CN105884086A - 一种海水矿物质及微量元素浓缩液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法和应用，制备的海水矿物质及微量元素浓缩液具有清除体内垃圾、促进人体新陈代谢、改善睡眠、嫩肤美白、激活体内无氧细胞等多种功效，对人体健康具有保健功能，对某些疾病具有辅助治疗作用；海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法简单，采用絮凝沉淀、陶瓷膜过滤、纳滤浓缩等工艺，可以高效地去除海水中的大部分氯离子及有害重金属离子，获得可补充人体矿物质和微量元素的浓缩液。
Description
技术领域
本发明涉及一种海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法，具体说是利用絮凝沉淀、陶瓷膜过滤及纳滤膜浓缩分离制取的海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法。
背景技术
矿物质及微量元素是维持人体正常生命活动不可缺少的物质，在整个生命体系中起着重要的作用，体内矿物质及微量元素过多或过少都将导致人体正常生理功能的紊乱，从而引起各种各样的疾病。本发明生产的矿物质及微量元素浓缩液含有人体所需的多种矿物质及微量元素，具有多种药理和生理功能，如钠维持人体pH，参与人体新陈代谢，对肌肉和心脏活动起调节作用；钾维持酸碱平衡，参与能量代谢以及维持神经肌肉的正常功能；镁几乎参与人体所有的新陈代谢过程，维持人体生物膜电位；钙是"生命之源"，对骨骼生长发育和生理功能调节具有重要作用；铜是血液、肝脏、脑组织铜蛋白的组成部分；锌在体内促进生长发育和组织再生；硒是免疫系统里抗癌的主要元素，可以促进人体产生抗体直接杀伤肿瘤细胞等。
海洋面积辽阔，占地球总表面积的79％，蕴藏着丰富的能量，包括大量的水产品、矿物质和微量元素，是人类取之不尽、用之不竭的物质宝库。从海水中提取有益于人体健康的矿物质和微量元素，将对改善人体亚健康状况、治疗疾病、预防疾病起到积极的作用。
中国发明专利CN200910057561.4提供了一种植物培植海水营养液的制备方法，用于植物喷雾水培种植，用该营养液种植的蔬菜，具有营养物质含量高于普通大棚或自然种植的蔬菜的特点。中国发明专利CN200810219256.6发明了一种补充人体微量元素的饮料或口服液，称取处方量钙、铁、镁、锌、铜、锰、钾、碘及硒元素的盐类或含有相应元素的物质加入到纯净水中即构成了补充人体矿物质和微量元素的口服液。中国发明专利CN9210636.4发明了一种天然海水无机金属离子和微量元素浓缩液的制备方法。对天然海水进行净化处理后通过电解法去除氯离子，再对收集到的无机金属离子组分和微量元素的水进行蒸煮挥发使其浓缩2～10倍，即可用于人体所需的无机金属离子即矿物质和微量元素营养液。中国发明专利CN103082372A提供了一种以深层海水为原料，利用纤维过滤、超滤、反渗透过滤、蒸发浓缩和高温加热工艺生产获得海水浓缩液，获得的浓缩液包含钾、钙、锌、铜等多种矿物质元素，盐度为380-430‰。
以上专利技术都是希望为生物体补充矿物质和微量元素,其中发明专利CN9210636.4的处理工艺采用电解法去除氯离子，蒸发浓缩得到最终矿物质营养液；发明专利CN103082372A的处理工艺采用纤维过滤、超滤、反渗透过滤、蒸发浓缩和高温加热得到矿物质浓缩液，工艺流程复杂且需要进行高温浓缩、浪费能源。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种海水矿物质及微量元素浓缩液及其制备方法和应用。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种海水矿物质及微量元素浓缩液，所述浓缩液以海水或卤水为原料制得，所述浓缩液中溶解性固体总量为220000～250000mg/L。
