KR20230162295A - 천일염에서 간수를 제거하는 방법 - Google Patents
천일염에서 간수를 제거하는 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 원료 천일염에 세정수를 가하여 천일염 슬러리를 수득하는 단계; 상기 천일염 슬러리에 마이크로웨이브를 조사하는 단계; 상기 마이크로웨이브가 조사된 천일염 슬러리를 여과하여 천일염 및 간수 함유 세정수로 분리하는 단계; 상기 간수 함유 세정수가 열 교환기로 이동되어, 열이 회수되는 단계; 및 상기 여과된 천일염을 건조하는 단계;를 포함하는 천일염에서 간수를 제거하는 방법 및 이를 수행하는 장치에 관한 것으로서, 높은 효율로 간편하게 간수를 분리할 수 있으며, 열을 회수하여 재사용함으로써 공정의 경제적 효율을 현저히 높일 수 있다.
Description
본 발명은 천일염에서 간수를 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
천일염은 사리 만조 때 바닷물을 염전으로 끌어들여 바람과 햇빛으로 수분만 증발시켜 만들거나 공장에서 가열증발장치를 이용하여 해수를 증발시켜 만든다. 특히 갯벌에서 생산되는 국산 천일염의 염화나트륨 함량은 80 내지 85%로 호주나 중국산에 비해 염화나트륨 함량이 적은 대신 몸에 좋은 미네랄 성분이 많이 함유되어 있는 것으로 알려져 있다.
그러나 자연 건조된 천일염은 간수가 포함되어 있는데, 간수의 주성분은 마그네슘(Mg), 칼륨(K), 황(S) 및 아연(Zn) 등이고, 염화마그네슘(MgCl2), 황산마그네슘(MgSO4) 및 황산칼슘(CaSO4) 형태로 존재한다. 간수는 쓴맛을 가져 식품에 첨가시 맛을 해칠뿐만 아니라, 염화마그네슘 성분이 단백질을 혈관에서 응고시키는 작용을 하여 혈관의 작동을 방해하는 것으로 알려져 있어, 천일염으로부터 간수를 완전히 제거할 수 있는 노력이 지속되어 왔다.
전통적으로는 천일염을 구멍 뚫린 항아리에 담아 2~3년 방치하여, 조해성을 가진 간수가 녹아 빠져 나가도록 하는 방법을 사용하였다. 이 방법은 시간이 오래 걸려 유통시간을 지연시키며 적재 보관에 따른 비용이 추가되는데, 간수 제거율은 크게 높지 않다.
대한민국 등록특허 제10-0631325호에는 간수의 염화마그네슘 성분을 산화마그네슘으로 변환시켜 염화마그네슘을 제거하는 기술에 대하여 기재하고 있다. 이 방법은 해수를 135 ℃ 이상의 고온에서 장시간 유지하여야 하므로 효율적인 방법으로 보기 어렵다.
대한민국 공개특허 제2008-0044589호에는 증기를 이용한 천일염의 가공방법 및 가공장치에 대해 기재되어 있다. 상기 가공방법은 천일염에 고온의 증기를 가하여 간수를 제거한다. 이 방법은 고온의 증기에 의해 소금의 표면이 녹으면서 간수와 함께 천일염의 유용한 성분들까지도 제거되는 문제가 있고, 소금 결정의 표면에서만 간수가 제거되는 문제가 있다.
본 발명은 천일염의 간수를 빠르게 제거하여 고품질의 천일염을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 분리된 간수를 포함하는 세정수를 바로 방류하지 않고, 열 교환기를 통해 회수된 열의 재사용을 통해 에너지 비용을 저감시켜 친환경적이며 경제적인 천일염으로부터 간수를 제거하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기의 기술적 과제해결을 위하여 원료 천일염에 세정수를 가하여 천일염 슬러리를 수득하는 단계; 상기 천일염 슬러리에 마이크로웨이브를 조사하는 단계; 상기 마이크로웨이브가 조사된 천일염 슬러리를 여과하여 천일염 및 간수 함유 세정수로 분리하는 단계; 상기 간수 함유 세정수가 열 교환기로 이동되어, 열이 회수되는 단계; 및 상기 여과된 천일염을 건조하는 단계;를 포함하는 천일염에서 간수를 제거하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 간수 함유 세정수의 온도는 60 내지 95 ℃일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 세정수는 열 교환기로부터 회수된 열로 10 내지 90 ℃로 가온될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 건조하는 단계는 열 교환기로부터 회수된 열에 의해 수행되며, 40 내지 90 ℃로 유지될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 마이크로웨이브의 주파수는 1.0 내지 10.0 GHz일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 천일염 슬러리는 원료 천일염 100 중량부에 대하여, 세정수 60 내지 150 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 원료 천일염에 함유된 Mg의 함량 및 여과된 천일염의 Mg의 함량은 하기의 식 1을 만족할 수 있다.
