KR20030012055A - 소금 제조 방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소금 제조 방법에 있어서, 특히 공정이 간단하고 깨끗하면서 천연 미네랄 함유와 인체에 이로운 마늘을 농축할 수 있도록 농축설비를 이용한 마늘 소금 제조 방법에 관한 것으로, 소정 수심에서 채취된 해수를 여과시켜 연수(softened water)를 추출하고, 상기 추출된 연수를 각 4회 저장과 순환을 통해 고농도로 농축하고, 그 얻어진 농축해수와 마늘을 혼합하여 80℃에서 10시간동안 농축하고, 그 얻어진 마늘함수로부터 소금입자를 포집하여 건조하는 단계로 이루어지는 소금 제조 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.

Description

소금 제조 방법 및 그를 위한 장치{salt manufacturing method, and apparatus for the same}

본 발명은 소금 제조에 관한 것으로, 특히 공정이 간단하고 깨끗하면서 천연 미네랄 함유와 인체에 이로운 마늘을 농축할 수 있도록 농축설비를 이용한 마늘 소금 제조 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.

일반적으로 종래에는 태양열을 이용하여 소금을 제조하거나, 보다 고차원으로는 이온교환방식을 이용하여 소금을 제조하였다.

도 1은 태양열을 이용하는 종래의 천일염 제조 공정을 나타낸 도면으로, 종래의 천일염은 해수를 저수지에 저장해 두었다가, 증발지에서 태양열에 의해 수분을 많은 시간동안 증발시키고, 다시 결정지에서 소금 결정을 얻는 방법으로 제조되었다.

상기의 종래 천일염 제조 공정은 넓은 면적이 필요하며, 농축해수(함수)를 생산하는데 걸리는 시간이 많이 소요된다(약 40일에서 50일이 소요)는 문제점이 있었다. 또한 주변 환경 조건에 영향을 많이 받으며, 특히 그 주변 환경 조건에 의해 품질이 저하되는 문제가 있었다. 그 예로써, 오염물질에 노출되어 있어서 그 오염물질의 유입으로 인해 불량한 소금이 제조되는 경우가 자주 발생하며, 우기 시에는 생산이 곤란하여 생산성이 떨어지는 경우가 많았다.

이러한 천일염은 불순물이 많이 함유되어 있어서 이를 정제해야만 비로소 식염으로 사용할 수 있다.

또한 종래에는 이온교환 방식에 의해 소금을 제조하는 방법이 있었다.

도 2는 종래의 이온교환식 소금 제조 공정을 나타낸 도면으로, 이 방법은 이온교환막을 사용하여 해수에 녹아 있는 철분, 납, 구리 등의 금속이온을 전기적으로 분리, 제거하여 고순도의 소금을 생산한다.

그러나 금속이온을 제거하는 과정에서, 전기적으로 대전되어 있는 이온은 제거할 수 있으나 대전되어 있지 않은 미생물이나 입자들은 제거할 수 없는 단점이 있다.

특히 이온교환식 소금 제조 공정은, 그 소금 제조를 위한 설비 가격이 고가이기 때문에, 설비투자비가 많이 소요된다. 또한 그 설비를 운용하는데 소모되는 전력이 많다는 단점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 보다 공정이 간단하면서 보다 짧은 시간에 보다 깨끗한 소금을 다량 생산하는데 적당한 소금 제조 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소금 제조 방법의 특징은, 소정 수심에서 채취된 해수를 여과시켜 연수(softened water)를 추출하는 제1 단계와; 상기 추출된 연수를, 각 4회 저장과 순환을 통해, 고농도로 농축하는 제2 단계와; 상기 제2 단계를 통해 얻어진 농축해수와 마늘을 혼합하여, 80℃에서 10시간동안 농축하는 제3 단계와; 상기 제3 단계를 통해 얻어진 마늘함수로부터 소금입자를 포집하여 건조하는 제4 단계로 이루어진다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 소금 제조 장치의 특징은, 채취한 해수를 여과하는 여과기와; 상기 여과기에서 여과된 해수를 농축하는 해수농축기와; 상기 해부농축기에서 농축된 농축해수와 마늘을 소정 비율로 혼합한 마늘함수로부터 소금입자를 포집하는 분무기/집진기와; 상기 분무기/집진기에서 포집된 소금입자의 수분을 건조하는 건조기로 구성된다.

