JP4551964B1 - 飲料用水素含有水を製造する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】連続して飲料用水素含有水を製造する方法であって、(a)浄化装置において原料となる水をろ過及び浄化し、得られた浄化水を脱気装置に送る浄化工程と、(b)前記脱気装置に供給された浄化水を脱気し、得られた脱気水を水素溶解装置に送る脱気工程と、(c)前記水素溶解装置に供給された脱気水に水素ガスを溶解させ、得られた水素溶解水を殺菌装置に送る水素溶解工程と、(d)前記殺菌装置に供給された水素溶解水を殺菌し、得られた水素含有水を充填装置に送る殺菌工程と、(e)前記充填装置に供給された水素含有水を密封容器に充填し、充填された水製品を加熱殺菌装置に送る充填工程と、(f)前記加熱殺菌装置に送られた水製品を加熱殺菌する加熱殺菌工程、から構成される。
【選択図】図1
Description
ただし、単に水素ガスを原水中に供給するだけでは、室温・大気圧下では原水中に溶存している窒素ガス、酸素ガスなどが水素ガスの溶解を邪魔するため、その溶存水素濃度は水素の飽和濃度に遠く及ばない。
(a)浄化装置において原料となる水をろ過及び浄化し、得られた浄化水を脱気装置に送る浄化工程と、
(b)前記脱気装置に供給された浄化水を脱気し、得られた脱気水を水素溶解装置に送る脱気工程と、
(c)前記水素溶解装置に供給された脱気水に水素ガスを溶解させ、得られた水素溶解水を殺菌装置に送る水素溶解工程と、
(d)前記殺菌装置に供給された水素溶解水を殺菌し、得られた水素含有水を充填装置に送る殺菌工程と、
(e)前記充填装置に供給された水素含有水を密封容器に充填し、充填された水製品を加熱殺菌装置に送る充填工程と、
(f)前記加熱殺菌装置に送られた水製品を加熱殺菌する加熱殺菌工程、
とを含み、
前記水素溶解装置が、ガス透過膜によって水室と気体室とに区画され、水室に前記脱気水を通過させ、一方気体室に水素ガスを加圧して供給することにより、水素ガスを前記脱気水に溶解させるガス透過膜モジュールを備えてなり、そして工程(d)で得られた水素含有水の一部を工程(b)の脱気装置に戻し、工程(b)乃至工程(d)の間で水循環させることを特徴とする方法に関する。
また前記脱気装置は、ガス脱気膜によって水室と気体室とに区画され、水室に前記浄化水を通過させ、一方、気体室を減圧するガス脱気膜モジュールを備えてなるものであることが好ましい。
さらに前記殺菌装置は、紫外線照射装置とMF膜ろ過装置を備えるものであることが好ましい。
とりわけ本発明の製造方法において、脱気装置への浄化の供給を停止した後、前記(b)脱気工程、(c)水素溶解工程及び(d)殺菌工程間で水を繰り返し循環させることにより、より効率的に水素ガスを高濃度で溶解させることができる。
れ、各工程を閉じられた系において連続して為すことを特徴とし、特に前記(c)水素溶解工程において、ガス透過膜モジュールを備える水素溶解装置を用いることを特徴とする。
以下、本発明を詳細に説明する。
本工程は、浄化装置において原料となる水をろ過し、得られた浄化水を脱気装置に送る工程である。
原料となる水は、飲用に適した水源から供給されたものであれば特に制限は無く、水道水(水道事業の用に供する水道、専用水道若しくは簡易専用水道により供給される水)や地下水等を挙げることができる。
前記活性炭ろ過装置により原料となる水のカビ臭、トリハロメタンの除去や、脱塩素処理などを行う。また安全フィルタろ過装置によって、浮遊物(活性炭などを含む)や、大腸菌などの細菌、クリプトスポリジウムなどの病原性原虫などを除去する。
膜ろ過装置に使用可能な膜としては、精密ろ過膜(MF膜)、限外ろ過膜(UF膜)、ナノフィルター膜(NF膜)、逆浸透膜(RO膜)が挙げられるが、操作性や、飲用とした場合に味の決め手となるミネラル成分の残存性を考慮すると、MF膜を用いることが望ましい。NF膜やRO膜を用いて膜透過処理をすることもできるが、ナトリウムイオンやカリウムイオン等の原水に溶存するミネラル成分まで除去されるため、飲用に適した水とするにはこれらミネラル成分の残存率を調整したり、あるいは新たに添加する必要がでてくることから、操作が煩雑になり好ましくない。
本工程は、脱気装置に供給された浄化水を脱気し、得られた脱気水を水素溶解装置に送る工程である。
