KR20200079624A - Apparatus for manufacturing of weak-acidic hypochlorous acid water - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미산성 차아염소산수 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구성을 통해서 유효염소농도가 높은 고농도의 미산성 차아염소산수를 얻을 수 있도록 하는 미산성 차아염소산수 제조장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for producing acidic hypochlorous acid, and more particularly, to an apparatus for producing acidic hypochlorous acid water to obtain a high concentration of acidic hypochlorous acid water having a high effective chlorine concentration through a simple configuration.
차아염소산 용액은 인체에 무해하면서도 뛰어난 살균력을 가지며, 이러한 차아염소산수를 제조하는 방법들 중의 하나는 물에 전해질을 첨가하여 전해조 내에서 전기분해하는 방법이 있다. The hypochlorous acid solution is harmless to the human body and has excellent sterilizing power, and one of the methods for preparing such hypochlorous acid is an electrolysis in an electrolytic cell by adding an electrolyte to water.
특히, 식품의약안전청에서 제정한 식품첨가물제조기준 및 규격에서는 강산성 차아염소산 용액(격막으로 분리된 양극 및 음극에 의하여 구성된 유격막 전해조의 양극측으로부터 얻는 0.2% 이하의 염화나트륨 수용액)과 미산성 차아염소산 용액(2~6% 염산을 무격막 전해조내에서 전하하여 얻는 수용액)이 있다.In particular, in the food additive manufacturing standards and standards established by the Food and Drug Administration, strong acid hypochlorous acid solutions (0.2% or less aqueous sodium chloride solution obtained from the anode side of the diaphragm electrolyzer composed of positive and negative electrodes separated by a diaphragm) and slightly acidic hypochlorous acid There is a solution (an aqueous solution obtained by charging 2 to 6% hydrochloric acid in a diaphragm electrolytic cell).
상기의 무격막 전해조를 이용하는 방법에 있어서는 2~6% 염산의 희석염산을 무격막 전해조에 투입하여 전해한 후에 다량의 물(지하수 또는 수도수)로 희석하여 미산성 차아염소산 용액을 얻는다. In the method using the diaphragm electrolytic cell, dilute hydrochloric acid of 2 to 6% hydrochloric acid is introduced into the diaphragm electrolytic cell and electrolyzed, followed by dilution with a large amount of water (groundwater or tap water) to obtain an acidic hypochlorous acid solution.
이와 같은 미산성 차아염소산 용액을 얻는 관련 화학식은 다음과 같다.The relevant chemical formula for obtaining such an acidic hypochlorous acid solution is as follows.
양극 반응Anodic reaction
2HCl → 2H+ + 2Cl-, 2Cl- → Cl2 + 2e- 2HCl → 2H + + 2Cl -, 2Cl - → Cl 2 + 2e -
2Cl2 + H2O → HOCl + HCl2Cl 2 + H 2 O → HOCl + HCl
음극 반응Cathodic reaction
HCl → H+ + Cl-, 2H+ + 2e- → H2 HCl → H + + Cl -, 2H + + 2e - → H 2
혼합 반응Mixed reaction
2HCl + H2O → HOCl + HCl + H2 2HCl + H 2 O → HOCl + HCl + H 2
그러나, 무격막 전해조를 이용하는 이러한 미산성 차아염소산 용액의 제조시에, 다량의 미전해 염산의 혼입이 수반되어 전해조의 양극반응으로 생성되는 염산과 합쳐져 차아염소산 용액의 pH를 급격히 떨어뜨리게 되어 미산성 영역유지를 위하여 결국은 다량의 희석이 불가피함으로써 고농도의 미산성 차아염소산 용액(pH 5.0~6.5, 30~200ppm)의 생산이 매우 어렵다.However, in the production of such an acidic hypochlorous acid solution using a diaphragm electrolyzer, a large amount of unelectrolyzed hydrochloric acid is entrained and combined with the hydrochloric acid generated by the anodic reaction of the electrolytic cell, thereby rapidly dropping the pH of the hypochlorous acid solution, resulting in minor acidity. In order to maintain the region, a large amount of dilution is inevitable, and thus it is very difficult to produce a high concentration of the acidic hypochlorous acid solution (pH 5.0-6.5, 30-200 ppm).