바람직하게는 상기 해수농축기가, 증기를 공급하는 보일러와, 상기 보일러로부터 증기를 공급받아 열 교환 후 80℃의 가온 응축수를 배출하는 공기예열기와,상기 가온 응축수를 열원으로 사용하여, 상기 여과기에서 여과된 해수를 증기로 증발시키는 증발기와, 상기 증발기에서 제공되는 증기를 저염도의 증류수와 고염도의 농축해수로 분리 배출시키는 응축기와, 상기 응축기로부터 배출되는 농축해수의 일부를 입력으로 하여 상기 여과기에서 여과된 해수와 함께 그 입력된 농축해수를 상기 응축기로 공급하기 위한 에젝터 펌프로 구성된다.

특히 상기 에젝터 펌프는, 상기 응축기로부터 배출되는 농축해수의 일부와, 이전에 상기 응축기로부터 배출되어 미리 저장되어 있던 농축해수를 함께 상기 응축기로 재공급하며, 상기 응축기 내부의 불응축된 증기를 펌핑작용으로써 제거하여 상기 응축기 내부를 700mmHg의 진공도로 유지시키도록 해준다.

도 1은 종래의 천일염 제조 공정을 나타낸 도면.

도 2는 종래의 이온교환식 소금 제조 공정을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 해수농축식 소금 제조 공정을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명의 해수농축식 소금 제조 공정을 위한 전체 공정 설비를 나타낸 도면.

도 5는 본 발명의 소금 제조 공정에 사용되는 해수농축설비의 상세도.

도 6은 본 발명의 소금 제조 공정에 사용되는 분무설비의 구조를 나타낸 도면.

이하 본 발명에 따른 소금 제조 방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

일반적으로 소금(NaCl)은 인체에서 체액의 삼투압을 조정하고 산염기 평형에 관여하며, 신경자극 전달 물질일 뿐 아니라 소화액을 구성하는 중요성분이며, 식품의 맛을 내는 조미료이다.

또한 마늘은 몸을 덥게 하는 작용이 있어 성욕증진 강정효과제로 사용되어 왔는데, 이는 마늘 중의 유효성분인 아리신류가 서서히 체내에 흡수되어 전신을 순환하면서 각 세포에 활력을 주는데서 기인한다. 그리고 마늘의 또다른 약리작용은 혈액응고를 막아주는 작용과 유화, 살균작용이 있어 소화기 계통의 전염병을 예방하는 기능이 있다.

본 발명은 상기와 같이 이로운 마늘을 함유한 소금을 빠른 시간에 다량 생산하는데 적당하도록 한 것으로, 이하에서 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 해수농축식 소금 제조 공정을 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 해수농축식 소금 제조 공정을 위한 전체 공정 설비를 나타낸 도면이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 소금 제조 공정은 취수공정, 여과공정, 해수농축공정, 분무/집진공정, 건조공정, 포장공정으로 나뉜다.

먼저 취수공정(intaking)은 청정지역의 수심 2미터 지점에서 해수를 취수한다. 이 때의 취수되는 해수의 탁도는 0.7ppm에서 0.9ppm까지 정도이다.

취수공정에서 취수된 해수는 원수 저장조(10)에 저장된 후 소금으로 제조될 계획량에 따라 공급된다.