[식 1]
또한 본 발명은 상술한 방법들로부터 제조되는 천일염을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 원료 천일염 및 세정수가 혼합되어 천일염 슬러리를 제조하는 천일염 슬러리 제조부; 상기 천일염 슬러리 제조부와 연결되어, 마이크로웨이브를 조사하여 천일염 슬러리를 가온하는 마이크로웨이브 조사부; 상기 마이크로웨이브가 조사된 천일염 슬러리를 여과하여 천일염 및 간수 함유 세정수로 각각 분리하는 여과부; 상기 여과부와 연결되어, 상기 간수 함유 세정수의 열을 회수하는 열 교환부; 상기 여과부 및 열 교환부와 연결되어, 열 교환부로부터 이동된 열을 이용하여 여과된 천일염을 건조시키는 건조부; 및 상기 열 교환부와 연결되어, 회수된 열로 공급된 세정수를 10 내지 90 ℃로 가온하는 세정수 가온부;를 포함하는, 천일염에서 간수를 제거하는 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 세정수 가온부는 천일염 슬러리 제조부와 연결되어, 10 내지 90 ℃의 세정수를 공급할 수 있다.
본 발명은 마이크로웨이브를 이용한 가온을 통해 천일염 및 간수의 유해 성분의 용해도 차이를 이용하여 높은 효율로 이를 분리하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은 방류될 간수 함유 세정수의 열을 회수하여, 세정수의 가온에 재활용함으로써, 에너지 효율적이고 경제적으로 천일염으로부터 간수를 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 천일염으로부터 간수를 제거하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 천일염으로부터 간수를 제거하는 장치의 구성을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 천일염으로부터 간수를 제거하는 장치의 구성을 나타낸 모식도이다.
이하 본 발명에 따른 천일염으로부터 간수를 제거하는 방법 및 장치에 대하여 상세히 설명한다.
이때, 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 갖는다.
본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
또한 본 명세서에서 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 효과 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
천일염은 태양열과 바람 등 자연을 이용하여 해수를 저류지로 유입해 바닷물을 농축시켜서 염의 결정으로 얻은 소금을 말한다. 염전에서 바로 생산된 천일염은 NaCl에 비해 용해도가 높은 Mg, Ca 등의 미네랄이 표면에 흡착되어 쓴맛을 나타내기 때문에 식용으로 이용 시, 음식의 맛을 저해하는 문제가 있다. 전통적으로는 염전에서 생산된 천일염을 세척하지 않고 1년에서 3년 동안 저장공간에서 자연배수를 통해 간수를 제거한 소금을 생산하는 방식을 취해왔다. 이 경우 장기간이 소요되어 비용문제 뿐만 아니라, 천일염에 포함된 간수가 제대로 제거되지 않고 천일염 내 MgCl2의 농도가 일정하지 않아 고품질의 천일염 생산이 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 고품질의 천일염을 수득하기 위한, 천일염으로부터 신속하고 에너지 효율적으로 간수를 제거하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 (S100)원료 천일염에 세정수를 가하여 천일염 슬러리를 수득하는 단계; (S200)상기 천일염 슬러리에 마이크로웨이브를 조사하는 단계; (S300)상기 마이크로웨이브가 조사된 천일염 슬러리를 여과하여 천일염 및 간수 함유 세정수로 각각 분리하는 단계; (S400)상기 간수 함유 세정수가 열 교환기로 이동되어, 열이 회수되는 단계; 및 (S500)상기 여과된 천일염을 건조하는 단계;를 포함할 수 있다.
