KR20150136221A - 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법 - Google Patents
고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20150136221A KR20150136221A KR1020140063285A KR20140063285A KR20150136221A KR 20150136221 A KR20150136221 A KR 20150136221A KR 1020140063285 A KR1020140063285 A KR 1020140063285A KR 20140063285 A KR20140063285 A KR 20140063285A KR 20150136221 A KR20150136221 A KR 20150136221A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- water
- mineral
- unit
- concentrated
- deionization
- Prior art date
Links
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 159
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 159
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 162
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 59
- 238000001223 reverse osmosis Methods 0.000 claims abstract description 56
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000009296 electrodeionization Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 35
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 claims description 25
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 25
- 239000012267 brine Substances 0.000 claims description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 18
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 16
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 15
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 claims description 12
- 238000010612 desalination reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000005374 membrane filtration Methods 0.000 claims description 9
- 239000003011 anion exchange membrane Substances 0.000 claims description 6
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 6
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 claims description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 5
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 5
- 238000009287 sand filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 239000012466 permeate Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 14
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 abstract description 9
- 239000013535 sea water Substances 0.000 description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 12
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 7
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 5
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229940112112 capex Drugs 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- FEBLZLNTKCEFIT-VSXGLTOVSA-N fluocinolone acetonide Chemical compound C1([C@@H](F)C2)=CC(=O)C=C[C@]1(C)[C@]1(F)[C@@H]2[C@@H]2C[C@H]3OC(C)(C)O[C@@]3(C(=O)CO)[C@@]2(C)C[C@@H]1O FEBLZLNTKCEFIT-VSXGLTOVSA-N 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000011112 process operation Methods 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N Dinitrosopentamethylenetetramine Chemical compound C1N2CN(N=O)CN1CN(N=O)C2 MWRWFPQBGSZWNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000011033 desalting Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- -1 that is Substances 0.000 description 2
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000019901 Anxiety disease Diseases 0.000 description 1
- 206010003645 Atopy Diseases 0.000 description 1
- 206010053567 Coagulopathies Diseases 0.000 description 1
- 206010010774 Constipation Diseases 0.000 description 1
- 206010010904 Convulsion Diseases 0.000 description 1
- 241000282412 Homo Species 0.000 description 1
- 206010020772 Hypertension Diseases 0.000 description 1
- 208000001953 Hypotension Diseases 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 208000000913 Kidney Calculi Diseases 0.000 description 1
- 206010061291 Mineral deficiency Diseases 0.000 description 1
- 208000000112 Myalgia Diseases 0.000 description 1
- 206010029148 Nephrolithiasis Diseases 0.000 description 1
- 208000001132 Osteoporosis Diseases 0.000 description 1
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000013738 Sleep Initiation and Maintenance disease Diseases 0.000 description 1
- 229930003270 Vitamin B Natural products 0.000 description 1
- 229930003427 Vitamin E Natural products 0.000 description 1
- 208000007502 anemia Diseases 0.000 description 1
- 230000036506 anxiety Effects 0.000 description 1
- 206010003119 arrhythmia Diseases 0.000 description 1
- 230000006793 arrhythmia Effects 0.000 description 1
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 1
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000019522 cellular metabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000035602 clotting Effects 0.000 description 1
- 230000036461 convulsion Effects 0.000 description 1
- GVJHHUAWPYXKBD-UHFFFAOYSA-N d-alpha-tocopherol Natural products OC1=C(C)C(C)=C2OC(CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C)(C)CCC2=C1C GVJHHUAWPYXKBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 235000019197 fats Nutrition 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- WIGCFUFOHFEKBI-UHFFFAOYSA-N gamma-tocopherol Natural products CC(C)CCCC(C)CCCC(C)CCCC1CCC2C(C)C(O)C(C)C(C)C2O1 WIGCFUFOHFEKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000037824 growth disorder Diseases 0.000 description 1
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 1
- 230000004217 heart function Effects 0.000 description 1
- 230000036543 hypotension Effects 0.000 description 1
- 206010022437 insomnia Diseases 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- 239000003456 ion exchange resin Substances 0.000 description 1
- 229920003303 ion-exchange polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000036630 mental development Effects 0.000 description 1
- 230000037345 metabolism of vitamins Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 210000005036 nerve Anatomy 0.000 description 1
- 230000007658 neurological function Effects 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 235000018102 proteins Nutrition 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 208000017520 skin disease Diseases 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000000629 steam reforming Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 235000019156 vitamin B Nutrition 0.000 description 1
- 239000011720 vitamin B Substances 0.000 description 1
- 235000019165 vitamin E Nutrition 0.000 description 1
- 239000011709 vitamin E Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
- C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
- B01D61/42—Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
- B01D61/44—Ion-selective electrodialysis
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/124—Water desalination
- Y02A20/131—Reverse-osmosis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
본 발명은 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 나노필터 및 역삼투 유닛을 포함하는 막 여과 기술에, 전기탈이온장치(EDI) 및 전기흡착식 탈이온장치(CDI) 등의 첨단 전기화학적 분리 기술을 도입하여, 비교적 단순한 공정으로도 분리 효율 및 에너지 효율이 높으며 2가 양이온 미네랄의 선택적 농축 및 추출이 가능한 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해수, 해양심층수, 지하염수, 용암해수 등 자연에서 수집된 염수로부터 담수를 생산하는 공정을 활용하여 미네랄 및 미네랄 음료를 생산하는 기술에 관한 것이다.
미네랄(mineral)은 단백질, 지방, 탄수화물, 비타민과 함께 인간에게 필요한 5대 영양소 중 하나로서, 신체를 구성하며 신체의 기능을 조절하는 등의 역할을 수행한다. 미네랄의 결핍이나 과잉은 신체적, 정신적 발달을 저해하고 각종 질병을 야기하는 원인이 되므로, 체내의 미네랄 밸런스를 유지하는 것이 중요하다.
