JPS6391194A

JPS6391194A - 純水からミネラル化水の製造方法

Info

Publication number: JPS6391194A
Application number: JP61235973A
Authority: JP
Inventors: Shinji Morita; 森田　真二
Original assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Current assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Priority date: 1986-10-02
Filing date: 1986-10-02
Publication date: 1988-04-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野：本発明は、多段フラッシュ法を含む蒸発法、逆浸透法な
どで作った純水にカルシウムなどのミネラル成分音訓え
てミネラル化水’（Ｒ造する方法に関するものである。

背景技術：純水は、飲料水として用いるとき、味覚に欠け、また、
貯水、送水に際して、金属管、コンクリート管、アスベ
ストライニング管の成分を溶解する欠点を持つ。

このため、従来から、硬度成分として、炭酸カルシウム
、水酸化カルシウム、炭酸水素ナトリウムと塩化カルシ
ウム、ドロマイト等が使用さルていたが、特に炭酸カル
シウムは価格が安く、充填塔に光填し、炭酸ガスを注入
した純水により、溶解させることにより適度なカルシウ
ム含有ミネラル水として用いらルた。

この方法においては、ＣＯ２ガス注入量と、溶解塔を出
た処理済水中のＣａ２＋との間には、正相関関係が認め
らルでいる。この際ＣＯ２＃スの注入量が少ないと、処
理済水中のＣａ２＋量が少なく、充分な効果は期待でき
ない。一方ＣＯ２ガスの注入量が多すぎると、Ｃａ２＋
量が過多となり、Ｃａ”＋に比べてＨＣＯ；が多くなる
と、腐食が起こシ易い。

ミネラル、特に、Ｃａ２＋の溶解量ｆ、調節する手段と
して、例えば、溶解塔前のＣＯ２６含む水の全炭酸ｔを
検知して、ＣＯ２注大量を制御する方法（特開昭６１−
５７２９２号、特開昭６１−５７２９８号）、溶解塔で
の処Ｊ’に終った処理済水の比抵抗（すなわち電導度）
？を検知してＣＯ２注入−ｉｔ’ｔ−制御する方法など
が公知である。

解決しようとする問題点：溶解ＣＯ２ｔ　’ｅ検知して注入ＣＯ２ｔ−制御する方
法は測定値が不安定な入点が必る。またｐＨヲ検知して
注入００２量を検知する方法は、Ｃａ”濃度と電導度と
の正相関全前提としているが、電導度がイオン濃度のほ
かに、イオン易動度にも圧右されることを考慮に入れる
と不完全である、。

純水に００２ガス全注入し、固体炭酸カルシウムと反応
させて、Ｃａ”ｉ含んだ水を得る場合、平衡論的には、
次の互いに独立な関係が成立する（（ＣＯ２）ｐは気相
のＣＯ２全２ヲする。）。

Ｈ（ＣＯ２％　＋　Ｈ２Ｏ：　Ｈ２ＣＯｇ　　　・・・（
１）ＩＨ，ＣＯ８；＝　Ｈ”　＋　ＨＣＯ；　　　　−（２）
）ＩＣＯ；ヰｆ（”　＋　ｃｏｇ−・・・（３）ＣａＣ
ＯＢ　４：ＩＣａ”　＋　ＣＯ２−”・（５）また電気
化学的物質収支関係として２（Ｃａ”）　＋（：１（”）＝２（ＣＯｉ−）　＋　
（ＨＣＯ，、）　＋　（Ｏｄ−）・・・（６）（〔〕は濃度を示す。）Ｇｉｂｂｓの相律に基づいて、解析を行うと、有名なＰ
（相数）十Ｆ（自由度）−Ｋ（成分数〕＋２なる式にお
いて、Ｐ＝９すなわち気・液・同相、Ｋ＝８（成分（（ＣＯ□）Ｑ、Ｈ２Ｏ，１（２ＣＯ８、
ＨＣＯ，；、ＣＯ”、Ｃａ２＋、Ｈ＋、０ｆ（−１Ｃａ
ＣＯＢ計９）−関係式（（１）〜（６）弐計６１）であ
るから、Ｆ（自由度）＝例えば、温度一定の場合ＣＣＣ
Ｏ２）対（１（２０）　すなわち■２ガスの注入量を決
めれば系が決定する。

