使用水道水作为原料水而获得的、通过本发明的饮料用含氢水的制造方法获得的含氢水通过以上述方式进行水循环，可以将氢溶解浓度提高至例如2.97ppm左右(2.85～3.09ppm)。另一方面，得到了未经水循环时的氢离子浓度限于2.82ppm左右的结果。
此外，所得的氢水的pH为6.5～7.3，矿物含量(硬度)为30～50mg/L，并且未检测到一般细菌和大肠菌类。
以上述方式在中间罐5～MF装置10中循环、提高了氢溶解浓度的水接着通过配管L11被送入到填充装置11中。
填充装置11中设置有填充罐和填充机，上述含氢水首先被供给至填充罐中，然后采用填充机密封填充至密封容器中。
接着，将密封填充于密封容器中的水制品在加热杀菌装置12中加热杀菌，最后采用包装装置13进行装箱处理。
如上所述，通过采用上述的构成，本发明的饮料用含氢水的制造方法可以使氢气有效率地以高浓度溶解，而且可以制造安全且美味的含氢水。
符号说明
1…饮料用含氢水制造装置
2…原料水供给装置
3…过滤塔
4…安全滤过塔
5…中间罐
6…脱气塔
61…气体脱气膜组件
611…气体脱气膜
612…水室
613…气体室
7…电解装置
8…溶氢塔
81…气体透过膜组件
811…气体透过膜
812…水室
813…气体室
9…UV杀菌装置
10…MF装置
11…填充装置
12…加热杀菌装置
13…包装装置
14…真空泵
L1～L11…配管。

Claims (5)

1.一种连续地制造饮料用含氢水的方法，其特征在于，包含下述工序：
(a)净化工序，在净化装置中将作为原料的水过滤净化，将所得的净化水输送至脱气装置；
(b)脱气工序，将供给至所述脱气装置的净化水脱气，将所得的脱气水输送至溶氢装置；
(c)溶氢工序，使氢气溶解在供给至所述溶氢装置的脱气水中，将所得的溶氢水输送至杀菌装置；
(d)杀菌工序，将供给至所述杀菌装置的溶氢水杀菌，将所得的含氢水输送至填充装置；
(e)填充工序，将供给至所述填充装置的含氢水填充至密封容器中，将被填充的水制品输送至加热杀菌装置；以及
(f)加热杀菌工序，将输送至所述加热杀菌装置的水制品加热杀菌，
所述溶氢装置具备气体透过膜组件，所述气体透过膜组件通过气体透过膜被划分为水室和气体室，使所述脱气水通过水室，另一方面，将氢气加压供给至气体室，从而使氢气溶解于所述脱气水中，
并且，使由工序(d)获得的含氢水的一部分返回至工序(b)的脱气装置，在工序(b)～工序(d)之间进行水循环。
2.根据权利要求1所述的制造饮料用含氢水的方法，所述净化装置具备活性炭过滤装置和MF膜过滤装置。
3.根据权利要求1所述的制造饮料用含氢水的方法，所述脱气装置具备气体脱气膜组件，所述气体脱气膜组件通过气体脱气膜被划分为水室和气体室，使所述净化水通过水室，另一方面，将气体室减压。
4.根据权利要求1所述的制造饮料用含氢水的方法，所述杀菌装置具备紫外线照射装置和MF膜过滤装置。
5.根据权利要求1所述的制造饮料用含氢水的方法，暂时停止向所述脱气装置供给净化水，在所述(b)脱气工序、(c)溶氢工序和(d)杀菌工序之间进行水循环。
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