한 연구에 따르면, 세계 인구의 1/3, 특히 성인의 약 80% 가량이 미네랄 결핍 상태인 것으로 조사된 바 있다. 이러한 미네랄의 결핍 상태는 혈액 순환과 세포의 신진대사 저해하며, 아토피 등의 피부 질환을 발생시키고 피부 미용에 악영향을 미친다.
특히, 미네랄 성분 중에서 칼슘(calcium, Ca2 +)은 뼈와 치아의 형성, 근육이나 신경 및 심장의 기능 조절, 혈액의 응고 촉진 등의 기능을 하며, 결핍 시에는 변비, 골다공증, 발육 장애, 경련, 충치, 신경 불안증 등이 발생한다. 또, 마그네슘(magnesium, Mg2+)은 에너지 생성, 신경기능 조절, 비타민 B와 E의 대사 촉진 등의 기능을 하며, 결핍 시에는 심장병, 고혈압, 신장 결석, 불면증, 부정맥, 저혈압, 식욕 상실, 근육통, 빈혈 등이 발생한다. 이렇듯 미네랄 성분 중 특히 2가 양이온 미네랄 성분을 충분히 섭취하는 것이 인체에 중요하다.
해양 심층수, 용암 해수, 해저 용출수 등의 해수와 지하 염수 즉, 자연으로부터 수집가능한 염수는 풍부한 미네랄을 함유하고 있어, 이를 이용한 담수화 공정(Desalination process)과 결부된 미네랄 생산 기술이 각광받고 있다.
한 조사에 따르면, 2005년 국내에 3000억 규모의 생수 시장이 형성된 것으로 보고된 바 있으며, 이후 고기능 프리미엄 생수 시장이 형성됨으로써, 해수 담수화 시장의 고품질화로 수주 경쟁력을 강화하고 신규 시장을 창출하고자 하는 노력이 세계 각지에서 이루어지고 있다.
1974년 경 미국을 시작으로 하여, 일본과 한국 등에서 해양 심층수 개발을 중심으로 이러한 담수화 및 미네랄 생산이 활발히 진행되고 있으며, 저에너지, 고효율의 미네랄 융복합 기술 연구의 필요성이 나날이 대두되고 있는 상황이다.
이에 "해양심층수를 이용한 해수담수화 보고서, 한국수자원공사, 2005.12." 등에서 막 여과기술을 적용한 미네랄 생산기술이 제시되었다. 원수(raw water)를 나노필터 등을 통해 여과하여 배출되는 투과수를 역삼투(RO) 유닛을 통해 탈염시켜 생산수를 제조하고, 농축수를 증발, 원심 분리시켜 미네랄 성분을 추출하여 상기 생산수에 혼합함으로써, 미네랄 음료를 제조하는 방식이다. 이 방식은 탈염율이나 경도 제거율이 높다는 장점이 있으나, 에너지 효율이 낮고 필요에 따라 2가 양이온 등의 일부 미네랄을 선택적으로 분리/추출할 수 없는 문제가 있다.
이후 대한민국 등록특허 제10-0885175호("해양심층수로부터 분리된 미네랄을 포함하는 미네랄 워터와 미네랄염의 제조방법", 2009.02.17. 공개) 등에서 막 여과기술에 전기화학적 분리 기술을 접목시켜, 전기투석장치(ED)와 감압조절형 증기 재압축 증발법(MVR) 및 진동 스크린을 통해 미네랄 음료를 제조하는 방식이 제시된 바 있다. 이 방식은 상술한 바와 같은 막 여과기술 만을 이용한 방식과 비교하여 소비되는 에너지가 절감된다는 장점이 있으나, 전통적인 전기투석장치(ED)를 도입함에 따라 설비의 부지(footprint) 및 초기 설치비용(CAPEX)가 증가하고, 기계적 분리과정으로 미네랄 성분을 분리하기 때문에 2가 양이온 등의 요구되는 특정 미네랄을 선택적으로 분리하는데에는 미흡하였다.
따라서, 막 여과 기술과 전기화학적 분리 기술이 접목된 미네랄 농축 및 미네랄 음료 제조 기술에 있어서, 탈염율이나 경도 제거율이 높으면서도, 에너지 소비가 적고 2가 양이온 성분의 선택적 농축이 가능한 최적화된 제조 공정이 요구되었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 나노필터 및 역삼투 유닛을 포함하는 막 여과 기술에, 전기탈이온장치(EDI) 및 전기흡착식 탈이온장치(CDI) 등의 첨단 전기화학적 분리 기술을 도입하여, 비교적 단순한 공정으로도 분리 효율 및 에너지 효율이 높으며 2가 양이온 미네랄의 선택적 농축 및 추출이 가능한 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법을 제공하는데 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따라 자연에서 수집된 염수(1)로부터 담수를 생산하는 공정(Desalination)을 활용하여 미네랄 및 미네랄 음료를 제조하기 위한 설비(A)에 있어서, 상기 염수(1)를 공급받아 농축수(2)와 투과수(3)로 분리하는 여과 유닛(20); 상기 농축수(2)를 공급받아 농축 미네랄수(4)와 배출수(5)로 분리하기 위한, 적어도 하나 이상의 2가 양이온 교환막(31)이 구비된 탈이온 유닛(30); 상기 투과수(3)를 공급받아 배출 농축수(6)와 생산수(7)로 분리하기 위한 역삼투 유닛(40); 및 상기 농축 미네랄수(4)와 상기 생산수(7)를 공급받아 이를 혼합하여 미네랄 음료를 제조하는 혼합 유닛(50);을 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비를 제공한다.