进一步的，所述浓缩液中主要离子的浓度为Ca2+50～250mg/L、Mg2+35000～45000mg/L、Cl-12000～18000mg/L、SO4 2-160000～180000mg/L。
进一步的，所述浓缩液中含有人体所需微量元素。
进一步的，所述微量元素为铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷中的一种或多种。
本发明的另一目的在于提出一种海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法，包括如下步骤：
1)絮凝沉淀：以海水或卤水为原料，在适用于食品的絮凝剂作用下絮凝沉淀；优选的，絮凝剂添加量为硫酸亚铁或氯化铁，添加量以硫酸亚铁计30～50mg/L，以氯化铁计，40～60mg/L。
2)粗滤：絮凝沉淀后的海水或卤水进入陶瓷膜过滤系统，陶瓷膜滤芯的孔径为0.1～10μm；
3)一级或多级纳滤：陶瓷膜粗滤后的海水或卤水与超滤水混合后，进入一级纳滤系统，将海水中的一价离子和二价离子分离，一价离子随纳滤膜透过液排出用于制盐，二价离子被截留，当浓缩液中溶解性固体总量达到220000～250000mg/L时，浓缩液作为产品被引出；或者陶瓷膜粗滤后的海水或卤水进入一级纳滤膜系统，经过一级纳滤系统得到的浓缩液与超滤水混合，经二级纳滤膜循环浓缩，当溶解性固体总量达到220000～250000mg/L时，浓缩液作为产品被引出。
进一步的，步骤2)中陶瓷膜过滤系统的操作压力为0.05～0.2MPa；优选的，步骤3)为中一级纳滤及多级纳滤操作压力均为2～4MPa；优选的，步骤3)中一级纳滤及多级纳滤操作中纳滤膜的孔径均为1～2nm。目前市场常用的分离一价盐和二价盐的纳滤膜，陶氏产纳滤膜孔径约1～2nm，GE公司DK8040F-30D纳滤膜孔径1～10nm。
进一步的，向得到的浓缩液中加入少量人体所需微量元素，得到含有微量元素的浓缩液。补充硫酸钾或氯化钾至饮品中需求的量，以硫酸钾计约100～560mg/L，以氯化钾计约95～500mg/L，补充硫酸锌或氯化锌至饮品中需求的量，以硫酸锌计不超过2.5mg/L，以氯化锌计不超过2.1mg/L等。浓缩液中微量元素的添加量根据不同人群需要添加。
进一步的，向得到的浓缩液中添加适量食品添加剂改变产品口味。
本发明的另一目的在于，本口服液具有清除体内垃圾、促进人体新陈代谢、改善睡眠、嫩肤美白、激活体内无氧细胞等多种功效。
相对于现有技术，本发明所述的海水矿物质及微量元素浓缩液及其制备方法和应用具有以下优势：
(1)本发明所述的海水矿物质及微量元素浓缩液具有多种药理和生理功能，对人体健康具有减肥保健功能，可加速人体新陈代谢，具有排毒、美容、养颜等作用，对某些疾病如高血压等具有辅助治疗作用。
(2)本发明所述的海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法简单，采用絮凝沉淀、陶瓷膜过滤、纳滤浓缩等工艺，可以高效地去除海水中的大部分氯离子及有害重金属离子，获得可补充人体矿物质和微量元素的浓缩液，无需蒸发和高温加热环节，节约能源，且获得高品质产品；
制备过程中不添加任何对人体和环境有影响的化学试剂，所用絮凝剂为食品级，且可有效去除海水中的悬浮物、胶体、颗粒物质及重金属，有效保证产水水质，保证陶瓷膜高通量、连续稳定运行；
陶瓷膜直接过滤，通量高、产水水质优；
纳滤膜可以选择性过滤，保留有益成分，去除大部分氯化钠；
产品取自海水，富含人体所需的K、Ca、Mg、Zn、Fe等元素，对人体健康具有重要调节作用。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的矿物质及微量元素浓缩液的生产工艺流程图；
图2为本发明实施例所述的矿物质及微量元素浓缩液的另一种生产工艺流程图。