逆説すルば、各成分は独立変数でろって、仮に、相似し
た変化を示す条件範囲があったとしても、全範囲に及ぶ
ことはない。このことは、（Ｃａ”）を検知するために
は、〔Ｃａ２つの測定を行うべきであり、他の成分の濃
度（変数）により代行させることはできず、仮に代行可
能な場合、その条件を厳密に指定しなければならない。

解決手段：本発明に２いては、カルシウム溶解塔で、必要な処理全
長った処理済水中のＣａ”　ｆ（・σ接測定して、その
測定値を基にして、純水に注入するＣＯ２ガス量２、Ｃ
ａ２＋の量が所定値を超えるとＣＯ２ガス注入ｔｉ減じ
、所定直未満の場合、ＣＯ２ガスの注入ｉ’ｉ増すよう
に制御ｒる。二位置制御の場合のように、両所定値が異
なっていても差支えない。

Ｃａ”＋の測定方法として、重量分析、容量分析、イオ
ン電極法分析、光吸収分析、炎光分析、原子吸光分析、
発光分光分析など植種ロリすべて利用し得る。

しかしながら、近年開発されたＣａ”用の液体膜電極を
用いるイオン電極法が連続測定に適している。また、キ
７−ト滴定による容量分析、特に、通称ｆ’ＪＡＮＡま
たはＮＮと呼ばルる指示薬、２−オキシ−１−（２−オ
キシ−４−スルホ−ナフチルアゾ）−８−す７トエ酸を
指示薬に用いる分析が、Ｃａ２＋全直接捕捉する点で信
頼性が高い。

次に、ＣＯ２を含む水が、炭酸カルシウムを主成分とす
る粒状体の准ＰＲ（充填層）を流通する場合、流通に要
する時間（流通時間）が短かいと、処理済水中で、水に
溶けたＣＯ２ｉｔに対し、Ｃａ”量が少なく、流通時間
を増すにしたがい、ＨＣＯｉ　　濃度が減ジ、Ｃａ”濃
度が増す。水に溶けたＣＯ２が貯蔵槽、輸送管などの壁
を腐食することは、周知のとおシで、実際操業上Ｃａ”
　ｍ度を可及的に犬にすることが望ましい。

このため、前記流通時間金欠にして、いわゆる飽和状態
（実際的には流通時間を倍にしても半分にしても、Ｃａ
２＋濃度がほとんど変化しない状態）に保つことが望ま
しい。

この状態は、前記固体炭酸カルシウム堆積１イ必たシの
表面積をａゴ／ｌｒｆ　　（ａの値は粒子サイズにより
異な９．３０〜ａｏｏｏ　ｒｉ／ｉ　％粒子の代表径に
ほぼ反比例する。）、この堆積１ｙ６たシ、ｌｄ中１ｃ
　ｂ　ｋＱ／ｐｐｆのＣＯ２を含む水Ｌゴ／ｈ　流通さ
せる場合、常温でｂＬ／ａが２０１１／ｌｄｈ以下の場
合に到達できる。

なお、炭酸カルシウム金主成分とする粒状体の中に、ド
ロマイト（ＣａＣＯＢ・ＭｇＣＵ３のようなマグネシウ
ム化合＃を含む粒状体）全包含させる。マグネシウムは
、カルシウムと似たミネラル化効果を示し、また被溶解
粒状体中のカルシウムとマグネシウムの重量比が既知で
めると、Ｍｇ２＋全考慮に入孔たＣａ２”の所望値が容
易に算出可能である。

