(57)【要約】【課題】菓子やパン等にかくし味として使用される食塩には、他の食材との混合しやすさ、なじみやすさ等から微小粒子の食塩が求められていた。【解決手段】海水槽１から逆浸透装置２に導かれた海水は、約７％に濃縮された海水と脱塩水に分けられたのち、海水は電気透析膜装置３に導入される。ここで食塩に不要な成分を除去されるとともに塩分濃度１４％に濃縮された海水は真空蒸発装置４に導入される。低圧で水分を蒸発させる真空蒸発装置により塩分濃度２８％とされた海水は、予熱され、加圧されて熱交換噴射装置５に導入される。ここで約１５１℃の高温蒸気と熱交換され、噴射ノズルから瞬間乾燥装置６内に高速噴射される。これにより、残された水分は高温乾燥室内で瞬時に気化されて、ミクロン単位の大きさの微小結晶塩が生成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆浸透法、イオン交換電気透析法、真空蒸発法を利用した一連の工程を経て適度の塩分濃度に濃縮した海水を、予熱し、加圧して熱交換器に送り温度約１５１℃で加熱して、これを噴射ノズルから高温乾燥室内に噴射することにより、瞬時に乾燥して微小結晶塩を製造する方法。
【請求項２】
脱塩水槽に接続された逆浸透装置と、食塩に不要な成分を分離して貯漕する液槽に接続された電気透析膜装置と、蒸留水槽に接続された真空蒸発装置とを連続的に使用して適度の塩分濃度に濃縮した海水を、余熱し加圧する装置と、温度調節された蒸気が流入出する蒸気室と蒸気室内を通り塩水通路を形成する複数のチューブからなる熱交換室の先端に、パイプを介して噴射ノズルを取り付けた熱交換噴射装置と、温度調節された空気が流入出する空気室と空気室に囲まれた回転ドラムを備え、回転ドラムの内側には長手方向にらせん状に巻かれたコイルと、コイルの内側にあって長手方向全周に張られたネットが設けられた瞬間乾燥装置とからなる微小結晶塩の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は海水から食塩、特に数ミクロンという大きさの微小結晶塩を製造する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
海水から塩をつくる方法には、古くから塩田法が知られている。塩田にまいた海水を天日で乾燥して濃縮し、濃縮液を釜に入れ加熱してさらに濃縮し、晶出させて食塩を得る方法である。
しかし今日では、イオン交換電気透析法が多く用いられている。この方法は、電解水である海水の性質を利用したもので、陽イオン交換膜と陰イオン交換膜とで交互に仕切った電解槽内に海水を入れ、両端に直流電圧を加える。解離しているナトリウムイオンは陰極に引かれて移動しようとするが、陰イオン交換膜によって透過を阻まれ、又塩素イオンは陽極に引かれて移動しようとするが、陽イオン交換膜により透過を阻止される。この結果、塩化ナトリウム（食塩）が濃縮された室と希釈された室とが交互にできる。この過程を繰り返して濃度をあげ、さらに蒸発釜に入れて加熱し食塩を晶出させる方法である。
また、真水を作る方法として提案された逆浸透法も食塩の製造に利用される。この方法は、逆浸透膜で隔てた両側に海水と真水を置き、浸透圧に逆らって海水側に圧力をかけると海水側の溶媒である水が真水側に移り海水側の塩分が濃縮されることを利用したもので、この工程を繰り返し、さらに釜に入れて加熱し水分を蒸発させることで食塩を晶出させる。
（以上の製塩方法については、１９９５年培風館発行、化学工学会監修「分離」を参照）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
食塩は調味料として、また食品の塩蔵用、漬物用として広く使われているが、近年、いわゆる「かくし味」として菓子やパン、コーヒー、飲料などにも利用されるようになった。「かくし味」の塩は、文字どおり出来上がった製品でその存在がわからないようにすることが必要であり、他の材料との混合・攪拌のしやすから従来の製法でつくられた食塩よりも微小粒子の食塩をつくることが求められていた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、従来方法に加え、熱交換噴射工程と瞬間乾燥工程を採り入れることにより、ポンプで汲み上げた海水から数ミクロンという微小結晶塩を、一連の工程で連続的に製造できるようにしたものである。
