(57)【要約】【課題】強酸を用いずに鉱物からミネラルを効率良く抽出することが可能なミネラル抽出方法及びミネラル抽出装置を提供する。【解決手段】ミネラル抽出方法は、スラリ生成工程と、熱処理工程と、濾過処理工程と、を有する。スラリ生成工程では、水と、鉱物と、硫酸塩と、を混合して混合スラリを生成する。熱処理工程では、混合スラリに熱処理を施して鉱物中のミネラルを抽出する。熱処理工程の後、濾過処理工程において、混合スラリに濾過処理を施してミネラル抽出液を生成する。ミネラル抽出装置は、スラリ生成部と、熱処理部と、濾過処理部と、を備える。スラリ生成部は、水と、鉱物と、硫酸塩と、が混合された混合スラリを生成する。熱処理部は、スラリ生成部内の混合スラリに熱処理を施して鉱物中のミネラルを抽出する。濾過処理部は、熱処理部での処理の後、混合スラリに濾過処理を施してミネラル抽出液を生成する。【選択図】図１
2018001121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水と、鉱物と、硫酸塩と、を混合して混合スラリを生成するスラリ生成工程と、
前記混合スラリに熱処理を施して前記鉱物中のミネラルを抽出する熱処理工程と、
前記熱処理工程の後、前記混合スラリに濾過処理を施してミネラル抽出液を生成する濾過処理工程と、
を有する、ミネラル抽出方法。
【請求項２】
前記硫酸塩として、
硫酸亜鉛、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸第一鉄、硫酸ナトリウム、及び硫酸マグネシウムより成る群から選択される少なくも１つを用いる、請求項１に記載のミネラル抽出方法。
【請求項３】
前記ミネラル抽出液に除菌処理を施す除菌処理工程
を更に有する、請求項１又は２に記載のミネラル抽出方法。
【請求項４】
前記除菌処理工程において、前記ミネラル抽出液を銀イオン交換ゼオライトに接触させる、請求項３に記載のミネラル抽出方法。
【請求項５】
水と、鉱物と、硫酸塩と、が混合された混合スラリを生成するスラリ生成部と、
前記スラリ生成部内の前記混合スラリに熱処理を施して前記鉱物中のミネラルを抽出する熱処理部と、
前記熱処理部での処理の後、前記混合スラリに濾過処理を施してミネラル抽出液を生成する濾過処理部と、
を備える、ミネラル抽出装置。
【請求項６】
前記ミネラル抽出液に除菌処理を施す除菌処理部
を更に備える、請求項５に記載のミネラル抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミネラル抽出方法及びミネラル抽出装置に関し、特に鉱物中のミネラルを抽出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球上に存在するミネラル（無機質）のうち、人体に取り込むことが必要な栄養素として、ナトリウム、マグネシウム、リン、硫黄、塩素、カリウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、銅、亜鉛、セレン、モリブデン、ヨウ素など、が挙げられる。これらのミネラルは、体内での組織（骨など）の形成や、人体の機能調整などに必要である。
【０００３】
人体に必要なミネラルは、魚介類や海藻類などの食物に多く含まれており、これらの食物を摂取することにより体内に取り込まれる。一方、ミネラルには、体内に貯蔵することのできないものが多い。このため、ミネラルは、日頃の食事等で摂取される必要がある。
【０００４】
しかし、日頃の食事等でミネラルを摂取していたとしても、カルシウムや鉄などは不足し易い。カルシウムの不足は、骨粗しょう症などの異常を引き起こす原因となり得る。又、鉄の不足は、貧血などの異常を引き起こす原因となり得る。
【０００５】
そこで、不足し易いミネラルを効率良く摂取することを可能にするものとして、ミネラル飲料水が注目されている。
【０００６】
従来、硫酸や塩酸等の強酸を用いて鉱物からミネラルを溶出させる技術が存在していた（例えば、特許文献１）。そして、その様な技術によって得られるミネラルの抽出液をミネラル飲料水に使用する場合、抽出液に対し、強酸の除去処理（中和処理）を施すことが必要とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−５５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
