(57)【要約】      （修正有）【課題】微酸性電解水の生成において、原水の硬度が極端に低い軟水を原水とした場合でも、食品衛生法に規定された食品添加物の成分規格に適合する微酸性電解水を、食品衛生法に適合した条件で生成する方法を提供する。【解決手段】希塩酸を無隔膜電解槽（６）で電解し、電解液を原水で希釈することによって微酸性電解水を生成する方法において、電解液を混合する前の原水にアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
希塩酸を無隔膜電解槽で電解し、電解液を原水で希釈することによって微酸性電解水を生成する方法において、原水で電解液を希釈する前に原水に、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加することを特徴とする微酸性電解水生成方法
【請求項２】
アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加した後の原水の水質が水道法に基づく水質基準に関する省令に記載された規準に適合していることを特徴とする請求項１に記載の微酸性電解水生成方法
【請求項３】
アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩が食品添加物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の微酸性電解水生成方法
【請求項４】
アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加が、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウムの中の1以上を含む溶液の添加であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の微酸性電解水生成法
【請求項５】
生成された微酸性電解水のｐＨが５以上６．５以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の微酸性電解水生成法
【請求項６】
連続的に流下する原水に対して、原水量に比例した量のアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加することを特徴とする請求項１乃至５に記載の微酸性電解水生成法
【請求項７】
連続的に測定された微酸性電解水のｐＨによって、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加量を制御し、微酸性電解水のｐＨを５以上６．５以下に制御することを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の微酸性電解水生成法
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載の方法で生成された微酸性電解水
【請求項９】
請求項１乃至７の何れかに記載の方法を実施する装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、希塩酸を電解し殺菌効果のある微酸性電解水を生成する技術に関する。より詳しくは、原水の硬度に因らず、常に適正なｐＨの微酸性電解水を生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
微酸性電解水とは希塩酸を無隔膜電解槽で電解し、電解液を全量、水で希釈して調製する殺菌料である。原料として塩酸のみを使用するため余分な塩類を含まないことや、微酸性であることによって、殺菌成分がほぼ全て分子状次亜塩素酸として存在するため、極希薄な溶液にもかかわらず殺菌力が強く安定性が良いなどの優れた性質を持っている。その他にも、食品を殺菌してもトリハロメタン類を生成しないことや、味や臭いが殆ど無いこと、安全性が極めて高いことなど、使う上での安心感でも優れている。従って、近年その利用目的は、食品製造業をはじめ、医療、介護、農業、サービス産業と幅広い分野にが広がりつつある。特許文献１には、本発明者の発明に成る微酸性電解水の生成法か開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平第１０−１２８３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この微酸性電解水を食品添加物として使用するためには、食品衛生法に規定された成分規格に合致していなければならない。つまり、原料としては飲用適の水と、飲用適の水で希釈した食品添加物の塩酸を使用し、有効塩素濃度は１０ｐｐｍ以上３０ｐｐｍ以下、ｐＨは５以上６．５以下でなければならない。
【０００５】
ところで、微酸性電解水は希塩酸を原料としているため原料の塩酸の一部が未電解で残ると、残量に応じてｐＨが変化する。本来、未電解の塩酸は、原料水中に存在するカルシウムやマグネシウム塩などの、所謂硬度成分を中和して、適正なｐＨを維持するのに必要なため、原料水の硬度に応じて電解の度合を調整し、ｐＨを適正な範囲に制御するのに必須なものである。しかし、雨水や融雪水が流れ込む河川水を水道の水源にしている地域では、融雪期や多雨期には多量の天水が流入し、硬度が極端に低下することがある。それに対応するためには塩酸の電解度をさらに上げなければならないが、生成効率の点で電解度には限界があり、極端な低硬度水では、ｐＨが食品添加物の下限値を下回ることが起こる場合があるのである。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、原水の硬度が極端に低い軟水を原水とした場合でも、食品衛生法に規定された食品添加物の成分規格に適合する微酸性電解水を、食品衛生法に適合した条件で生成する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
原水が極めて硬度の低い軟水の場合は、未電解で残った微量の塩酸を中和することが困難なために生成された微酸性電解水のｐＨが低下してしまうことがあるが、それを補うには、原水のｐＨ緩衝能力或いは中和力を予め補っておけばよいことに思い至り、希塩酸を無隔膜電解槽で電解し、電解液を原水で希釈することによって微酸性電解水を生成する方法において、電解液を混合する前の原水にアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加することを本課題解決の第一の態様とした。