원료 천일염에 포함된 간수를 물에 쉽게 용해시키기 위해 고온의 세정수를 이용할 수 있다. 상기 원료 천일염에 가하는 세정수는 0 내지 100 ℃, 5 내지 95 ℃, 또는 10 내지 90 ℃일 수 있다. 세정수의 온도는 보다 구체적으로 60 내지 80 ℃일 수 있다.
마이크로웨이브를 조사하여 천일염 슬러리의 온도가 100 ℃ 이상으로 상승하면, 이를 여과하여 천일염 및 간수 함유 세정수로 각각 분리할 수 있다. 마이크로웨이브의 주파수는 1.0 내지 10.0 GHz, 또는 1.5 내지 8.0 GHz 를 적용하여 단시간에 천일염 슬러리의 온도를 100 ℃ 이상으로 가온하여 Mg의 용해도를 급격히 증가시킬 수 있다.
천일염 슬러리의 온도가 상승하는 경우, NaCl의 용해도에 비하여 MgCl2의 용해도가 급격히 증가한다. 따라서 이때 MgCl2는 대부분 세정수에 용해되고, Mg를 함유하는 세정수를 여과하면 간수가 제거된 천일염 및 간수를 함유하는 세정수로 각각 분리될 수 있다.
구체적으로 천일염의 표면에 흡착된 Mg 및 내부에 존재하는 Mg는 마이크로웨이브의 조사에 따라 용해도가 급격히 증가하여 세정수에 대부분 용해되기 때문에, 표면에 흡착된 Mg 뿐만 아니라 내부에 존재하는 Mg의 용출이 용이하다. 본 발명에 따른 방법을 이용하는 경우 간수의 선택적인 제거가 가능 하여 소금의 수율 저하가 최소화되면서 천일염 내의 불순물을 빠르게 제거할 수 있다.
간수를 함유하는 세정수는 50 내지 100 ℃, 구체적으로 60 내지 95 ℃, 보다 구체적으로 70 내지 80 ℃일 수 있다. 간수를 함유하는 세정수는 분리되어 열 교환기를 통해 열이 회수될 수 있다. 회수된 열은 천일염 슬러리를 제조하기 위해 공급되는 세정수를 가온하는 용도로 사용할 수 있다. 이때 세정수는 10 내지 90 ℃, 40 내지 80, 또는 70 내지 80 ℃로 가온되어 원료 천일염에 혼합됨으로써 마이크로웨이브의 조사 시간을 단축시킬 수 있다.
또는 회수된 열은 간수가 제거된 천일염의 수분을 제거하기 위한 건조 과정에서 필요한 에너지로 사용될 수 있다.
간수가 제거된 천일염의 건조 단계는 50 내지 100 ℃ 또는 60 내지 95 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상술한 온도 범위에서 건조하는 경우 중금속, 이산화황 또는 환경호르몬의 발생으로 인한 위해성 우려가 없으므로 바람직하다.
천일염 슬러리는 세정수에 비하여 원료 천일염의 양이 과량 포함된 것을 의미할 수 있다. 세정수의 양이 너무 많으면 천일염의 수득률이 떨어질 수 있으며, 세정수의 양이 너무 적으면 균일한 슬러리가 제조되지 않아 Mg의 제거 효율이 떨어질 수 있다. 구체적으로 원료 천일염 100 중량부에 대하여, 세정수 40 내지 200 중량부, 50 내지 180 중량부, 또는 60 내지 150 중량부로 포함되는 것이 좋다.
본 발명에 따라 천일염으로부터 간수를 제거하는 경우 대규모 저장공간이나 숙성기간 필요없이 신속하게 천일염을 생산할 수 있어, 생산비용을 절감 효과가 탁월하다. 또한 Mg의 제거 효율이 높아 양질의 천일염을 제조할 수 있다.
구체적으로 원료 천일염에 함유된 Mg의 함량 및 여과된 천일염의 Mg의 함량은 하기의 식 1을 만족할 수 있다. 보다 구체적으로 하기 식 1로 표시되는 Mg의 함량비는 0.35 이하, 0.28 이하, 0.25 이하 또는 0.20 이하일 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니지만, Mg의 함량비는 0.05 이상일 수 있다.
