專利名稱：天然礦泉水濃縮液及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于天然礦泉水濃縮液(或稱濃縮礦泉水)，以及濃縮液的制備方法。
浴用天然礦泉水富含大量對(duì)人體有益的礦物質(zhì)、金屬離子、稀有元素及可溶氣體，它們對(duì)于人體的心血管系統(tǒng)、微循環(huán)系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器官的疾病具有獨(dú)特的療效，其良好的醫(yī)療保健作用已為世所公認(rèn)。但是，受天然礦泉的生成環(huán)境和物質(zhì)形態(tài)的限制，目前只能在礦泉水的出產(chǎn)地就地浴用治療，這就大大地限制了礦泉水的應(yīng)用范圍。人工礦泉水及其制備技術(shù)雖已進(jìn)入實(shí)用階段，但其礦化度還不高，特別是一些重要的有效元素含量還達(dá)不到天然礦泉水的指標(biāo)，其實(shí)際醫(yī)療保健效果不及天然礦泉水。為使浴用天然礦泉水進(jìn)入家庭生活，就必須將其轉(zhuǎn)化為合適的形態(tài)，以便于運(yùn)輸、便于最后使用，本發(fā)明的礦泉水濃縮液即能滿足這些要求。
根據(jù)對(duì)專利文獻(xiàn)及書刊資料的檢索，目前還未出現(xiàn)天然礦泉水的濃縮產(chǎn)品及其制備裝置，相近的產(chǎn)品及其工藝流程主要應(yīng)用在海水淡化(人工淡水)及液態(tài)化工產(chǎn)品加工(精餾、分離、凈化)方面。如《化學(xué)工程手冊(cè)》(化學(xué)工業(yè)出版社，1985.6)所述的牛乳和造紙廢液蒸發(fā)、濃縮裝置，《海水淡化》(科學(xué)出版社，1978)介紹的海水淡化裝置和《環(huán)境工程》1992年第10卷第1期5～7頁(yè)介紹的醫(yī)藥廢液回收裝置。由于天然礦泉水的原料特征與產(chǎn)地條件與其它化工產(chǎn)品不相同，如化學(xué)成分復(fù)雜、必須就地加工、濃縮倍數(shù)較高等，因此一般耗能高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝要求高的化工裝置不完全適合用作礦泉水濃縮處理。
本發(fā)明針對(duì)浴用礦泉水的理化要求與產(chǎn)品分散使用的特點(diǎn)，采用濃縮礦泉水的形式，使天然礦泉的有效成份得以保持，而等效體積大為縮小，從而可以用普通瓶裝和運(yùn)輸，用戶可以直接用作洗面液、護(hù)膚液，或?qū)⑵湎♂尦稍∮玫V泉水。這將開辟外用保健礦泉水的城市和家庭應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明的內(nèi)容是關(guān)于礦泉水濃縮液及制備工藝，其要點(diǎn)是礦泉水濃縮液為原天然礦泉水經(jīng)脫水加工處理而成的液態(tài)產(chǎn)品，濃縮液的總礦化度、總離子含量、總有效微量元素含量(不包括可溶氣體成份)均比原天然礦泉水提高十倍以上。
通常所說的礦泉水是來自地下溶解有復(fù)雜礦物質(zhì)的天然泉水，受礦泉形成地區(qū)地質(zhì)和礦物組成的影響，不同產(chǎn)地，不同類型的礦泉水其化學(xué)元素組成和含量差別很大，對(duì)治療疾病有效和保健作用明顯的元素也很多，其中重要的成份主要包括正金屬離子(鉀、鈉、鈣、鎂、鐵、銅、鋅、……)，各種酸根離子(硫酸、碳酸、硅酸、氯、……)，微量元素(鋰、碘、鍶、鋇、硒、硼、溴、鐳、……)，及可溶性氣體(二氧化碳、硫化氫、氡、……)。這些元素的含量不同，礦泉水的名稱也不同(如硫化泉、氡泉、鍶鋇泉、鐵泉等)，療效和適應(yīng)癥也就不一樣，因此，一般無法規(guī)定一種通用的礦泉水有效含量指標(biāo)，也就無法規(guī)定濃縮礦泉水的絕對(duì)含量指標(biāo)，而主要依靠相對(duì)含量指標(biāo)作為濃縮礦泉水產(chǎn)品的特征，即以濃縮倍率作為特征。它是指礦泉水濃縮處理后的有效濃度(一般可用總礦化度代表)與原液的有效濃度之比。但是由于可溶氣體在加工中易于揮發(fā)散失，因此濃縮液中可溶氣體含量并未提高，只要這種可溶氣體并不是礦泉水的主要有效成份，則這種氣體散失不會(huì)影響濃縮礦泉水的實(shí)用性。
