TWI583632B

TWI583632B - 含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法

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Publication number: TWI583632B
Application number: TW105122417A
Authority: TW
Inventors: 張庭愷; 李陽春; 羅雲斌; 李德屏
Original assignee: 統一企業股份有限公司
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2017-05-21
Also published as: CN107619133A; TW201802040A

Description

含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法

本發明是有關於一種含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法，特別係關於一種不含溴酸鹽之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法。

溴酸鹽是由溴酸形成的鹽類，含有三角錐型的溴酸根離子BrO ³⁻，被國際癌症研究機構定為2b級的潛在致癌物。在國際上，世界衛生組織和美國環保局所規定，飲水中的溴酸鹽最高允許濃度為10μg/L。

水中溴酸鹽含量的多寡，與水源中溴化物的含量和添加的臭氧量有關。如果水源中溴化物含量高或者加入的臭氧量偏高，那麼很有可能造成產品最终溴酸鹽指標超標。故食品飲料工業上常利用逆滲透而非添加臭氧之方式來獲得乾淨的生產用水。

鹼性水可用於飲用、保健醫療、清洗切割晶圓表面等。台灣有學者指出飲用鹼性水可治療體內胃酸過多所引起之胃腸不適等症狀。其中，鹼性水的生成是以電解方式使水之pH值與氧化還原電位改變，並分解產生氧及氫。陰極和陽極表面生成氫與氧後，電極四週的水，便會傾向鹼性和酸性，氧化還原電位亦隨之改變。在兩極之間***多孔性半透膜或能讓陰陽離子有選擇性通過的陰陽離子半透膜，即能自陰極收集氫氧離子濃度高具還原力的鹼性水，陽極收集氫離子濃度高且具氧化力的酸性水。

然而，以逆滲透方式獲得之生產用水的導電度過低不利於電解製造鹼性水。同時，由於海洋礦物質之溶液包含氯、鈉、鎂、硫、鈣、鉀、溴、碳、鍶、硼、矽和氟等一共12種。它們約占海水中全部元素的99.9%，它們形成了5種陽離子Na ^十、K ⁺、 Ca ²⁺、 Mg ²⁺和Sr ²⁺以及6種陰離子C1 ^-、S04 ^2-、 Br ^-、 HCO ^3-、 Co ₃ ^2-和F ^-2等共11種離子成分。故為增加水中有益於人體健康之礦物質，同時提昇生產用水的導電度以利於鹼性水的製造，傳統上係將含有海洋礦物質之溶液加入逆滲透水中來補充電解所需的電解質後，對其進行電解以製造含海洋礦物質之鹼性飲料水。

但是研究發現，以上述方法生產具有穩定品質的酸鹼度之含海洋礦物質之鹼性飲料水時，仍有溴酸鹽的生成。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的是在於提供一種不含溴酸鹽之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法。

根據本發明之一目的，提出一種含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法，其包含以下步驟：混合礦泉水與逆滲透水以獲得具有約20μs/cm至約80μs/cm之導電度之混合物；電解混合物以獲得鹼性水；以及添加含有海洋礦物質之溶液於所得鹼性水中以取得為不含溴酸鹽之含海洋礦物質之鹼性飲料水。