前記脱気装置は、酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガス等の溶存気体の脱気を行うことができれば特に制限されず、例えば真空脱気装置や、ガス透過膜内蔵モジュール(ガス脱気膜モジュール)を備えた脱気装置を用いることができるが、微量に溶存する気体を効率よく脱気することができるため、ガス脱気膜モジュールを備えた脱気装置を用いることが好ましい。
該ガス脱気膜モジュールは、ガス脱気膜によって水室と気体室とに区画され、水室に前記浄化水を通過させ、気体室を減圧することにより、水室に流れる溶存気体を脱気する。
本工程で用いるガス脱気膜(中空糸膜)の種類は特に制限は無く、例えば、ポリプロピレン、ポリジメチルシロキサン、ポリカーボネート−ポリジメチルシロキサンブロック共重合体、ポリビニルフェノール−ポリジメチルシロキサン−ポリスルホンブロック共重合体、ポリ(4−メチルペンテン−1−)、ポリ(2,6−ジメチルフェニレンオキシド)、ポリテトラフルオロエチレン等の高分子膜を挙げることができる。
なお、脱気効率を高めるために本工程を加温下で実施してもよく、その場合には、その後の水素溶解の効率を上げるために、室温(25℃前後)まで冷却することが望ましい。
本工程は、水素溶解装置に供給された脱気水に水素ガスを溶解させ、得られた水素溶解水を殺菌装置に送る工程である。
前記水素溶解装置としては、単位時間、単位スペース辺りの水素ガス溶解量が大きく、水素ガスの溶解効率を高めることが容易であることから、ガス透過膜モジュールを備えた水素溶解装置を用いる。
前記ガス透過膜モジュールは、ガス透過膜によって水室と気体室とに区画され、水室に前記脱気水を通過させ、気体室に水素ガスを供給することにより、水室に流れる脱気水に
水素ガスを溶解させる。
本工程で使用するガス透過膜としては、前述のガス脱気膜として挙げた高分子膜を挙げることができる。
また水素ガスを該ガス透過膜モジュールの気体室に供給する際、水素ガスを大気圧以上、例えば1.2気圧〜2.0気圧程度の圧力をかけて供給することにより、溶存水素濃度を高めることができる。ただし2.0気圧を超える圧力をかけると、ガス透過膜モジュールの各種設備の耐圧性や気密性を高める必要があり、製造コストの増加につながるため好ましくない。
本工程は、殺菌装置に供給された水素溶解水を殺菌し、得られた水素含有水を充填装置に送る殺菌工程である。
前記殺菌装置は、紫外線照射装置と膜ろ過装置を備えてなり、前記紫外線照射装置により水素溶解水を殺菌し、膜ろ過装置により浮遊物や細菌等を再度除去する。
本工程においても、前記浄化装置と同様にMF膜ろ過装置を用いることが好ましいが、前記浄化装置で用いたMF膜よりも孔径の小さいMF膜を用いることにより、前記浮遊物等を完全に除去することができるのでより望ましい。
本工程は、充填装置に供給された水素含有水を密封容器に充填し、充填された水製品を加熱殺菌装置に送る工程である。
前記密封容器としては特に限定されず、ラミネートフィルムなどで作られた袋状容器や金属缶等を挙げることができ、特にアルミラミネートフィルム製の袋状容器が気密性が高く水素の流出を防ぐことができるため好ましい。該袋状容器にはプラスチック製の吸い口(スパウト)などが設けられていてもよい。
そして前記密封容器の種類に応じた充填装置を用いて、水素含有水を密封容器に充填し、密封する。
本工程は加熱殺菌装置に送られた水製品を加熱殺菌する工程であり、例えば加熱蒸気殺菌装置を用いて、85〜90℃、20分〜1時間の間で水製品を加熱殺菌する。
本製造装置1は、主に水素含有水を製造する装置と、製造された水素含有水を充填する装置に大別される。
水素含有水を製造する装置は主に原料水供給装置2、ろ過塔3、安全フィルタ塔4、中間タンク5、脱気塔6、電解装置7、水素溶解塔8、UV殺菌装置9及びMF装置10とから構成される。このうち、前述した(a)工程に用いる浄化装置がろ過塔3(活性炭ろ過装置)及び安全フィルタ塔4(安全フィルタろ過装置)に相当し、(b)工程に用いる脱気装置が脱気塔6に相当し、(c)工程に用いる水素溶解装置が水素溶解塔8に相当し、(d)工程に用いる殺菌装置がUV殺菌装置9(紫外線照射装置)及びMF装置10(MFろ過装置)に相当する。
また水素含有水を充填する装置は主に充填装置11、加熱殺菌装置12及び包装装置13とから構成される。
次に、ろ過塔3から吐出された水は配管L2を経て、MF膜が設置された安全フィルタ塔4に送り込まれる。