상기 언급된 바와 같이 미산성 차아염소산 용액은 식품원료 및 식품의 살균용으로 제조되는 것이 요구되지만 식품기구의 살균용으로서 pH가 5.0~6.5이고 유효염소농도가 30~200ppm 범위인 미산성 차아염소산 용액을 얻을 수 있는 장치가 요구된다. As mentioned above, the hypo-acidic hypochlorous acid solution is required to be prepared for sterilization of food ingredients and food, but it is a micro-acidic hypochlorous acid solution having a pH of 5.0 to 6.5 and an effective chlorine concentration in the range of 30 to 200 ppm for sterilization of food equipment. A device capable of obtaining is required.
즉, 통상적으로 차아염소산 용액 제조장치가 사용되는 곳에서는, 대한민국 등록특허공보 제10-0736155호 및 제10-1390651호에 나타난 바와 같은 차아염소산나트륨 발생장치를 이용하여 적절한 차아염소산수 용액을 얻고 있다. That is, where a hypochlorous acid solution manufacturing apparatus is normally used, an appropriate hypochlorous acid solution is obtained by using a sodium hypochlorite generator as shown in Korean Patent Registration Nos. 10-0736155 and 10-1390651. .
그러나 식품관련업소에서는 식품원료 및 식품살균 이외에 식품기구의 살균용으로 사용될 수 있는 고농도의 미산성 차아염소산 용액을 제조할 수 있는 장치가 요구되는 것이다. However, in food-related businesses, there is a need for a device capable of producing a high concentration of an acidic hypochlorous acid solution that can be used for sterilization of food equipment in addition to food ingredients and food sterilization.
따라서, 식품원료 및 식품살균용의 미산성 차아염소산 용액을 제조하는 종래의 장치로서는 고농도의 미산성 차아염소산 용액을 얻을 수 없으므로 별도의 고농도 미산성 차아염소산 용액의 제조장치를 마련하여야 하는 바, 이는 시설비의 증가를 가져온다.Therefore, as a conventional device for preparing a hypochlorous acid solution for food ingredients and food sterilization, a high concentration of hypochlorous acid solution cannot be obtained, so a separate high concentration of hypochlorous acid solution must be provided. This increases the cost of facilities.
본 발명은 목적은, 시설의 증가 없이 간단한 구성을 통해서 유효염소농도가 높은 고농도의 미산성 차아염소산수를 얻을 수 있도록 하되, 무격막 전해조를 이용하는 전기분해로 2~6% 염산의 희석염산으로부터 유효염소농도가 30~200ppm의 범위인 고농도의 미산성 차아염소산 용액을 얻어 식품원료 및 식품살균용으로 이용할 수 있도록 하기 위한 미산성 차아염소산 용액의 제조장치를 제공하는 데에 있다.The object of the present invention is to obtain a high concentration of highly acidic, highly acidic hypochlorous acid water with a high effective chlorine concentration through a simple configuration without increasing the facility, but is effective from dilute hydrochloric acid of 2-6% hydrochloric acid by electrolysis using a diaphragm electrolyzer. The present invention is to provide an apparatus for preparing a solution of a hypochlorous acid solution of acidity to obtain a high concentration of an acidic hypochlorous acid solution having a chlorine concentration in the range of 30 to 200 ppm and use it for food raw materials and food sterilization.
상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치는, 2~6%의 희석염산을 저장하여 공급하는 원료탱크; 원수를 공급하는 원수공급기; 상기 원료탱크와 원료공급도관으로 연결되고 상기 원수공급기와 제1 원수공급도관으로 연결되어서 공급된 염산과 원수를 제1 교반기를 이용하여 교반 및 혼합하여 염수를 제조하는 혼합기; 및 무격벽 전해조이고, 상기 제1 혼합기로부터 혼합물공급도관을 통해 상기 염수를 공급받아 전기분해를 통해 전해산화액을 제조하는 전기분해조;를 포함하여 구성된다.An apparatus for producing acetic acid hypochlorous acid according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a raw material tank for storing and supplying 2 to 6% diluted hydrochloric acid; A raw water supplier that supplies raw water; A mixer that is connected to the raw material tank and a raw material supply conduit and is connected to the raw water supply unit and a first raw water supply conduit to stir and mix the supplied hydrochloric acid and raw water using a first stirrer to produce brine; And an electrolysis tank for supplying the brine through the mixture supply conduit from the first mixer to produce an electrolytic oxidizing solution through electrolysis.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전기분해조로부터 전해산화액을 공급받은 후 농도측정기를 통해 농도를 측정한 후 미산성 차아염소산수 수치보다 높을 경우, 상기 원수공급기의 제2 원수공급도관으로부터 원수를 공급받아 제2 교반기를 이용하여 교반 및 희석하여 미산성 차아염소산수를 제조하는 희석기를 추가로 포함한다.According to an embodiment of the present invention, after receiving the electrolytic oxidant from the electrolysis tank and measuring the concentration through a concentration meter, if it is higher than the value of the acidic hypochlorous acid, raw water from the second raw water supply conduit of the raw water supply It is further supplied by agitating and diluting using a second stirrer to further include a diluent for producing acidic hypochlorous acid water.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전기분해조의 음극은 PTFE(Polytetrafluoroethylene), PVDF(Polyvinylidene fluoride) 또는 PP(Polypropylene)의 소수성막으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present invention, the cathode of the electrolysis tank is characterized by being coated with a hydrophobic film of polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF) or polypropylene (PP).