周知のとおり、強酸は、人体に健康被害を及ぼし得る物質である。しかしながら、ミネラルの抽出液から強酸を完全に除去することは困難であった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、強酸を用いずに鉱物からミネラルを効率良く抽出することが可能なミネラル抽出方法及びミネラル抽出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るミネラル抽出方法は、スラリ生成工程と、熱処理工程と、濾過処理工程と、を有する。スラリ生成工程では、水と、鉱物と、硫酸塩と、を混合して混合スラリを生成する。熱処理工程では、混合スラリに熱処理を施して鉱物中のミネラルを抽出する。熱処理工程の後、濾過処理工程において、混合スラリに濾過処理を施してミネラル抽出液を生成する。
【００１１】
上記ミネラル抽出方法によれば、硫酸塩を用いてミネラル抽出液が生成されるため、生成されたミネラル抽出液は、強酸を含まないか、又は、強酸を含むとしても極めて少量である。よって、中和処理等の後処理なしに安全性の高いミネラル抽出液を得ることが可能となる。
【００１２】
上記ミネラル抽出方法では、硫酸塩として、硫酸亜鉛、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸第一鉄、硫酸ナトリウム、及び硫酸マグネシウムより成る群から選択される少なくも１つを用いることが好ましい。これらの硫酸塩は、何れも食品添加物として用いることが可能なものであり、人体に健康被害を及ぼす可能性が低くて安全性の高いものである。
【００１３】
上記ミネラル抽出方法は、ミネラル抽出液に除菌処理を施す除菌処理工程を更に有することが好ましい。除菌処理工程では、ミネラル抽出液を銀イオン交換ゼオライトに接触させることが好ましい。これにより、飲料水や食品などへのミネラル抽出液の使用が可能となる。
【００１４】
本発明に係るミネラル抽出装置は、スラリ生成部と、熱処理部と、濾過処理部と、を備える。スラリ生成部は、水と、鉱物と、硫酸塩と、が混合された混合スラリを生成する。熱処理部は、スラリ生成部内の混合スラリに熱処理を施して鉱物中のミネラルを抽出する。濾過処理部は、熱処理部での処理の後、混合スラリに濾過処理を施してミネラル抽出液を生成する。
【００１５】
上記ミネラル抽出装置は、ミネラル抽出液に除菌処理を施す除菌処理部を更に備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るミネラル抽出方法及びミネラル抽出装置によれば、強酸を用いずに鉱物からミネラルを効率良く抽出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るミネラル抽出方法を示したフローチャートである。
【図２】本発明の実施形態に係るミネラル抽出装置を示した概念図である。
【図３】ミネラル抽出装置の変形例を示した概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明に係るミネラル抽出方法及びミネラル抽出装置は、鉱物からミネラルを抽出してミネラル抽出液を生成するものである。生成されるミネラル抽出液は、農業、漁業、食品製造業など、様々な産業分野での使用が可能である。当然ながら、ミネラル抽出液は、飲料水や食品などの製造にも使用することが可能であるため、人体内に取り込まれることを前提として生成されるべきである。これに鑑み、本発明に係るミネラル抽出方法及びミネラル抽出装置は、以下の実施形態で説明する様に、人体に健康被害を及ぼし得る強酸を用いずに鉱物からミネラルを効率良く抽出することを可能にしたものである。
【００１９】
図１に示す様に、本発明の実施形態に係るミネラル抽出方法では、スラリ生成工程と、熱処理工程と、濾過処理工程と、除菌処理工程と、が実行される。又、これらの工程は、図２に示すミネラル抽出装置にて実行することができる。以下、各工程について、具体的に説明する。
【００２０】
＜スラリ生成工程＞
スラリ生成工程では、水と、鉱物と、硫酸塩と、を混合して混合スラリ１０Ａを生成する。具体的には、スラリ生成部である攪拌タンク１（図２参照）に、水と、鉱物と、硫酸塩とを投入する。そして、これらを攪拌することにより、混合スラリ１０Ａを生成する。尚、混合スラリ１０Ａの生成には、攪拌タンク１に限らず、攪拌機能を持たないタンクが用いられてもよい。
【００２１】
ここで、水として、精製水（水酸基を多く含む水）が用いられる。
【００２２】
鉱物として、花崗岩、ゼオライト鉱石、麦飯（バクハン）石、腐食花崗岩などが用いられる。これらの鉱物には様々なミネラルが含まれており、抽出したいミネラルに応じて、使用する鉱物を選択することができる。尚、ミネラル抽出には、１種の鉱物のみが用いられてもよいし、複数種の鉱物が組み合わせて用いられてもよい。