較佳者，其中混合物之導電度可為約40μs/cm至約60μs/cm。

較佳者，其中礦泉水與逆滲透水可以1:3.25的比例混合。

較佳者，其中可進一步包含將電解步驟生成之酸性水加入鹼性水中以調整含海洋礦物質之鹼性飲料水之酸鹼值。

較佳者，其中含海洋礦物質之鹼性飲料水之酸鹼值可在約9.0至約9.6之間。

較佳者，其中含海洋礦物質之鹼性飲料水之導電度可在約80μs/cm至約110μs/cm。

承上所述，依本發明之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法，其可具有一或多個下述優點：

(1) 生成之含海洋礦物質之鹼性飲料水中不含可檢測到之溴酸鹽。

(2) 生成之含海洋礦物質之鹼性飲料水的酸鹼值穩定。

(3) 維持含海洋礦物質之鹼性飲料水的產出率。

為了讓上述目的、技術特徵以及實際實施後之增益性更為明顯易懂，於下文中將係以較佳之實施範例輔佐對應相關圖式來進行更詳細之說明。

本文中所用之用語「礦泉水」係指其中可含有鈣、鎂、鈉、鉀等礦物質，且導電度可為約30至約300μs/cm的水。

本文中所用之用語「逆滲透水」係指經過逆滲透製程處理，TDS可為約3ppm，導電度可為約2至約10μs/cm的水。

本文中所用之用語「含有海洋礦物質之溶液」係指每100g溶液中含有1000~1500mg 鈣、1400~2100mg 鎂、2000~4000mg 鈉、1400~2100mg 鉀、硫酸根＜6.5wt.%且比重為1.23~1.25之海洋礦物質之溶液

請參閱第1圖，其係為根據本發明實施例之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法的流程圖。

如第1圖所示，本發明之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法包含：混合逆滲透水與礦泉水之混合步驟(步驟S101)；電解混合物之電解步驟(步驟S103)；添加含有海洋礦物質之溶液之添加步驟(步驟S105)。

於步驟S101中，將逆滲透水與礦泉水混合，其中所述逆滲透水係利用半透膜以逆滲透之方式獲得。所用之半透膜材料之實例包含，但不限於纖維質膜、芳香族聚醯胺類、聚醯亞胺類及聚芴類；所用之半透膜結構形狀之實例包含，但不限於螺旋型、空心纖維型及管狀型。其中半透膜孔徑大小及半透膜厚度亦無具體限制，只要半透膜可用於獲得符合本文中所定義之逆滲透水即可。

此步驟中將礦泉水與逆滲透水以1:3.25的體積比混合，用來補充逆滲透水中導電所需之電解質以利於後續電解步驟之進行。其中為使產出之鹼性水口感為最佳，於此步驟中混合逆滲透水與礦泉水所得之混合物的導電度可在20μs/cm至約80μs/cm之範圍內，例如，可以為約20μs/cm、約40μs/cm、約60μs/cm、約80μs/cm。較佳者，可為約30μs/cm至約50μs/cm，進一步較佳者，可為約40μs/cm至約52μs/cm。

於步驟S103中，將自步驟S101獲得之混合物以約1.0A至約2.0A的電解電流進行電解以分別獲得鹼性水及酸性水。於此步驟中之半透膜可使用能限制水移轉的多孔性半透膜或能讓陰陽離子有選擇性通過的陰陽離子半透膜，但本發明不限於此。

於步驟S105中，收集自步驟S103中獲得之鹼性水，並加入含有海洋礦物質之溶液。於此步驟中，為保持良好口感及穩定品質，可利用含有海洋礦物質之溶液的添加，將含海洋礦物質之鹼性飲料水的導電度調整為約80μs/cm至約110μs/cm之間，例如，可為約82μs/cm至約102μs/cm。同時，為獲得適於飲用之含海洋礦物質之鹼性飲料水(酸鹼值小於10)，可視情況地加入步驟S103中產生之酸水，以將所得之含海洋礦物質之鹼性飲料水之酸鹼值的範圍調整至約9.0至約9.6之間，較佳為在約9.2至約9.5之間，但本發明不限於此。

依據上述包含步驟S101至步驟S105之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法所得之含海洋礦物質之鹼性飲料水的產率可大於70%。且其經過殺菌及精密過濾製程後即可做成包裝飲用水。其中所使用之殺菌製程可包含UV殺菌、高溫殺菌及高壓殺菌製程，但不限於此。

