JP2013508126A - マグネシウム豊富な飲料水 - Google Patents
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Abstract
【選択図】 図1
Description
本発明は、マグネシウム化合物層(a bed of magnesium compound)を通して循環する水流の閉鎖流れ回路と、新鮮な水をその流れに供給し、そこから強化水を回収する開放流れ回路とを備える、マグネシウム強化飲料水を供給するためのシステムに関する。マグネシウムで強化された健康促進飲料水が提供される。
マグネシウムは、カルシウム、カリウム、及びナトリウムと共に、体内に最も豊富に存在する4つの金属元素のうちに属している。マグネシウム不足に伴う障害は複雑で、通常は複数の代謝障害と栄養障害とが伴う。マグネシウム不足の臨床症状には、食欲不振、吐き気、嘔吐、けん怠感、虚弱、人格変化、テタニー、並びにふるえ及び筋肉のけいれんがある[The Merck Manual,17th Ed.(1999)]。低マグネシウム血症、つまり血しょう中マグネシウムの減少は、神経筋系統の易興奮性の原因になる。マグネシウムの不足は、体液の損失、過度の腎排泄の際生じることがあり、栄養不良、下痢、糖尿病、膵臓炎などと関係していることがある。マグネシウムの減少は、更に低カルシウム血症及びその結果として生じる全ての深刻な症状の原因になることがある。マグネシウムが不足している水を飲んでいる人は、一般に様々な病状、主に循環器疾患の影響をより受けやすいと思われることが判明した。
本発明は、マグネシウム強化飲料水を製造する方法であって、i)マグネシウム化合物の層を用意する工程と、ii)前記層を通して水流をポンプ移送する工程と、iii)二酸化炭素(CO2)を前記水流に注入する工程とを含み、これにより重炭酸マグネシウムの水溶液を得る方法を提供する。本発明による方法は、好ましくは前記水流における電気伝導率を測定する工程を含む。前記層は通常、流通式反応器内に閉じ込められており、この反応器中で前記水流が前記CO2を溶解し、また更に前記水流は、前記層を通して流れる時に前記マグネシウム化合物を溶解し、この結果、前記重炭酸マグネシウム水溶液が生じる。反応器は、注入口及び排出口が適切に配置されたクロマトグラフィーカラムの形態をとってもよい。本発明による方法の好ましい実施形態では、前記重炭酸マグネシウム水溶液を、前記層を通して再循環させ、ここで、前記水流は前記層、及び更に所望の循環流速を確保するポンプを備える閉回路を規定する。前記回路は、新鮮な水を前記水流に供給する注入口と、前記溶液を前記水流から取り出して回収し、マグネシウム強化飲料水を得る排出口とを備え、ここで、前記注入口及び前記排出口は、前記所望の循環流速より遅い所望の供給流速を確保する1つ又は2つのポンプを更に場合により備える開回路を規定する。前記注入口及び前記排出口は、例えば前記反応器の外側に配置してもよい。前記CO2は、前記水流中にガスの微分散を確保する注入手段を通してシリンダーから注入され、この注入手段は、水、CO2及び前記マグネシウム化合物が、反応して重炭酸マグネシウムを生成するのに必要な化学量論量以上の所望のガス流速を確保する通気孔を備える。過剰量は、例えば少なくとも10%でもよい。前記循環流速は、前記供給流速より、例えば約10倍速い。前記開回路は、他の成分を前記マグネシウム強化飲料水に取り入れる注入口を更に備える。前記他の成分は、例えば塩、健康促進物質、塩類、ミネラル、味又は風味付与物質、又は殺菌剤から成る群より選択されてもよい。重炭酸マグネシウムは、水に対していかなる味又は風味ももたらさないことに留意されたい。前記水流と接触するあらゆる物質は、人間が消費する飲用水との接触が容認できるものとすべきである。本発明の1つの態様において、ナトリウムを水流に取り入れずに、本質的にナトリウムを含まない飲料水を提供し、又は代替として、ナトリウムを約10ppm以下などの低濃度に保つ。