【００２３】
使用する鉱物は、細かく砕いて攪拌タンク１に投入される。このとき、鉱物の単位質量あたりの表面積Ｓｆは、０．２ｍ２以上５ｍ２以下であることが好ましい。これにより、ミネラル抽出の処理速度を高めることができる。
【００２４】
硫酸塩として、硫酸亜鉛、硫酸アルミニウム、硫酸アンモニウム、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸第一鉄、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウムなどが用いられる。これらの硫酸塩は、何れも食品添加物として用いることが可能なものであり、人体に健康被害を及ぼす可能性が低くて安全性の高いものである。尚、ミネラル抽出には、１種の硫酸塩のみが用いられてもよいし、複数種の硫酸塩が組み合わせて用いられてもよい。
【００２５】
硫酸塩は、鉱物に対する重量比が０．５以上１以下となる様に投入されることが好ましい。又、水は、鉱物と同じ重量で投入されることが好ましい。
【００２６】
＜熱処理工程＞
熱処理工程では、混合スラリ１０Ａに熱処理を施して鉱物中のミネラルを抽出する。具体的には、熱処理部であるヒータ２（図２参照）によって攪拌タンク１を加熱することにより、攪拌タンク１内の混合スラリ１０Ａを加熱する。このときの熱処理条件として、熱処理温度、熱処理時間、混合スラリ１０Ａに付加する圧力などが最適化されることにより、鉱物からミネラルを効率良く抽出することが可能となる。具体的には以下の通りである。
【００２７】
混合スラリ１０Ａは、８０℃以上１６０℃以下の所定温度Ｔｈまで加熱されることが好ましい。更に、混合スラリ１０Ａの加熱時において、混合スラリ１０Ａの温度Ｔが所定温度Ｔｈに達した後、２４時間以上１６８時間以下の所定期間ｔｐ、混合スラリ１０Ａの温度Ｔが所定温度Ｔｈで維持されることが好ましい。
【００２８】
本実施形態では、攪拌タンク１は、投入口１１の密閉が可能な蓋１２を有する。そして、攪拌タンク１が密閉状態にて加熱されることにより、攪拌タンク１内の圧力が高められる。このとき、混合スラリ１０Ａは、１Ｐａ以上１５Ｐａ以下の所定圧力Ｐｈまで加圧されることが好ましい。尚、攪拌タンク１内の圧力は、加圧ポンプ等の加圧装置を用いて高められてもよい。
【００２９】
この様に熱処理条件を最適化することにより、硫酸塩が硫酸イオン（アニオン）と無機イオン（カチオン）とに分解され易くなる。よって、硫酸塩から分離した多くの硫酸イオンが鉱物中のミネラル（無機質）と結合し、その結果として、多くのミネラルが鉱物から抽出されることになる。即ち、ミネラル抽出の処理速度を高めることができる。よって、ミネラル抽出に必要なランニングコストが低減される。
【００３０】
＜濾過処理工程＞
濾過処理工程では、熱処理工程の後の混合スラリ１０Ａに濾過処理を施してミネラル抽出液１０Ｂを生成する。具体的には、濾過処理部である濾過装置３（図２参照）により、混合スラリ１０Ａから主に鉱物を除去する。濾過装置３は、例えば多段式フィルタであり、径の大きな粒子から径の小さな微粒子まで、混合スラリ１０Ａに含まれる殆ど全ての鉱物を除去する。即ち、生成されるミネラル抽出液１０Ｂは、除菌処理工程を経れば飲料水や食品などへの使用が可能になるレベルまで濾過される。
【００３１】
本実施形態では、濾過装置３には、鉱物のうちの径の大きなものを除去する粗分離器３０と、鉱物のうちの径の小さなものを段階的に除去する第１濾過フィルタ３１及び第２濾過フィルタ３２と、が含まれている。第１濾過フィルタ３１及び第２濾過フィルタ３２には、例えば、０．２μｍのセラミックフィルタが用いられる。
【００３２】
又、本実施形態では、濾過処理を経て生成されたミネラル抽出液１０Ｂは、攪拌タンク１とは別の攪拌タンク４に貯留される。
【００３３】
＜除菌処理工程＞
除菌処理工程では、生成されたミネラル抽出液１０Ｂに除菌処理を施す。具体的には、除菌処理部である触媒フィルタ５（図２参照）により、ミネラル抽出液１０Ｂからウイルスや菌（細菌、カビ等）などを除去する。ここで、触媒フィルタ５には、高い除菌力を有する銀イオン交換ゼオライトが用いられる。銀イオン交換ゼオライトにミネラル抽出液１０Ｂを接触させることにより、ミネラル抽出液１０Ｂからウイルスや菌などを効率良く除去することが可能になる。
【００３４】