다음 여과공정(filtering)은 모래를 사용한 제1 여과공정과 활성탄을 사용한 제2 여과공정으로 나뉜다. 먼저 제1 여과공정은 모래 여과과정(sand filtering)으로, 모래필터(sand filter)(21)를 사용한다. 제1 여과공정은 원수 저장조(10)로부터 공급되는 해수에서 현탁물 및 탁도성분을 제거하여 탁도 0.2ppm의 해수로 만드는 공정이다. 그리고 제2 여과공정은 활성탄 흡착 여과과정(activated carbon filtering)으로, 활성탄 필터(activated carbon filter)(22)를 사용한다. 제2 여과공정은 제1 여과공정에서 만들어진 탁도 0.2ppm의 해수에서 유해물질 및 중금속을 제거하여 연수(softened water)를 만드는 공정이다.

다음에는 해수농축공정(brine concentrating)을 거친다. 여기서 해수농축공정은 상기의 여과공정에서 만들어진 연수를 고농축의 해수함수로 만드는 과정이다.

해수농축공정에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

여과공정을 거친 연수는 해수농도(=염도) 3.5%이다. 그 해수농도 3.5%의 연수를 1차 농축하여 해수농도 4.9%의 1차 농축해수로 만든 후 그 1차 농축해수를 제1 농축 저장조에 저장한다. 다음 상기 제1 농축 저장조에 저장된 1차 농축해수를 고농도로 재농축시키기 위해 4회 재순환시킨다. 결국 해수농도 16%의 고농축해수가 생산된다. 즉 도 5를 통해 보다 상세히 설명될 해수농축기는 바다에서 취수된 해수 1kg에서 166g의 소금(NaCl)을 얻을 수 있도록 해준다.

도 5는 본 발명의 소금 제조 공정에 사용되는 해수농축설비의 상세도이다.

에젝터 펌프(ejector pump)(31)는 상기 여과기(20)에서 여과된 연수와 응축기(condenser)(32)로부터 배출되는 농축해수의 일부를 다시 응축기(32)에 공급한다.

에젝터 펌프(31)에 의해 공급된 해수는 냉각된 해수이며, 그 냉각된 해수는 내부온도 55.4℃의 응축기 상단부에 장착된 열교환기를 통과하면서 51℃로 가온된다.

상기 51℃로 가온된 응축기(32)의 배출해수는 증발기(33)로 공급된다. 증발기(33)는 공기예열기(34)로부터 배출되는 80℃의 가온 응축수를 열원으로 사용하여 응축기(32)로부터 입력되는 배출해수(51℃)를 증발시킨다. 여기서 공기예열기(34)는 보일러로부터 증기를 공급받아 열 교환 후 80℃의 가온 응축수를 배출한다.

특히 증발기(33)로 유입된 51℃의 해수는 증발온도 약 45∼60℃ 사이에서 증기로 증발을 시작한다. 여기서 유입된 51℃의 해수가 증발온도 약 45∼60℃ 사이에서 증발이 가능한 것은 에젝터 펌프(31)의 펌핑작용으로 인해 내부 기압이 낮아지기 때문으로, 에젝터 펌프(31)는 응축기(32) 내부의 불응축된 증기를 제거하여 응축기(32) 내부가 700mmHg의 진공도를 유지토록 해준다.

증발기(33)에서 생성된 증기는 응축기(32) 내부에 정제를 위해 장착된 그물코 분리기(Mesh separator)(35)를 통과한다. 이때 증기 속에 함유된 염분은 중력에 의해 분리되며, 그 분리된 염분을 포함한 농축해수는 제1 농축 저장조에 저장된다. 반면에 순수증기는 응축기(32) 상단부의 열교환기를 통과하면서 증류수로 전환되어 증류수 탱크(36)로 보내진다. 이때 응축기(32) 상단부의 열교환기로는 에젝터 펌프(31)로부터 공급되는 냉각 해수가 통과하고 있으므로, 열교환기를 통과하는 순수증기의 증류수로의 전환이 가능하다.

결국 제1 농축 저장조의 용량만큼 1차 농축해수(해수농도 4.9%)가 생산된다. 이후에 고농축해수의 생산을 위해 2차 농축 순환과정을 거친다.