以下、さらに詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１により、本発明による製塩工程を説明する。図１は海水、特に海洋深層水（以下深層水という）を用いた例で、海中からポンプで汲み上げられた深層水はサンドフィルターなどを通して一時的に海水槽１に蓄えられる。
海水槽１からはパイプを通して逆浸透装置２に海水が送り出され、ここで濃縮された海水と脱塩水に分けられる。濃縮された海水の塩分濃度は約７％とし、次の電気透析膜装置３に送り出す。一方、同時に生成された脱塩水は飲料などに使用できる深層水として脱塩水槽７に蓄積される。
電気透析膜装置３は先に説明したイオン交換電気透析法を使用した装置で、ここでは塩分を濃縮するためのナトリウム及び塩素用のイオン交換膜のほかにマグネシウム、カルシウム等に使用されるイオン交換膜を配備した多層膜構造とし、食塩に不必要な成分を分離する。マグネシウムやカルシウムを含む液は液槽８のＡ〜Ｃに区分された液槽にそれぞれ分別されて取り出される。一方塩化ナトリウム（食塩）が濃縮された海水は塩分濃度約１４％とされて真空蒸発装置４へと送られる。
真空蒸発装置４は減圧により沸点を下げて水分を蒸発させる装置で、製塩や淡水化の際に使用されている。ここでの海水濃縮度は約２８％として次の熱交換噴射装置５に送り出す。蒸発した水分は蒸留水槽９に蓄えられ化粧水、半導体装置の洗浄など諸用途に利用される。
【０００６】
本発明において、これまで説明してきた逆浸透装置２から真空蒸発装置４に至る工程は、従来の製塩方法の特徴をそれぞれ生かすことにより、食塩に不用な成分を除去し、あるいは同時に生成される各種成分を含む水や蒸留水を用途に応じて分けて貯蔵するとともに適度の塩分濃度に海水を濃縮している。すなわち、本発明では各種方法を採用した一連の工程を連続して円滑に進行させるために各工程での塩分濃縮度を適当な値にとどめ、以下に説明する工程で一気に微小結晶の食塩を製造するよう構成している。
【０００７】
図１の熱交換噴射装置５、瞬間乾燥装置６を経て食塩を生成する工程については図２により詳細に説明する。
図２において真空蒸発装置４から濃縮されて送り出された海水は、調節弁１０を経てポンプ１１により予熱器１２に送られる。ここで蒸気との熱交換により予備加熱された海水は、加圧ポンプ１３によって加圧され熱交換噴射装置５に送り込まれる。熱交換噴射装置５とこれに続く瞬間乾燥装置６の構造・作用については図３、図４の説明を加えながら説明する。
【０００８】
図３（ａ）は熱交換噴射装置５の縦断面図を示したもので、装置５は大きく分けて熱交換器２３、噴射ノズル２４、熱交換器２３と噴射ノズル２４を接続するパイプ２５から構成されている。熱交換器２３は、図では長手方向を短縮して描かれているが、実寸では長さ１，０００ｍｍ、中央部の径１５０ｍｍφの大きさで両端を端板とフランジで支持されたドラム構造である。
図３（ｂ）は熱交換噴射装置５の長手方向に垂直な断面を示した横断面図である。断面位置を図３（ａ）で示せば端板２７と蒸気出口３０との間になる。ドラム内は海水入口３１に通じる複数本のチューブ２６が通り、チューブの周囲は、両端を端板２７、２７で閉鎖され蒸気入口２９と蒸気出口３０を備えた蒸気室３２として構成されている。蒸気の供給は図２のボイラー１７により行われる。
【０００９】
ボイラーの加熱系統では０．５〜０．６ＭＰａの圧力で加圧して加熱することにより、約１５１℃の水蒸気をつくりだす。１５１℃という温度は海水から食塩を生成するのに最適な温度である。この蒸気を調節弁１０などを通して熱交換噴射装置５へ供給し塩水との熱交換を行い、熱交換を終わった蒸気は弁、蒸気トラップ２２などを経て予熱器１２で塩水との熱交換を行ってボイラーに戻る。ボイラーを出てもう一方の管路に向かう同温度の蒸気は温度調節弁１８を通って熱交換器２０に送り込まれ空気との熱交換を行った後、弁、蒸気トラップ２２等を経て、熱交換噴射装置５からの戻り蒸気と合流して予熱器１２に入る。
【００１０】
真空蒸発装置４で濃縮され加圧ポンプ１３で加圧された濃縮塩水は、図３（ａ）で熱交換噴射装置５の海水入口３１から注入され、複数のチューブ２６を通過しながらチューブを取り囲む約１５１℃の蒸気で加熱されパイプ２５に向かう。パイプ２５の先端には、長手方向から見れば図３（ｃ）に示すように噴射口３３を備えた複数のアームをもった噴射ノズル２４が取りつけられている。パイプ２５を送られてきた塩水は噴射ノズル２４から高速で噴射され微小結晶の食塩が生成される。
【００１１】