【０００８】
次に、第1の態様において、生成された微酸性電解水を食品添加物として利用できるようにするために、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加した後の原水の水質が水道法に基づく水質規準に関する省令に記載された規準に適合するようにすることを、本課題解決の第2の態様とした。
【０００９】
次に、第1もしくは第2の態様において、同じく原水に添加する塩類も食品衛生法適合とする必要があるので、食品添加物規格のアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を用いることを、本課題解決の第3の態様とした。
【００１０】
次に、第1乃至3の何れかの態様において、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加が、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウムの中の１以上を含む溶液を添加することを、本課題解決の第４の態様とした。
【００１１】
次に、微酸性電解水の食品添加物としての要件を満たすために、第1乃至４の何れかの態様において、生成される微酸性電解水のｐＨを５以上６．５以下とすることを第5の態様とした。
【００１２】
次に、連続して、ｐＨの調整された微酸性電解水を生成するために、第１乃至５の態様において、連続的に流下する原水に対して、原水量に比例した量のアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加することを第６の態様とした。
【００１３】
次に、自動的に、連続して食品衛生法の規準にあった微酸性電解水を生成することを可能にするために、第1乃至６の何れかの態様において、連続的に測定された微酸性電解水のｐＨによって、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加量を制御し、微酸性電解水のｐＨを５以上６．５以下に維持することを第７の態様とした。
【００１４】
そして、第１乃至７の何れかの態様によって生成された微酸性電解水を第８の態様とした。
【００１５】
最後に、第１乃至７の何れかの態様を実施する装置を第９の態様として本発明を完成した。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によってもたらされる効果は次の通りである。まず、希塩酸を無隔膜電解槽で電解し、電解液を原水で希釈することによって微酸性電解水を生成する方法において、原水で電解液を希釈する前に原水にアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加することによって、原水が極低硬度の軟水で、電解残の塩酸を緩衝もしくは中和する能力がない場合でも、生成される微酸性電解水のｐＨを適正な値に調整することを可能にしたのである。
【００１７】
又、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加した後の原水の水質を水道法に基づく水質規準に関する省令に記載された規準に適合させることによって、微酸性電解水の製法が食品衛生法に規定されている製法に適合し、生成される微酸性電解水を食品添加物として利用することを可能にしたのである。
【００１８】
さらに又、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩として食品添加物規格のものを使用することにより、生成される微酸性電解水を食品添加物の規格に適合するものとするのに好適としたのである。
【００１９】
さらに又、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加が、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウムの中の１以上を含む溶液の添加とすることにより、添加量の制御が容易となり、かつ、幅広い硬度の原水を用いても、生成される微酸性電解水のｐＨを適正に調整することを可能にしたのである。
【００２０】
そして又、生成された微酸性電解水のｐＨが５以上６．５以下であることとすることによって、生成された微酸性電解水を確実に食品添加物として用いることを可能にしたのである。
【００２１】
そして又、原水の硬度、微酸性電解水の有効塩素濃度及び電解条件等に基づいて、連続的に流下する原水の量に対して一定比率でアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を連続的に添加することによって、ｐＨの調整された微酸性電解水を連続的に生成することを可能にしたのである。
【００２２】
そして、連続的に測定された微酸性電解水のｐＨによって、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加量を制御し、微酸性電解水のｐＨを５以上６．５以下に制御することによって、食品添加物規格に適合した微酸性電解水を、連続的に効率良く生成することを可能にしたのである。
【００２３】
そして、前述の方法により生成された微酸性電解水を提供することにより、季節や地域に関係なく、常に適正なｐＨを保った微酸性を利用することを可能にしたのである。
【００２４】
そして、前述の方法を実施する装置を提供することにより、実質的に、適正なｐＨを保った微酸性電解水を生成することを可能にしたのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
希塩酸を無隔膜電解槽で電解する場合、電解の条件は特に固定する必要はない。例えば、電解電圧や塩酸濃度は、電解効率や、装置能力、或いは電極寿命などの観点から適宜に決定することができる。但し、電極の寿命や不純物の生成回避のための生成条件は、生成水の安全性や経済性の面から、合理的に選ばれる必要がある。例えば、電極寿命の観点からは、電流密度は５Ａ／ｄｍ２を超えないことが望ましく、電解電圧は、対向する電極間で５Ｖを超えないことが望ましい。電解槽と電源の結線方法には、単極式、複極式及びその混合方式があるが、何れの方法も可能である。ただ、一般的には、能力が小さい装置の場合は単極式が、大きい場合は複極式が技術的に好適である。
【００２６】
