KR100540908B1

KR100540908B1 - 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법.

Info

Publication number: KR100540908B1
Application number: KR1020040004897A
Authority: KR
Inventors: 하영락
Original assignee: 하영락
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2006-01-11
Also published as: KR20050077298A

Abstract

개시된 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법은 원료소금을 지하 심층수에 용해하여 염도 28 중량% 내지 30중량%의 함수를 생성하는 함수생성단계; 상기 함수를 적어도 하나의 여과기를 통하여 여과하는 함수여과단계; 상기 여과된 함수를 증발수단에 넣고 가열하여 소금을 재결정하는 재결정단계; 및 상기 소금을 탈수시키고 건조하는 탈수건조단계를 포함하여 구성된다.

이와 같은 구성의 함수생성단계는 오염되지 않고 미네랄이 풍부한 지하 심층수를 원료소금의 용해수로 사용하기 하기 때문에 미네랄이 풍부한 소금을 경제적으로 대량 생산할 수 있는 효과를 제공할 수 있다.

지하 심층수, 천일염, 가공염, 정제염, 재제염, 함수, 진공 증발관, 여과기

Description

지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법.{Method for producing refined salt with underground deep water}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법에 사용되는 장치의 구성도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법의 순서도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100... 용해/여과조 110... 제 1펌프

104... 제 1수송관 200... 여과수단

202... 여과필터 204... 제 2수송관

210... 제 2펌프 300... 증발수단

302... 유출밸브 304... 제 3수송관

310... 열매체유 공급부 320... 모터

322... 유출 스크루 400... 탈수/건조수단

500... 함수 510... 지하 심층수

512... 원료소금 514... 지하 심층수 공급호스

520... 재제소금

본 발명은 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 지하 심층수를 용해수로 하여 원료소금을 용해하고 이를 가열하여 재결정하는 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 소금이란 염화나트륨(NaCl)이 주성분인 짠맛이 나는 흰 결정을 말하며, 천일염(Bay Salt), 기계염(정제염: Purified salt), 재제조염(Refined slat), 가공염(Processed salt) 등 제조방법에 따라 그 종류가 다양하다.

천일염은 태양열, 바람 등 자연을 이용하여 해수를 저류지로 유입해 바닷물을 농축시키고, 그 농축한 함수를 증발시설에 넣어 제조한 소금이다. 천일염은 지중해, 홍해 연안국, 미국, 인도, 중국 등에서 생산되며, 우리나라(대한민국)에서는 서해와 남해에서 생산된다. 천일염의 염도는 일반적으로 90중량% 내외이고 색상은 백색과 투명색이 있다.

기계염은 정제염이라고도 하며 바닷물을 여과조에 담아 Na+ 이온과 Cl- 이온만을 전기분해하고 농축함수를 증발관에 넣어 수분을 증발시켜 이것을 원심분리기에 넣은 후 수분 0.01중량%로 건조기에서 완전 건조하여 제조한 소금을 말한다. 보통 염화나트륨의 순도를 99중량% 이상으로 높은 것으로서 마그네슘염이 제거되어 흡습성이 적고 백색을 띤다.

재제조염은 염의 이용가치를 높이기 위하여 원료소금을 용해하고, 탈수, 건조 등의 조작과정을 거쳐 다시 재결정화시켜 제조한 소금을 말하며 흔히 꽃소금이라고도 부른다. 보통 국내산 천일염 20중량%와 수입염 80중량%를 섞어 115°C로 18시간 동안 가열해서 생산되며 염도는 90중량% 이상으로 높다.

가공염은 원료소금을 볶음, 태움, 용융 등의 방법으로 그 원형을 변형한 소금 또는 식품첨가물을 가하여 가공한 소금을 말한다. 태움에 의한 가공염에는 구운 소금과 죽염 등으로 나눌 수 있다.

그러나, 천일염은 근래 심각한 해수 오염에 기인하여 중금속 등 인체에 유해한 불순물질이 많이 포함되어 식용으로 그대로 사용하기에는 문제점이 있고, 정제염 및 재제조염은 소금의 순도를 높이고 불순물이 제거되는 반면, 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca) 등의 인체에 꼭 필요한 미네랄(Mineral)이 거의 포함되어 있지 않아 건강에 관심이 높은 현대인의 요구에 부합하지 못하는 문제점이 있다.

