TW201114696A - Method for producing hydrogen-containing drinking water - Google Patents

Description

201114696 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於製造飲料用含氫水之方法。 【先前技術】 近年來，在也能運用在半導體用矽基板、液晶用玻璃 基板等的洗淨方面之（超純水）中，讓氫氣溶解而構成的 氫溶解水（也簡稱氫水）由於具有高還原性，被認爲具有 抑制金屬氧化和食品類發生腐敗的效果，在轉用於飲用的 情況，可期待能改善各種健康毛病而受到囑目。 作爲製造氫溶解水之方法，例如可讓來自貯氣鋼瓶的 氫氣、或是經由水的電解所產生的氫氣溶解於原水中。 但是，單純地將氫氣供應至原水中的情況，由於在室 溫大氣壓下溶存於原水中的氮氣、氧氣等會妨礙氫氣的溶 解，而使其溶存氫濃度遠不及氫的飽和濃度。 因此’例如以下的方法已被提出，亦即，在除去空氣 後的壓力容器內塡充氫氣，將該壓力容器內的氫氣壓力保 持2〜10氣壓，並對該壓力容器內將原水以噴霧狀噴射而與 氫氣接觸，藉此讓氫氣高效率地溶解（專利文獻1)。 〔專利文獻1〕日本特許第3606466號公報 【發明內容】 前述專利文獻1所揭示的製造方法，由於是批式故生 產性差’爲了大量地生產氫水必然使製造裝置變得大型化 201114696 。此外，不僅無法讓氫氣高效率地溶解於原料水中，還會 發生每批氫水的氫濃度不一致的問題。 本發明人等爲了解決上述課題而深入探討的結果發現 ，首先從構成原料的水將殘存氣體施以脫氣，接著將所獲 得的脫氣水和加壓氫氣導入氣體透過膜模組而讓氫氣溶解 於脫氣水中，藉由將前述步驟在封閉系統中反覆實施，可 更高效率地提高所獲得的含氫水中的溶存氫濃度，如此獲 致本發明的完成》 亦即，本發明是關於一種連續製造飲料用含氫水之方 法，其特徵在於，係包含： (a )在淨化裝置將構成原料的水施以過濾及淨化， 將所獲得的淨化水送往脫氣裝置之淨化步驟； (b )將供應給前述脫氣裝置的淨化水施以脫氣，將 所獲得的脫氣水送往氫溶解裝置之脫氣步驟； (c)讓氫氣溶解於供應給前述氫溶解裝置之脫氣水 中’將所獲得的氫溶解水送往殺菌裝置之氫溶解步驟； (d )將供應給前述殺菌裝置之氫溶解水施以殺菌， 將所獲得的含氫水送往塡充裝置之殺菌步驟； (e )將供應給前述塡充裝置的含氫水塡充於密封容 器’將塡充後的水製品送往加熱殺菌裝置之塡充步驟；以 及 (f )將送到前述加熱殺菌裝置之水製品施以加熱殺 菌之加熱殺菌步驟； Μ述氫溶解裝置係具備氣體透過膜模組，該氣體透過 -6- 201114696 膜模組，是藉由氣體透過膜區隔成水室和氣體室，讓前述 脫氣水通過水室，另一方面將氫氣加壓而供應給氣體室， 藉此讓氫氣溶解於前述脫氣水中；而且使步驟（d)所獲 得的含氫水的一部分返回步驟（b)的脫氣裝置，在步驟 (b )至步驟（d )之間讓水循環。 本發明的製造方法較佳爲，前述淨化裝置係具備活性 碳過濾裝置及MF膜過濾裝置。 此外較佳爲，前述脫氣裝置係具備氣體脫氣膜模組， 該氣體脫氣膜模組，是藉由氣體脫氣膜區隔成水室和氣體 室’讓前述淨化水通過水室，另一方面將氣體室施以減壓 〇 再者較佳爲’前述殺菌裝置係具備紫外線照射裝置及 MF膜過濾裝置。 