이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 원수를 나노막을 이용하여 여과할 때 배출되는 배출수 전량을 나노막 여과 시스템 내로 연속적으로 순환시키는 나노막 여과단계; 상기 나노막 여과단계를 거친 나노막 여과수를 역삼투막을 이용하여 여과시키는 역삼투막 여과단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 나노막 및 역삼투막 여과를 이용한 원수보다 미네랄 함량이 높은 천연 미네랄수의 제조방법에 관한 것이다. 상기 역삼투막 여과단계를 거친 배출수를 음이온교환장치에 통과시키는 단계를 포함시키면 더욱 바람직하다. 또한 이렇게 제조된 천연 미네랄수를 주조용수로 사용하여 미네랄 조성이 우수한 주류를 제조하는 방법도 제공한다. 주류에 사용되는 기존의 주조용수를 일부 또는 전부 대체하여 사용하면 되기 때문에 기존 공정에 그대로 적용할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 희석식 소주나 증류식 소주에 적용할 경우, 미네랄 조성이 우수한 소주 제품을 용이하게 생산할 수 있다. 다른 주류 제품에 비해서 소주류는 알코올과 물을 주성분으로 하고 있어서, 다른 원료 성분이나 첨가물의 함량이 상대적으로 낮기 때문에, 제품의 미네랄 함량이 제품의 맛과 기능에 큰 영향을 미치게 된다. 이런 측면에서, 소주류에 본 발명의 천연 미네랄수를 적용하는 것이 큰 장점이 되게 되는 것이다. 주류 이외에 다른 음료 제품에도, 주류 제조와 마찬가지로 제품 제조에 사용되는 용수(用水)의 일부 또는 전부를 본 발명의 천연 미네랄수로 대체하여 사용하는 방법으로 쉽게 적용할 수 있다.
본 발명의 상기 나노막 여과단계에서의 나노막 여과는 여과율 20 내지 80%, 막투과속도 10.0 내지 50.0ℓ/㎡/hr 조건에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 여과율은 투입수에 대한 여과수의 백분율(여과수/투입수*100)로 정의될 수 있다.
본 발명의 상기 역삼투막 여과단계에서의 역삼투막 여과는 여과율 20 내지 80%, 막투과속도 10.0 내지 50.0ℓ/㎡/hr 조건에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 상기 여과율은 투입수에 대한 여과수의 백분율(여과수/투입수*100)로 정의될 수 있다.
또한, 본 발명의 제조방법에 의하여 제조된 상기 천연 미네랄수는 원수보다 미네랄 함량이 높거나, 경도 및 KI가 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제조방법에 의해 제조되어 원수보다 미네랄 함량이 높은 것을 특징으로 하는 천연 미네랄수에 관한 것이다.
이하 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명은 원수를 나노막을 이용하여 여과할 때 배출되는 배출수 전량을 나노막 여과 시스템 내로 연속적으로 순환시키는 나노막 여과단계; 상기 나노막 여과단계를 거친 나노막 여과수를 역삼투막을 이용하여 여과시키는 역삼투막 여과단계; 상기 역삼투막 여과단계를 거친 배출수를 음이온교환장치에 통과시키는 단계를 포함하여 이루어진 원수보다 미네랄 함량이 높은 천연 미네랄수의 제조방법(도2)에 관한 것이다.
본 발명의 상기 나노막 여과단계에서는 원수를 나노막을 이용하여 여과할 때 배출되는 배출수 전량을 나노막 여과 시스템 내로 연속적으로 순환시켜 나노막 표면에서의 이온농도를 증가시켜주면 나노막에 대한 양이온의 용해도가 증가하여 양이온의 투과율이 높아지게 되고 이에 따라 나노막 여과수의 미네랄(양이온) 함량을 최대한 높이면서도 인체 건강에 바람직하지 않은 음이온 함량은 최대한 억제할 수 있게 되는 것이다.
상기 나노 여과막은 공극 크기에 의하여 한외여과막과 역삼투막의 중간적인 성질을 가지며, 음이온 외에 바이러스, 유기물, 중금속 등도 함께 분리 여과할 수 있다. 나노막 여과는 정밀여과나 한외여과와는 달리 분리원리가 공극 크기 차에 의한 체 거름(sieve) 효과 외에도 막의 표면전하와 원수의 이온전하와의 상호 반응이 함께 일어난다는 점에서 차이가 있다.
상기 나노막 여과단계를 거친 나노막 여과수는 역삼투여과막을 이용하여 다시 한번 여과하는 과정을 거치며, 상기 역삼투막 여과시의 여과비율(여과수/투입수)의 조절을 통하여 배출수(농축수)의 미네랄 함량을 원하는 수준으로 임의로 조절 가능하게 되는 것이다.