본 발명의 실시예에 의하면, 시설비의 증가없이 간단한 구성으로로도 식품원료 및 식품살균용의 고농도 미산성 차아염소산 용액의 제조장치를 제조하여 이용할 수 있게 하는 효과를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to manufacture and use an apparatus for manufacturing a high concentration of a low-acidic hypochlorous acid solution for food raw materials and food sterilization with a simple configuration without increasing the facility cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치를 보인 개략도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치를 보인 개략도.1 is a schematic view showing a device for producing acidic hypochlorous acid according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a schematic view showing an acidic hypochlorous acid production apparatus according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for a preferred embodiment of the apparatus for producing a non-acidic hypochlorous acid according to the present invention will be described in detail.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치를 보인 개략도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치를 보인 개략도이다..Figure 1 is a schematic view showing a device for producing acidic hypochlorous acid according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a schematic view showing a device for producing acidic hypochlorous acid according to another embodiment of the present invention.
우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.First, it should be noted that, among the drawings, the same components or parts are denoted by the same reference numerals as possible. In addition, in describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations will be omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.
차아염소산은 미산성 차아염소산, 강산성 차아염소산 그리고 차아염소산 나트륨이 있으며, 이들에서 나오는 HOCl, OCl-이 살균성을 이용한 살균에 주로 사용되고 있다.Hypochlorous acid is a non-acidic hypochlorous acid, hypochlorous acid and the strong acid sodium hypochlorite, HOCl, OCl out of these - are mainly used for sterilization with a disinfectant.
특히, 상기의 미산성 차아염소산은 pH가 5~6정도를 띄며 특유의 냄새가 적은 장점을 지니고 있고, 또한 인체에 독성이 없어 식품원료 및 식품살균용으로 이용되고 있다. In particular, the acidic hypochlorous acid has a pH of about 5 to 6 and has the advantage of having a peculiar odor, and is also used for food ingredients and food sterilization because it is not toxic to the human body.
종래기술에서는 최종생성물로서 생성된 pH 5~6.5, 10~30ppm의 미산성 차아염소산 용액은 식품원료나 식품의 살균용으로서만 사용이 가능하다.In the prior art, the acidic hypochlorous acid solution having a pH of 5 to 6.5 and 10 to 30 ppm produced as a final product can be used only for sterilization of food ingredients or food.
여기서, 만약 상기의 미산성 차아염소산 용액의 농도를 식품기구의 살균용으로 사용하기 위하여 농도를 30~200ppm으로 높이기 위하여 염소의 양을 증가시키면 pH가 낮아지는 결과(전해조에서 해리되지 않은 염산에 의하여)를 가져오고, 이러한 pH를 5~6.5의 범위로 높이기 위하여서는 다시 다량의 물을 투입하여야 하는데 이는 다시 유효염소농도가 낮아지는 결과를 가져 온다.Here, if the amount of chlorine is increased to increase the concentration to 30~200ppm in order to use the concentration of the above-mentioned acidic hypochlorous acid solution for sterilization of food utensils, the pH decreases (by hydrochloric acid not dissociated in the electrolytic bath). ), and in order to increase the pH in the range of 5 to 6.5, a large amount of water must be added again, which again results in a lower effective chlorine concentration.