礦泉水的濃縮倍率主要以最終產(chǎn)品的使用目的和功效為依據(jù)，但同時(shí)與原液的有效成份含量、礦化度、加工工藝、能耗和成本有關(guān)，由于濃縮倍率越高，加工設(shè)備越復(fù)雜，濃縮成本越高，因此不應(yīng)該也不必要過高地提高濃縮倍率，綜合保健效果和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面，對(duì)中等礦化度(500～1000毫克/升)的原液，其最優(yōu)的濃縮倍率在15～30倍之間，對(duì)高礦化度(1000毫克/升以上)的原液，其最佳的濃縮倍率在10～20倍之間。所以經(jīng)濃縮處理后的礦泉液其礦化度在10克/升～20克/升左右。對(duì)于特殊用途的濃縮液，其濃縮倍率或礦化度可以更高或稍低。
本發(fā)明的礦泉水濃縮液是將礦泉水原液采用反滲透方法或蒸發(fā)汽化法，或者這兩種方法的結(jié)合，使礦泉水原液脫去大部分水分，濃縮到預(yù)定的濃度。
一種優(yōu)選的濃縮制備工藝是采用反滲透裝置作為第一級(jí)脫水設(shè)備，將原液濃縮十倍左右，成為中間液，再用壓縮蒸汽法把中間液蒸餾到最終產(chǎn)品的濃度，其工藝流程可由


。
附圖中的數(shù)字和字母表示1-初級(jí)處理器(過濾、調(diào)溫)，2-升壓泵，3-反滲透裝置，4-蒸發(fā)器，5-蒸汽壓縮機(jī)，6-出液控制閥，A-入流原液，B-初處理液，C-高壓原液，D-反滲透凈化水，E-中間濃縮液，F(xiàn)-最終濃縮液，G-蒸發(fā)水汽，H-壓縮蒸汽，I-凝結(jié)凈化水。
礦泉原液首先經(jīng)過初處理器(1)，以粗砂柱或其它型式過濾器過濾，除去其中的懸浮物，對(duì)于熱礦泉水，還要通過熱交換器以降低原液溫度到30°～35℃左右，若是冷礦泉水，則可以利用蒸發(fā)器的高溫凝結(jié)水，將原液加熱到30°～35℃，以使其達(dá)到反滲透裝置最適合的溫度。高壓泵(2)將初處理后的原液加壓到40～60公斤/平方厘米，然后送入反滲透裝置(3)，反滲透裝置中裝有若干以復(fù)合纖維素(如微孔醋酸纖維素)為基底的選擇性滲透膜，礦泉原液位于膜的一側(cè)，由于原液的工作壓力大于其中溶劑的滲透壓力，原液中的水分在高壓的驅(qū)動(dòng)下透過復(fù)合膜，而原液中的溶質(zhì)則由于膜的選擇作用而被阻留在原來的一側(cè)，這個(gè)過程的連續(xù)進(jìn)行將使原液中水分減少，濃度增加。
反滲透裝置能耗少，運(yùn)行平穩(wěn)，但是其濃縮成品濃度不能太高，否則將使必要的工作壓力太大和膜片極化失效。因此，對(duì)需較高濃度的濃縮液，還要用蒸發(fā)器(4)進(jìn)一步將中間液濃縮。在蒸發(fā)器中液體受熱汽化并濃縮，所產(chǎn)生的蒸汽由壓縮機(jī)(5)加壓升溫，并輸送回蒸發(fā)器，供給工作液體加熱所需能量，同時(shí)高壓過熱蒸汽被工作液體冷卻為水，由Ⅰ排除，最后的濃縮液經(jīng)(6)導(dǎo)出，濃縮液的最終濃度也可以由(6)控制。
反滲透裝置工作穩(wěn)定可靠，能耗低，操作簡(jiǎn)單，但反滲透膜制造技術(shù)要求高，對(duì)高濃度溶液的分離效率不如低濃度溶液，而蒸發(fā)濃縮法則正相反，設(shè)備較復(fù)雜，能耗高，但適合高濃度或懸濁液體處理。以上工藝將這兩種方法結(jié)合，能揚(yáng)長(zhǎng)避短，適合制備較高濃度的濃縮礦泉液。當(dāng)然如果產(chǎn)品濃度要求不高，例如成品的礦化度在每升15克以內(nèi)，則不一定需要二級(jí)濃縮工藝，只用反滲透裝置或只用壓縮蒸汽蒸發(fā)器作單級(jí)濃縮加工，這可以節(jié)約近一半的設(shè)備投資和處理運(yùn)行費(fèi)用。