本発明の好ましい実施形態では、制御された濃度のマグネシウムを含むマグネシウム強化飲料水を製造する方法であって、i)酸化マグネシウム(MgO)層を用意する工程と、ii)前記MgO層を通して水流をポンプ移送する工程と、iii)二酸化炭素(CO2)を前記水流に注入する工程とを含み、これにより制御された濃度で重炭酸マグネシウム水溶液を得る方法を提供する。濃度は、少なくとも0.06g/lでもよい。本発明は、最大250ppmの濃度に至るまでのマグネシウムで強化された飲料水を提供することができる。様々な状況下で、且つ必要に応じて、本発明は、マグネシウム含量が250ppmを超える飲料水を提供することができる。本発明は、水中のマグネシウム含量を任意の値から任意の所望する他の値にまで増やすことができる。例えば、本発明を使用して、マグネシウム約10ppm又は30ppmを含有し、脱イオン水から供給し得る水においてマグネシウム含量を増やすことができ、或いは、本発明を使用して、最大50ppmのマグネシウム又は100ppmのマグネシウム、又は最大130ppmのマグネシウムを含有し、塩分含量が少ない水から供給し得る飲料水を提供することができる。
人間が消費するための高度マグネシウム強化水は、流通式反応器で、炭化した水(carbonized water)による酸化マグネシウムの溶解を用いて、工業的規模で処理容易な方法で得ることができることが今や見出された。更に、新鮮な水を供給し、生成物を回収する回路に加えて、第2の回路、つまりMgO層を通した水流の急速な再循環を伴う回路がこのシステムに取り入れられれば、溶解プロセスはより効率的になることが判明した。本発明の説明に関わるマグネシウム化合物層、簡潔に言うと層は、好ましくは1200℃を超える温度で酸化マグネシウムを溶融、焼結、又は焼成することにより生成した粒状の酸化マグネシウムの層、又は水酸化マグネシウム又は炭酸マグネシウムを含む粒状又は錠剤状の層を意味する。
材料及び設備
脱イオン水を使用した。いくつかの実演では水道水を使用した。1mmの篩上で篩分けた溶融MgOを使用した。
伝導率を測定した。伝導率を測定することにより、水の流れ、したがって滞留時間も制御した。図2に示すように、水中のCO2の溶解度はCO2の圧力と共に増加し、温度と共に減少する。MgOは、以下の式に従って溶解する。
MgO+2CO2+H2O→Mg(HCO3)2 (1)
マグネシウム濃度と伝導率との間の直線関係は、図4に示すように求められた。図中、水道水(マグネシウムの追加なしで、伝導率650μS)を用いた較正及び脱イオン水を用いた較正が示されており、測定値は本プロセスに関係する範囲、つまりマグネシウム200ppm付近に対して示されている。伝導率に及ぼす温度の影響は、約1.8%/1°Cであった。この影響は測定結果の較正補正により相殺された。
水の流れ:水の流れは、滞留時間に関係する。これは支配パラメータとして現れる。
リサイクル:リサイクル流の導入により伝導率の測定及びその結果としてプロセスを安定させることが可能となった。マグネシウム濃度を250ppmに到達させるために、大規模なリサイクル(約10:1の比率、つまりリサイクル流速と新鮮な水の供給流速との比率)が更に要求された。
CO2/水の比率は、式(1)で示す反応の化学量論に対してCO2が僅かに過剰でなければならない。CO2を更に増加させても、効果は小さかった。
温度:本実施例は、温度範囲が10〜25℃の水に関する。所定のCO2圧力におけるMgOの溶解度は、温度と共に減少するが、通常の稼働条件下では、いずれにしてもCO2による飽和には至ることはない。これらの条件下では、温度の影響により、より高い温度では、より多量のマグネシウム、つまり1℃につき約3.6%以上が溶解した。伝導率に対する温度の効果が、較正測定システムにより「相殺」されたと推定された。
カラム内の固体の高さ:本パラメータは滞留時間に関係するが、流体力学的挙動にも影響する。HCO3とマグネシウムとの間の重量比(表1を参照されたい)約5は、理論上のモル比率2(上記の式(1)を参照されたい)と良く一致している。
温度及び流量が一定ではない条件下で上記のパラメータを監視することにより本発明のロバスト性を評価した。リサイクルを200l/hで一定に保った。温度の効果を補正した後に算出されたマグネシウム濃度は比較的安定して、約250ppmであった。