具体实施方式
除非另外说明，本文中所用的术语均具有本领域技术人员常规理解的含义，为了便于理解本发明，将本文中使用的一些术语进行了下述定义。
所有的数字标识，例如pH、温度、时间、浓度、压力，包括范围，都是近似值。要了解，虽然不总是明确的叙述所有的数字标识之前都加上术语“约”。同时也要了解，虽然不总是明确的叙述，本文中描述的试剂仅仅是示例，其等价物是本领域已知的。
本发明的陶瓷膜、一级纳滤系统及二级纳滤系统是通过本领域技术人员已知的常规技术制备的。
本文所述的人体所需微量元素及食品添加剂的添加量是根据国家标准本领域技术人员熟知的。
除了特别说明，本申请实施例中提及的一级纳滤膜、二级纳滤膜型号均为NE8040-40，CSM，孔径1～2nm。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
实施例1
以海水为原料生产矿物质浓缩液，如图1所示，包括如下步骤：
1)海水随泵打入絮凝沉淀池，同时向沉淀池中添加絮凝剂FeSO4，添加量为30mg/L，配合搅拌器搅拌，海水中的悬浮杂质、胶体颗粒及重金属在絮凝剂作用下，聚集形成大颗粒并在重力作用下沉降；
2)絮凝沉淀后的海水随泵打入陶瓷膜过滤系统，陶瓷膜滤芯的孔径为1～10μm，操作压力为0.08MPa，去除海水中的悬浮物及颗粒；
3)陶瓷膜过滤后的海水与超滤后自来水混合，经泵进入一级纳滤膜过滤、洗涤、循环浓缩系统，一级纳滤膜操作压力为2.6MPa；一级纳滤膜将海水中的一价离子和二价离子分离，一价离子随透过液排出，用于制盐，二价离子被截留为浓缩液，当TDS达到220000mg/L时，浓缩液作为产品被引出；
4)纳滤浓缩液进入复配系统，依据浓液中的离子含量情况适量添加微量元素盐，即制成适宜于不同人群需要的矿物质浓缩液；
经检测，矿物质浓缩液中主要离子含量为：Ca2+165mg/L、Mg2+38655mg/L、Cl-14880mg/L、SO4 2-166500mg/L。
还可根据需要向浓缩液中加入添加适量食品添加剂改变产品口味。
使用上述浓缩液产品制备饮料或口服液。
实施例2
与实施例1的区别是，本实施例2中向沉淀池中添加絮凝剂FeSO4的量为40mg/L，步骤2)中操作压力为0.15MPa，步骤3)中当TDS达到235000mg/L时，浓缩液作为产品被引出，经检测，矿物质浓缩液中主要离子含量为：Ca2+205mg/L、Mg2+41875mg/L、Cl-16580mg/L、SO4 2-175500mg/L。
实施例3
与实施例1的区别是，本实施例2中向沉淀池中添加絮凝剂FeSO4的量为50mg/L，步骤2)中操作压力为0.2MPa，步骤3)中当TDS达到250000mg/L时，浓缩液作为产品被引出，经检测，矿物质浓缩液中主要离子含量为：Ca2+230mg/L、Mg2+43950mg/L、Cl-17880mg/L、SO4 2-179500mg/L。
实施例4：
以卤水为原料生产矿物质浓缩液，如图2所示，包括如下步骤：
1)卤水随泵打入絮凝沉淀池，同时向沉淀池中添加絮凝剂FeCl3，添加量为40mg/L，配合搅拌器搅拌，卤水中的悬浮杂质、胶体颗粒及重金属在絮凝剂作用下，聚集形成大颗粒并在重力作用下沉降；
2)絮凝沉淀后的卤水随泵打入陶瓷膜过滤系统，陶瓷膜滤芯的孔径为1～10μm，去除海水中的悬浮物及颗粒；
3)陶瓷膜过滤后的卤水经泵进入一级纳滤膜过滤、洗涤、循环浓缩系统，纳滤膜操作压力为2.9MPa；一级纳滤膜将海水中的一价离子和二价离子分离，一价离子随透过液排出，用于制盐，二价离子被截留为浓缩液；一级纳滤膜浓缩液与超滤水混合，经二级纳滤膜循环浓缩，当TDS达到225000mg/L时，浓缩液作为产品被引出；
4)纳滤浓缩液进入复配系统，添加硫酸钾溶液2000mg/L；
经检测，矿物质浓缩液中主要离子含量为：Ca2+201mg/L、Mg2+39365mg/L、K+3260mg/L、Cl-14650mg/L、SO4 2-166500mg/L。