第2圖係為根據本發明實施例之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法的工業上實施流程圖。根據實施例之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法於實施上，首先混合逆滲透水與礦泉水，接著在調配桶中將逆滲透水與礦泉水之混合物的導電度調配至20μs/cm至約80μs/cm之範圍內後，以電解裝置對混合物進行電解以獲得酸性水及鹼性水。接著利用酸性水、鹼性水及含有海洋礦物質之溶液三者混合調製導電度為約80μs/cm至約110μs/cm之間，且酸鹼值小於10之含海洋礦物質之鹼性飲料水。獲得之含海洋礦物質之鹼性飲料水進一步進行UV殺菌及精密過濾以獲得成品。

以下將參照實例及比較例進一步詳細描述本發明之實施例，以下實例僅用以解釋實施例之目的而不意圖限制本發明。

其中比較例與實例中所用之逆滲透水為將瑞芳地區礦泉水利用逆滲透水製造機，經過逆滲透製程而獲得之水，以下稱為RO水；所用之礦泉水為瑞芳地區礦泉水；所用之含有海洋礦物質之溶液為日本室戶海洋深層水濃縮液；所使用之電解裝置為日立HI-TAQ5；且其中所述之導電度及酸鹼值係分別以HACH攜帶型數位導電度計HQ14d及梅特勒酸鹼度計S220(InLab Science電極棒)測定。

實例1-4的製備

將5.5 kg的RO水與0.5 kg的礦泉水混合，以獲得經檢測，導電度為20μs/cm的混合物1。將4.9 kg的RO水與1.09 kg的礦泉水混合，以獲得經檢測，導電度為40μs/cm的混合物2。將4.35 kg的RO水與1.65 kg的礦泉水混合，以獲得經檢測，導電度為60μs/cm的混合物3。將3.8 kg的RO水與2.2 kg的礦泉水混合，以獲得經檢測，導電度為80μs/cm的混合物4。

利用1.0~2.0A的電解電流分別對混合物1-4進行電解製程以製得鹼性水1-4。加入0.006 g的含有海洋礦物質之溶液於鹼性水1-4中以完成實例1-4的製備，實例1-4的酸鹼度、溴酸鹽及溴離子等特徵如以下表1所示。表1 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> </td><td> 實例1 (20μs/cm) </td><td> 實例2 (40μs/cm) </td><td> 實例3 (60μs/cm) </td><td> 實例4 (80μs/cm) </td></tr><tr><td> 酸鹼值 </td><td> 9.4 </td><td> 9.51 </td><td> 9.58 </td><td> 10.14 </td></tr><tr><td> 溴離子(ppb) </td><td> 7.2 </td><td> 21.5 </td><td> 24.9 </td><td> 54.4 </td></tr><tr><td> 溴酸鹽(ppb) </td><td> ND </td><td> ND </td><td> ND </td><td> ND </td></tr></TBODY></TABLE>

比較例

將3.8 kg的RO水、2.294 kg的礦泉水與0.006 g的含有海洋礦物質之溶液混合，以獲得經檢測，導電度為80μs/cm的比較混合物1。將4.35 kg的RO水、1.644 kg的礦泉水與0.006 g的含有海洋礦物質之溶液混合，以獲得經檢測，導電度為60μs/cm的比較混合物2。

利用1.0~2.0A的電解電流分別對比較混合物1及2進行電解製程以製得比較例1及2，所得之鹼性水的酸鹼度、溴酸鹽及溴離子等特徵如以下表2所示。表2 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0003"><TBODY><tr><td> </td><td> 比較例1 (80μs/cm) </td><td> 比較例2(60μs/cm) </td></tr><tr><td> 酸鹼值 </td><td> 9.16 </td><td> 9.1 </td></tr><tr><td> 溴離子(ppb) </td><td> 152.4 </td><td> 151.5 </td></tr><tr><td> 溴酸鹽(ppb) </td><td> 4.5 </td><td> 4.5 </td></tr></TBODY></TABLE>

藉由比較以上表1及表2，我們可以看到與傳統上將添加含有海洋礦物質之溶液的步驟置於電解製程之前的比較例相比，將添加含有海洋礦物質之溶液的步驟置於電解製程之後，獲得之鹼性飲料水具有較低的溴離子及幾乎檢測不到的量之溴酸鹽含量，有效地降低被國際癌症研究機構定為2b級的潛在致癌物之溴酸鹽。