상기 역삼투막 여과단계를 거친 배출수는 최종적으로 음이온교환장치를 통과시켜 미량으로 존재하는 인체 건강에 유익하지 않은 잔존 음이온을 제거하고 경도 및 KI를 원수보다 높이게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 상기 원수는 나노막 여과단계에 공급되기 전에 원수의 종류에 따라 모래여과 단계나 활성탄여과 단계 및 한외여과막 여과 단계 중의 하나 이상의 단계를 거쳐서 전처리될 수 있음은 자명하다.
또한, 본 발명을 적용함에 있어서, 상기 공정단계 사이에 자외선 소독 또는 오존 살균 장치를 설치하여 추가적인 미생물 제거를 수행할 수도 있다. 또한 필요한 용수(用水)의 생산 일정에 따라, 일정 시간 운전한 뒤 운전이 종료되는 시점에서 나노막여과 과정에서 순환되고 있던 배출수를 제거하여 주는 것은 막처리에 있어서 일반적으로 수행되고 있는 방법이다.
이하, 본 발명의 구성을 바람직한 실시예를 통하여 보다 상세히 설명할 것이나, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 예시하기 위한 것으로서 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 오직 특허청구범위에 기재된 바에 의해 한정되어야 할 것이다.
<실시예 1: 나노막 여과수의 제조>
원수를 나노막을 이용하여 여과할 때 배출되는 배출수 전량을 나노막 여과 시스템 내로 연속적으로 순환시키면서 나노막 여과수를 제조하였다. 이때, 여과율(여과수/투입수*100)은 50%, 막투과속도는 20.0ℓ/㎡/hr 조건에서 나노막 여과를 수행하였다. 상기와 같이 나노막 여과단계를 거쳐 생성된 나노막 여과수의 미네랄 함량은 표 1과 같았다.
[표 1] 나노막 여과수의 미네랄 함량 (단위: ㎎/ℓ)
구 분 |
K+ |
Na+ |
Mg2 + |
Ca2 + |
SO4 2 - |
원 수 |
1.4 |
5.3 |
2.1 |
10.0 |
26.8 |
나노막 여과수 |
1.3 |
4.9 |
1.8 |
8.4 |
0.2 |
<실시예 2: 천연 미네랄수의 제조>
상기 실시예 1에서 생성된 나노막 여과수를 역삼투여과막을 이용하여 여과율을 25%, 50%, 75% 수준으로 각각 달리하여 다시 한번 여과하는 과정을 거쳐 배출수(농축수)를 제조하였다. 여과 시 막투과속도를 10.0ℓ/㎡/hr 조건에서 역삼투막 여과를 수행하였다. 상기와 같이 역삼투막 여과단계를 거쳐 생성된 배출수의 미네랄 함량, KI, 경도는 표 2와 같았다.
여기서, KI 및 경도는 다음의 수식에 의하여 산출되었다.
KI = Ca - 0.87Na (Ca와 Na의 단위는 ㎎/ℓ)
경도 = (칼슘농도× 50)/20 + (마그네슘농도× 50)/12
[표 2] 나노막 여과단계 및 역삼투막 여과단계를 거친 배출수의 특성 (단위: ㎎/ℓ)
구 분 |
K+ |
Na+ |
Mg2 + |
Ca2 + |
SO4 2 - |
KI |
경도 |
원 수 |
1.4 |
5.3 |
2.1 |
10.0 |
26.8 |
5.4 |
34 |
나노막 여과수 |
1.3 |
4.9 |
1.8 |
8.4 |
0.2 |
4.1 |
29 |
역삼투막 배출수 (농축수) |
여과율 25% |
1.6 |
5.5 |
2.7 |
10.3 |
0.2 |
5.5 |
37 |
여과율 50% |
2.0 |
6.8 |
3.8 |
12.7 |
0.3 |
6.8 |
48 |
여과율 75% |
2.5 |
8.2 |
4.6 |
14.8 |
0.5 |
7.7 |
56 |
상기 표 2에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 나노막 여과단계 및 역삼투막 여과단계를 거쳐 생성된 배출수는 원수에 비해 미네랄 함량이 월등히 높고, 건강에 좋은 물의 지표인 KI도 높으며, 경도 또한 높은 천연 미네랄수인 것을 확인할 수 있었다.
또한 상기 역삼투막 여과시의 여과비율(여과수/투입수)의 조절을 통하여 배출수(농축수)의 미네랄 함량을 원하는 수준으로 임의로 조절 가능함을 확인할 수 있었다.
<실시예 3: 천연 미네랄수를 이용한 희석식 소주의 제조>
(1) 1차 할수
95% 알콜 농도의 희석식 소주 주정에 주조용수와 실시예 1 및 2와 같이 제조된 천연 미네랄수를 2:1의 비율로 45% 알콜 농도가 되도록 가하였다.