而且本發明的製造方法較佳爲，暫時停止對前述脫氣 裝置供應淨化水，在前述（b)脫氣步驟、（c)氫溶解步 驟及（d )殺菌步驟之間讓水循環。 依據本發明之飲料用含氫水之製造方法，由於淨化、 脫氣、氫溶解及殺菌各處理是在封閉系統中連續進行，特 別是使用氣體透過膜模組（被供應加壓氫氣）來進行氫的 溶解’又特別是藉由讓水循環來反覆進行脫氣、氫溶解及 殺菌的處理’因此能夠製造出可讓氫氣高效率且高濃度地 溶解之含氫水。 特別是在本發明的製造方法’在停止對脫氣裝置供應 淨化水後，在前述（b )脫氣步驟、（c )氫溶解步驟及（ 201114696 d )殺菌步驟之間讓水反覆地循環，藉此可更高效率地讓 氫氣以高濃度溶解。 此外，依據本發明的飮料用含氫水之製造方法，作爲 在淨化步驟及殺菌步驟所使用的膜過濾裝置，是採用精密 過濾膜（MF膜）。因此，可完全除去會在原水中繁殖之 大腸菌群等的一般細菌、病原性原蟲之隱孢子蟲等，而且 能保留鈉離子和鉀離子等的溶存於原水中的礦物質成分（ 決定飲料用含氫水的味道），而能製造出安全且美味的含 氫水。 本發明之製造飲料用含氫水之方法，其特徵爲包含（ a)淨化步驟、（b)脫氣步驟、（c)氫溶解步驟、（d) 殺菌步驟、（e)塡充步驟及（f)加熱殺菌步驟，各步驟 是在封閉系統中連續進行，特別是在前述（c )氫溶解步 驟’是使用具備氣體透過膜模組之氫溶解裝置。 以下詳細地說明本發明。 (a )淨化步驟 本步驟’是在淨化裝置將構成原料的水施以過濾後， 將所獲得的淨化水送往脫氣裝置的步驟。 構成原料的水’只要是從適於飮用的水源所供應者即 可’沒有特別的限制，可列舉自來水（從供自來水事業用 的水道 '專用水道或簡易專用水道所供應的水）、地下水 等。 前述'淨化裝置’係具備活性碳過濾裝置及膜過濾裝置 -8- 201114696 藉由前述活性碳過濾裝置，可除去構成原料之水的霉 臭、三氯甲烷，並進行脫氯處理等。又藉由安全過濾器過 濾裝置，可除去浮游物（包含活性碳等）、大腸菌等的細 菌、隱孢子蟲等的病原性原蟲等。 作爲膜過濾裝置可使用的膜，可列舉精密過濾膜（ MF膜）、超過濾膜（UF膜）、奈米過濾膜（NF膜）、逆 滲透膜（RO膜）等，若考慮到操作性、在飲用的情況決定 味道之礦物質成分的殘存性，較佳爲使用MF膜。雖然使 用NF膜、RO膜來進行膜透過處理亦可，但甚至連鈉離子 和鉀離子等的溶存於原水中的礦物質成分也會被除去，爲 了成爲適於飮用的水還必須調整該等礦物質成分的殘存率 、或重新添加，會使操作變煩雜而較不理想。 (b )脫氣步驟 本步驟，是將供應給脫氣裝置的淨化水施以脫氣後， 將所獲得的脫氣水送往氫溶解裝置的步驟。 前述脫氣裝置，只要能進行氧氣、氮氣、二氧化碳氣 體等的溶存氣體之脫氣即可，沒有特別的限制，例如可使 用真空脫氣裝置、具備氣體透過膜內藏模組（氣體脫氣膜 模組）之脫氣裝置，爲了將微量溶存的氣體施以高效率地 脫氣，較佳爲使用具備氣體脫氣膜模組之脫氣裝置。 該氣體脫氣膜模組，是藉由氣體脫氣膜區隔成水室和 氣體室，讓前述淨化水通過水室，並將氣體室施以減壓， 藉此將流過水室的溶存氣體施以脫氣。 