JPS624494A - 清澄飲料水の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ミネラル成分を含有し、うま味のある清涼
飲料水を製造する方法に関する。

わが国の飲料水の質の良さは世界的に定評あるが、近年
、その水の質、特に味が悪くなったことが、ひとつの社
会的問題になりつ＼ある。

水の味が悪くなっていく主な原因は、取水源周辺の環境
悪化に伴う水質の低下に起因するところが大きいと思わ
れる。

従来、飲料水を高度に浄化するために活性炭が使用され
てきた。活性炭は飲料水中に含まれる諸々な有機物を良
く吸着し、有機物が含有されることによって生じる水の
生臭さ、かび臭さなどが除去される。しかし、天然水、
ミネラル水に代表されるような硬水的うま味は得られな
い。

また、活性炭の浄化力には飽和吸着能力に限界があり、
吸着力が低下した活性炭は定期的に交換しなければなら
ない繁雑さがあって、操作性、経済性の面で問題が多か
った。

本発明は、活性炭吸着法に代表される、先のような従来
法の問題点を改善するために創意したもので、特に自然
環境下で天然水が受けている鉱物的浄化作用と、うま味
の形成を人工的に得ることを意図とし、工夫したもので
ある。

本発明者は、中国において漢方薬として愛用されている
薬石類の健康増進的効用について興味を持ち、その活用
法を研究しているが、種々の薬石を化学的に分析した結
果から、薬石類は人体の健康増進に有益な諸々のミネラ
ル元素を含有している多元素共存鉱物であることを知っ
た。そして、多元素共存鉱物は総じて水の質を良くし、
水の味を旨くすることを発見した。

多元素共存鉱物の水質調整能力が何に起因するものかは
定かでないが、その能力の有無を究明するために、岐阜
県黒用支流に産する石英斑岩を試験体として選び、次の
ような試験により石英斑岩の水質調整能力を検討した。

試験−１（ミネラル成分の溶出） 蒸溜水５００ｍ１中に粒径５ｍｍ前後に砕いた石英斑岩
５０ｇを加えて、約１時間攪拌した後、その水溶液をＮ
ｏ５Ｃ瀘祇で濾過し、濾液中のミネラル成分を分析した
ところ、第１表のような結果が得られた。

試験−２（ＰＨの調整能力） ５００ｍ　ｌの弱酸性水と弱アルカリ水を作り、これに
粒径５ｍｍ前後に砕いた石英斑岩５０ｇを加えて、約１
時間攪拌した後、水溶液ＯＰＨ値を測定したところ、第
２表のとおりであった。

試験−３（有害物の吸着） 水銀、カドミウム、ヒ素、シアンイオン各１ｍｇ／ｌを
含む水溶液５００ｍ１を作り、これに粒径５ｍｍ前後の
石英斑岩５０ｇを加えて１〜５日間静置後の水溶液中の
各有害物の残留濃度を日毎に測定したところ、第３表の
ような結果が得られた。

試験−４（残留塩素の吸着） 残留塩素０．３ＰＰＭを含む水道水５００ｍ　ｌを採取
し、これに粒径５ｍｍ前後の石英斑岩２０ｇを加えて静
置後の残留塩素を測定したところ第４表のような結果が
得られた。

以上のような各種の試験結果から石英斑岩には諸々な水
質調整能力を持っていることが判明した。

また、石英斑岩以外の多元素共存鉱物、珊瑚礁などの岩
礁鉱石類においても同様の水質調整能力があることが判
った。

以上のような試験を通じて、本発明者は多元素共存鉱物
や岩礁鉱石類を用いて、うま味のある飲料水を製造する
方法を考え、筒状の容器に細粒状に砕いた石英斑岩を充
填し、これに水道水を注ぐことによって、うま味のある
飲料水を製造する方法を考案した。

この方法により処理された水道水は、水道水特有のカル
キ臭が無くなり、水の味も飛躍的に向上した。

しかし、この方法にも幾つかの問題点があった。

その問題点とは、鉱石の反応性と反応の持続性に関する
問題である。

まず、鉱石の反応性についてだが、多元素共存鉱物類が
総じて水の味を良くすることは前述したとおりだが、こ
の味を良くする主たる要因は鉱物中に含有される諸々な
ミネラル成分が水に溶解されることによるものである。