作用：ミネラル化水の夷造に際し、Ｌａｎｇｅｌｉｅｒ指数り
、１．　（Ｊｏｕｃｎａｌ　−Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｗａ
ｔｅｒ　ＷｏｒｋｓＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ　、　Ｖｏ
ｌ　−８４＋　１６６７〜１６８０、安全指数Ｓ、１．
などが用いらｎていたが、前者は半理論式、後者は理論
的根拠金欠く実用式で、いずれもＣａ２＋実測値以上の
基準になるものでない。ただし、Ｃａ２＋の濃度全規制
しても、）ＩＯＣ）；、ｉ（＋などの濃度が規制さｎな
いと、腐食の面からも、味覚の面からも、不完全でめり
、注入されたＣＯ２により生ずるｋｌｃ　ｏ；によｊ）
　、　ＣａＣＯ３ｆ主体とする粒状体が、充分溶解され
た（ｒなわち、前記ｂＬ／ａをさらに減少しても実質的
にＣａ”＋濃度が増加しない程度に溶解させた）後、始
めて、好ましい結果が得られる。換言すルば、ＣＯ２、
水、ＣａＣＯ３を含む系で、注入したＣＯ２に対し、Ｃ
ａＣＯ３が実質的に平衡と見なさルるまで溶解した場合
、腐食が減じ、味覚が好適となる。

実施例：第１図において、純水は左端から供給され、ＣＯ□注入
位置（１）から、・ＣＯ２ガスを注入され、カルシウム
溶解塔（２）に送入される。カルシウム溶解塔（２）は
、石灰石・ドロマイトなどの粒状体が充填さルて２す、
ＣＯ２ヲ含だ水（解離により生じたＨ＋、ＨＣＯｉｙ含
む。）と接触して、Ｃａ２＋が溶出する。

溶解塔（２）で、Ｃａ２＋を浴出した処理済水は、Ｃａ
２＋サンプリング位置（３）で、サンプル水を分離した
後、必要に応じ、例えばｐｉ（測定位置（４）で、周知
ｐＨメーターで、ｐＨを測定し、測定値が所望値になる
ように、アルカリ剤注入位置（５）にひいてアルカリ剤
を注入する。

第１図（６）のＣａ”＋測定装置にはイオン電極法と称
されている装置ｆ使用することが可能である。この方法
は　Ｃａ２＋用イオン電極、すなわち、Ｃａ２＋に感応
して参照電極との間に、イオン濃度に応じた電位差を生
ずる電極を用いるものである。イオン電極としては、液
体膜電極が開発されており、すでに市販されているもの
（例えば、米国オリオン社製品）もあジ、ＪＩＳ　　Ｋ
　　０１２２−１９８１　　にも記載されている。イオ
ン電極法分析装置の構成の１例は、第２図に示すと２９
で、磁石攪拌＄Ｎ（＋υにて攪拌される検液容器（６）
中に、イオン電極（至）と参照成極１．１４とが浸漬さ
れてお９、両電極の電位差’ｔｔ位差計ｕｅで測定する
。温度計αＱは、ネルンストの式（例えば、ＪＩＳ　　
Ｋ　　０１２２−１９８１　　参照）に含まれる温度を
実測するためのものでおる。

測定方法としては、検量線を用いる直接電位差測定法が
簡単で便利である。例えば、前記米国オリオン社製液体
膜電極を用いた場合Ｃａ”＋濃度（ｐｐｍＣａＣＯＢと
して表示）と測定電位差（ｍｖ　）との間に第８図に例
示する直線相関関係がある。したがって、この方法によ
るときは、測定値の連続指示、記録、測定値を基にした
自動制御が極めて容易でめる０次に、前記ＮＡＮＡ（ＮＮ）を指示薬とするキレート滴
定法の一例全第４図に示すが、この方法は上記イオン電
極法を除いて、最も信頼性が高く、操作も簡単である。

第４図に示したものは、ｉｔ図のＣａ２＋測定装置（６
）に相当するものであるが、符号の混乱を避けるために
、２０〜２９の数字を用いて説明する。

第１図のＣａ２＋サンプリング位置（３）において、カ
ルシウム溶解処理済液の一部が抜取られ、ｐＨ自動調整
器シυで、３Ｆ　　ＫＯＨによりｐＨ値１８に調整さル
る。２個のりテーカ−４、＠は、切替使用され、指示薬
ｔ’Ｊ　Ａ　Ｎ　Ａ　ｆ添加後、約１０分間保持される
。保持時間が終ったサンプル水は、セル（至）に至る。