本發(fā)明中的礦泉水濃縮液的化學(xué)元素組成和功效與原天然礦泉水相當(dāng)，并具有較小的當(dāng)量體積，因此，特別便于瓶裝運(yùn)輸?shù)疆惖厥褂?。其中最?yōu)實(shí)施例之一是作為家庭浴用礦泉水母液。這時(shí)只要在普通浴缸中注入半盆35°～40℃的溫水，再加入本濃縮液0.5～1.0升，則可以得到與原礦泉水成份和濃度基本相同的熱礦泉水。其礦化度約在0.2～0.4克/升之間，對(duì)皮膚病、關(guān)節(jié)炎、風(fēng)濕疼痛、心血管疾病、高血壓、神經(jīng)衰弱等功能性疾病有顯著療效。這種浴用方式比到礦泉產(chǎn)地就地洗浴的費(fèi)用(主要是交通費(fèi)、食宿費(fèi)等)低得多，也不受時(shí)間、體力、身體狀況等的限制，因此家庭浴用礦泉水將成為今后城市生活中一種新的消費(fèi)方式，這也是本發(fā)明產(chǎn)品的主要應(yīng)用對(duì)象之一。
實(shí)施例之二為將濃縮液作為洗面美容液。礦泉水中含有多種礦物質(zhì)成份和微量元素，據(jù)礦泉醫(yī)學(xué)研究，天然礦泉水中的有益成份具有皮膚消毒、殺滅霉菌、擴(kuò)張血管、增加表皮彈性和滋潤(rùn)肌膚的作用，古詩(shī)中描寫的“水軟似脂，膚滑如玉”指的正是沐浴礦泉水后的感受和效果。但過去受礦泉水產(chǎn)地的限制，這種洗浴一直都是一種奢侈的享受，大多數(shù)人無緣領(lǐng)略。而本發(fā)明則解決了這個(gè)問題，濃縮礦泉水可以并且特別適合于洗面美容護(hù)膚。本濃縮液可以直接或稍用溫水稀釋后對(duì)面部作浸浴清洗，還可以根據(jù)需要加入香精、中草藥浸提液以及其它成份制成特定的醫(yī)療、保健、護(hù)膚等專用液、膏、漿。
從以上最優(yōu)實(shí)施例可見，本發(fā)明的濃縮礦泉水具有普通天然或人工礦泉水難以比擬的優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍廣，市場(chǎng)需要量大，這為礦泉水的保健醫(yī)療開辟了一個(gè)新的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.天然礦泉水濃縮液，特別是洗浴用天然礦泉水濃縮液，是由天然礦泉水原液經(jīng)脫水濃縮而成，濃縮液中的總礦化度、總離子含量和主要微量元素含量均比原礦泉水增加十倍以上，或者總礦化度達(dá)到每升8克以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的濃縮液，其特征在于其最佳濃縮倍數(shù)(以總礦化度為代表指標(biāo))在15～30倍之間，或者總礦化度在每升10克至每升20克之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求(2)所述的濃縮液，其特征在于可以并且特別適合于瓶裝運(yùn)輸，可以并且特別適合于作為洗面液、保健護(hù)膚品及其添加劑、或稀釋后作為浴用礦泉水。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于礦泉水濃縮液、制備方法及其應(yīng)用前景。天然礦泉水經(jīng)人工脫水濃縮處理后，在保持原礦泉水有效成分基本不變的條件下，使礦泉水的等效體積大為減小，便于裝瓶和運(yùn)輸。礦泉水濃縮液可稀釋后作為家庭浴用礦泉水，或作為洗面護(hù)膚液，還可用作其它保健藥品添加劑。本發(fā)明還公開了制備礦泉水濃縮液的主要工藝流程，其中反滲透裝置和壓縮蒸汽蒸餾裝置均是成熟的現(xiàn)有技術(shù)，可以大量地低費(fèi)用地生產(chǎn)這種濃縮礦泉水。
文檔編號(hào)C02F1/04GK1079208SQ9210814
公開日1993年12月8日 申請(qǐng)日期1992年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月29日
發(fā)明者程根偉, 陳桂蓉 申請(qǐng)人:程根偉, 陳桂蓉