2차 농축 순환과정에 대해 상세히 설명하면, 에젝터 펌프(31)는 제1 농축 저장조에 저장된 1차 농축해수와 상기 응축기(32)로부터 배출되는 농축해수의 일부를 다시 응축기(32)에 공급한다.

에젝터 펌프(31)에 의해 공급된 해수는 냉각된 해수이며, 그 냉각된 해수는 내부온도 55.4℃의 응축기(32) 상단부에 장착된 열교환기를 통과하면서 51℃로 가온된다.

상기 51℃로 가온된 응축기(32)의 배출해수는 증발기(33)로 공급된다. 증발기(33)는 공기예열기(34)로부터 배출되는 80℃의 응축수를 열원으로 사용하여 응축기(32)로부터 입력되는 배출해수(51℃)를 증발시킨다.

특히 증발기(33)로 유입된 51℃의 해수는, 에젝터 펌프(31)가 응축기(32) 내부의 불응축된 증기를 제거하여 응축기(32) 내부를 700mmHg의 진공도가 되도록 유지해주기 때문에, 증발온도 약 45∼60℃ 사이에서 증기로 증발을 시작한다.

증발기(33)에서 생성된 증기는 응축기(32) 내부에 정제를 위해 장착된 그물코 분리기(Mesh separator)(35)를 통과한다. 이때 증기 속에 함유된 염분은 중력에 의해 분리되며, 그 분리된 염분을 포함한 농축해수는 제2 농축 저장조에 저장된다. 반면에 순수증기는 응축기 상단부의 열교환기를 통과하면서 증류수로 전환되어 바닷가로 배출된다. 이때 순수증기가 전환된 증류수는 염기를 많이 함유하고 있으므로 잡용수 및 식수로 사용하지 않으며, 이후의 농축과정에서도 동일하다.

결국 제2 농축 저장조의 용량만큼 2차 농축해수(해수농도 8.3%)가 생산된다.

여기서 최초 유입된 해수 60톤이었다면, 1차 농축해수는 50톤이 생산되고, 2차 농축해수는 32톤 생산된다.

이후에도 고농축해수의 생산을 위해 3차 농축 순환과정을 통해 25톤의 3차 농축해수(해수농도 11.3%)가 생산되며, 4차 농축 순환과정을 통해 18톤의 4차 농축해수(해수농도 14.4%)가 생산된다. 이러한 3차 및 4차 농축 순환과정은 2차 농축 순환과정과 동일하며, 단지 에젝터 펌프(31)에 의해 응축기(32)로 공급되는 농축해수가 2차 농축해수 및 3차 농축해수라는 것만 다르다.

상기한 4차의 해수농축과정을 통해 생산된 고농축 해수는 마늘과 8:2 비율로 혼합된 후에 80℃에서 10시간동안 농축되는 마늘농축공정을 거친다. 그 결과 고농축의 마늘함수가 만들어진다. 본 발명에서는 4차 농축과정을 통해 생산된 고농축 해수가 마늘과 혼합되는 마늘함수 생산과정을 중심으로 설명하였으나, 고농축 해수와 혼합되는 재료로는 후추, 깨, 참기름, 한약재 등 여러 가지가 가능하다.

다음 분무/집진공정은, 송풍기에서 공급되는 압축공기를 공기예열기(air preheater)에서 100℃로 가온한 후에 벤투리관으로 공급하여, 베르누이 법칙에 의해 상기 마늘농축과정에서 만들어진 마늘함수를 빨아올린 후, 그 빨아올려진 마늘함수를 빠른 압축공기에 비산시켜 수분이 증발되도록 함으로써 소금입자만을 포집하는 과정이다.

도 6은 본 발명의 소금 제조 공정에 사용되는 분무설비의 구조를 나타낸 도면으로, 도 6을 참조하여 마늘함수로부터 소금입자를 포집하는 과정을 보다 상세히 설명한다.