또한, 가공염은 여러 가지 식품첨가물을 포함한 제조공정에 기인하여 제조단가가 상승하게 되므로, 특정 용도로 사용되는 경우 외에 일반적인 용도로 사용하기 위하여 대량으로 생산 공급하기에는 적절치 못한 문제점이 있다.

한편, 일반적으로 심층수란 해저 근처의 저층수(底層水)와 위쪽의 중층수(中層水) 사이에 있는 약 3000m의 두께를 가지는 수괴로서 표면해수로부터 약 200m이하의 해수를 말한다. 남극대륙 주변과 북대서양 북부에 있는 저온의 표층수(表層水)가 겨울에 냉각되었다가 심층까지 침강하여 형성되므로 저온(1~2°C), 고밀도의 성질을 가진다.

심층수는 해안 주변의 인근 표층수와 달리 인공 불순물 및 세균에 의해 오염 되지 않은 청정성과 영양물질 및 미네랄이 풍부한 부영양성의 특성을 가지며, 이러한 특성에 기인하여 심층수는, 당뇨병, 고혈압, 고지혈증, 간질환, 골다공증, 탈모 등의 의약분야, 건강음료, 생수, 식품의 발효, 건어물 등의 식품분야, 화장소, 피부질환, 아토피 등의 미용분야, 우유증산, 과실의 당도증가, 수산물 선도 유지 등의 농축산분야 등에 다양하게 활용되고 있다.

특히, 해양 심층수는 일정 염도를 유지하면서도 미네랄이 풍부하므로 해양 심층수를 증발하여 식용 소금을 제조하는 방법이 시도되고 있다. 그러나, 해양 심층수는 일본, 하와이등 연안 심해에는 풍부한 반면 우리나라(대한민국) 인근 근해에서는 해양 심층수가 발견되지 않는 문제점이 있다.

또한, 해양 심층수(염도 1.7중량%)를 농축 증발시켜 염도 90중량% ~ 94중량% 의 소금을 제조하는 경우 미네랄이 풍부한 소금을 얻을 수 있지만, 쓴맛이 나는 문제점과 생산을 위해 많은 시간과 에너지가 소모되어 경제성이 떨어지는 문제점이 있다.

이와 더불어, 최근 우리나라(대한민국) 서해안과 남해안 바다로부터 약 100m ~ 1Km 내외의 내륙 일대 지하(지하 약 800m ~ 1000m 내의 지층)에서 용출되는 지하수(이하 '지하 심층수'라 함)가 학계와 건강에 관심이 높은 일반인들의 주의를 끌고 있다.

아래 표 1은 지하 심층수와 해양 심층수의 성분을 분석한 표이며, 표 2는 지하 심층수와 해양 심층수의 특성별 차이를 분석한 표이다. 표 1 및 표 2를 참조하면, 지하 심층수는 다른 지하수와는 달리 해양 심층수와 유사한 성분으로 구성되며, 그 특성과 성분이 해양 심층수 보다 우수함을 알 수 있다.

	분석항목	지하 심층수(mg/L)	해양 심층수(mg/L)
주요원소	Na	6,710	10,000
	Ca	2,590	426
	Mg	921	1,330
	K	15.2	419
미량원소	Cu	0.01	0.173
	Zn	1.05	0.71
	Fe	0.01	0.281
	Mn	0.01	0.153

특 성	지하 심층수	해양 심층수
취 수 원	서해 및 남해안 일대 지하 약 800 ~ 1000m 지층	바다 수심 약 300m
청 정 성	세균 없음	세균 소량 존재
부영양성	풍부함	풍부함
물의 온도	20 ~ 75도	5 ~ 18도
미 네 랄	칼슘 > 마그네슘	칼슘 < 마그네슘
염도	1.6 ~ 1.9 중량%	1.7 중량% 이내

이에 따라서, 해양 심층수보다 특성 및 성분이 우수한 지하 심층수를 활용하려는 다양한 시도가 의약, 식품, 미용 및 농축산분야 등에서 모색되고 있다.

따라서, 상기한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법의 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방식이 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 지층 심층수를 용해수로 하는 개선된 소금 재제조 방식을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원료소금을 지하 심층수에 용해하여 염도 28중량% 내지 30 중량%의 함수를 생성하는 함수생성단계; 상기 함수를 적어도 하나의 여과기를 통하여 여과하는 함수여과단계; 상기 여과된 함수를 증발수단에 넣고 가열하여 소금을 재결정하는 재결정단계; 및 상기 소금을 탈수시키고 건조하는 탈수건조단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 지하 심층수는 대한민국 서해안과 남해안 바다로부터 약 100m ~ 1Km 내외의 내륙 일대 지하 800m ~ 1000m 이내의 지층에서 용출되는 지하수인 것이 바람직하다.

