CN1079208A - 天然矿泉水浓缩液及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明是关于矿泉水浓缩液、制备方法及其应用 前景。天然矿泉水经人工脱水浓缩处理后，在保持原 矿泉水有效成分基本不变的条件下，使矿泉水的等效 体积大为减小，便于装瓶和运输。矿泉水浓缩液可稀 释后作为家庭浴用矿泉水，或作为洗面护肤液，还可 用作其它保健药品添加剂。

本发明还公开了制备矿泉水浓缩液的主要工艺 流程，其中反渗透装置和压缩蒸汽蒸馏装置均是成熟 的现有技术，可以大量地低费用地生产这种浓缩矿泉 水。

Description

本发明是关于天然矿泉水浓缩液（或称浓缩矿泉水），以及浓缩液的制备方法。

浴用天然矿泉水富含大量对人体有益的矿物质、金属离子、稀有元素及可溶气体，它们对于人体的心血管系统、微循环系统、神经系统、运动器官的疾病具有独特的疗效，其良好的医疗保健作用已为世所公认。但是，受天然矿泉的生成环境和物质形态的限制，目前只能在矿泉水的出产地就地浴用治疗，这就大大地限制了矿泉水的应用范围。人工矿泉水及其制备技术虽已进入实用阶段，但其矿化度还不高，特别是一些重要的有效元素含量还达不到天然矿泉水的指标，其实际医疗保健效果不及天然矿泉水。为使浴用天然矿泉水进入家庭生活，就必须将其转化为合适的形态，以便于运输、便于最后使用，本发明的矿泉水浓缩液即能满足这些要求。

根据对专利文献及书刊资料的检索，目前还未出现天然矿泉水的浓缩产品及其制备装置，相近的产品及其工艺流程主要应用在海水淡化（人工淡水）及液态化工产品加工（精馏、分离、净化）方面。如《化学工程手册》（化学工业出版社，1985.6）所述的牛乳和造纸废液蒸发、浓缩装置，《海水淡化》（科学出版社，1978）介绍的海水淡化装置和《环境工程》1992年第10卷第1期5～7页介绍的医药废液回收装置。由于天然矿泉水的原料特征与产地条件与其它化工产品不相同，如化学成分复杂、必须就地加工、浓缩倍数较高等，因此一般耗能高、结构复杂、工艺要求高的化工装置不完全适合用作矿泉水浓缩处理。

本发明针对浴用矿泉水的理化要求与产品分散使用的特点，采用浓缩矿泉水的形式，使天然矿泉的有效成份得以保持，而等效体积大为缩小，从而可以用普通瓶装和运输，用户可以直接用作洗面液、护肤液，或将其稀释成浴用矿泉水。这将开辟外用保健矿泉水的城市和家庭应用领域。

本发明的内容是关于矿泉水浓缩液及制备工艺，其要点是矿泉水浓缩液为原天然矿泉水经脱水加工处理而成的液态产品，浓缩液的总矿化度、总离子含量、总有效微量元素含量（不包括可溶气体成份）均比原天然矿泉水提高十倍以上。

通常所说的矿泉水是来自地下溶解有复杂矿物质的天然泉水，受矿泉形成地区地质和矿物组成的影响，不同产地，不同类型的矿泉水其化学元素组成和含量差别很大，对治疗疾病有效和保健作用明显的元素也很多，其中重要的成份主要包括：正金属离子（钾、钠、钙、镁、铁、铜、锌、……），各种酸根离子（硫酸、碳酸、硅酸、氯、……），微量元素（锂、碘、锶、钡、硒、硼、溴、镭、……），及可溶性气体（二氧化碳、硫化氢、氡、……）。这些元素的含量不同，矿泉水的名称也不同（如硫化泉、氡泉、锶钡泉、铁泉等），疗效和适应症也就不一样，因此，一般无法规定一种通用的矿泉水有效含量指标，也就无法规定浓缩矿泉水的绝对含量指标，而主要依靠相对含量指标作为浓缩矿泉水产品的特征，即以浓缩倍率作为特征。它是指矿泉水浓缩处理后的有效浓度（一般可用总矿化度代表）与原液的有效浓度之比。但是由于可溶气体在加工中易于挥发散失，因此浓缩液中可溶气体含量并未提高，只要这种可溶气体并不是矿泉水的主要有效成份，则这种气体散失不会影响浓缩矿泉水的实用性。

矿泉水的浓缩倍率主要以最终产品的使用目的和功效为依据，但同时与原液的有效成份含量、矿化度、加工工艺、能耗和成本有关，由于浓缩倍率越高，加工设备越复杂，浓缩成本越高，因此不应该也不必要过高地提高浓缩倍率，综合保健效果和经济性两个方面，对中等矿化度（500～1000毫克/升）的原液，其最优的浓缩倍率在15～30倍之间，对高矿化度（1000毫克/升以上）的原液，其最佳的浓缩倍率在10～20倍之间。所以经浓缩处理后的矿泉液其矿化度在10克/升～20克/升左右。对于特殊用途的浓缩液，其浓缩倍率或矿化度可以更高或稍低。