本步驟所使用的氣體脫氣膜（中空纖維膜）的種類沒 -9 - 201114696 有特別的限定，例如可列舉：聚丙烯、聚二甲基矽氧烷、 聚碳酸酯一聚二甲基矽氧烷之嵌段共聚物、聚乙烯苯酚-聚二甲基矽氧烷-聚碾之嵌段共聚物、聚（4 -甲基戊烯-1-)、聚（2,6-二甲基苯醚）、聚四氟乙烯等的高分子膜。 爲了提高脫氣效率而在加溫下實施本步驟亦可，但在 此情況，爲了提昇之後的氫溶解的效率，宜冷卻至室溫（ 25°C左右）。 (c )氫溶解步驟 本步驟，是在供應給氫溶解裝置之脫氣水中讓氫氣溶 解後，將所獲得的氫溶解水送往殺菌裝置的步驟。 作爲前述氫溶解裝置，基於單位時間單位空間之氫氣 溶解量大、且容易提高氫氣的溶解效率之觀點，是使用具 備氣體透過膜模組之氫溶解裝置。 前述氣體透過膜模組，是藉由氣體透過膜區隔成水室 和氣體室，讓前述脫氣水通過水室，並將氫氣供應給氣體 室，藉此讓氫氣溶解於流過水室的脫氣水中。 作爲本步驟所使用的氣體透過膜，例如爲作爲前述氣 體脫氣膜所列舉之高分子膜。 氫氣的供應方法沒有特別的限制，例如可使用市售的 高純度氫氣鋼瓶 '經由水電解等所獲得的氫氣。 此外，在將氫氣供應給該氣體透過膜模組的氣體室時 ，藉由對氫氣施加大氣壓以上、例如1.2氣壓〜2.0氣壓左右 的壓力來供應，可提高溶存氫濃度。但若施加超過2.0氣 壓的壓力，必須提高氣體透過膜模組之各種設備的耐壓性 -10- 201114696 及氣密性’而造成製造成本增加，因此較不理想。 (d )殺菌步驟 本步驟，是將供應給殺菌裝置的氫溶解水施以殺菌後 ’將所獲得的含氫水送往塡充裝置之殺菌步驟。 前述殺菌裝置’係具備紫外線照射裝置及膜過濾裝置 ’藉由前述紫外線照射裝置將氫溶解水施以殺菌，藉由膜 過濾裝置再度將浮游物和細菌等除去。 在本步驟也是，宜與前述淨化裝置同樣地使用MF膜 過濾裝置，更佳爲使用比前述淨化裝置所使用的MF膜的 孔徑更小之MF膜，藉此可將前述浮游物等完全地除去。 本發明之特徵在於：使步驟（d )所獲得的含氫水之 一部分返回步驟（b)的脫氣裝置，而在步驟（b)至步驟 (d )之間讓水循環。特別是在水進行循環中暫時停止對 前述脫氣裝置供應淨化水，以更高效率地讓氫氣溶解於脫 氣水，而製造出氫氣溶存濃度高的含氫水。具體而言，能 使室溫大氣壓下通常爲1.6ppm左右之氫溶存濃度提高至約 2倍》 (e )塡充步驟 本步驟，是將供應給塡充裝置之含氫水塡充於密封容 器後，將所塡充的水製品送往加熱殺菌裝置的步驟。 作爲前述密封容器沒有特別的限定，可列舉積層薄膜 等所製作成的袋狀容器、金屬罐等，特佳爲使用鋁積層薄 膜製的袋狀容器，因爲其氣密性高而能防止氫氣流出。在 該袋狀容器設置塑膠製的吸嘴（流出口）等亦可。 -11 - 201114696 而且，使用對應於前述密封容器種類的塡充裝置 含氫水塡充於密封容器後施以密封。 (f)加熱殺菌步驟 本步驟是將送往加熱殺菌裝置之水製品施以加熱 的步驟，例如使用加熱蒸氣殺菌裝置而以85〜90 °C、 鐘〜1小時將水製品施以加熱殺菌。 【實施方式】 〔實施例〕 參照圖式更具體地說明本發明之較佳實施形態， 發明並不限定於此。 第1圖係顯示：適用於本發明的飮料用含氫水之 方法之飲料用含氫水製造裝置的一形態。 本製造裝置1 ’主要大致區分成：製造含氫水的 、將所製造的含氫水施以塡充的裝置。 製造含氫水的裝置’主要包括：原料水供應裝檟 過濾塔3、安全過濾器塔4、中間槽5、脫氣塔6、電解 7、氫溶解塔8、UV殺菌裝置9及MF裝置1〇。