이때, 상기 설비(A)는, 상기 염수(1)가 상기 여과 유닛(20)에 공급되기 이전에 상기 염수(1)를 전처리 하기 위하여, 모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 침지막필터(SMF) 및 울트라필터(UF)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상이 구비된 전처리 유닛(10);을 더 포함할 수 있다.
상기 여과 유닛(20)은 나노필터(NF)가 구비될 수 있으며, 직렬로 설치되는 제1나노필터(21) 및 제2나노필터(22)인 것이 더욱 바람직하다.
상기 탈이온 유닛(30)은 전기탈이온장치(Electro Deionization, EDI) 및 전기흡착식 탈이온장치(Capacitive Deionization, CDI)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있으며, 2가 양이온 교환막(31) 및 2가 음이온 교환막(32)이 구비되어, 공급받은 상기 농축수(2)를 농축 미네랄수(4), 음이온 농축수(5a), 탈이온수(5b)로 분리하는 것이 바람직하다.
상기 탈이온 유닛(30)은, 배출되는 상기 농축 미네랄수(4)를 임시 저장하고, 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위한 정량의 농축 미네랄수(4)를 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 농축 미네랄수 저장조(33)를 포함할 수 있다.
또, 상기 역삼투 유닛(40)은 직렬로 설치되는 제1 RO(41) 및 제2 RO(42)인 것이 바람직하며, 배출되는 상기 생산수(7)를 임시 저장하고, 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위한 정량의 생산수(7)를 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 생산수 저장조(43)를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상기 설비(A)는, 상기 탈이온 유닛(30)에서 배출되는 상기 농축 미네랄수(4)의 일부를 공급받아 고형 미네랄(8)을 제조하는 미네랄 생산 유닛(60);을 더 포함할 수 있으며, 상기 미네랄 생산 유닛(60)은 막결정화(Membrane Crystallization, MCr)장치 및 증발기(Evaporator)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하고, 상기 미네랄 생산 유닛(60)은 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위해 추가로 요구되는 정량의 고형 미네랄(8)을 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 실시예에 따라 자연에서 수집된 염수(1)로부터 담수를 생산하는 공정(Desalination)을 활용하여 미네랄 및 미네랄 음료를 제조하기 위한 방법(B)에 있어서, 상기 염수(1)를 여과 유닛(20)으로 공급하여 농축수(2)와 투과수(3)로 분리하는 여과 단계(S20); 상기 농축수(2)를 적어도 하나 이상의 2가 양이온 교환막(31)이 구비된 탈이온 유닛(30)에 공급하여, 농축 미네랄수(4)와 배출수(5)로 분리하는 탈이온 단계(S30); 상기 투과수(3)를 역삼투 유닛(40)에 공급하여, 배출 농축수(6)와 생산수(7)로 분리하는 역삼투 단계(S40); 및 상기 농축 미네랄수(4)와 상기 생산수(7)를 혼합 유닛(50)에 공급하여 미네랄 음료를 제조하는 혼합 단계(S50);를 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법을 제공한다.
상기 방법(B)은, 상기 여과 단계(S20) 이전에, 모래여과, 금속막여과, 마이크로필터(MF), 침지막필터(SMF) 및 울트라필터(UF)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상이 구비된 전처리 유닛(10)에 상기 염수(1)를 통과시키는 전처리 단계(S10);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 여과 유닛(20)은 나노필터(NF)가 구비될 수 있으며, 상기 여과 유닛(20)은 직렬로 설치되는 제1나노필터(21) 및 제2나노필터(22)이고, 상기 여과 단계(S20)는 상기 제1나노필터(21)를 통한 제1여과 단계(S21) 및 상기 제2 나노필터(22)를 통한 제2여과 단계(S22)이며, 상기 제2여과 단계(S22)에서 배출되는 농축수(2)는 상기 탈이온 유닛(30)으로 공급하고, 상기 제1 및 제2여과 단계(S21, S22)에서 배출되는 투과수(3)는 혼합하여 상기 역삼투 유닛(40)으로 공급하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 여과 단계(S20)에서 상기 나노필터(NF)에 의해 1가 이온 성분이 20~30 중량%, 2가 이온 성분이 90~95중량% 제거된 염수(1)를 투과수(3)로 배출하는 것을 특징으로 한다.
상기 탈이온 유닛(30)은 전기탈이온장치(Electro Deionization, EDI) 및 전기흡착식 탈이온장치(Capacitive Deionization, CDI)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상일 수 있으며, 상기 탈이온 유닛(30)에 2가 양이온 교환막(31) 및 2가 음이온 교환막(32)이 구비되어, 공급받은 상기 농축수(2)를 농축 미네랄수(4), 음이온 농축수(5a) 및 탈이온수(5b)로 분리하는 것이 바람직하다.
상기 탈이온 단계(S30) 이후 상기 혼합 단계(S50) 이전에, 상기 탈이온 유닛(30)으로부터 배출되는 상기 농축 미네랄수(4)를 농축 미네랄수 저장조(33)에 임시 저장한 후, 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위해 정량의 농축 미네랄수(4)를 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 농축 미네랄수 저장단계(S31);를 더 포함할 수 있다.
상기 역삼투 단계(S40)에서 상기 역삼투 유닛(40)에 의해 1가 이온 성분이 99 중량% 이상 제거된 투과수(3)를 생산수(7)로 배출하는 것을 특징으로 하며, 상기 역삼투 유닛(40)은 직렬로 설치되는 제1 RO(41) 및 제2 RO(42)이고, 상기 역삼투 단계(S40)는 상기 제1 RO(41)를 통한 제1역삼투 단계(S41) 및 상기 제2 RO(42)를 통한 제2역삼투 단계(S42)이며, 상기 제2역삼투 단계(S42)에서 배출되는 생산수(7)는 혼합 유닛(50)으로 공급할 수 있다.