中間タンク5は浄化工程を経た浄化水を一次的に貯留する役割を果たし、貯留水量を制御することにより、水素溶解を効率的に実施することができる。すなわち、浄化水の供給を一旦停止し、中間タンク5、脱気塔6、水素溶解塔8、UV殺菌装置9、MF装置10の間で後述するように水循環させることにより、水素含有水の水素溶存濃度を効率的に高めることができる。
脱気塔6にはガス脱気膜モジュール61が設置され、該ガス脱気膜モジュール61は図2に示すように、ガス脱気膜611によって水室612と気体室613に区画されている。そして気体室613が真空ポンプ14により減圧に保たれることにより、水室612を流れる浄化水に溶存していた気体(酸素ガス、窒素ガス、炭酸ガス等)が、ガス脱気膜611を透過して気体室613に移行することにより、水室612を流れる浄化水が脱気される。
該ガス透過膜モジュール81は図3に示すように、ガス透過膜811によって水室812と気体室813に区画されている。そして気体室813には、電解装置7によって製造された水素ガスが配管L10を通して供給されている。電解装置7に供給される水は、前記原水供給装置2から配管L9を経て供給される。
そしてガス透過膜モジュール81において、電解装置7から供給された水素ガスを加圧して気体室813に送りこむことにより、分圧差によってガス透過膜811を水素ガスが透過し、水室812を流れる脱気水に供給され、水素溶解水が製造される。
また得られた水素水のpHは6.5〜7.3、ミネラル含有量(硬度)30〜50mg/Lであり、また一般細菌及び大腸菌類は検出されなかった。
充填装置11には充填タンク111と充填装置112が設置されており、前記水素含有水はまず充填タンク111に供給された後、充填装置112にて密封容器に密封充填される。
続いて容器包装に密封容器された水製品を、加熱殺菌装置12において加熱殺菌し、最後に包装装置13にて箱詰め処理される。
2・・・原料水供給装置
3・・・ろ過塔
4・・・安全フィルタ塔
5・・・中間タンク
6・・・脱気塔
61・・・ガス脱気膜モジュール
611・・・ガス脱気膜
612・・・水室
613・・・気体室
7・・・電解装置
8・・・水素溶解塔
81・・・ガス透過膜モジュール
811・・・ガス透過膜
812・・・水室
813・・・気体室
9・・・UV殺菌装置
10・・・MF装置
11・・・充填装置
12・・・加熱殺菌装置
13・・・包装装置
14・・・真空ポンプ
L1〜L11・・・配管
Claims (5)
- 連続して飲料用水素含有水を製造する方法であって、
(a)浄化装置において原料となる水をろ過及び浄化し、得られた浄化水を脱気装置に送る浄化工程と、
(b)前記脱気装置に供給された浄化水を脱気し、得られた脱気水を水素溶解装置に送る脱気工程と、
(c)前記水素溶解装置に供給された脱気水に水素ガスを溶解させ、得られた水素溶解水を殺菌装置に送る水素溶解工程と、
(d)前記殺菌装置に供給された水素溶解水を殺菌し、得られた水素含有水を充填装置に送る殺菌工程と、
(e)前記充填装置に供給された水素含有水を密封容器に充填し、充填された水製品を加熱殺菌装置に送る充填工程と、
(f)前記加熱殺菌装置に送られた水製品を加熱殺菌する加熱殺菌工程、
とを含み、
前記水素溶解装置が、ガス透過膜によって水室と気体室とに区画され、水室に前記脱気水を通過させ、一方気体室に水素ガスを加圧して供給することにより、水素ガスを前記脱気水に溶解させるガス透過膜モジュールを備えてなり、そして工程(d)で得られた水素含有水の一部を工程(b)の脱気装置に戻し、工程(b)乃至工程(d)の間で水循環させることを特徴とする方法。 - 前記浄化装置が、活性炭ろ過装置とMF膜ろ過装置を備えるものである、請求項1記載の飲料用水素含有水を製造する方法。
- 前記脱気装置が、ガス脱気膜によって水室と気体室とに区画され、水室に前記浄化水を通過させ、一方気体室を減圧するガス脱気膜モジュールを備えてなるものである、請求項1記載の飲料用水素含有水を製造する方法。
- 前記殺菌装置が、紫外線照射装置とMF膜ろ過装置を備えるものである、請求項1記載の飲料用水素含有水を製造する方法。
- 前記脱気装置への浄化水の供給を一時停止し、前記(b)脱気工程、(c)水素溶解工程及び(d)殺菌工程間で水循環させる、請求項1記載の飲料用水素含有水を製造する方法。
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