希塩酸の濃度は原理的に何れの濃度でも可能であるが、高濃度とすると、一定積算電流値に対応する塩酸の合計使用量が少なくなることから、生成される微酸性電解水のｐＨは高くなり、逆に低濃度の塩酸を使用するとｐＨは低くなる傾向がある。さらに、あまりにも高濃度の塩酸を使用すると、電極金属の消耗が速くなることもあるし、他の装置材質への影響も大きくなり装置寿命を縮めることもある。又さらに、高濃度では、原料タンク等から塩化水素ガスの発生量も増えることにより、周囲への悪影響も増加することになる。これらの事情を勘案すると、重量％で１０％以下、１％以上が望ましい。
【００２７】
アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加方法は、水に可溶性の塩であれば溶液として、原水に定量的に添加する方法が利用できる。一方、難溶性の塩であれば、固形塩の層の中を原水を通水させる方法或いは、塩類の懸濁液を原水に定量的に添加する方法などを用いることが可能である。
【００２８】
微酸性電解水のｐＨを適正に保つという目的であれば、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加する時期は、電解液を原水に混合した後でも可能であり、適正なｐＨの微酸性電解水を生成することができる。しかし、食品添加物としての微酸性電解水の生成法には、この方法は規定されていないので、食品添加物としての微酸性電解水の生成法であれば、本発明の通り、電解液を添加する前の原水に添加することが必要である。
【００２９】
原水にアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加した後の原水が、水道法に基づく水質基準に関する省令に記載された規準に適合しているためには、予め原水の成分を調査分析し、塩類を添加することによって変化する成分が、規準内に留まるように添加する量を決めることが必要である。そして、その添加量の範囲において、生成される微酸性電解水のｐＨが基準に適合するように添加量を調整すればよいのである。
【００３０】
アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩で食品添加物に指定されたものは各種ある。例えば、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウムなどを用いることが可能である。
【００３１】
連続的に流下する原水の量に対して一定比率でアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を連続的に添加することによって、ｐＨの調整された微酸性電解水を連続的に生成することが可能である。そのためには、原水の硬度と目標とする有効塩素濃度に基づいて予めアルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加量を決めておけばよい。その方法としては、例えば、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加しないで生成した微酸性電解水に、ｐＨを測定しながら逐次アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩を添加し、適正なｐＨが得られたときの添加量を知ることによって、生成量に応じた添加量を決定する。
【００３２】
連続的に測定された微酸性電解水のｐＨによって、アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩の添加量を制御し、微酸性電解水のｐＨを５以上６．５以下に制御する方法は、例えば、電解液を原水に混合する場所の後にスタティックミキサなどの混合装置を設け、その後にｐＨセンサーなどを設置し、測定されたｐＨに相当する水素イオン濃度と、目標ｐＨに相当する水素イオン濃度との差に相関のある信号を用いて、塩類の添加ポンプの送液量を制御する方法などによって実現することができる。
【００３３】
以上のような方法を用いれば、低硬度水のみならず、たとえば各種濾過水や限外濾過水など、人為的に生成された低硬度水を用いた微酸性電解水の生成も可能となるのである。そのような例としては食品製造や薬剤の製造など特殊な目的のために、原水に含まれるある種の挟雑物を除去した水を原料とする場合がある。
【００３４】
以上のような方法を具体的に実現する装置を構成することにより実用的な装置を製作することは容易である。
【実施例１】
【００３５】
次に実施例を示して本発明を詳細に説明する。図１に本発明を実施する装置のフロー図を示した。本装置は時間当たり３００リットルの微酸性電解水を生成する能力がある。この装置は次のように作動する。主配管（９）には原水が、定流量弁（１）によって制御され、３００Ｌ／ｈで流下している。原料タンク（４）に貯留された６重量％の塩酸は、原料ポンプ（５）によって電解槽（６）に供給され、電解物は全て原水に混合される。電解槽は複極式で２セルで構成されている。アルカリ金属塩もしくはアルカリ土類金属塩は溶液で、アルカリタンク（７）に貯留され、アルカリポンプ（８）で、原水に混合される。電解の制御方法は、設定電流値を維持するように、塩酸の供給量を制御する方法で行う。
【００３６】
図１に示した装置を使って、カルシウム高度３０ｐｐｍの原水で、６％塩酸を使い、電解電圧６Ｖ、電解電流９Ａで、アルカリ溶液を添加しないで微酸性電解水を生成したところ、ｐＨ４．３、有効塩素濃度２６ｐｐｍの電解水が得られた。
【００３７】
次に、アルカリタンクに貯留した０．５モル濃度の炭酸カリウム溶液を、アルカリポンプで５２ｍｌ／ｈで原水に添加し、同様に微酸性電解水を生成したところ、ｐＨ６．２、有効塩素濃度２８ｐｐｍの微酸性電解水が、安定して得られた。
【実施例２】
【００３８】
次に図１の装置で、カルシウム硬度８ｐｐｍの水を使って微酸性電解水を調製した。アルカリ溶液としては１モル濃度の炭酸ナトリウムを使用した。ここに示す条件以外は実施例１と同様とした。まず、電解電圧６．４Ｖ、電解電流９Ａで電解し、アルカリ溶液の添加をしないで生成した場合は、ｐＨ３．９、有効塩素濃度２９ｐｐｍの電解水が得られた。
【００３９】
続いて、同様の条件で、アルカリ溶液を５１ｍｌ／ｈの流量で原水に添加し調製した結果、ｐＨ５．４、有効塩素濃度３０ｐｐｍの微酸性電解水が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明を実施する装置のフロー図
【符号の説明】
【００４１】
２  逆止弁
３  スタティックミキサー
【図１】
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