상기 역삼투 단계(S40) 이후 상기 혼합 단계(S50) 이전에, 상기 역삼투 유닛(40)으로부터 배출되는 상기 생산수(7)를 생산수 저장조(43)에 임시 저장한 후, 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위해 정량의 생산수(7)를 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 생산수 저장단계(S43);를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기 방법(B)은, 상기 탈이온 단계(S30)에서 배출되는 상기 농축 미네랄수(4)의 일부를 미네랄 생산 유닛(60)에 공급하여 고형 미네랄(8)을 제조하는 고형 미네랄 제조단계(S60);를 더 포함할 수 있으며, 상기 미네랄 생산 유닛(60)은 막결정화(Membrane Crystallization, MCr)장치 및 증발기(Evaporator)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하고, 상기 고형 미네랄 제조단계(S60) 이후에, 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위해 추가로 요구되는 정량의 고형 미네랄(8)을 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 추가 미네랄 공급단계(S61);를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
상술한 바와 같은 본 발명의 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법은 막 여과 유닛, 전기투석 유닛 및 역삼투 유닛이 조합된 비교적 단순한 공정을 효과적으로 조합함으로써, 설비 부지(footprint)를 비롯하여 초기 설치 비용(CAPEX)을 절감할 수 있다.
또한, 별도의 후속 분리 과정 없이도 용이하게 2가 양이온 미네랄 성분을 선택적으로 분리할 수 있어, 분리 효율이 좋고 소비 에너지량이 감소하여 공정 운용 비용(OPEX)를 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전체 공정 원리를 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 미네랄 음료의 제조설비(A)에 대한 공정 설계도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 미네랄 음료의 제조방법(B)에 대한 공정 흐름도(flowchart)이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 미네랄 음료의 제조설비(A)에 대한 공정 설계도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고농도 미네랄 음료의 제조방법(B)에 대한 공정 흐름도(flowchart)이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 “상에” 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
"제 1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
각 단계들에 있어 식별부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
본 발명은 바람직한 실시예에 따라 먼저, 자연에서 수집된 염수(1)로부터 담수를 생산하는 해수 담수화 공정을 활용하여 미네랄을 농축 및 추출하거나 미네랄 음료를 제조하기 위한 설비(A) 및 방법(B)을 제공한다. 본 실시예에 대한 공정 설계도와 공정 흐름도가 도 2 및 3에 도시되어 있으며, 도 1은 본 발명의 전체적인 컨셉(concept)을 도시한 모식도이다.
도 1을 참고할 때, 본 발명을 구성하는 공정은 크게 여과 공정, 역삼투 공정 및 전기투석 공정으로 구분된다. 자연에서 수집된 염수(1) 더욱 상세하게는 해수, 해양 심층수, 지하 염수, 용암 해수 등에서 여과 공정을 통해 1가 이온 성분을 여과시키고, 여과수를 역삼투 공정을 통해 담수화하며 비여과수를 전기투석공정을 통해 농축하여, 최종적으로 고농도의 미네랄 음료, 더욱 자세하게는 칼슘이나 마그네슘 등의 2가 양이온 미네랄 성분이 고농도로 함유된 미네랄 음료를 제조하게 된다.
이하, 본 발명의 설비(A) 및 방법(B)의 세부 구성들을 구체적으로 설명한다.
먼저 본 발명의 설비(A) 및 방법(B)의 처리 대상이 되는 유입수는 자연에서 취수된 염수로서, 통상 나트륨(Na+)이 10,000~11,000 ppm, 마그네슘(Mg2 +)이 1,200~1,400 ppm, 칼슘(Ca2 +)이 400~500 ppm, 칼륨(K+)이 400~500 ppm 정도 수준으로 함유되어 있는 염수이다.
이러한 염수(1)를 바람직하게는 먼저 전처리 유닛(10)을 통해 전처리 단계(S10)를 수행한다. 전처리 유닛(10)은 모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 침지막필터(SMF) 및 울트라필터(UF)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상이 구비되는 것이 바람직하다. 전처리 유닛(10)을 통과시키게 되면, 염수(1) 내에 다양한 오염 물질이나 SO4 2 - 등의 후속 공정에 악영향을 미치는 물질들을 사전에 제거하여 설비 전체의 안전한 운전과 긴 수명을 제고할 수 있다.
이후, 전처리된 염수(10)가 여과 유닛(20)에 투입되어, 농축수(2)와 투과수(3)로 분리되는 여과 단계(S20)를 수행한다. 여과 유닛(20)으로는 다양한 막, 여과 장치가 채택될 수 있으나 바람직하게는 나노 필터(NF)가 구비되는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 제1나노필터(21) 및 제2나노필터(22)가 직렬로 연결되어 순차적으로 농축수(2)를 재농축시키고, 각각 배출되는 투과수(3)는 혼합하여 추후 역삼투 유닛(40)으로 공급하게 된다.
상술한 바와 같은 나노필터를 이용한 여과 단계(S20)를 통해, 투입되는 염수(1)에서 1가 이온 성분은 20~30 중량%, 2가 이온 성분은 90~95 중량% 가량이 제거되어 투과수(3)로 배출되고, 이러한 성분들이 농축되어 농축수(2)로 배출된다. 이로써 최종적으로 2가 양이온 성분이 고농도로 함유된 미네랄 음료를 제조하기 위해 우선적으로 1가 이온 성분의 대부분을 제거하고, 2가 이온 성분을 농축시킬 수 있다.