Claims (16)
- マグネシウム強化飲料水を製造する方法であって、
i)マグネシウム化合物層を用意する工程と、
ii)水流を前記層を通してポンプ移送する工程と、
iii)二酸化炭素(CO2)を前記水流に注入する工程と
を含み、
これにより重炭酸マグネシウム水溶液を得る、方法。 - 前記水流における電気伝導率を測定する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
- 前記マグネシウム化合物がMgOであり、前記MgO層が、流通式反応器内に閉じ込められており、前記水流が、前記層を通して流れる時に、前記CO2を溶解し、更に前記マグネシウム化合物も溶解して、前記重炭酸マグネシウム溶液を生じる、請求項1に記載の方法。
- 前記重炭酸マグネシウム溶液が前記層を通して循環され、前記水流は、前記層及び更に所望の循環流速を確保するポンプを備える閉回路を規定する、請求項1に記載の方法。
- 前記回路が、新鮮な水を前記水流に供給する注入口と、前記溶液を前記水流から取り出して回収し、マグネシウム強化飲料水を得る排出口とを備え、前記注入口及び前記排出口は、前記所望の循環流速よりも遅い所望の供給流速を確保する1つ又は2つのポンプを更に場合により備える開回路を規定する、請求項4に記載の方法。
- 前記CO2が、前記水流中にガスの微分散を確保する注入手段を通してシリンダーから注入され、前記注入手段は、水、CO2及び前記マグネシウム化合物が、反応して重炭酸マグネシウムを生成するのに必要な化学量論量以上の所望のガス流速を確保する通気孔を備える、請求項1に記載の方法。
- 前記循環流速が、前記供給流速より約10倍速い、請求項5に記載の方法。
- 前記開回路が、別の成分を前記マグネシウム強化飲料水に取り入れる注入口を更に備える、請求項5に記載の方法。
- 前記成分が、塩、ミネラル、健康促進物質、及び味又は風味付与物質から成る群より選択される、請求項8に記載の方法。
- 使用する全ての原材料は、人間が消費する飲用水との接触が容認でき、更に本質的にナトリウムを含まない、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも10ppm濃度のマグネシウムを含むマグネシウム強化飲料水を製造する請求項1に記載の方法であって、
i)酸化マグネシウム(MgO)の層を用意する工程と、
ii)水流を前記MgO層を通してポンプ移送する工程と、
iii)二酸化炭素(CO2)を前記水流に注入する工程と
を含み、
これにより少なくとも0.006g/lの濃度の重炭酸マグネシウム水溶液を得る方法。 - 前記マグネシウム強化水が、制御されたマグネシウム濃度を有する、請求項1に記載の方法。
- マグネシウム強化飲料水を製造するための装置であって、
i)水流が通過して流れるマグネシウム化合物層及び所望の循環流速を確保するポンプを備える本質的に閉じた水流回路と、
ii)二酸化炭素(CO2)を前記水流に取り入れるための注入手段と、
iii)新鮮な水を前記水流に供給するための注入口及びマグネシウム強化水を前記水流から取り出すための排出口を備え、更に前記所望の循環流速より遅い所望の供給流速を確保するポンプ移送手段を備える開放流れ回路と、
iv)前記マグネシウム化合物の未使用部分を前記層に供給するための手段と、
v)前記水流における電気伝導率を、連続して測定するための伝導率測定器と、
vi)前記伝導率測定器から伝導率データを受け取り、前記供給流速及び場合により前記循環流速を管理して、前記水流中に所望の溶解マグネシウム量を確保する調整ユニットと
を備える装置。 - マグネシウム強化健康促進飲料水を製造するための請求項13に記載の装置であって、前記層が酸化マグネシウムを含む装置。
- 少なくとも10mg/l、好ましくは少なくとも200mg/lのマグネシウムを含む健康促進飲料水。
- マグネシウムが強化されており、本質的にナトリウムを含まず、他の追加的な健康促進塩類を場合により更に含む、請求項15に記載の飲料水。
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