本发明的矿泉水浓缩液是将矿泉水原液采用反渗透方法或蒸发汽化法，或者这两种方法的结合，使矿泉水原液脱去大部分水分，浓缩到预定的浓度。

一种优选的浓缩制备工艺是采用反渗透装置作为第一级脱水设备，将原液浓缩十倍左右，成为中间液，再用压缩蒸汽法把中间液蒸馏到最终产品的浓度，其工艺流程可由附图说明。

附图中的数字和字母表示：1-初级处理器（过滤、调温），2-升压泵，3-反渗透装置，4-蒸发器，5-蒸汽压缩机，6-出液控制阀，A-入流原液，B-初处理液，C-高压原液，D-反渗透净化水，E-中间浓缩液，F-最终浓缩液，G-蒸发水汽，H-压缩蒸汽，I-凝结净化水。

矿泉原液首先经过初处理器（1），以粗砂柱或其它型式过滤器过滤，除去其中的悬浮物，对于热矿泉水，还要通过热交换器以降低原液温度到30°～35℃左右，若是冷矿泉水，则可以利用蒸发器的高温凝结水，将原液加热到30°～35℃，以使其达到反渗透装置最适合的温度。高压泵（2）将初处理后的原液加压到40～60公斤/平方厘米，然后送入反渗透装置（3），反渗透装置中装有若干以复合纤维素（如微孔醋酸纤维素）为基底的选择性渗透膜，矿泉原液位于膜的一侧，由于原液的工作压力大于其中溶剂的渗透压力，原液中的水分在高压的驱动下透过复合膜，而原液中的溶质则由于膜的选择作用而被阻留在原来的一侧，这个过程的连续进行将使原液中水分减少，浓度增加。

反渗透装置能耗少，运行平稳，但是其浓缩成品浓度不能太高，否则将使必要的工作压力太大和膜片极化失效。因此，对需较高浓度的浓缩液，还要用蒸发器（4）进一步将中间液浓缩。在蒸发器中液体受热汽化并浓缩，所产生的蒸汽由压缩机（5）加压升温，并输送回蒸发器，供给工作液体加热所需能量，同时高压过热蒸汽被工作液体冷却为水，由Ⅰ排除，最后的浓缩液经（6）导出，浓缩液的最终浓度也可以由（6）控制。

反渗透装置工作稳定可靠，能耗低，操作简单，但反渗透膜制造技术要求高，对高浓度溶液的分离效率不如低浓度溶液，而蒸发浓缩法则正相反，设备较复杂，能耗高，但适合高浓度或悬浊液体处理。以上工艺将这两种方法结合，能扬长避短，适合制备较高浓度的浓缩矿泉液。当然如果产品浓度要求不高，例如成品的矿化度在每升15克以内，则不一定需要二级浓缩工艺，只用反渗透装置或只用压缩蒸汽蒸发器作单级浓缩加工，这可以节约近一半的设备投资和处理运行费用。

本发明中的矿泉水浓缩液的化学元素组成和功效与原天然矿泉水相当，并具有较小的当量体积，因此，特别便于瓶装运输到异地使用。其中最优实施例之一是作为家庭浴用矿泉水母液。这时只要在普通浴缸中注入半盆35°～40℃的温水，再加入本浓缩液0.5～1.0升，则可以得到与原矿泉水成份和浓度基本相同的热矿泉水。其矿化度约在0.2～0.4克/升之间，对皮肤病、关节炎、风湿疼痛、心血管疾病、高血压、神经衰弱等功能性疾病有显著疗效。这种浴用方式比到矿泉产地就地洗浴的费用（主要是交通费、食宿费等）低得多，也不受时间、体力、身体状况等的限制，因此家庭浴用矿泉水将成为今后城市生活中一种新的消费方式，这也是本发明产品的主要应用对象之一。

实施例之二为将浓缩液作为洗面美容液。矿泉水中含有多种矿物质成份和微量元素，据矿泉医学研究，天然矿泉水中的有益成份具有皮肤消毒、杀灭霉菌、扩张血管、增加表皮弹性和滋润肌肤的作用，古诗中描写的“水软似脂，肤滑如玉”指的正是沐浴矿泉水后的感受和效果。但过去受矿泉水产地的限制，这种洗浴一直都是一种奢侈的享受，大多数人无缘领略。而本发明则解决了这个问题，浓缩矿泉水可以并且特别适合于洗面美容护肤。本浓缩液可以直接或稍用温水稀释后对面部作浸浴清洗，还可以根据需要加入香精、中草药浸提液以及其它成份制成特定的医疗、保健、护肤等专用液、膏、浆。

从以上最优实施例可见，本发明的浓缩矿泉水具有普通天然或人工矿泉水难以比拟的优点，其应用范围广，市场需要量大，这为矿泉水的保健医疗开辟了一个新的应用前景。

Claims (3)

1、天然矿泉水浓缩液，特别是洗浴用天然矿泉水浓缩液，是由天然矿泉水原液经脱水浓缩而成，浓缩液中的总矿化度、总离子含量和主要微量元素含量均比原矿泉水增加十倍以上，或者总矿化度达到每升8克以上。

2、根据权利要求（1）所述的浓缩液，其特征在于其最佳浓缩倍数（以总矿化度为代表指标）在15～30倍之间，或者总矿化度在每升10克至每升20克之间。

3、根据权利要求（2）所述的浓缩液，其特征在于可以并且特别适合于瓶装运输，可以并且特别适合于作为洗面液、保健护肤品及其添加剂、或稀释后作为浴用矿泉水。