여과 유닛(20)을 통해 여과 단계(S20)를 거쳐 배출되는 농축수(2)는 탈이온 유닛(30)으로 공급되어 탈이온 단계(S30)를 수행하게 되고, 투과수(3)는 역삼투 유닛(40)에 공급되어 역삼투 단계(S40)을 수행하게 되며, 이후 탈이온 유닛(30)에서 배출되는 농축 미네랄수(4)와, 역삼투 유닛(40)에서 배출되는 생산수(7)가 혼합 유닛(50)에서 혼합되어 미네랄 음료를 제조하게 되는 혼합 단계(S50)를 거치게 된다. 이하 가장 핵심적인 단계인, 탈이온 단계(S30)와 역삼투 단계(S40)에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 탈이온 단계(S30)에 대하여 설명한다. 본 발명의 탈이온 단계(S30)에 사용되는 탈이온 유닛(30)은 적어도 하나 이상의 2가 양이온 교환막(31)이 구비되어 2가 양이온 성분이 고농도로 농축된 농축 미네랄수(4)를 생산하는 것을 목적으로 한다.
탈이온 유닛(30)은 종래의 전기투석막(Electro-dialysis, ED)에서 보다 개선된 전기탈이온장치(Electro Deionization, EDI) 및 전기흡착식 탈이온장치(Capacitive Deionization, CDI)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.
전기탈이온장치(EDI)는 전기 재생식 이온교환장치로서 전기 투석 장치의 희석실에 이온교환수지를 충진시켜 저항을 감소시키고 전류 효율을 증대시키는 장치로, 전기투석막(ED)의 응용 공정이다. 또한, 전기흡착식 탈이온장치(CDI)는 활성탄소전극 자체에서 용존 이온을 흡착하여 제거하는 공정으로 해수 담수화 기술 중 에너지 소비량이 가장 적은 미래가 촉망되는 담수화 기술로, 이온을 전극 자체에서 흡착 제거하므로 구성 설비가 단순하고 운전이 편리하며 장치 효율이 높다. 또한 여기에 2가 양이온 교환막(31)을 구비토록 함으로써, 여과 단계(S20)를 거치면서 1가 이온 성분이 대부분 제거된 농축수에서 2가 양이온 성분의 미네랄만을 선택적으로 분리해 낼 수 있으며, 별도의 후속 분리 공정을 거치지 않아도 배출되는 농축 미네랄수(4)를 바로 미네랄 음료를 제조하는데 사용할 수 있다. 또한, 2가 양이온 교환막(31)에 더하여 2가 음이온 교환막(32)을 구비하여, 2가 양이온 성분이 농축된 농축 미네랄수(4), 2가 음이온 성분이 농축된 음이온 농축수(5a) 및 2가 이온들이 제거된 탈이온수(5b)로 분리하여 이들을 다른 공정에서 유용하게 재활용할 수 있다.
이때, 탈이온 유닛(30)에 농축 미네랄수(4)를 임시로 저장하여 필요에 따라 후단 공정, 자세하게는 혼합 유닛(50)에 정량의 농축 미네랄수(4)를 공급하도록 농축 미네랄수 저장조(33)를 두어, 이를 제어할 수 있다. 이로써 추후 혼합 유닛(50)에서 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하는데 필요한 농축 미네랄수(4)의 양을 계산하여 정량의 농축 미네랄수(4) 만이 혼합 유닛(50)에 투입되도록 함으로써, 미네랄 음료 제조의 정량화가 이루어질 수 있다.
또한, 농축 미네랄수(4)의 일부는 별도로 미네랄 생산 유닛(60)에 공급하여 고형 미네랄(8)을 제조할 수 있다. 이때 미네랄 생산 유닛(60)은 막 결정화(MCr) 장치이거나 증발기일 수 있으며, 종래의 후처리 기술에 비해 고형 미네랄의 입도 선별 등의 후속 분리 공정이 요구되지 않아 효과적이다. 이때 제조되는 고형 미네랄(8)은 그 자체의 생산품으로 유통될 수도 있으나, 혼합 유닛(50)에서 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하는데 탈이온 유닛(30)으로부터 공급되는 농축 미네랄수(4)로는 부족한 경우에, 제조된 고형 미네랄(8)을 추가적으로 혼합 유닛(50)에 공급할 수 있도록 함으로써, 공정 운전에 보다 유연성을 부여할 수 있다.
다음으로, 역삼투 단계(S40)를 대하여 설명한다. 역삼투 유닛(40)은 여과 유닛(20)으로부터 배출되는 투과수(3)를 공급받아 배출 농축수(6)와 생산수(7)로 분리한다. 역삼투 유닛(40)은 역삼투막(reverse osmosis(RO) membrane)이 구비된 분리조로서, 1가 이온 성분을 약 99 중량% 이상 제거하여 생산수(7)로 배출한다. 이로써 거의 완전하게 탈염된 생산수(7)와 선택적으로 농축된 농축 미네랄수(4)가 탈이온 유닛(30)과 역삼투 유닛(40)의 후단에 위치하는 혼합 유닛(50)에서 혼합되어 최종적으로 미네랄 음료가 제조된다.