또한, 상기 증발수단은 평부솥 및 진공 증발관 중 어느 하나 인 것이 바람직하다.

또한, 상기 원료소금은 천일염, 재제염 또는 정제염 중 적어도 어느 하나 인 것이 바람직하다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법에 사용되는 장치의 구성도이다. 도면을 참조하면, 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법에 사용되는 장치는 용해/여과조(100), 여과수단(200), 증발수단(300) ,탈수/건조수단(400) 및 수송관(104,204,304), 펌프(110,210)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 용해/여과조(100)는 원료소금(512)을 지하 심층수(510)에 용해하여 함수(500)를 생성하는 용기이다. 용해/여과조(100)는 원료소금(512)이 지하 심층수(510)에 용해되는 과정에서 제 1차 여과작용이 일어날 수 있도록 용기 내부에 여과재(120)를 더 포함할 수 있다.

여기에서, 지하 심층수(510)는 대한민국 서해안과 남해안 바다로부터 약 100m ~ 1Km 내외의 내륙 일대 지하 약 800m ~ 1000m 이내의 지층에서 용출되는 지하수를 말하며, 저장탱크(도시되지 않음)에 취수되어 지하 심층수 공급호스(514)를 통하여 공급된다.

원료소금(512)은 미네랄은 풍부하지만 중금속 등을 함유하는 천일염과 소금의 순도는 높지만 미네랄이 거의 포함되지 않은 재제염/정제염 등을 일정비율로 조합하여 구성할 수 있다. 예를들면, 본 발명에 따라 지하 심층수(510)를 용해수로 하여 재제조된 소금의 미네랄의 함유량을 높이고 싶다면, 천일염의 비율을 높이고, 본 발명에 따라 지하 심층수를 용해수로 하여 재제조된 소금의 순도를 높이고 싶다면 재제염/정제염의 비율을 높일 수 있다.

용해/여과조(100)에 포함된 여과재(120)는 모래, 자갈, 석류석, 활성탄, 규조토, 안트라사이트 등의 입자 매체 및 여과포, 종이, 펠트, 스펀지 등의 섬유 형태의 조합으로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서 함수(500)는 염분을 포함하고 있으므로 부식에 강한 탄소를 포함하는 여과재(120)가 바람직하다.

여과재(120)는 원료소금(512)이 지하 심층수(510)에 용해된 함수(500)에 대하여 중력여과기(重力濾過器)로 작용할 수 있다.

상기 여과수단(200)은 용해/여과조(100)에 생성된 함수(500)를 제 2차적으로 여과하는 요소로서 적어도 하나 이상일 수 있다. 여과수단(200)은 함수를 여과하는 다수개의 필터(202)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

필터(202)는 5 미크론의 고밀도 폴리프로필렌(polypropylene)계로 제작되어 불순물을 제거하는 프리필터, 유기 합성물질을 흡착하는 활성탄 필터, 탄소의 불순물 흡착성을 이용한 카본필터, 선택적 여과기능을 가진 중공사막 필터 등 중 어느 하나이거나 그들의 조합으로 구성될 수 있다.

상기 증발수단(300)은 평부솥 및 진공 증발관으로 구성될 수 있으며 가열수단으로 열매체 공급부(310)를 더 포함하여 열매체유를 매개로하여 함수(500)의 재결정이 이루어지도록 하고, 재결정 작용으로 석출된 소금(520)의 유출을 조절하는 유출밸브(302)를 구비하는 것이 바람직하다.

평부솥은 바닥이 평평한 솥으로 많은 면적을 차지하므로, 넓은 작업환경이 제공되고, 본 발명에 따른 재제소금(520)의 대량 생산이 요구되는 경우에 적합하며, 진공 증발관은 저압으로 용액을 증발시키는 장치로서 저온으로도 함수(500)를 증발시킬 수 있으므로 평부솥의 경우보다 적은 공간에서 효율적으로 재결정 작업이 이루어질 수 있는 이점이 있다.

