KR20200079624A

KR20200079624A - 미산성 차아염소산수 제조장치

Info

Publication number: KR20200079624A
Application number: KR1020180168952A
Authority: KR
Inventors: 김영순
Original assignee: 에코비엠 주식회사
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2020-07-06

Abstract

본 발명은 간단한 구성을 통해서 유효염소농도가 높은 고농도의 미산성 차아염소산수를 얻을 수 있도록 하는 미산성 차아염소산수 제조장치에 관한 것으로, 2~6%의 희석염산을 저장하여 공급하는 원료탱크; 원수를 공급하는 원수공급기; 상기 원료탱크와 원료공급도관으로 연결되고 상기 원수공급기와 제1 원수공급도관으로 연결되어서 공급된 염산과 원수를 제1 교반기를 이용하여 교반 및 혼합하여 염수를 제조하는 혼합기; 및 무격벽 전해조이고, 상기 제1 혼합기로부터 혼합물공급도관을 통해 상기 염수를 공급받아 전기분해를 통해 전해산화액을 제조하는 전기분해조;를 포함하여 구성된다.

Description

미산성 차아염소산수 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING OF WEAK-ACIDIC HYPOCHLOROUS ACID WATER}

본 발명은 미산성 차아염소산수 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 간단한 구성을 통해서 유효염소농도가 높은 고농도의 미산성 차아염소산수를 얻을 수 있도록 하는 미산성 차아염소산수 제조장치에 관한 것이다.

차아염소산 용액은 인체에 무해하면서도 뛰어난 살균력을 가지며, 이러한 차아염소산수를 제조하는 방법들 중의 하나는 물에 전해질을 첨가하여 전해조 내에서 전기분해하는 방법이 있다.

특히, 식품의약안전청에서 제정한 식품첨가물제조기준 및 규격에서는 강산성 차아염소산 용액(격막으로 분리된 양극 및 음극에 의하여 구성된 유격막 전해조의 양극측으로부터 얻는 0.2% 이하의 염화나트륨 수용액)과 미산성 차아염소산 용액(2~6% 염산을 무격막 전해조내에서 전하하여 얻는 수용액)이 있다.

상기의 무격막 전해조를 이용하는 방법에 있어서는 2~6% 염산의 희석염산을 무격막 전해조에 투입하여 전해한 후에 다량의 물(지하수 또는 수도수)로 희석하여 미산성 차아염소산 용액을 얻는다.

이와 같은 미산성 차아염소산 용액을 얻는 관련 화학식은 다음과 같다.

양극 반응

2HCl → 2H⁺ + 2Cl^-, 2Cl^- → Cl₂ + 2e^-

2Cl₂ + H₂O → HOCl + HCl

음극 반응

HCl → H⁺+ Cl^-, 2H⁺ + 2e^-→ H₂

혼합 반응

2HCl + H₂O → HOCl + HCl + H₂

그러나, 무격막 전해조를 이용하는 이러한 미산성 차아염소산 용액의 제조시에, 다량의 미전해 염산의 혼입이 수반되어 전해조의 양극반응으로 생성되는 염산과 합쳐져 차아염소산 용액의 pH를 급격히 떨어뜨리게 되어 미산성 영역유지를 위하여 결국은 다량의 희석이 불가피함으로써 고농도의 미산성 차아염소산 용액(pH 5.0~6.5, 30~200ppm)의 생산이 매우 어렵다.

상기 언급된 바와 같이 미산성 차아염소산 용액은 식품원료 및 식품의 살균용으로 제조되는 것이 요구되지만 식품기구의 살균용으로서 pH가 5.0~6.5이고 유효염소농도가 30~200ppm 범위인 미산성 차아염소산 용액을 얻을 수 있는 장치가 요구된다.

즉, 통상적으로 차아염소산 용액 제조장치가 사용되는 곳에서는, 대한민국 등록특허공보 제10-0736155호 및 제10-1390651호에 나타난 바와 같은 차아염소산나트륨 발생장치를 이용하여 적절한 차아염소산수 용액을 얻고 있다.

그러나 식품관련업소에서는 식품원료 및 식품살균 이외에 식품기구의 살균용으로 사용될 수 있는 고농도의 미산성 차아염소산 용액을 제조할 수 있는 장치가 요구되는 것이다.

따라서, 식품원료 및 식품살균용의 미산성 차아염소산 용액을 제조하는 종래의 장치로서는 고농도의 미산성 차아염소산 용액을 얻을 수 없으므로 별도의 고농도 미산성 차아염소산 용액의 제조장치를 마련하여야 하는 바, 이는 시설비의 증가를 가져온다.