还可根据需要向浓缩液中加入添加适量食品添加剂改变产品口味。
使用上述浓缩液产品制备饮料或口服液。
实施例5：
与实施例4的区别是，本实施例2中向沉淀池中添加絮凝剂FeCl3的量为50mg/L，步骤2)中操作压力为3.8MPa，步骤3)中当TDS达到238000mg/L时，浓缩液作为产品被引出，经检测，矿物质浓缩液中主要离子含量为：Ca2+220mg/L、Mg2+42875mg/L、K+3680mg/L、Cl-16580mg/L、SO4 2-179300mg/L。
实施例6：
与实施例4的区别是，本实施例2中向沉淀池中添加絮凝剂FeCl3的量为60mg/L，步骤2)中操作压力为4MPa，步骤3)中当TDS达到250000mg/L时，浓缩液作为产品被引出，经检测，矿物质浓缩液中主要离子含量为：Ca2+235mg/L、Mg2+44575mg/L、K+3970mg/L、Cl-17980mg/L、SO4 2-179900mg/L。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种海水矿物质及微量元素浓缩液，其特征在于：所述浓缩液以海水或卤水为原料制得，所述浓缩液中溶解性固体总量为220000～250000mg/L。
2.根据权利要求1所述的海水矿物质及微量元素浓缩液，其特征在于：所述浓缩液中主要离子的浓度为Ca2+50～250mg/L、Mg2+35000～45000mg/L、Cl-12000～18000mg/L、SO4 2-160000～180000mg/L。
3.根据权利要求1所述的海水矿物质及微量元素浓缩液，其特征在于：所述浓缩液中含有人体所需微量元素；所述微量元素为铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的海水矿物质及微量元素浓缩液，其特征在于：浓缩液的色度≤10，铅离子≤0.2mg/L，镉离子≤0.05mg/L，砷离子≤0.2mg/L。
5.一种海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)絮凝沉淀：以海水或卤水为原料，在适用于食品的絮凝剂作用下絮凝沉淀；
2)粗滤：絮凝沉淀后的海水或卤水进入陶瓷膜过滤系统，陶瓷膜滤芯的孔径为0.1～10μm；
3)一级或多级纳滤：陶瓷膜粗滤后的海水或卤水与超滤水混合后，进入一级纳滤系统，将海水中的一价离子和二价离子分离，一价离子随纳滤膜透过液排出用于制盐，二价离子被截留，当浓缩液中溶解性固体总量达到220000～250000mg/L时，浓缩液作为产品被引出；或者陶瓷膜粗滤后的海水或卤水进入一级纳滤膜系统，经过一级纳滤系统得到的浓缩液与超滤水混合，经二级纳滤膜循环浓缩，当溶解性固体总量达到220000～250000mg/L时，浓缩液作为产品被引出。
6.权利要求5所述的海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法，其特征在于：步骤3)为中一级纳滤及多级纳滤操作压力均为2～4MPa。
7.权利要求5所述的海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法，其特征在于：向得到的浓缩液中加入少量人体所需微量元素，得到原味口服液。
8.根据权利要求5所述的海水矿物质及微量元素浓缩液的制备方法，其特征在于：向得到的浓缩液中添加适量食品添加剂改变产品口味。
9.根据权利要求1～8任一项所述的海水矿物质及微量元素浓缩液的用途，其特征在于：所述浓缩液在制备饮料中的应用。
10.根据权利要求1～8任一项所述的海水矿物质及微量元素浓缩液的用途，其特征在于：所述浓缩液在制备治疗疾病的口服液中的应用。
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