따라서, 시설비의 증가 없이 간단한 구성을 통해서, 식품원료 및 식품살균용으로 이용할 수 있는 유효염소농도가 높은 고농도의 미산성 차아염소산수를 얻을 수 있도록 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원료탱크(10), 원수공급기(20), 혼합기(30) 및 전기분해조(40)를 구성하였다.Therefore, through a simple configuration without increasing the cost of the facility, the acidic hypochlorous acid according to an embodiment of the present invention to obtain a high concentration of highly acidic hypochlorous acid water having a high effective chlorine concentration that can be used for food ingredients and food sterilization The water production apparatus, as shown in Figure 1, constituted a
상기 원료탱크(10)는 2~6%의 희석염산을 저장하여 공급하는 곳이다. The
상기 원료탱크(10)로부터 공급되는 희석염산은 원료공급도관(11)의 제1 정량펌프(12)와 제1 체크밸브(13)을 통하여 혼합기(30)에 공급된다.The diluted hydrochloric acid supplied from the
상기 원수공급기(20)는 원료를 희석시키기 위한 물과 같은 원수를 제2 정량 펌프(22) 및 제2 체크밸브(23)를 통하여 혼합기(30)에 공급된다.The
상기 혼합기(30)는 원료탱크(10)와 원료공급도관(11)으로 연결되고 원수공급기(20)와 제1 원수공급도관(21)으로 연결되어서 공급된 염산과 원수를 제1 교반기(35)를 이용하여 교반 및 혼합하고 염수를 제조하여 제3 정량 펌프(32) 및 제3 체크밸브(33)를 통해 전기분해조(40)로 보낸다.The
상기 전기분해조(40)는 양극(+)과 음극(-)으로 이루어진 무격벽 전해조이고, 상기 제1 혼합기(30)로부터 혼합물공급도관(31)을 통해 염수를 공급받아 전기분해를 통해 전해산화액, 바람직하게는 미산성 차아염소산 용액을 제조한다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전기분해조(40)를 통해서 미산성 차아염소산 용액을 얻는 관련 화학식은 다음과 같다.A related chemical formula for obtaining a solution of a hypo-acidic hypochlorous acid through the
양극(+) 반응Anode (+) reaction
Cl2 + H2O → HOCl + HClCl 2 + H 2 O → HOCl + HCl
음극(-) 반응Cathode (-) reaction
2Na + 2H2O → 2NaOH + H2 2Na + 2H 2 O → 2NaOH + H 2
혼합 반응Mixed reaction
HOCl + HCl → 2NaOH + H2 HOCl + HCl → 2NaOH + H 2
→→
NaOCl + NaCl + 2H2O + H2 NaOCl + NaCl + 2H 2 O + H 2
따라서, 상기와 같은 전기분해조(40)를 통해서 식품기구의 살균용으로 사용할 수 있는 30~200ppm의 농도를 나타내는 미산성 치아염소산수가 얻어진다. Thus, through the
그리고, 전극은 일반적으로 음극에 2가의 금속산화물들이 형성되어 양극과 점점 맞닿아 숏트를 발생하게 하게 되는데, 이때 전극에 대해 역전 또는 산세정을 보통 실시하고 있으나 이럴 경우 양극전극의 소모를 촉진하는 등 전극에 대한 전체 수명이 단축된다.In addition, the electrode is generally formed with divalent metal oxides on the cathode, which gradually contacts the anode to generate a short. At this time, the electrode is normally reversed or pickled, but in this case, it promotes the consumption of the anode electrode. The overall life for the electrodes is shortened.
따라서, 본 발명에서는 음극에 대하여 전해효율을 높이기 위하여 소수성막(물과 친하지 않은 소수성의 소재로 제조된 막)을 코팅하여 Ca2+ 와 같은 2가 금속이온들이 부착하지 않는 전극을 사용하여 차염소산 나트륨을 생성하는 장치를 개발하였다.Therefore, in the present invention, sodium hypochlorite is used by using an electrode to which a divalent metal ion such as Ca2+ does not adhere by coating a hydrophobic film (a film made of a hydrophobic material that is not intimate with water) in order to increase the electrolytic efficiency with respect to the negative electrode. A device to generate was developed.
즉, 상기 소수성막으로는 PTFE(Polytetrafluoroethylene), PVDF(Polyvinylidene fluoride), PP(Polypropylene) 등으로 코팅된 소수성 유기막 또는 소수성처리가 된 무기막 등이 사용되었다.That is, as the hydrophobic film, a hydrophobic organic film coated with PTFE (Polytetrafluoroethylene), PVDF (Polyvinylidene fluoride), PP (Polypropylene), or an inorganic film subjected to hydrophobic treatment was used.