其中，前 a )步驟所使用的淨化裝置相當於過濾塔3 (活性碳過 置）及安全過濾器塔4(安全過濾器過濾裝置），（b 驟所使用的脫氣裝置相當於脫氣塔6，（c)步驟所使 氫溶解裝置相當於氫溶解塔8，（ d )步驟所使用的殺 置相當於UV殺菌裝置9 (紫外線照射裝置）及MF裝置 MF過濾裝置）。 ，將 殺菌 20分 但本 製造 裝置 12、 裝置 述（ 濾裝 )步 用的 菌裝 10 ( -12- 201114696 此外，塡充含氫水的裝置，主要是包括：塡充裝置11 '加熱殺菌裝置12及包裝裝置13。 首先，從原料水供應裝置2供應之構成原料的水，經 由配管L1供應給過濾塔3 (塡充有活性碳層），在此經由 活性碳處理而進行脫氯處理。 接著，從過濾塔3排出的水經由配管L2送往設有MF膜 之安全過濾器塔4。 接著，從安全過濾器塔4排出之淨化水，經由配管L3 送往中間槽5。 中間槽5可發揮將經過淨化步驟的淨化水暫時貯留的 作用，藉由控制貯留水量，可高效率地實施氫溶解作業。 亦即，暫時停止淨化水的供應，而在中間槽5、脫氣塔6、 氫溶解塔8、UV殺菌裝置9、MF裝置1 0之間如後述般讓水 循環，藉此可高效率地提高含氫水的氫溶存濃度。 接著，從中間槽5排出的淨化水經由配管L4送往脫氣 塔6。 在脫氣塔6設有氣體脫氣膜模組61，該氣體脫氣膜模 組61如第2圖所示，藉由氣體脫氣膜611區隔成水室612和 氣體室613。藉由真空泵14將氣體室613保持減壓狀態，讓 流過水室612之淨化水中溶存的氣體（氧氣、氮氣、二氧 化碳氣體等）透過氣體脫氣膜611而移動到氣體室613，藉 此將流過水室6 1 2的淨化水施以脫氣。 將溶存氣體施以脫氣後的脫氣水，接著經由配管L5送 往設有氣體透過膜模組81之氫溶解塔8。 -13- 201114696 該氣體透過膜模組8 1如第3圖所示，藉由氣體透過膜 81 1分隔成水室812和氣體室813。藉由電解裝置7製造的氫 氣是通過配管L10供應給氣體室813。供應給電解裝置7的 水，則是從前述原水供應裝置2經由配管L9進行供應。 而且，在氣體透過膜模組81，將從電解裝置7供應的 氫氣加壓後送往氣體室813，利用分壓差讓氫氣透過氣體 透過膜811後，供應給流過水室812的脫氣水，藉此製造出 氫溶解水。 如此般獲得的氫溶解水，通過配管L6供應給UV殺菌 裝置9，藉由照射UV進行殺菌處理。接著通過配管L7供應 給MF裝置1 0，在此進行膜過濾處理。 所獲得的含氫水，通過配管L8後一部分返回中間槽5 。接著，含氫水進行中間槽5 —脫氣塔6->氫溶解塔8->UV 殺菌裝置9 — MF裝置10—中間槽5的循環，藉此可高效率地 提高含氫水的氫溶存濃度。 實際上是使用第1圖所示的製造裝置，使用自來水（ 原料水）所獲得之依據本發明的飮料用含氫水製造方法所 製得的含氫水，經由上述般讓水循環可將氫溶存濃度提高 至例如2_97ppm左右（2.85〜3.09ppm )。另一方面，不讓 水循環的情況之氫離子濃度，僅止於2.8 2ppm左右。 所製得的氫水之pH爲6.5〜7.3，礦物質含量（硬度） 爲3 0〜5 Omg/L，並未檢測出一般細菌及大腸菌類。 如上述般在中間槽5~MF裝置10進行循環而提高氫溶 存濃度後的水，接著通過配管L11送往塡充裝置11。 -14- 201114696 在塡充裝置11設有塡充槽，前述含氫水首先供應至塡 充槽後，藉由塡充機密封塡充於密封容器。 接著將密封塡充於密封容器之水製品，在加熱殺菌裝 置12進行加熱殺菌，最後藉由包裝裝置13進行裝箱處理。 如以上般’依據上述構造，本發明之飲料用含氫水之 製造方法可讓氫氣高效率且高濃度地溶解，而且能製造出 安全且美味的含氫水。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示：適用於本發明的飲料用含氫水之製造 方法之飲料用含氫水製造裝置之一形態。 第2圖係顯示：適用於本發明的飲料用含氫水之製造 方法之氣體脫氣膜模組之一形態。 第3圖係顯示：適用於本發明的飲料用含氫水之製造 方法之氣體透過膜模組之—形態。 【主要元件符號說明】 1:飲料用含氫水製造裝置 2:原料水供應裝置 3 :過濾塔 4:安全過濾器塔 5 :中間槽 6 :脫氣塔 61 :氣體脫氣膜模組 -15- 201114696 61 1 :氣體脫氣膜 6 1 2 :水室 613 :氣體室 7 :電解裝置 8 :氫溶解塔 8 1 :氣體透過膜模組 81 1 :氣體透過膜 8 1 2 :水室 813 :氣體室 9 : UV殺菌裝置 1 0 : MF裝置 1 1 :塡充裝置 1 2 :加熱殺菌裝置 13 :包裝裝置 1 4 :真空泵 L1〜LI 1 :配管 -16-

Claims (1)

1. 201114696 七、申請專利範圍： 1. —種連續製造飲料用含氫水之方法，其特徵在於 ，係包含： (a )在淨化裝置將構成原料的水施以過濾及淨化， 將所獲得的淨化水送往脫氣裝置之淨化步驟； (b) 將供應給前述脫氣裝置的淨化水施以脫氣，將 所獲得的脫氣水送往氫溶解裝置之脫氣步驟； (c) 讓氫氣溶解於供應給前述氫溶解裝置之脫氣水 中，將所獲得的氫溶解水送往殺菌裝置之氫溶解步驟； (d) 將供應給前述殺菌裝置之氫溶解水施以殺菌， 將所獲得的含氫水送往塡充裝置之殺菌步驟； (e )將供應給前述塡充裝置的含氫水塡充於密封容 器，將塡充後的水製品送往加熱殺菌裝置之塡充步驟；以 及 (f )將送到前述加熱殺菌裝置之水製品施以加熱殺 菌之加熱殺菌步驟； 前述氫溶解裝置係具備氣體透過膜模組，該氣體透過 膜模組，是藉由氣體透過膜區隔成水室和氣體室，讓前述 脫氣水通過水室，另一方面將氫氣加壓而供應給氣體室， 藉此讓氫氣溶解於前述脫氣水中；而且使步驟（d)所獲 得的含氫水的一部分返回步驟（b)的脫氣裝置，在步驟 (b )至步驟（d )之間讓水循環。 2. 如申請專利範圔第1項記載的製造飲料用含氫水之 方法，其中，前述淨化裝置係具備活性碳過濾裝置及MF -17- 201114696 膜過濾裝置。 3. 如申請專利範圍第1項記載的製造飲料用含氮水之 方法，其中，則述脫氣裝置係具備氣體脫氣膜模，組，該氣 體脫氣膜模組，是藉由氣體脫氣膜區隔成水室和氣體室， 讓前述淨化水通過水室，另一方面將氣體室施以。 4. 如申請專利範圍第1項記載的製造飲料用含氫水之 方法，其中，前述殺菌裝置係具備紫外線照射裝置及MF 膜過濾裝置。 5. 如申請專利範圍第1項記載的製造飲料用含氫水之 方法’其中’暫時停止對前述脫氣裝置供應淨化水，在前 述（b)脫氣步驟、（c)氫溶解步驟及（d)殺菌步驟之 間讓水循環。