상기 마늘농축공정에서 생산된 마늘함수는 마늘함수 저장조(40)에 저장된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 그 마늘함수 저장조(40)와 분무기(atomizer)(50)는 분무용 노즐로 연결된 구조를 갖는다.

본 발명의 분무기(50)는 베르누이 법칙의 원리를 이용한 벤투리관(venturi tube)을 사용하며, 공기 블리이드(air bleed)를 더 사용한다. 베르누이 법칙은 유체의 속도가 빨라지면 압력이 낮아지고 유체의 속도가 느려지면 압력이 높아진다는 원리이다. 공기 블리이드는 마늘함수 저장조(40)의 마늘함수를 적은 부압으로 빨아 올려주는 역할과, 빨아 올려진 마늘함수의 안개화 작용을 돕는다.

마늘함수는 벤투리관(venturi tube)으로 빨아 올려지는데, 도 6을 참조하여설명하면, 벤투리관의 시작부분(A)에서 끝부분(C)으로 압축공기를 보내면, 벤투리관의 좁아지는 중간부분(B)에서는 그 압축공기의 속도가 빨라지면서 그 중간부분(B)의 압력이 낮아져 진공도가 높아진다. 마늘함수 저장조(40)에 연결된 분무용 노즐이 그 벤투리관의 좁아진 중간부분(B)과 연결되어 있어서, 벤투리관측에 위치한 분무용 노즐의 홀(hole)의 압력도 낮아진다. 따라서 마늘함수 저장조(40)에 저장된 마늘함수가 벤투리관의 좁아지는 중간부분(B)으로 유입된다.

특히 마늘함수 저장조(40)의 일부 표면(D)에는 대기압이 작용하고 있으므로, 압력이 낮아진 분무용 노즐의 홀(hole)쪽으로 마늘함수를 밀어 올리는데 압력을 제공한다.

벤투리관의 좁아지는 중간부분(B)으로 유입된 마늘함수는 속도가 빠른 압축공기 때문에 비산되어 수분이 증발된다. 결국 벤투리관의 끝부분(C)에서는 소금입자를 포함한 공기가 발생된다.

그 소금입자를 포함한 공기는 집진기(60)로 유입된다.

집진기(60)의 입구측에는 공기 흐름을 균일하게 분산시키기 위한 정류판이 장착되며, 마늘소금입자를 집진하기 위한 다수의 소금 집진판이 구비된다.

분무되는 마늘함수가 정류판에 의해 균일하게 공급되면, 각 소금 집진판에는 마늘소금입자들이 균일하게 붙게된다. 그리고 5분 간격으로 10초 동안 진동기(vibrator)가 작동되어 마늘소금입자가 포집된다.

다음 건조공정(drying)은 분무/집진공정을 통해 포집된 소금입자를 마지막으로 건조하는 과정으로, 집진기(60)에서 포집된 소금입자가 건조기(70)를 통과하도록 하여, 소금입자에 함유된 수분을 건조시킨다.

다음 포장공정(packing)은 소비자의 기호에 따라 여러 단위로 포장하는 과정이다. 하나의 예로써, 포장의 단위는 500g, 1kg, 2kg 등이다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 소금 제조 방법에 의하면, 해수농축설비를 이용하여 기존의 소금 제조 방법에 비해 공정이 간단하고, 보다 깨끗하면서 천연 미네랄이 다량 함유된 소금을 생산할 수 있다는 장점이 있다.

또한 마늘이 농축된 마늘소금을 생산하므로 인체에 이로운 소금 제조가 실현되며, 해수농축설비에 의해 기존의 소금 제조 공정보다 짧은 시간에 보다 많은 마늘함수를 만들 수 있어서 시간당 소금 생산량이 현저히 증가한다는 이점이 있다.

특히 기존의 소금 제조 공정과 비교하여, 설비 가격이 저렴하며 적은 면적에서도 다량의 소금 제조가 가능하다는 장점이 있다.