對利用本發明所述之方法獲得之鹼性飲料水進行UV殺菌、精密過濾後，製成包裝飲用水1。於以下條件下對包裝飲用水1進行酸鹼值穩定度測試。

將本發明之包裝飲用水1與他牌之鹼性水直接暴露於空氣中72小時，並分別於0小時、1小時、2小時、3小時、4小時、5小時、6小時、24小時及72小時之時間點測量兩者之酸鹼值，所得之數據如以下表3所示。表3 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0004"><TBODY><tr><td> 暴露於空氣中的時間 </td><td> 包裝飲用水1 </td><td> 他牌鹼性水 </td></tr><tr><td> 0小時 </td><td> 9.40 </td><td> 8.96 </td></tr><tr><td> 1小時 </td><td> 9.28 </td><td> 8.72 </td></tr><tr><td> 2小時 </td><td> 9.12 </td><td> 8.00 </td></tr><tr><td> 3小時 </td><td> 9.10 </td><td> 7.94 </td></tr><tr><td> 4小時 </td><td> 8.92 </td><td> 7.47 </td></tr><tr><td> 5小時 </td><td> 8.91 </td><td> 7.46 </td></tr><tr><td> 6小時 </td><td> 8.79 </td><td> 7.34 </td></tr><tr><td> 24小時 </td><td> 7.67 </td><td> 7.00 </td></tr><tr><td> 72小時 </td><td> 7.61 </td><td> 7.05 </td></tr></TBODY></TABLE>

將本發明之包裝飲用水1與他牌之鹼性水以每隔一段時間打開瓶蓋倒出70ml水檢測pH值，再以原瓶蓋轉緊密閉地開闔循環方式，比較兩者於以下時間間隔所測得之酸鹼值：0小時、1小時、2小時、3小時、4小時、5小時、6小時、24小時及72小時，所得之數據如以下表4所示。表4 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0005"><TBODY><tr><td> 開闔循環週期 </td><td> 包裝飲用水1 </td><td> 他牌鹼性水 </td></tr><tr><td> 0小時 </td><td> 9.40 </td><td> 8.96 </td></tr><tr><td> 1小時 </td><td> 9.42 </td><td> 8.71 </td></tr><tr><td> 2小時 </td><td> 9.46 </td><td> 8.90 </td></tr><tr><td> 3小時 </td><td> 9.46 </td><td> 8.91 </td></tr><tr><td> 4小時 </td><td> 9.47 </td><td> 8.71 </td></tr><tr><td> 5小時 </td><td> 9.40 </td><td> 8.70 </td></tr><tr><td> 6小時 </td><td> 9.37 </td><td> 8.43 </td></tr><tr><td> 24小時 </td><td> 8.97 </td><td> 7.27 </td></tr><tr><td> 72小時 </td><td> 8.80 </td><td> 7.23 </td></tr></TBODY></TABLE>

由以上表3及表4可以看出，根據本發明提供之包裝飲用水1與他牌鹼性水相比，可具有較穩定之酸鹼度。其中，藉由利用接近使用者平常飲用包裝水習慣之開闔循環方式，我們可以自表4中看出，本發明之包裝飲用水1在使用者開封後72小時內仍可維持接近9之酸鹼度，其酸鹼穩定度遠遠高於他牌鹼性水。