본 발명은 목적은, 시설의 증가 없이 간단한 구성을 통해서 유효염소농도가 높은 고농도의 미산성 차아염소산수를 얻을 수 있도록 하되, 무격막 전해조를 이용하는 전기분해로 2~6% 염산의 희석염산으로부터 유효염소농도가 30~200ppm의 범위인 고농도의 미산성 차아염소산 용액을 얻어 식품원료 및 식품살균용으로 이용할 수 있도록 하기 위한 미산성 차아염소산 용액의 제조장치를 제공하는 데에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 성취하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치는, 2~6%의 희석염산을 저장하여 공급하는 원료탱크; 원수를 공급하는 원수공급기; 상기 원료탱크와 원료공급도관으로 연결되고 상기 원수공급기와 제1 원수공급도관으로 연결되어서 공급된 염산과 원수를 제1 교반기를 이용하여 교반 및 혼합하여 염수를 제조하는 혼합기; 및 무격벽 전해조이고, 상기 제1 혼합기로부터 혼합물공급도관을 통해 상기 염수를 공급받아 전기분해를 통해 전해산화액을 제조하는 전기분해조;를 포함하여 구성된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전기분해조로부터 전해산화액을 공급받은 후 농도측정기를 통해 농도를 측정한 후 미산성 차아염소산수 수치보다 높을 경우, 상기 원수공급기의 제2 원수공급도관으로부터 원수를 공급받아 제2 교반기를 이용하여 교반 및 희석하여 미산성 차아염소산수를 제조하는 희석기를 추가로 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전기분해조의 음극은 PTFE(Polytetrafluoroethylene), PVDF(Polyvinylidene fluoride) 또는 PP(Polypropylene)의 소수성막으로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 시설비의 증가없이 간단한 구성으로로도 식품원료 및 식품살균용의 고농도 미산성 차아염소산 용액의 제조장치를 제조하여 이용할 수 있게 하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치를 보인 개략도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치를 보인 개략도.

이하, 본 발명에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치에 대한 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치를 보인 개략도이며, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치를 보인 개략도이다..

우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략하기로 한다.

차아염소산은 미산성 차아염소산, 강산성 차아염소산 그리고 차아염소산 나트륨이 있으며, 이들에서 나오는 HOCl, OCl^-이 살균성을 이용한 살균에 주로 사용되고 있다.

특히, 상기의 미산성 차아염소산은 pH가 5~6정도를 띄며 특유의 냄새가 적은 장점을 지니고 있고, 또한 인체에 독성이 없어 식품원료 및 식품살균용으로 이용되고 있다.

종래기술에서는 최종생성물로서 생성된 pH 5~6.5, 10~30ppm의 미산성 차아염소산 용액은 식품원료나 식품의 살균용으로서만 사용이 가능하다.

여기서, 만약 상기의 미산성 차아염소산 용액의 농도를 식품기구의 살균용으로 사용하기 위하여 농도를 30~200ppm으로 높이기 위하여 염소의 양을 증가시키면 pH가 낮아지는 결과(전해조에서 해리되지 않은 염산에 의하여)를 가져오고, 이러한 pH를 5~6.5의 범위로 높이기 위하여서는 다시 다량의 물을 투입하여야 하는데 이는 다시 유효염소농도가 낮아지는 결과를 가져 온다.

따라서, 시설비의 증가 없이 간단한 구성을 통해서, 식품원료 및 식품살균용으로 이용할 수 있는 유효염소농도가 높은 고농도의 미산성 차아염소산수를 얻을 수 있도록 하는 본 발명의 일 실시예에 따른 미산성 차아염소산수 제조장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 원료탱크(10), 원수공급기(20), 혼합기(30) 및 전기분해조(40)를 구성하였다.

상기 원료탱크(10)는 2~6%의 희석염산을 저장하여 공급하는 곳이다.

상기 원료탱크(10)로부터 공급되는 희석염산은 원료공급도관(11)의 제1 정량펌프(12)와 제1 체크밸브(13)을 통하여 혼합기(30)에 공급된다.

상기 원수공급기(20)는 원료를 희석시키기 위한 물과 같은 원수를 제2 정량 펌프(22) 및 제2 체크밸브(23)를 통하여 혼합기(30)에 공급된다.

상기 혼합기(30)는 원료탱크(10)와 원료공급도관(11)으로 연결되고 원수공급기(20)와 제1 원수공급도관(21)으로 연결되어서 공급된 염산과 원수를 제1 교반기(35)를 이용하여 교반 및 혼합하고 염수를 제조하여 제3 정량 펌프(32) 및 제3 체크밸브(33)를 통해 전기분해조(40)로 보낸다.

상기 전기분해조(40)는 양극(+)과 음극(-)으로 이루어진 무격벽 전해조이고, 상기 제1 혼합기(30)로부터 혼합물공급도관(31)을 통해 염수를 공급받아 전기분해를 통해 전해산화액, 바람직하게는 미산성 차아염소산 용액을 제조한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 전기분해조(40)를 통해서 미산성 차아염소산 용액을 얻는 관련 화학식은 다음과 같다.