본 발명의 다른 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 일 실시예의 구성에 추가하여 전기분해조(40) 다음에 희석기(50)를 구비하였다. In another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, in addition to the configuration of one embodiment as described above, the
상기 희석기(50)는 전기분해조(40)로부터 전해산화액을 공급받은 후 농도측정기(51)를 통해 농도를 측정한 후 미산성 차아염소산수 수치보다 높을 경우, 상기 원수공급기(20)의 제2 원수공급도관(22)으로부터 제2 정량 펌프(22) 및 제4 체크밸브(53)를 통하여 원수를 공급받아 제2 교반기(55)를 이용하여 교반 및 희석하여 고농도의 미산성 차아염소산수를 제조한다.When the diluent 50 is supplied with the electrolytic oxidant from the
본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 전기분해조(40)를 통해서 미산성 차아염소산 용액을 얻는 관련 화학식은 다음과 같다.The related chemical formula for obtaining the acidic hypochlorous acid solution through the
양극(+) 반응Anode (+) reaction
HCl → H+ + Cl- HCl → H + + Cl -
2Cl- → Cl2 + 2e- 2Cl - → Cl 2 + 2e -
Cl2 + H2O → HClO + HClCl 2 + H 2 O → HClO + HCl
음극(-) 반응Cathode (-) reaction
2HCl → 2H+ + 2Cl- 2HCl → 2H + + 2Cl -
2H+ + 2e- → H2 2H + + 2e - → H 2
따라서, 상기와 같은 희석기(50)를 통해서 본 발명이 목적으로 하고 있는 고농도의 미산성 차아연소산수를 얻을 수 있게 된다.Therefore, it is possible to obtain a highly concentrated, highly acidic hypochlorous acid water, which is the object of the present invention, through the above-described
상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.As described above, although the present invention has been described by a limited embodiment, the present invention is not limited to this, and will be described below and the technical thoughts of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains. Various modifications and variations will be possible within the scope of the patent claims.
10: 원료탱크 11: 원료공급도관
12: 제1 정량펌프 13: 제1 체크밸브
20: 원수공급기 21: 원수공급도관
22: 제2 정량펌프 23: 제2 체크밸브
30: 혼합기 31: 혼합물 공급도관
32: 제3 정량펌프 33: 제3 체크밸브
35: 제1 교반기
40: 전기분해조
50: 희석기 51: 농도측정기
53: 제4 체크밸브 55: 제2 교반기10: Raw material tank 11: Raw material supply conduit
12: first metering pump 13: first check valve
20: raw water supply 21: raw water supply conduit
22: second metering pump 23: second check valve
30: mixer 31: mixture supply conduit
32: third metering pump 33: third check valve
35: first stirrer
40: electrolysis tank
50: thinner 51: concentration meter
53: fourth check valve 55: second stirrer
Claims (3)
원수를 공급하는 원수공급기(20);
상기 원료탱크(10)와 원료공급도관(11)으로 연결되고 상기 원수공급기(20)와 제1 원수공급도관(21)으로 연결되어서 공급된 염산과 원수를 제1 교반기(35)를 이용하여 교반 및 혼합하여 염수를 제조하는 혼합기(30); 및
무격벽 전해조이고, 상기 제1 혼합기(30)로부터 혼합물공급도관(31)을 통해 상기 염수를 공급받아 전기분해를 통해 전해산화액을 제조하는 전기분해조(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미산성 차아염소산수 제조장치.
A raw material tank 10 storing and supplying 2 to 6% of diluted hydrochloric acid;
A raw water supplier 20 that supplies raw water;
The raw material tank 10 is connected to the raw material supply conduit 11 and connected to the raw water supply 20 and the first raw water supply conduit 21 to agitate the supplied hydrochloric acid and raw water using a first stirrer 35 And a mixer 30 to prepare brine by mixing. And
It is characterized in that it comprises a; a bulkhead electrolytic cell, an electrolysis tank 40 for supplying the brine from the first mixer 30 through the mixture supply conduit 31 to produce an electrolytic oxidizing solution through electrolysis; An acidic hypochlorous acid water production apparatus.
The method according to claim 1, If the concentration is measured through a concentration meter 51 after receiving the electrolytic oxidizing solution from the electrolysis tank 40, if it is higher than the value of the acidic hypochlorous acid, the raw water supply 20 2 Misalignable hypochlorous acid, characterized in that it further comprises a diluent (50) for preparing the acidic hypochlorous acid by stirring and diluting it using a second stirrer (51) to receive raw water from the raw water supply conduit (22). Chlorine acid water production equipment.
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