역삼투 유닛(40)은 바람직하게는 직렬로 설치되는 제1 RO(41)와 제2 RO(42)일 수 있으며, 이로써 제1역삼투 단계(S41)와 제2역삼투 단계(S42)를 순차적으로 수행하여 생산수(7)의 순도 내지 탈염율을 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 탈이온 단계(S30)에서와 마찬가지로 역삼투 유닛(30)의 하류 측에 생산수 저장조(43)를 두어 생산수를 임시로 저장한 후 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위해 정량의 생산수(7) 만을 혼합 유닛(50)에 공급하는 생산수 저장 단계(S43)를 수행할 수 있다. 이렇듯 농축 미네랄수 저장조(33), 생산수 저장조(43)를 두고, 이에 더하여 필요에 따라 제조된 고형 미네랄(8)을 투입함으로써, 목적하는 농도의 미네랄 음료를 연속적이고 탄력적으로 제조할 수 있다.
이로써, 해수를 비롯하여 자연에서 취수한 염수(1)를 통해 고순도, 고농도의 미네랄 및 미네랄 음료를 제조할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 마그네슘과 칼슘과 같은 인체에 유익한 2가 양이온 성분의 미네랄이 고농도로 함유된 미네랄 음료를 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면, 막 여과 유닛, 전기투석 유닛 및 역삼투 유닛이 조합된 비교적 단순한 공정을 효과적으로 조합함으로써, 설비 부지(footprint)를 비롯하여 초기 설치 비용(CAPEX)을 절감할 수 있다.
또한, 별도의 후속 분리 과정 없이도 용이하게 2가 양이온 미네랄 성분을 선택적으로 분리할 수 있어, 분리 효율이 좋고 소비 에너지량이 감소하여 공정 운용 비용(OPEX)를 절감할 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
A : 본 발명의 고농도 미네랄 음료의 제조설비
B : 본 발명의 고농도 미네랄 음료의 제조방법
1 : 염수
2 : 농축수
3 : 투과수
4 : 농축 미네랄수
5 : 배출수
5a : 음이온 농축수
5b : 탈이온수
6 : 배출 농축수
7 : 생산수
8 : 고형 미네랄
10 : 전처리 유닛
20 : 여과 유닛
21 : 제1나노필터
22 : 제2나노필터
30 : 탈이온 유닛
31 : 2가 양이온 교환막
32 : 2가 음이온 교환막
33 : 농축 미네랄수 저장조
40 : 역삼투 유닛
41 : 제1 RO
42 : 제2 RO
43 : 생산수 저장조
50 : 혼합 유닛
60 : 미네랄 생산 유닛
B : 본 발명의 고농도 미네랄 음료의 제조방법
1 : 염수
2 : 농축수
3 : 투과수
4 : 농축 미네랄수
5 : 배출수
5a : 음이온 농축수
5b : 탈이온수
6 : 배출 농축수
7 : 생산수
8 : 고형 미네랄
10 : 전처리 유닛
20 : 여과 유닛
21 : 제1나노필터
22 : 제2나노필터
30 : 탈이온 유닛
31 : 2가 양이온 교환막
32 : 2가 음이온 교환막
33 : 농축 미네랄수 저장조
40 : 역삼투 유닛
41 : 제1 RO
42 : 제2 RO
43 : 생산수 저장조
50 : 혼합 유닛
60 : 미네랄 생산 유닛
Claims (26)
- 자연에서 수집된 염수(1)로부터 담수를 생산하는 공정(Desalination)을 활용하여 미네랄 및 미네랄 음료를 제조하기 위한 설비(A)에 있어서,
상기 염수(1)를 공급받아 농축수(2)와 투과수(3)로 분리하는 여과 유닛(20);
상기 농축수(2)를 공급받아 농축 미네랄수(4)와 배출수(5)로 분리하기 위한, 적어도 하나 이상의 2가 양이온 교환막(31)이 구비된 탈이온 유닛(30);
상기 투과수(3)를 공급받아 배출 농축수(6)와 생산수(7)로 분리하기 위한 역삼투 유닛(40); 및
상기 농축 미네랄수(4)와 상기 생산수(7)를 공급받아 이를 혼합하여 미네랄 음료를 제조하는 혼합 유닛(50);
을 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제1항에 있어서,
상기 설비(A)는,
상기 염수(1)가 상기 여과 유닛(20)에 공급되기 이전에 상기 염수(1)를 전처리 하기 위하여,
모래여과, 급속여과막, 마이크로필터(MF), 침지막필터(SMF) 및 울트라필터(UF)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상이 구비된 전처리 유닛(10);
을 더 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제1항에 있어서,
상기 여과 유닛(20)은 나노필터(NF)가 구비된 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료 제조설비. - 제3항에 있어서,
상기 여과 유닛(20)은 직렬로 설치되는 제1나노필터(21) 및 제2나노필터(22)인 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제1항에 있어서,
상기 탈이온 유닛(30)은 전기탈이온장치(Electro Deionization, EDI) 및 전기흡착식 탈이온장치(Capacitive Deionization, CDI)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제5항에 있어서,
상기 탈이온 유닛(30)은 2가 양이온 교환막(31) 및 2가 음이온 교환막(32)이 구비되어, 공급받은 상기 농축수(2)를 농축 미네랄수(4), 음이온 농축수(5a), 탈이온수(5b)로 분리하는 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제1항에 있어서,
상기 탈이온 유닛(30)은,
배출되는 상기 농축 미네랄수(4)를 임시 저장하고, 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위한 정량의 농축 미네랄수(4)를 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 농축 미네랄수 저장조(33)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제1항에 있어서,
상기 역삼투 유닛(40)은 직렬로 설치되는 제1 RO(41) 및 제2 RO(42)인 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제1항에 있어서,
상기 역삼투 유닛(40)은,
배출되는 상기 생산수(7)를 임시 저장하고, 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위한 정량의 생산수(7)를 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 생산수 저장조(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제1항에 있어서,
상기 설비(A)는,
상기 탈이온 유닛(30)에서 배출되는 상기 농축 미네랄수(4)의 일부를 공급받아 고형 미네랄(8)을 제조하는 미네랄 생산 유닛(60);
을 더 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제10항에 있어서,
상기 미네랄 생산 유닛(60)은 막결정화(Membrane Crystallization, MCr)장치 및 증발기(Evaporator)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 제10항에 있어서,