このときのミネラル成分が水に溶解する速度は次式（１
）の物質移動速度で示される。

δｇ／δｔ　＝ＫＦａ　（Ｃ−Ｃｓ）　　・（１）ここ
に、ｔ：時間（秒） ｇ：粒子単位容積光たり溶解量（■／ｃＩ１１）ＫＦ　
：源側境膜物質移動係数（（至）７秒）ａ：粒子表面積
（ｃｍ−’） Ｃ：溶解物質イオン濃度（■／　ｃ＋ｄ　）Ｃ５二粒子
表面における源側濃度（■／ｃａｌ）ここで、粒子周囲
のｔｓ　ｇｓ　ＫＦ　％　Ｃ％　Ｃ５がある一定の値と
仮定した場合の物質移動速度はａ（粒子比表面積）に比
例することになる。

いま、粒子の形状を球状粒子と仮定した場合、ａ＝３／
Ｒ（ＣＩｌｌ−１）・・・・・・・（２）Ｒ：粒子半径
（ｃｍ） となり、式（１）と（２）から粒子半径が小さいもの程
、物質の溶解速度が速くなることになる。

石英斑岩や珊瑚岩礁などはミネラル物質の溶解速度が非
常に遅く、これらを活用してミネラル含有量の高い飲料
水を製造しようとすると、その反応性が問題となる。例
えば、１ｃｍ前後の大きさに破砕された細粒状の石英斑
岩を使用してミネラル水を製造しようとした場合、硬度
６０程度のミネラル溶解させるのに１０〜２０時間を要
する。

そこで本発明者は、ミネラル物質の溶解速度を急速化さ
せる方法として、先の（１）、（２）式で示される物質
の溶解速度、移動速度に関する基礎知識をもとに、細か
く砕いてパウダー状にした鉱石類の微粉末を清水に加え
て）懸濁化させることによって、ミネラルの溶解速度を
飛躍的に向上させることを思いついた。

しかし、この方法にも問題がある。

その問題点とは、清水中に添加したパウダー状の鉱石類
を処理後には全量、回収しなければならないが、粒径が
細かいパウダー状の鉱石類は分離性が悪いために、自然
沈降などでは容易に分離されない。凝集剤を添加して凝
集沈澱させたり、濾紙を使って濾し採ることはできるが
、この様な方法では清澄化された飲料水の質を逆に低下
させてしまうので、根本的に活用できない。

特に、これら（反応と分離）の操作を一連化させるため
には、パウダー状の鉱石類を水に添加して懸濁化させた
状態のところに処理すべき水を注入してミネラル化を図
り、ミネラル化された水と懸濁状の鉱石類とを分離する
ことを同時に進行させることが必要である。特に、これ
らの操作を連続化させるためには、懸濁液の保持と清澄
水の分離とを平衡させることが重要である。

そこで、これらの操作条件を念頭において、懸濁液とミ
ネラル水とを分離させる効果的な分離法について種々検
討した結果、次の様なことから、チューブラ型限外濾過
膜による分離法を活用することを考えた。

限外濾過膜とは、ミクロン単位の極めて微細な孔を無数
に持ったフィルム状の透膜物質のことであり、処理すべ
き溶液を加圧してフィルム状の透膜物質に作用させるこ
とにより、透膜物質の微細な孔を介して溶液中の溶媒（
水）を透過分離するものである。

限外濾過膜は、透過膜を支持する支持体の形状によって
チューブラ（管状）型、キャピラリー（中空糸状）型、
スパイラル（のり巻状）型、ブレ−１アンドフレーム（
平膜状）型など、幾つもの種類があるが、特にチューブ
ラ型限外濾過膜は硬貨大の口径を持ったパイプ状のケー
ス中に透過膜中に固形物が含有されていても閉塞されな
い特性を持っている。

本発明者は、この様なチューブラ型限外濾過膜の優れた
特性に着目し、チューブラ型限外濾過膜によって懸濁液
を透過処理することにより、ミネラル水の分離と、懸濁
液の保持とを平衡的に進められる操作の一連化に成功し
た。

次に、反応の持続性に関する問題であるが、本発明者が
先に開発した筒状の容器に細粒状に砕いた石英斑岩を充
填し、これに水道水を注ぐことによって、うま味のある
飲料水を製造する方法では、鉱石類を長時間使用し続け
ていると、やがて浄化能力が低下し、１〜２力月後には
その能力がまったく無くなってしまう。