將未開封之包裝飲用水1分別置於常溫(25℃)、37℃及55℃兩週，並分別於0週、1週及2週時測量包裝飲用水1之酸鹼值並以HACH攜帶型數位式濁度計2100P檢測其是否產生混濁或肉眼可見之其他外觀上之變化，其結果如以下表5所示。表5 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0006"><TBODY><tr><td> 酸鹼值 </td></tr><tr><td> </td><td> 常溫 </td><td> 37℃ </td><td> 55℃ </td></tr><tr><td> 0週 </td><td> 9.36 </td><td> 9.36 </td><td> 9.36 </td></tr><tr><td> 1週 </td><td> 9.33 </td><td> 9.32 </td><td> 9.32 </td></tr><tr><td> 2週 </td><td> 9.35 </td><td> 9.34 </td><td> 9.35 </td></tr><tr><td> 濁度 </td></tr><tr><td> </td><td> 常溫 </td><td> 37℃ </td><td> 55℃ </td></tr><tr><td> 0週 </td><td> 0.20 </td><td> 0.20 </td><td> 0.22 </td></tr><tr><td> 1週 </td><td> 0.20 </td><td> 0.22 </td><td> 0.20 </td></tr><tr><td> 2週 </td><td> 0.20 </td><td> 0.22 </td><td> 0.24 </td></tr><tr><td> 外觀 </td></tr><tr><td> </td><td> 常溫 </td><td> 37℃ </td><td> 55℃ </td></tr><tr><td> 0週 </td><td> 正常 </td><td> 正常 </td><td> 正常 </td></tr><tr><td> 1週 </td><td> 正常 </td><td> 正常 </td><td> 正常 </td></tr><tr><td> 2週 </td><td> 正常 </td><td> 正常 </td><td> 正常 </td></tr></TBODY></TABLE>

將未開封之包裝飲用水1分別置於戶外車內三處(於表中以A、B及C處表示三個不同的位置)不同空間三週，並分別於0天、2天、4天、7天、9天、11天、17天及21天之時間點測試包裝飲用水1之酸鹼度，其結果顯示於以下表6。其中每日車內空間溫度最高為70.6℃，最低為21.1℃；相對溼度最高為82.9%，最低為9.9%。表6 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0007"><TBODY><tr><td> 天數 </td><td> 0天 </td><td> 2天 </td><td> 4天 </td><td> 7天 </td><td> 9天 </td><td> 11天 </td><td> 14天 </td><td> 21天 </td></tr><tr><td> A處 </td><td> 9.36 </td><td> 9.28 </td><td> 9.43 </td><td> 9.43 </td><td> 9.26 </td><td> 9.26 </td><td> 9.32 </td><td> 9.3 </td></tr><tr><td> B處 </td><td> 9.36 </td><td> 9.33 </td><td> 9.45 </td><td> 9.45 </td><td> 9.29 </td><td> 9.27 </td><td> 9.31 </td><td> 9.28 </td></tr><tr><td> C處 </td><td> 9.36 </td><td> 9.34 </td><td> 9.45 </td><td> 9.45 </td><td> 9.29 </td><td> 9.26 </td><td> 9.33 </td><td> 9.3 </td></tr></TBODY></TABLE>