상기 미네랄 생산 유닛(60)은 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위해 추가로 요구되는 정량의 고형 미네랄(8)을 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조설비. - 자연에서 수집된 염수(1)로부터 담수를 생산하는 공정(Desalination)을 활용하여 미네랄 및 미네랄 음료를 제조하기 위한 방법(B)에 있어서,
상기 염수(1)를 여과 유닛(20)으로 공급하여 농축수(2)와 투과수(3)로 분리하는 여과 단계(S20);
상기 농축수(2)를 적어도 하나 이상의 2가 양이온 교환막(31)이 구비된 탈이온 유닛(30)에 공급하여, 농축 미네랄수(4)와 배출수(5)로 분리하는 탈이온 단계(S30);
상기 투과수(3)를 역삼투 유닛(40)에 공급하여, 배출 농축수(6)와 생산수(7)로 분리하는 역삼투 단계(S40); 및
상기 농축 미네랄수(4)와 상기 생산수(7)를 혼합 유닛(50)에 공급하여 미네랄 음료를 제조하는 혼합 단계(S50);
를 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 방법(B)은,
상기 여과 단계(S20) 이전에,
모래여과, 금속막여과, 마이크로필터(MF), 침지막필터(SMF) 및 울트라필터(UF)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상이 구비된 전처리 유닛(10)에 상기 염수(1)를 통과시키는 전처리 단계(S10);
를 더 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 여과 유닛(20)은 나노필터(NF)가 구비된 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제15항에 있어서,
상기 여과 유닛(20)은 직렬로 설치되는 제1나노필터(21) 및 제2나노필터(22)이고,
상기 여과 단계(S20)는 상기 제1나노필터(21)를 통한 제1여과 단계(S21) 및 상기 제2 나노필터(22)를 통한 제2여과 단계(S22)이며,
상기 제2여과 단계(S22)에서 배출되는 농축수(2)는 상기 탈이온 유닛(30)으로 공급하고, 상기 제1 및 제2여과 단계(S21, S22)에서 배출되는 투과수(3)는 혼합하여 상기 역삼투 유닛(40)으로 공급하는 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제15항에 있어서,
상기 여과 단계(S20)에서 상기 나노필터(NF)에 의해 1가 이온 성분이 20~30 중량%, 2가 이온 성분이 90~95중량% 제거된 염수(1)를 투과수(3)로 배출하는 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 탈이온 유닛(30)은 전기탈이온장치(Electro Deionization, EDI) 및 전기흡착식 탈이온장치(Capacitive Deionization, CDI)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제18항에 있어서,
상기 탈이온 단계(S30)에서, 상기 탈이온 유닛(30)에 2가 양이온 교환막(31) 및 2가 음이온 교환막(32)이 구비되어, 공급받은 상기 농축수(2)를 농축 미네랄수(4), 음이온 농축수(5a) 및 탈이온수(5b)로 분리하는 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 탈이온 단계(S30) 이후 상기 혼합 단계(S50) 이전에,
상기 탈이온 유닛(30)으로부터 배출되는 상기 농축 미네랄수(4)를 농축 미네랄수 저장조(33)에 임시 저장한 후, 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위해 정량의 농축 미네랄수(4)를 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 농축 미네랄수 저장단계(S31);
를 더 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 역삼투 단계(S40)에서 상기 역삼투 유닛(40)에 의해 1가 이온 성분이 99 중량% 이상 제거된 투과수(3)를 생산수(7)로 배출하는 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 역삼투 유닛(40)은 직렬로 설치되는 제1 RO(41) 및 제2 RO(42)이고,
상기 역삼투 단계(S40)는 상기 제1 RO(41)를 통한 제1역삼투 단계(S41) 및 상기 제2 RO(42)를 통한 제2역삼투 단계(S42)이며,
상기 제2역삼투 단계(S42)에서 배출되는 생산수(7)는 혼합 유닛(50)으로 공급하는 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 역삼투 단계(S40) 이후 상기 혼합 단계(S50) 이전에,
상기 역삼투 유닛(40)으로부터 배출되는 상기 생산수(7)를 생산수 저장조(43)에 임시 저장한 후, 기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위해 정량의 생산수(7)를 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 생산수 저장단계(S43);
를 더 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제13항에 있어서,
상기 방법(B)은,
상기 탈이온 단계(S30)에서 배출되는 상기 농축 미네랄수(4)의 일부를 미네랄 생산 유닛(60)에 공급하여 고형 미네랄(8)을 제조하는 고형 미네랄 제조단계(S60);
를 더 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제24항에 있어서,
상기 미네랄 생산 유닛(60)은 막결정화(Membrane Crystallization, MCr)장치 및 증발기(Evaporator)로 이루어진 군 중에서 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법. - 제24항에 있어서,
상기 고형 미네랄 제조단계(S60) 이후에,
기 설정된 농도의 미네랄 음료를 제조하기 위해 추가로 요구되는 정량의 고형 미네랄(8)을 상기 혼합 유닛(50)에 공급하는 추가 미네랄 공급단계(S61);
를 더 포함하는 고농도 미네랄 음료의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140063285A KR101949140B1 (ko) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140063285A KR101949140B1 (ko) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150136221A true KR20150136221A (ko) | 2015-12-07 |
| KR101949140B1 KR101949140B1 (ko) | 2019-02-19 |
Family