この浄化能力の低下は、使用した鉱石類の活性力が低下
することによるものだが、その原因を究明するために活
性力が低下した鉱石類の表面を観察したところ、その表
面に総じて「ぬめり」が形成されていた。さらに、「ぬ
めり」の成分を詳しく知るために、その物質を化学的に
分析し、顕微鏡で透視観察したところ、「ぬめり」の主
体は有機物であり、その有機物に諸々な水棲微生物が定
着し、小動物が寄生していた。

本発明者は、この「ぬめり」の形成を重視し、鉱石類の
表面に「ぬめり」が形成されることによって鉱石類の活
性力が低下するものと判断した。

さらに、「ぬめり」が形成されなければ浄化能力は低下
しないものと判断し、その予防策について検討した。

種々検討の結果、鉱石類によって水を浄化する際に適量
のオゾン化気体を吹き込むと効果的であることを経験的
に知った。

オゾンは酸化性の強い気体である。この気体を水中に吹
き込んだ場合、オゾンは瞬間的に分解して酸素（０２）
と発生期の酸素（０）とに分解されるが、この時に発生
する発生期の酸素（０）によって有機物が酸化され、水
中の諸々な微生物が殺菌される。

本発明者は、この様な酸化力、殺菌力の強いオシン化気
体を併用することによって、鉱石類の表面に形成される
「ぬめり」の生成を防止させることを思いついた。

以上の様な諸々の原理を活用し、創意工夫して創作され
た本発明の構成は次のとおりである。

１、石英斑岩、珊瑚岩礁などの鉱石類を微粉末化したも
のを清水に加えて懸濁化させた後、この懸濁液をチュー
ブラ型限外濾過膜により透過処理することによってミネ
ラル成分を含有する、うま味のある清澄飲料水を製造す
る方法。

２、石英斑岩、珊瑚岩礁などの鉱石類を微粉末化したも
のを清水に加えて懸濁化させ、この懸濁液中にオゾン化
気体を吹き込みながらチューブラ型限外濾過膜により透
過処理することによってミネラル成分を含有する衛生的
で、うま味のある清澄飲料水を製造する方法。

次に、本発明の構成を実施例により説明する。

第１図は、この発明の構成をフロシート的に示したもの
である。

図中の（イ）は原水、（ロ）はパウダー状の粉末鉱石、
（ハ）は懸濁液のもどり液、（ニ）は処理された清澄飲
料水、（ホ）はオゾン化気体を示す。この（イ）に（ロ
）を加え（ハ）に至る一連の処理工程中において、まず
原水（イ）を反応槽ｌに導入して、パウダー状の粉末鉱
石（ロ）を加えて攪拌機２で攪拌して懸濁化し、この懸
濁液を圧力ポンプ２によってチューブラ型限外濾過膜モ
ジュール４へ圧送し、圧力調節弁５を至で反応槽１に返
す。この循環工程中において圧力調節弁５を操作して限
外濾過膜モジュール４への圧力を昇圧させ、懸濁液中の
水が限外濾過膜で透過されて清澄水となり、系外へ取り
出される。この一連の処理で、オゾンを吹き込む場合は
、オゾン化気体（ホ）をエジェクタ−９を介して供給す
る。

本発明でいう鉱石類とは、石英斑岩、緑頁岩、石灰岩、
陽石、医玉石、太陽石、麦飯石、珊瑚岩礁などの多元素
共存鉱石類のことである。また、鉱石類を微粉末化した
ものとは、これらの鉱石類を細かく砕いて粉末化したも
ので、この鉱石粉末を焼成したり、焼成した鉱石類を粉
末化したものであっても良い。そして、この粉末粒子の
粒径と清水に添加すべき粉末の添加量については特に規
定されない。

本発明でいう「清水」とは、水質的に飲料可能な水のこ
とであり、水道水、井戸水、伏流水、天水、鉱泉水など
を意味している。また、清水中に懸濁物、有機物が含有
されていても、本発明の方法で処理して得られた清澄水
が飲料適な水質性状になるものであれば特に問題ない。