[식 1]
본 발명은 상술한 바에 따른 천일염으로부터 간수를 제거하는 방법을 통해 제조되는 천일염을 제공할 수 있다. 전통적인 방법에 따라 간수를 제거하여 제조한 천일염은 Mg가 균일한 농도로 존재하지 않기 때문에, 맛이 균일하지 않고 쓴맛이 강하게 나타난다. 이와 대비하여 본 발명은 쓴맛이 거의 제거되어 고품질의 식용 천일염을 제공할 수 있는 이점이 있다.
아울러, 본 발명은 천일염으로부터 간수를 제거하는 장치(1000)를 제공할 수 있다.
상기 장치는 원료 천일염 및 세정수가 혼합되어 천일염 슬러리를 제조하는 천일염 슬러리 제조부(100); 상기 천일염 슬러리 제조부와 연결되어, 마이크로웨이브를 조사하여 천일염 슬러리를 가온하는 마이크로웨이브 조사부(200); 상기 마이크로웨이브가 조사된 천일염 슬러리를 여과하여 천일염 및 간수 함유 세정수로 각각 분리하는 여과부(300); 상기 여과부와 연결되어, 상기 간수 함유 세정수의 열을 회수하는 열 교환부(400); 상기 여과부 및 열 교환부와 연결되어, 열 교환부로부터 이동된 열을 이용하여 여과된 천일염을 건조시키는 건조부; 및 상기 열 교환부와 연결되어, 회수된 열로 공급된 세정수를 10 내지 90 ℃로 가온하는 세정수 가온부(600);를 포함할 수 있다.
상기 세정수 가온부는 천일염 슬러리 제조부와 연결되어, 10 내지 90 ℃의 세정수를 공급할 수 있다.
열 교환부는 공냉식 또는 수냉식일 수 있고, 열 교환 능력이 20 ℃ 이상의 물을 60 ℃ 이상으로 가열시킬 수 있을 정도의 성능을 갖는 것이면 제한되지 않는다.
이하 실시예를 통해 본 발명에 따른 천일염으로부터 간수를 제거하는 방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
[실시예 1]
200 ㎖ 비커에 20 ℃의 물 70 g을 넣고, 전라남도 신안에서 2021년도에 생산한 천일염 100 g을 분산하여 천일염 슬러리를 제조하였다. 2.5 ㎓의 마이크로웨이브를 상기 물의 온도가 100 ℃가 될 때까지 1분 30초간 조사하고, 30초 동안 더 조사한 후, 여과하여 천일염 및 간수 함유 세정수를 각각 분리하였다. 분리된 천일염은 열 교환기를 통해 회수된 열을 이용하여 건조시켜 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[실시예 2]
물의 온도가 50 ℃가 될 때까지 마이크로웨이브를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[실시예 3]
물의 온도가 60 ℃가 될 때까지 마이크로웨이브를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[실시예 4]
물의 온도가 70 ℃가 될 때까지 마이크로웨이브를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[실시예 5]
물의 온도가 80 ℃가 될 때까지 마이크로웨이브를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[실시예 6]
물의 온도가 90 ℃가 될 때까지 마이크로웨이브를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[비교예 1]
20 ℃의 물을 사용하고, 마이크로웨이브를 조사하지 않은 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[비교예 2]
100 ℃의 물을 사용하고, 마이크로웨이브를 조사하지 않은 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[비교예 3]
물의 온도가 20 ℃로 될 때까지 마이크로웨이브를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[비교예 4]
물의 온도가 30 ℃로 될 때까지 마이크로웨이브를 조사한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 간수가 제거된 천일염을 제조하였다.
[비교예 5]
전라남도 신안에서 2021년도에 생산한 원료 천일염 70 g을 원심 분리한 후 탈수한 천일염을 제조하였다.
[실험예 1] 마그네슘의 함량 분석
ICP-MS를 이용하여 원료 천일염 속에 포함된 마그네슘 함량과 실시예 및 비교예 1 내지 4의 방법으로 간수가 제거된 천일염의 마그네슘 함량을 분석하였다.
원료 천일염 속에 포함된 마그네슘 함량(Mg0)은 102 ppm이었다.