ID=54872222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020140063285A KR101949140B1 (ko) | 2014-05-26 | 2014-05-26 | 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101949140B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101995822B1 (ko) * | 2018-04-27 | 2019-07-03 | 주식회사 이피에스이앤이 | 이동형 스마트워터 시스템 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102165767B1 (ko) * | 2019-09-20 | 2020-10-14 | 강성종 | 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템 |
| KR20240081664A (ko) | 2022-11-30 | 2024-06-10 | 씨제이제일제당 (주) | 발효 제품 제조 공정 및 제조 장치 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100885175B1 (ko) | 2008-08-05 | 2009-02-23 | 한국해양연구원 | 해양심층수로부터 분리된 미네랄을 포함하는 미네랄 워터와미네랄염의 제조 방법 |
| KR20100025682A (ko) * | 2008-08-28 | 2010-03-10 | 세종대학교산학협력단 | 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치 |
| KR20100125227A (ko) * | 2007-12-17 | 2010-11-30 | 벤-구리온 유니버시티 오브 더 네게브 리서치 앤드 디벨럽먼트 어쏘러티 | 탈이온화 기기 및 시스템 |
| KR20110056176A (ko) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | 한국수자원공사 | 해양심층수 처리수 가공을 위한 수처리 시스템 |
-
2014
- 2014-05-26 KR KR1020140063285A patent/KR101949140B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20100125227A (ko) * | 2007-12-17 | 2010-11-30 | 벤-구리온 유니버시티 오브 더 네게브 리서치 앤드 디벨럽먼트 어쏘러티 | 탈이온화 기기 및 시스템 |
| KR100885175B1 (ko) | 2008-08-05 | 2009-02-23 | 한국해양연구원 | 해양심층수로부터 분리된 미네랄을 포함하는 미네랄 워터와미네랄염의 제조 방법 |
| KR20100025682A (ko) * | 2008-08-28 | 2010-03-10 | 세종대학교산학협력단 | 오일샌드 회수용 보일러 공급수 생산장치 |
| KR20110056176A (ko) * | 2009-11-20 | 2011-05-26 | 한국수자원공사 | 해양심층수 처리수 가공을 위한 수처리 시스템 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101995822B1 (ko) * | 2018-04-27 | 2019-07-03 | 주식회사 이피에스이앤이 | 이동형 스마트워터 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101949140B1 (ko) | 2019-02-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101639848B1 (ko) | Nf/ro/ed 분리막 연계시스템을 이용한 먹는 물 수질기준 적합 고경도 먹는 물 제조공정 | |
| US7744760B2 (en) | Method and apparatus for desalination | |
| EP3436411B1 (en) | Method for separation of magnesium and calcium ions from saline water, for improving the quality of soft and desalinated waters | |
| KR100885175B1 (ko) | 해양심층수로부터 분리된 미네랄을 포함하는 미네랄 워터와미네랄염의 제조 방법 | |
| KR100944538B1 (ko) | 해수를 이용한 미네랄 함유 고경도 미네랄 워터의 제조방법 | |
| JP2015029931A (ja) | 淡水化装置及び淡水化方法、並びに淡水の製造方法、淡水、塩及び有価物の併産方法 | |
| WO2008153274A1 (en) | Preparation method of mineral water and mineral salt from deep ocean water | |
| Tang et al. | Selective separation of divalent ions from seawater using an integrated ion-exchange/nanofiltration approach | |
| KR101949140B1 (ko) | 고농도 미네랄 음료의 제조설비 및 제조방법 | |
| US20130206697A1 (en) | Fresh Water Generating Apparatus and Fresh Water Generating Method | |
| KR20160004063A (ko) | 이온교환 장치를 이용한 해수의 황산이온 제거 시스템 | |
| KR20140145309A (ko) | Nf/ro/ed 분리막 연계시스템을 이용한 해수(해양심층수) 처리수 제조공정 개발 | |
| KR101689059B1 (ko) | 해수 중 음이온 제거 및 탄산이온 전환을 이용한 미네랄 농축수 제조방법 | |
| KR101643146B1 (ko) | Ｆｏ 하이브리드 미네랄수 제조 장치 | |
| KR101896227B1 (ko) | 해양 심층수 또는 염지하수로부터 고경도의 미네랄 워터를 제조하는 방법 | |
| KR100850378B1 (ko) | 해양 심층수로부터 환원성 알칼리이온 음료수의 제조방법 | |
| KR101641869B1 (ko) | 해수 미네랄 분리 및 농축 장치 | |
| KR101927741B1 (ko) | 해양심층수의 용존유기물질 제거 및 미네랄워터 제조방법 | |
| JPH08108184A (ja) | 水処理システム | |
| KR20140073609A (ko) | 해양 심층수를 이용한 식수의 제조방법 | |
| KR101574327B1 (ko) | 용암해수로부터의 고순도 미네랄 분리방법 | |
| KR102165767B1 (ko) | 미네랄 함량 제어가 가능한 용암해수 미네랄 조정시스템 | |
| TW201639794A (zh) | 電解海水以製造礦泉飲料及殺菌消毒水之方法及利用其製造之礦泉飲料及殺菌消毒水 | |
| KR20150139486A (ko) | Nf/ro/ed 분리막 연계시스템을 이용한 해수(해양심층수) 처리수 제조공정 개발 | |
| JP2002205070A (ja) | 海洋深層水からのミネラル水製造方法および製造システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| J201 | Request for trial against refusal decision | ||
| J301 | Trial decision |
Free format text: TRIAL NUMBER: 2017101000137; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20170110 Effective date: 20181023 |
|
| S901 | Examination by remand of revocation | ||
| GRNO | Decision to grant (after opposition) | ||
| GRNT | Written decision to grant |