一方光源ＬＳ（タングステン電球）の光は、レンズ■に
より平行線になり、ガラスフィルター（至）を通り、セ
ル（至）全通過する。この光は、さらに絞り（至）を通
過して、光′電管＠（光電池でも良い）に照射さル、光
量に応じた電流がアンメーター（至）で観測さルる。ガ
ラスフィルター（至）の選択により、滴定終点後光量が
減るように、ま之、終点後光量が増すようにもできる。

滴定に使用したＥＤＴＡ前からＣａ２＋量を求め、Ｃａ
２＋量が所望値より大きい場合、ＣＯ２ガス注入量金減
じ、逆の場合に００２ガス注入量を増す。

このようにしてＣａ”“量の調整が行われるが、さらに
、必要な場合、第１図のｐＨ測定位置（４）でｐＨを測
定し、そのｌ１ｉｔ’に所望値にするように、アルカリ
剤、例えばＮａ０１（などを添加することが可能である
。

発明の効果：本発明は、純水に加えるミネラル成分を、Ｃａ２＋イオ
ンについて正確に調整し、必要に応じて、アルカリ剤に
よりｐｌ（調整を行うことが可能な構成になっており、
純水輸送システムの置か几でいる環境（例えば温度）に
応じ、最適のＣａ”濃度のミネラル水？作ることができ
る。さらに、ＣＯ２ガスを含む水と、含カルシウム粒状
体と全充分反応させることにより、製品ミネラル化水の
腐食性を減じ、飲料用として美味にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のミネラル化水の製造方法の具体的流れ
図の１例を示したものである。第２図は、第１図のＣａ２＋測定装置の一例として、液
体膜イオン電極を使用するイオン成極法装置の概略を示
したものである。第８図は、第２図のイオン電極法装置についての検を線
の一例を示したものである。第４図は、第１図のＣａ２＋測定装置の他側として、指
示薬としてＮＡＮＡ＝に使用するキレート滴定法の概略
を示したものである。（２）・・・カルシウム浴屏塔、（３）・・・Ｃａ”＋
サンプリング位置、（４）・・・ｐＨ測定位置、（５）
・・・アルカリ剤注入位置、（６）・・・Ｃａ”測定装
置、　（ロ）・・・磁石攪拌装置、　（至）・・・イオ
ン電極、　ＣＩ４・・・参照電極、　（至）・・・電位
差計、　（至）・・・セル、　（ロ）・・・光電管、　
（至）・・・アンペアメーター

Claims

【特許請求の範囲】１　純水にＣＯ＿２ガスを注入し、このＣＯ＿２を含ん
だ水を、炭酸カルシウム粒状体を主成分とする充填層を
有するカルシウム溶解塔に送入して、充分Ｃａ＾２＾＋
を溶出し、同塔での処理を終った水中のＣａ＾２＾＋を
測定し、測定値が所望値になるように、ＣＯ＿２ガス注
入量を制御する純水からミネラル化水の製造方法。２　充填層１ｍ＾３あたりの表面積がａｍ＾２の、炭酸
カルシウムを主成分とする粒状体１ｍ＾３について、１
ｍ＾３あたりｂｋｇのＣＯ＿２を含む水Ｌｍ＾３／ｈを
使用する場合、ｂＬ／ａの値が２０ｇ／ｍ＾２ｈ以下で
ある特許請求の範囲第１項に記載の製造方法。３　Ｃａ＾２＾＋の測定がＣａ＾２＾＋液体膜イオン電
極を用いたイオン電極方法により行われる特許請求の範
囲第１項または第２項に記載の製造方法。４　Ｃａ＾２＾＋の測定がＮＡＮＡ〔２−オキシ−１−
（２−オキシ−４−スルホ−１−ナフチルアゾ）−３−
ナフトエ酸〕を指示薬とするキレート滴定で行われる特
許請求の範囲第１項または第２項の製造方法。