(2) 탈취 및 여과
단계 (1)에서 얻은 희석 주정에 분말활성탄을 가하고 교반하여 탈취한 후 규조토를 통과시켜 여과하였다.
(3) 블렌딩
단계 (2)에서 얻은 탈취 주정에 당류 및 산류 등의 첨가물을 가하고 블렌딩 하였다.
(4) 2차 할수
단계 (3)에서 얻은 블렌딩 원액에 다시 주조용수와 천연 미네랄수를 3:1의 비율로 21% 알콜 농도가 되도록 가하였다.
(5) 후탈취
단계 (4)에서 얻은 2차 할수 원액에 분말활성탄을 가하고 교반하였다.
(6) 여과
단계 (5)에서 얻은 후탈취 소주를 규조토에 통과시켜 여과하였다.
(7) 병입
단계 (6)에서 얻은 후탈취 소주를 병입 하였다.
<실시예 4: 천연 미네랄수를 이용한 증류식 소주의 제조>
(1) 숙성 원액의 탈취 및 여과
숙성 원액(진로 주식회사)에 분말활성탄을 가하고 교반하여 탈취한 후 규조토를 통과시켜 여과하였다.
(2) 블렌딩
단계 (1)에서 얻은 탈취 숙성 원액에 당류 및 산류 등의 첨가물을 가하고 블렌딩 하였다.
(3) 할수
단계 (2)에서 얻은 블렌딩 원액에 주조용수와 천연 미네랄수를 3:1의 비율로 25% 알콜 농도가 되도록 가하였다.
(4) 탈취
단계 (3)에서 얻은 할수 원액에 분말활성탄을 가하고 교반하였다.
(5) 여과
단계 (4)에서 얻은 후탈취 소주를 규조토에 통과시켜 여과하였다.
(6) 병입
단계 (5)에서 얻은 후탈취 소주를 병입 하였다.
<비교예 1: 기존 희석식 소주의 제조>
실시예 3에서 (1) 1차 할수 공정과 (4) 2차 할수 공정에서 천연 미네랄수 대신에 주조용수 만을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일하게 실시하여 기존 방법에 따른 희석식 소주를 제조하였다.
<비교예 2: 기존 증류식 소주의 제조>
실시예 4에서 (3) 할수 공정에서 천연 미네랄수 대신에 주조용수 만을 사용하는 것을 제외하고는 실시예 4와 동일하게 실시하여 기존 방법에 따른 증류식 소주를 제조하였다.
<시험예 1: 본 발명의 희석식 소주와 기존 희석식 소주의 관능검사>
실시예 3에서 제조된 본 발명의 희석식 소주와 비교예 1에서 제조된 기존의 희석식 소주에 대하여 부드러움, 이미취, 깨끗함 및 종합미의 관능검사를 실시하였다. 관능검사의 평가기준으로는 매우 우수함(5점), 우수함(4점), 보통(3점), 약간 나쁨(2점) 및 매우 나쁨(1점)으로 구분하였다.
그 결과는 표 3과 같다.
[표 3] 본 발명의 희석식 소주와 기존 희석식 소주의 관능검사 결과
구 분 |
기존 희석식 소주 (비교예 1) |
본 발명의 희석식 소주 (실시예 3) |
부드러움 |
3.6 |
4.5 |
이미취 |
3.9 |
4.0 |
깨끗함 |
3.4 |
4.0 |
종합미 |
3.6 |
4.2 |
표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 희석식 소주가 기존의 희석식 소주에 비해 부드러움과 맛이 우수하고 전체적인 선호도를 나타내는 종합미에서도 우수하다.
<시험예 2: 본 발명의 증류식 소주와 기존 증류식 소주의 관능검사>
실시예 4에서 제조된 본 발명의 증류식 소주와 비교예 2에서 제조된 기존의 증류식 소주에 대하여 시험예 1에서와 동일한 방법으로 향, 부드러움, 이미취, 깨끗함 및 종합미의 관능검사를 실시하였다.
그 결과는 표 4와 같다.
[표 4] 본 발명의 증류식 소주와 기존 증류식 소주의 관능검사 결과
구 분 |
기존 증류식 소주 (비교예 2) |
본 발명의 증류식 소주 (실시예 4) |
향 |
3.9 |
4.2 |
부드러움 |
3.8 |
4.6 |
이미취 |
3.3 |
3.5 |
깨끗함 |
3.4 |
3.9 |
종합미 |
3.6 |
4.2 |
표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 증류식 소주가 기존의 증류식 소주에 비해 향, 부드러움, 이미취 및 깨끗함에 있어서 우수하고 전체적인 선호도를 나타내는 종합미에서도 우수하다.