將未開封之包裝飲用水1與他牌之鹼性水儲存於 25℃、RH75~85%，並每隔一個月地測試包裝飲用水1之酸鹼度、導電度及硬度，其結果顯示於以下表7。表7 <TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0008"><TBODY><tr><td> 包裝飲用水1 </td></tr><tr><td> 儲存月數 </td><td> 1 </td><td> 2 </td><td> 3 </td><td> 4 </td><td> 5 </td><td> 6 </td><td> 7 </td><td> 8 </td><td> 9 </td><td> 10 </td><td> 11 </td><td> 12 </td></tr><tr><td> 酸鹼值 </td><td> 9.52 </td><td> 9.54 </td><td> 9.45 </td><td> 9.43 </td><td> 9.34 </td><td> 9.33 </td><td> 9.36 </td><td> 9.31 </td><td> 9.32 </td><td> 9.32 </td><td> 9.27 </td><td> 9.26 </td></tr><tr><td> 導電度 </td><td> 86.6 </td><td> 85 </td><td> 83.6 </td><td> 82.6 </td><td> 82.6 </td><td> 82.4 </td><td> 82.8 </td><td> 83.1 </td><td> 84.4 </td><td> 82.1 </td><td> 82.5 </td><td> 82.5 </td></tr><tr><td> 硬度 </td><td> 21 </td><td> 21 </td><td> 21 </td><td> 21 </td><td> 21.5 </td><td> 21.5 </td><td> 21.5 </td><td> 22 </td><td> 21 </td><td> 21 </td><td> 21 </td><td> 21 </td></tr><tr><td> 他牌鹼性水 </td></tr><tr><td> 儲存月數 </td><td> 1 </td><td> 2 </td><td> 3 </td><td> 4 </td><td> 5 </td><td> 6 </td><td> 7 </td><td> 8 </td><td> 9 </td><td> 10 </td><td> 11 </td><td> 12 </td></tr><tr><td> 酸鹼值 </td><td> 9.05 </td><td> 9.01 </td><td> 8.89 </td><td> 8.94 </td><td> 8.63 </td><td> 8.51 </td><td> 8.62 </td><td> 8.49 </td><td> 8.38 </td><td> 8.34 </td><td> 8.01 </td><td> 8.09 </td></tr><tr><td> 導電度 </td><td> 43.6 </td><td> 42.5 </td><td> 41.9 </td><td> 41.5 </td><td> 41.6 </td><td> 42.8 </td><td> 41.6 </td><td> 41.7 </td><td> 42.1 </td><td> 42 </td><td> 41.3 </td><td> 41 </td></tr><tr><td> 硬度 </td><td> 9.5 </td><td> 9.5 </td><td> 9.5 </td><td> 9.5 </td><td> 9.5 </td><td> 9.5 </td><td> 9.5 </td><td> 10 </td><td> 9.5 </td><td> 9.5 </td><td> 9.5 </td><td> 9.5 </td></tr></TBODY></TABLE>

根據以上表5至表7可以看出不論將本發明之包裝飲用水置於何種儲存條件下，本發明之包裝飲用水皆具有良好之儲存穩定性。特別是，藉由表7，我們可以看出本發明之包裝飲用水與他牌鹼性水相比，本發明之包裝飲用水的酸鹼度僅下降2.7％，與他牌鹼性水相比，減少了27％((9.52-9.26)/(9.05-8.09)*100%)的酸鹼值下降。

由以上表1至表7所示之結果，可以發現依據本發明實施例之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法在維持含海洋礦物質之鹼性飲料水的產出率的同時，可製造不含可檢測到之溴酸鹽、酸鹼值穩定、高儲存穩定度且低成本之含海洋礦物質之鹼性飲料水。

雖然本發明已參考例示性實施例具體地示出及描述，但本發明所屬技術領域之通常知識者將理解，可對本發明之實施例做出形式及細節之各種改變而不背離本發明下列申請專利範圍及其等效範圍所定義之精神及範疇。

S101～S105‧‧‧步驟

本發明之上述及其他特徵及優勢將藉由參照附圖詳細說明其例示性實施例而變得更顯而易知，其中：

第1圖係為根據本發明實施例之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法的步驟流程圖。

第2圖係為根據本發明實施例之含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法的工業上實施流程圖。

S101~S105‧‧‧步驟

Claims

一種含海洋礦物質之鹼性飲料水的工業生成方法，其包含以下步驟：混合不含溴離子的一礦泉水與一逆滲透水以獲得一混合物，其中該混合物具有約20μs/cm至約80μs/cm之導電度；電解該混合物以獲得一鹼性水；以及添加一含有海洋礦物質之溶液於該鹼性水中，以獲得導電度為約80μs/cm至約110μs/cm之間，且酸鹼值小於10之不含溴酸鹽之該含海洋礦物質之鹼性飲料水。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該混合物具有約30μs/cm至約50μs/cm之導電度。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該礦泉水與該逆滲透水係以1：3.25~5.3的體積比混合。
如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含將該電解步驟生成之一酸性水加入該鹼性水中。
如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該含海洋礦物質之鹼性飲料水之酸鹼值係在約9.0至約9.6之間。