噴射ノズル２４は瞬間乾燥装置６内に開口しており、食塩を装置６内に直接噴射する。図４は瞬間乾燥装置６の縦断面図である。瞬間乾燥装置６は回転ドラム３４とその周囲を取り囲んで固定された空気室３５からなる。図では長さ方向を短縮して描いてあるが、実寸はドラム長さ４，０００ｍｍ、ドラム径１，８００ｍｍφの大きさのものを使用する。
回転ドラム３４の回転軸３６は軸受け３７によって支持され、回転軸３６に固定された歯車３８には、歯車３８とモータ３９の回転軸に固定された歯車４０とをつなぎ、回転ドラム３４を減速回転させるチェーンベルト４１が架けられている。
回転ドラム３４の内側には、長手方向にらせん状に巻かれたステンレス製のコイル４２が固定されており、さらにコイル４２の内側で回転ドラム３４の内面から離れた位置に、３μφという細かな目のネット４３が長手方向全周にわたって張られている。
【００１２】
空気室３５は図２に示すようにダクト２１に接続され、送風機１９、熱交換器２０と空気循環路を形成する。熱交換器２０ではボイラー１７から送られてくる１５１℃の蒸気との熱交換により１５１℃の高温空気をつくりだし、空気室３５へ送り込む。
温度調整弁１８は熱交換器内の温度を検知して蒸気流量を調節する。
【００１３】
噴射ノズル２４から瞬間乾燥装置６内に噴射された塩水は、１５１℃の高温で熱せられ、水分は瞬時のうちに気化され、乾燥された微小結晶の食塩はネット４３上に落下し、ネット４３の目を通過して回転ドラム３４の下方内面に蓄積される。コイル４２は回転ドラム３４と共に回転されるため、回転につれ回転ドラム３４の下方に蓄積された食塩はコイル面に押されて前方に進み、やがて回転ドラム３４に設けられた開口と、塩の取出し口４４とが一致したときに最終的に生成された食塩として取り出される。
気化された水蒸気は回転ドラムの先端に設けられた開口からパイプ４５を通って外部に導かれ、冷却されて純水となる。この純水も、蓄積されて各用途に利用される。
以上は深層水を用いた例について説明したが、通常の海水を用いてもよいことは明らかである。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、海水の濃縮に各種方法を採用することにより濃縮と同時に有効成分を取り出し、あるいは不要成分を取り除くことができる。
濃縮に当たっては、既知の方法では一気に濃縮することなく適度の濃度にとどめ、熱噴射工程と瞬間乾燥工程の１５１℃という温度で一気に微小結晶塩を生成することにより一連の工程を円滑に進めることができる。
これによって、ポンプで汲み上げた海水から数ミクロンという微小結晶の食塩を、一連の工程を使って連続して生成することができる。
生成された食塩は、粒状というよりは粉末状であり、食材と混合してもなじみやすくソフトな触感と味覚が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による微小結晶塩の製造工程を示す工程図。
【図２】本発明の真空蒸発工程から微小結晶塩の製造までの工程を詳細に示す工程図。
【図３】本発明の熱交換噴射装置の、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図、（ｃ）は噴射ノズルの長手方向から見た正面図。
【図４】本発明の瞬間乾燥装置の縦断面図。
【符号の説明】
１  海水槽
２  逆浸透装置
３  電気透析膜装置
４  真空蒸発装置
５  熱交換噴射装置
６  瞬間乾燥装置
７  脱塩水槽
８  液槽
９  蒸留水槽
１０  調節弁
１１  ポンプ
１２  予熱器
１３  加圧ポンプ
１４  圧力計
１５  蒸気圧力計
１６  温度計
１７  ボイラー
１８  温度調節弁
１９  送風機
２０  熱交換器
２１  ダクト
２２  蒸気トラップ
２３  熱交換器
２４  噴射ノズル
２５  パイプ
２６  チューブ
２７  端板
２８  フランジ
２９  蒸気入口
３０  蒸気出口
３１  海水入口
３２  蒸気室
３３  噴射口
３４  回転ドラム
３５  空気室
３６  回転軸
３７  軸受け
３８  歯車
３９  モータ
４０  歯車
４１  チェーンベルト
４２  コイル
４３  ネット
４４  取出し口
４５  パイプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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