마지막으로는 해수농축설비에 의해 발생되는 부산물인 증류수를 2차적으로 잡용수 및 식수로 더 활용할 수 있다는데 또한 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (9)

1. 소정 수심에서 채취된 해수를 여과시켜 연수(softened water)를 추출하는 제1 단계와;

   상기 추출된 연수를, 소정 회수 저장과 순환을 통해, 고농도로 농축하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계를 통해 얻어진 농축해수와 하나 또는 그 이상의 조미재료를 혼합하여, 소정 온도에서 소정 시간동안 농축하는 제3 단계와;

   상기 제3 단계를 통해 얻어진 혼합함수로부터 소금입자를 포집하여 건조하는 제4 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소금 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 단계는,

   상기 추출된 연수를 1회 농축 저장하고,

   상기 저장된 1차 농축해수를 4회 재순환시키면서, 그 순환 시마다 농축하여 해수농도 16%의 농축해수를 배출시키는 것을 특징으로 하는 소금 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 단계는,

   상기 추출된 연수를 소정 온도로 가온하고,

   상기 가온된 연수를 외부에서 공급되는 열원에 의해 증발시키고,

   상기 증발된 증기를 저온 저압의 공간에서 응축시켜, 저염도의 증류수와 고염도의 농축해수로 분리시키는 것을 특징으로 하는 소금 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 제3 단계는,

   상기 제2 단계를 통해 얻어진 농축해수와 마늘을 8:2 비율로 혼합하여, 80℃에서 10시간동안 농축시키는 것을 특징으로 하는 소금 제조 방법.
5. 소정 수심에서 채취된 해수를 여과시켜 연수(softened water)를 추출하는 제1 단계와;

   상기 추출된 연수를, 각 4회 저장과 순환을 통해, 고농도로 농축하는 제2 단계와;

   상기 제2 단계를 통해 얻어진 농축해수와 마늘을 혼합하여, 80℃에서 10시간동안 농축하는 제3 단계와;

   상기 제3 단계를 통해 얻어진 마늘함수로부터 소금입자를 포집하여 건조하는 제4 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소금 제조 방법.
6. 채취한 해수를 여과하는 여과기와;

   상기 여과기에서 여과된 해수를 농축하는 해수농축기와;

   상기 해부농축기에서 농축된 농축해수와 마늘을 소정 비율로 혼합한 마늘함수로부터 소금입자를 포집하는 분무기/집진기와;

   상기 분무기/집진기에서 포집된 소금입자의 수분을 건조하는 건조기로 구성되는 것을 특징으로 하는 소금 제조 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 해수농축기는

   증기를 공급하는 보일러와,

   상기 보일러로부터 증기를 공급받아 열 교환 후 80℃의 가온 응축수를 배출하는 공기예열기와,

   상기 가온 응축수를 열원으로 사용하여, 상기 여과기에서 여과된 해수를 증기로 증발시키는 증발기와,

   상기 증발기에서 제공되는 증기를 저염도의 증류수와 고염도의 농축해수로 분리 배출시키는 응축기와,

   상기 응축기로부터 배출되는 농축해수의 일부를 입력으로 하여 상기 여과기에서 여과된 해수와 함께 그 입력된 농축해수를 상기 응축기로 공급하기 위한 에젝터 펌프로 구성되는 것을 특징으로 하는 소금 제조 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 에젝터 펌프는,

   상기 응축기로부터 배출되는 농축해수의 일부와, 이전에 상기 응축기로부터 배출되어 미리 저장되어 있던 농축해수를 함께 상기 응축기로 재공급하는 것을 특징으로 하는 소금 제조 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 상기 에젝터 펌프는,

   상기 응축기 내부의 불응축된 증기를 펌핑작용으로써 제거하여, 상기 응축기 내부를 700mmHg의 진공도로 유지시키는 것을 특징으로 하는 소금 제조 장치.