さらに、人工的に精製された蒸溜水、純水、超純水、清
涼水などであっても良い。

本発明でいう「オゾン化気体」とは、空気または酸素を
含有する気体（純酸素でも良い）をオゾン発生機によっ
てオゾン化させた気体のことであり、この気体中に含有
されるオゾンの濃度については特に規定されない。

オゾン化気体の供給法については、第１図中に示すよう
なエジェクタ一方式でも良く、また散気管などの他の方
法によっても良い。

本発明の効果をより一層向上させるために、他の添加剤
（例えば活性炭粉末や凝集剤）を併用することがあって
も良い。

次に、本発明の実施例をあげる。

実施例１ 第１図のような処理方法（ただし、オゾン化気体は注入
されない）によって、東京部下で一般家庭に供給されて
いる水道水を原水とし、これに石英斑岩粉末を添加して
懸濁化させた後、この懸濁液をチューブラ型限外濾過膜
によって透過処理したところ、第５表のようなうま味の
ある水が得られた。

この処理によって、微量ながらも検出されていた水道水
のカビ臭とカルキ臭、有機物が除去された。ただし、こ
の方法では一月後に石英斑岩粉末の劣化が認められたの
で、懸濁液を二週間に一度の割合で新しい物と交換した
。

このときの操作条件は次のとおりであった。

■原水処理Ｎ　　　　　　　ｌｎ？／ＨＲ■粉石添加量
　　　　０．２〜０．５％■粉石粒径　　　　　２０　
ミクロン以下実施例２ 第１図のような処理方法により、沖縄県下で一般家庭の
予備給水として屋上の高架水槽に貯留されている天水を
原水とし、これにパウダー状の珊瑚岩礁粉末を添加して
懸濁化し、オゾン化空気を吹き込みながら、この懸濁液
をチューブラ型限外濾過膜によって連続的に透過処理し
たところ、第６表のようなミネラル成分を含んだ、うま
味のある水が得られた。

この処理によって微量ながらも検出されていた雨水の不
敗臭と、有機物、浮遊物、一般細菌類が除去された。

このときの操作条件は次のとおりであった。

■原水処理量　　　　　　１イ／ＨＲ ■粉石添加量　　　　０．２〜０．５％■粉石粒径　　
　　　２０ミクロン以下■オゾン化空気供給量　２Ｎｎ
？／ＨＲ■オゾン濃度　　　　２０〜４０　ＰＰＭ実施
例３ 第１図のような処理方法により、埼玉県下で豆腐の製造
水として利用されている井戸水を原水とし、これにパウ
ダー状の太陽石粉末を添加して懸濁化し、オゾン化空気
を吹き込みながら、この懸濁液をチューブラ型限外濾過
膜によって連続的に透過処理したところ、第７表のよう
なミネラル成分を含んだ、うま味のある清水が得られた
。

この処理によって微量ながらも検出されていた色度と、
有機物、浮遊物、一般細菌類が除去された。

このときの操作条件は次のとおりであった。

■原水処理量　　　　　　１ｎ？／ｌ（Ｒ■粉万石添加
量　　　０．２〜０．５％■扮石粒径　　　　　２０ミ
クロン以下■オゾン化空気供給ｉ！　　ｚＮｒｒｒ、／
ＨＲ■オゾン濃度　　　　　２０〜４０　ＰＰＭ本発明
の構成ならびに作用は以上のとおりであって、活性炭な
どの吸着剤の使用だけでは不充分であった諸々な水の水
質改善能力、調整能力を本発明により飛躍的に向上させ
ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による方法の一例をフロシート的に
示した説明図。 図中の６は流量計、７と８は圧力計を示す。 第１表　ミネラルの溶出量 第２表ＰＨ調整能力 第４表　残留塩素の除去量

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石英斑岩、珊瑚岩礁などの鉱石類を微粉末化したも
   のを清水に加えて懸濁化させた後、この懸濁液をチュー
   ブラ型限外濾過膜により透過処理することによって、ミ
   ネラル成分を含有する、うま味のある清澄飲料水を製造
   する方法。 ２、石英斑岩、珊瑚岩礁などの鉱石類を微粉末化したも
   のを清水に加えて懸濁化させ、この懸濁液中にオゾン化
   気体を吹き込みながらチューブラ型限外濾過膜により透
   過処理することによって、ミネラル成分を含有する衛生
   的で、うま味のある清涼飲料水を製造する方法。