열매체유는 열매체유 공급부(310)로부터 열매체유 수송관(미도시)을 따라 순환하여 증발수단(300)으로 열이동을 매개하는 수단이므로, 산화 안정성 및 열안정성이 우수한 혼합 열매체유를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 탈수/건조수단(400)은 증발수단(300)에서 재결정 작용으로 생성된 소금의 수분을 제거하는 요소로서 원심력을 이용한 탈수기를 포함할 수 있다. 원심 탈수기를 이용할 경우 수분 제거율은 60중량% ~ 80중량%에 이르므로 자연탈수방법에 비하여 단시간 내에 탈수작업이 이루어질 수 있는 이점이 있다.

또한, 탈수/건조수단(400)은 탈수기를 통해 탈수된 소금을 최종적으로 건조 시키는 건조기를 더 포함할 수 있으며, 건조기는 열풍, 적외선, 고주파 중 어느 하나를 이용하여 구현될 수 있다.

상기 수송관(104,204,304)은 용해/여과조(100), 여과기(200), 증발수단(300) 및 탈수/건조수단(400)사이에 위치하여 함수(500) 및 재결정된 소금(520)의 이동로를 형성하는 통로로서 염분에 대해 항부식성을 가진 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 특히, 제 3수송관(304)은 증발수단(300)에서 재결정된 소금을 탈수/건조수단(400)으로 이송시키는 유출 스크루(322)와 유출 스크루(322)를 구동하는 모터(320)를 포함한다.

상기 펌프(110,210)는 제 1 수송관(104) 및 제 2수송관(204)에 포함되어 함수를 이동시키는 원동력을 제공하는 요소이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법의 순서도를 도시한 것이다. 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법은 함수생성단계(S100), 함수여과단계(S200), 재결정단계(S300) 및 탈수건조단계(S400)를 포함하여 이루어진다.

상기 함수생성단계(S100)는 원료소금(512)을 지하 심층수(510)에 용해하여 염도 28중량% 내지 30 중량%의 함수(500)를 생성하는 단계이다.

먼저, 용해/여과조(100)에 구비된 여과재(120)의 상면에 일정량의 원료소금(512)을 올려놓고, 원료소금(512)에 지하 심층수(510)를 뿌린다. 원료소금(512) 표면에 뿌려진 지하 심층수(510)는 원료소금(512)을 용해시켜 함수(500)를 생성한다. 생성된 함수(500)는 여과재(120)를 거쳐 용해/여과조(100) 저면에 떨어진다.

이 단계에서 지하 심층수(510)를 용해수로 활용함으로써, 오염되지 않은 미네랄을 함유하는 일정염도의 함수(500)가 생성되며, 동시에 여과재(120)를 통한 제 1차 여과작용을 거치게 되어 불순물이 제거된 함수(500)가 제조된다.

아래 표 3은 소금의 온도 변화에 따른 용해도의 변화를 나타낸다. 표 3을 참조하면, 소금은 온도의 변화에 따른 용해도가 매우 미약한 염류임을 나타낸다.

온도 (°C)	-10	-5	0	10	20	40	60	80	100	140	180
용해도(%)	33.4	34.33	35,79	35.8	36	36.6	37.3	38.4	39.42	42.1	44.9

퍼센트 농도는 용액 100g에 녹아 있는 용질의 g수이고 용해도는 일정한 온도에서 용매 100g에 최대 녹을 수 있는 용질의 g수이다. 따라서, 함수의 염분 농도를 28 중량% ~ 30 중량%로 생성하기 위하여 물의 온도는 80내지 150도 인 것이 바람직하다.

상기 함수여과단계(S200)는 용해/여과조(100)에 생성된 함수(500)를 제 2차적으로 여과하는 단계이다. 이를 위하여 용해/여과조(100) 하부에 연결된 제 1수송관(104)에 위치하는 펌프(110)를 구동하여 용해/여과조(100)로부터 제 1수송관(104)을 통하여 여과기(200)로 이송하며, 이송된 함수(500)는 여과기(200)에 포함된 복수개의 필터(202)를 거쳐 여과된다.

상기 재결정단계(S300)는 함수여과단계(S200)를 거친 함수(500)를 증발수단(300)에 넣고 가열하여 소금을 재결정하는 단계이다.

증발수단(300)으로 진공 증발관이 사용된 경우, 진공 증발관에 여과된 함수(500)가 일정량 모이면, 열매체유 공급부(310)를 구동하여 진공 증발관 주위를 둘러쌓고 있는 파이프를 통하여 열매체유를 순환시킨다.