[표 1]
실시예 1 내지 실시예 6의 경우 천일염 수득률이 모두 80% 이상으로서, 소금의 소실을최소화하는 방법임을 확인할 수 있었다. Mg 의 함량비는 시중 천일염의 간수 제거에 이용되는 원심분리법으로 처리한 비교예 4과 대비하여 현저히 낮았다. 이를 종합할 때, 본 발명은 마이크로웨이브를 사용함으로써 고온의 세정수에 Mg의 용출을 증가시켜, 빠른 시간 내에 간수를 효과적으로 제거할 수 있음을 알 수 있다.
100 : 천일염 슬러리 제조부
200 : 마이크로웨이브 조사부
300 : 여과부
400 : 열 교환부
500 : 건조부
600 : 세정수 가온부
1000 : 간수 제거 장치
200 : 마이크로웨이브 조사부
300 : 여과부
400 : 열 교환부
500 : 건조부
600 : 세정수 가온부
1000 : 간수 제거 장치
Claims (10)
- 원료 천일염에 세정수를 가하여 천일염 슬러리를 수득하는 단계;
상기 천일염 슬러리에 마이크로웨이브를 조사하는 단계;
상기 마이크로웨이브가 조사된 천일염 슬러리를 여과하여 천일염 및 간수 함유 세정수로 각각 분리하는 단계;
상기 간수 함유 세정수가 열 교환기로 이동되어, 열이 회수되는 단계; 및
상기 여과된 천일염을 건조하는 단계;를 포함하는 천일염에서 간수를 제거하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 간수 함유 세정수의 온도는 60 내지 95 ℃인, 천일염에서 간수를 제거하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 세정수는 열 교환기로부터 회수된 열로 10 내지 90 ℃로 가온된, 천일염에서 간수를 제거하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 건조하는 단계는 열 교환기로부터 회수된 열에 의해 수행되며, 40 내지 90 ℃로 유지되는, 천일염에서 간수를 제거하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 마이크로웨이브의 주파수는 1.0 내지 10.0 GHz인, 천일염에서 간수를 제거하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 천일염 슬러리는 원료 천일염 100 중량부에 대하여, 세정수 60 내지 150 중량부를 포함하는, 천일염에서 간수를 제거하는 방법. - 제 1항에 있어서,
상기 원료 천일염에 함유된 Mg의 함량 및 여과된 천일염의 Mg의 함량은 하기의 식 1을 만족하는, 천일염에서 간수를 제거하는 방법.
[식 1]
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 따른 방법으로부터 제조되는 천일염.
- 원료 천일염 및 세정수가 혼합되어 천일염 슬러리를 제조하는 천일염 슬러리 제조부;
상기 천일염 슬러리 제조부와 연결되어, 마이크로웨이브를 조사하여 천일염 슬러리를 가온하는 마이크로웨이브 조사부;
상기 마이크로웨이브가 조사된 천일염 슬러리를 여과하여 천일염 및 간수 함유 세정수로 각각 분리하는 여과부;
상기 여과부와 연결되어, 상기 간수 함유 세정수의 열을 회수하는 열 교환부;
상기 열 교환부와 연결되어, 회수된 열로 공급된 세정수를 10 내지 90 ℃로 가온하는 세정수 가온부; 및
상기 여과부 및 열 교환부와 연결되어, 열 교환부로부터 이동된 열을 이용하여 여과된 천일염을 건조시키는 건조부;를 포함하는, 천일염에서 간수를 제거하는 장치. - 제 9항에 있어서,
상기 세정수 가온부는 천일염 슬러리 제조부와 연결되어, 10 내지 90 ℃의 세정수를 공급하는, 천일염에서 간수를 제거하는 장치.
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| KR100631325B1 (ko) | 2004-10-28 | 2006-10-04 | 이광경 | 산화마그네슘 함유 소금 및 간수 제조 방법 |
| KR20080044589A (ko) | 2006-11-17 | 2008-05-21 | 박무성 | 증기를 이용한 천일염의 가공방법 및 가공장치 |
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2022
- 2022-05-20 KR KR1020220061989A patent/KR20230162295A/ko not_active Application Discontinuation
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