本実施形態では、図２に示す様に、攪拌タンク４内のミネラル抽出液１０Ｂを触媒フィルタ５に通して再び攪拌タンク４に戻す循環経路４０が設けられている。そして、ミネラル抽出液１０Ｂを循環経路４０に沿って循環させることにより、触媒フィルタ５にミネラル抽出液１０Ｂが繰り返し通される。これにより、ミネラル抽出液１０Ｂに含まれる殆ど全てのウイルスや菌などが除去される。即ち、除菌処理後のミネラル抽出液１０Ｂは、飲料水や食品などへの使用が可能になるレベルまで、繰り返し除菌される。
【００３５】
尚、除菌処理には、触媒フィルタ５に加えて紫外線照射部６（図２参照）が用いられてもよい。又、除菌処理には、触媒フィルタ５又は紫外線照射部６の何れか一方のみが用いられてもよい。
【００３６】
変形例として、図３に示す様に、濾過装置３の少なくとも一部（ここでは、第１濾過フィルタ３１及び第２濾過フィルタ３２）が、触媒フィルタ５や紫外線照射部６と共に循環経路４０に設けられてもよい。これにより、濾過処理と除菌処理とを並行して行うことが可能になる。
【００３７】
上述した各種工程を経て生成されたミネラル抽出液１０Ｂは、硫酸塩を用いて生成されたものであるため、強酸を含まないか、又は、強酸を含むとしても極めて少量である。よって、中和処理等の後処理なしに、人体に健康被害を及ぼす可能性が低くて安全性の高いミネラル抽出液１０Ｂを得ることができる。
【００３８】
下掲の表１及び表２は、鉱物として福島県阿武隈山地で採石された花崗岩、硫酸塩として硫酸アンモニウム・アルミニウム及び硫酸マグネシウム、且つ、水としてアルカリ水（還元水）、をそれぞれ用い、上述した各種工程を経て生成されたミネラル抽出液１０Ｂの分析結果を示したものである。ここで、表１及び表２は、ミネラル抽出液１０Ｂを水で２５％及び５０％に希釈した希釈液をそれぞれ分析して得られた結果である。これらの分析結果によれば、ミネラルとして、人体にとって栄養素となるカリウム、カルシウム、鉄、及びマグネシウムが、多く含まれていることが分かる。その一方で、人体に健康被害を及ぼし得る硫酸は含まれていない。
【００３９】
【表１】
2018001121.tif 000003
【００４０】
【表２】
2018001121.tif 000004
【００４１】
尚、生成されたミネラル抽出液１０Ｂは、飲料水や食品などの製造に限らず、農業や漁業など、様々な産業分野での使用が可能である。又、ミネラル抽出液１０Ｂは、下水処理（浄化）や洗浄などに用いられてもよい。ミネラル抽出液１０Ｂの使用上、ミネラル抽出液１０Ｂに対する除菌処理が不要である場合には、上述した除菌処理工程は省略されてもよい。
【００４２】
更に、上述したミネラル抽出方法及びミネラル抽出装置によれば、強酸を用いる必要がないので、ミネラル抽出に必要な操作の安全性が高められる。更には、ミネラル抽出に必要な管理が容易になる。
【００４３】
ミネラル抽出液１０Ｂを用いて飲料水を製造する場合、ミネラル抽出液１０Ｂは、加水されることによってミネラル濃度が調整される。又、ミネラル濃度が調整された濃度調整水は、加熱処理及び濾過処理を経て、ペットボトル等の容器に封入される。
【００４４】
又、ミネラル抽出液１０Ｂは、野菜や果実等の洗浄に用いられることにより、何ら処理の施されていない水（以下、「未処理水」と呼ぶ）を用いて洗浄する場合に比べて、野菜や果実等に付着した農薬を効率良く洗い落すことができる。
【００４５】
下掲の表３は、茄子をミネラル抽出液１０Ｂで洗浄した場合と、茄子を未処理水で洗浄した場合のそれぞれについて、洗浄後の茄子に残る農薬（テフルベンズロン）の量を分析し、そのときに得られた結果を示したものである。この分析結果によれば、洗浄にミネラル抽出液１０Ｂを用いることで農薬を効率良く洗い落とせることが分かる。
【００４６】
【表３】
2018001121.tif 000005
【００４７】
上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。更に、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４８】
１  攪拌タンク
２  ヒータ
３  濾過装置
４  攪拌タンク
５  触媒フィルタ
６  紫外線照射部
Ｔ  温度
１０Ａ  混合スラリ
１０Ｂ  ミネラル抽出液
１１  投入口
１２  蓋
３０  粗分離器
３１  第１濾過フィルタ
３２  第２濾過フィルタ
４０  循環経路
Ｐｈ  所定圧力
Ｓｆ  表面積
Ｔｈ  所定温度
ｔｐ  所定期間
【図１】
2018001121.tif 000006
【図２】
2018001121.tif 000007
【図３】
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