열매체유를 통하여 전달된 열은 진공 증발관(300) 내부의 온도를 상승시켜, 진공 증발관 내부의 함수(500)로부터 수분이 증발토록 하여 재결정작용이 일어나도록 한다.

함수 염도 28중량% 일 때 결정이 일어나는 온도를 아래 표 4에 기술하였다. 표 4에 기술된 실험치는 함수(500)에 포함된 마그네슘 등 미네랄의 함유량에 따라 다소 차이가 있을 수 있다.

온 도	상 태
65°C	약간의 결정 상태가 나타남
68°C ~ 72°C	함수 표면에 결정상태가 나타남(10cm³)
74°C ~ 78°C	함수 표면의 40%에 결정 나타남
85°C ~ 88°C	함수 표면의 전체에 얇은 결정 나타남
94°C ~ 96°C	함수 표면의 전체에 두꺼운 결정상태가 나타남

따라서, 진공 증발관의 온도는 96도 이상으로 가열하는 것이 바람직하다.

진공 증발관에서 함수(500)가 열매체유를 통하여 전달된 열에 의하여 재결정 작용을 거쳐 소금(520)으로 생성되면, 모터(320)를 구동시켜 유출스크루(322)를 회전시킴과 동시에 유출밸브(302)를 개방한다. 이때 다수의 수분을 함유한 소금(520)은 유출밸브(302)를 통하여 유출스크루(322)를 따라서 탈수/건조기(400)로 이송된다.

상기 탈수건조단계(S400)는 진공 증발관에서 재결정된 소금(520)을 탈수시키고 건조하는 단계이다. 진공 증발관(300)에서 재결정된 소금(520)은 다수의 수분을 함유하고 있으므로, 탈수건조기(400)를 통하여 수분이 제거되며 최종적으로 소비자가 식용 등의 용도로 사용할 수 있는 소금으로 생성된다.

본 발명의 일실시예에 따라 생성된 소금과 원료소금(재제염)의 성분을 분석하여 보면 아래 표 5와 같다.

항목	재제염	본 발명의 일실시예에 따라 생성된 소금
마그네슘(mg/100g)	26.53	648.99
나트륨(mg/100g)	16039	14104.2
칼륨(mg/100g)	26.53	274.2
구리(mg/kg)	1.68	1.8282
망간(mg/kg)	0.09	1.5539
아연(mg/100g)	0.42	0.5484
칼슘(mg/100g)	8.84	740.40

표 5는 국가공인 환경,수질,식품위생분야 검사기관인 (주)영웅 환경생명연구원에 의뢰한 검사결과에 기인한 자료로서, 이를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따라 생성된 소금은 재제염보다 마그네슘이 24배, 칼륨이 10배, 칼슘이 83배 이상 함유되어 있어 미네랄이 풍부하므로, 중금속에 오염된 천일염, 미네랄(Mineral)이 부족한 정제염/재제조염 및 경제성이 떨어지는 가공염을 대체할 수 있는 새로운 식용 소금으로 활용될 수 있다.

상술한 바와 같이 원료소금을 지하 심층수에 용해하여 염도 28중량% 내지 30 중량%의 함수를 생성하는 함수생성단계; 상기 함수를 적어도 하나의 여과기를 통하여 여과하는 함수여과단계; 상기 여과된 함수를 증발수단에 넣고 가열하여 소금을 재결정하는 재결정단계; 및 상기 소금을 탈수시키고 건조하는 탈수건조단계를 포함하여 구성된 본 발명의 지층 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법은, 지층 심층수를 용해수로 하는 개선된 소금 재제조 방법을 제공함으로서, 오염되지 않고 미네랄을 풍부하게 함유하는 소금을 경제적으로 제공하는 효과가 있다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims

원료소금을 대한민국 서해안과 남해안 바다로부터 100m ~ 1Km 내외의 내륙 일대 지하 800m ~ 1000m 이내의 지층에서 용출되는 지하 심층수에 용해하여 염도 28 중량% 내지 30 중량%의 함수를 생성하는 함수생성단계;

상기 함수를 적어도 하나의 여과기를 통하여 여과하는 함수여과단계;

상기 여과된 함수를 증발수단에 넣고 가열하여 소금을 재결정하는 재결정단계; 및

상기 소금을 탈수시키고 건조하는 탈수건조단계를 포함하는 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 증발수단은 평부솥 및 진공 증발관 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 원료소금은 천일염, 재제염 또는 정제염 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 지하 심층수를 용해수로 하는 소금 재제조 방법.