양극(+) 반응

Cl₂ + H₂O → HOCl + HCl

음극(-) 반응

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

혼합 반응

HOCl + HCl → 2NaOH + H₂

→

NaOCl + NaCl + 2H₂O + H₂

따라서, 상기와 같은 전기분해조(40)를 통해서 식품기구의 살균용으로 사용할 수 있는 30~200ppm의 농도를 나타내는 미산성 치아염소산수가 얻어진다.

그리고, 전극은 일반적으로 음극에 2가의 금속산화물들이 형성되어 양극과 점점 맞닿아 숏트를 발생하게 하게 되는데, 이때 전극에 대해 역전 또는 산세정을 보통 실시하고 있으나 이럴 경우 양극전극의 소모를 촉진하는 등 전극에 대한 전체 수명이 단축된다.

따라서, 본 발명에서는 음극에 대하여 전해효율을 높이기 위하여 소수성막(물과 친하지 않은 소수성의 소재로 제조된 막)을 코팅하여 Ca2+ 와 같은 2가 금속이온들이 부착하지 않는 전극을 사용하여 차염소산 나트륨을 생성하는 장치를 개발하였다.

즉, 상기 소수성막으로는 PTFE(Polytetrafluoroethylene), PVDF(Polyvinylidene fluoride), PP(Polypropylene) 등으로 코팅된 소수성 유기막 또는 소수성처리가 된 무기막 등이 사용되었다.

본 발명의 다른 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 일 실시예의 구성에 추가하여 전기분해조(40) 다음에 희석기(50)를 구비하였다.

상기 희석기(50)는 전기분해조(40)로부터 전해산화액을 공급받은 후 농도측정기(51)를 통해 농도를 측정한 후 미산성 차아염소산수 수치보다 높을 경우, 상기 원수공급기(20)의 제2 원수공급도관(22)으로부터 제2 정량 펌프(22) 및 제4 체크밸브(53)를 통하여 원수를 공급받아 제2 교반기(55)를 이용하여 교반 및 희석하여 고농도의 미산성 차아염소산수를 제조한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 전기분해조(40)를 통해서 미산성 차아염소산 용액을 얻는 관련 화학식은 다음과 같다.

양극(+) 반응

HCl → H⁺ + Cl^-

2Cl^- → Cl₂ + 2e^-

Cl₂ + H₂O → HClO + HCl

음극(-) 반응

2HCl → 2H⁺+ 2Cl^-

2H⁺ + 2e^- → H₂

따라서, 상기와 같은 희석기(50)를 통해서 본 발명이 목적으로 하고 있는 고농도의 미산성 차아연소산수를 얻을 수 있게 된다.

상술 한 바와 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

10: 원료탱크 11: 원료공급도관
12: 제1 정량펌프 13: 제1 체크밸브
20: 원수공급기 21: 원수공급도관
22: 제2 정량펌프 23: 제2 체크밸브
30: 혼합기 31: 혼합물 공급도관
32: 제3 정량펌프 33: 제3 체크밸브
35: 제1 교반기
40: 전기분해조
50: 희석기 51: 농도측정기
53: 제4 체크밸브 55: 제2 교반기

Claims

2~6%의 희석염산을 저장하여 공급하는 원료탱크(10);
원수를 공급하는 원수공급기(20);
상기 원료탱크(10)와 원료공급도관(11)으로 연결되고 상기 원수공급기(20)와 제1 원수공급도관(21)으로 연결되어서 공급된 염산과 원수를 제1 교반기(35)를 이용하여 교반 및 혼합하여 염수를 제조하는 혼합기(30); 및
무격벽 전해조이고, 상기 제1 혼합기(30)로부터 혼합물공급도관(31)을 통해 상기 염수를 공급받아 전기분해를 통해 전해산화액을 제조하는 전기분해조(40);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 미산성 차아염소산수 제조장치.
청구항 1에 있어서, 상기 전기분해조(40)로부터 전해산화액을 공급받은 후 농도측정기(51)를 통해 농도를 측정한 후 미산성 차아염소산수 수치보다 높을 경우, 상기 원수공급기(20)의 제2 원수공급도관(22)으로부터 원수를 공급받아 제2 교반기(51)를 이용하여 교반 및 희석하여 미산성 차아염소산수를 제조하는 희석기(50)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 미산성 차아염소산수 제조장치.
청구항 1에 있어서, 상기 전기분해조(40)의 음극은 PTFE(Polytetrafluoroethylene), PVDF(Polyvinylidene fluoride) 또는 PP(Polypropylene)의 소수성막으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 미산성 차아염소산수 제조장치.