专利名称：矿物溶出物质和其制法及所用的矿物溶出物质的结构体的制作方法
技术领域：
本发明涉及饮用水用的矿物溶出物质，更具体地说是涉及以花岗石作原料的饮用水用的矿物溶出物质及其制造方法，以及所用矿物溶出物质的结构体。
对于常喝饮用水的人来说，最重要的是，通过水吸收适量的在生物化学机理上人体所必需的各种矿物质。
直到最近，由于环境污染而导致水的严重污染，一般是利用反渗透压使其通过半透膜而制成如蒸馏水那样的水供人饮用。但是，人所公知，蒸馏水作为饮用水是不适宜的。也就是，纯水是无色和无臭的液体，有时会由于对其保持措施而具有对人体发热的有害物质，当将其置于空气中时，由于吸收二氧化碳而呈弱酸性(参照日本化学大事典Vol.4，P.823，1979)。而且，经过高压、蒸汽灭菌的蒸馏水叫做灭菌蒸馏水，这种蒸馏水在药典上按规定只用于无菌试验。灭菌蒸馏水用于点眼液、注射用液，此外用于各种医药品的制备、作为标准溶液的配制剂以及用于各种试验中。
与之相反，人们所喜好的饮用生水是溶解有某些如钙、镁和碳酸盐那样的无机物和矿物质的水，因此能感到有爽口的味道[参照原色科学大事典，Vol.4.p.401(1971)]。根据核磁共振(NMR)法分析，在饮用生水中完全溶解有维持生命所必需的Ca、Mg、Na、K和作为微量元素的Fe、Ti、Zn、Mn等共15种元素，它们为使各种营养素顺利地被细胞的原生质膜吸收而起调节作用。已知这些水分子形成小晶形(crysto)的稳定六角形的结构[参见环境工学重曹研究所，p.14，21]，将维生素C溶解于微细晶形结构中并吸收，通过渗透压的测定证实其吸收率高的现象。
因此，为了保持人体内的蛋白质和离子性物质间的平衡，含有适量矿物质的水是必要的。水中溶解的成分中，阳离子占其大部分，其中，钙被人体吸收以助消化，形成骨和牙齿，维持肌肉和神经的活动，在出血时有助于血的凝固作用[参见《地下水学概论)》，博英社.p.14～31(1983)]。镁的作用是维持脑和神经系统。钙的体内吸收和镁量不足时，可引起因这类元素不足而导致发育不全等症状[参见《极微量元素的营养》民音社。p.140～185，233，240(1984)]。要求钾和钠二者维持平衡地摄入人体。成人一天的摄入量是2～4克。钾调节细胞内的渗透压、调节肌肉和神经作用，当它和钠平衡时可调节血压。钠调节细胞和细胞之间的渗透压、维持水分的平衡，调节体液的PH，并调节肌肉和神经系统的兴奋作用[参见《饮用水、水质管理指针书(保健社会部)》p.270～510(1991)]。钾和钠在体液中最理想的比例是K∶Na＝2∶1。当铁在人体内吸收，并用于生成血液的血红蛋白和肌红蛋白，使血液中的氧得以运行。锌是与人的成长和食欲、贫血、性器官的发育相关。此外，氯离子和阳离子结合则有助于细胞液的渗透作用和消化。硫酸离子对便秘的缓和和弹性以及皮肤病有效[参见矿泉水成分的分析及标准方案的研究(韩国食品工业协会、食品研究所)]。
众所周知，自古以来被称为药水的饮用水等除矿泉水外，大多数是通过在花岗岩层的水，其水味新鲜而良好。例如，在药水中，通过花岗岩而溶出的水具有良好的水味，特别是Ca、Mg、K等矿物质的溶出量适当，因此适于作为饮用水。
本发明人为获得含有维持人体内蛋白质和离子性物质间平衡所必需的适量矿物质的水而反复研究，制造了利用花岗石的矿物溶出物质及其结构体。水从其中通过的结果，发现可以获得富有矿物质的水。
因此，本发明在重复上述各种研究后，认为本发明目的是提供一种用于获得溶解有矿物质水的矿物溶出物质及其制备方法。
本发明另一目的是，提供一种制造溶解有矿物质的饮用水的矿物溶出物质的结构体。
本发明的目的是这样实现的，本发明的矿物溶出物质的制备方法的特征是，将花岗岩粉碎到0.075～0.145mm大小，将上述粉碎的花岗岩粉末在3～、10％葡萄糖溶液中浸渍，而使其充分吸收，在电炉中380～400℃下焙烧12～24小时后，在诸如干燥器那样的密闭容器内常温中冷却而颗粒化。
本发明矿物溶出物质的结构体的特征是，由上述颗粒状的花岗岩层和银活性炭层交替叠层的柱体所构成。所述柱体是直径5cm，高27cm的圆柱，在下部有注水口，在上部有排水口。
本发明所用花岗岩，作为主成分是80％以上的SiO2、Al2O3，其中，还存在维持生命所必要的矿物质钙、镁、钠、钾和作为微量元素的Fe、Ti、Zn、Mn等的碳酸化物和氧化物。可以理解，当将浸渍于葡萄糖溶液的花岗岩粉末在电炉内焙烧时，葡萄糖就边碳化边放出二氧化碳，该二氧化碳和作为花岗岩构成部分的氧化钙、氧化镁、氧化钠、氧化钾等反应，生成碳酸钙、碳酸镁、碳酸钠、碳酸钾等而存在于花岗石的颗粒中。此外，剩下的二氧化碳溶解于水中，起到使水味甘美的作用。银活性炭最好使用方形颗粒状的一级品。本发明所用花岗岩颗粒和银活性炭尽可能使用密度小而表面积大的，其效果就好，就花岗岩颗粒来说，其非表面积(cm-1)和密度(g/cm2)的比例为48～56；而银活性炭则使用约15～17。为了符合上述条件，重要的是将花岗岩粉碎到0.075～0.145mm大小并在380～400℃温度下焙烧12～24小时，当花岗岩粉末大小在0.075mm以下时，花岗岩颗粒的非表面积过大，矿物质成份的溶出速度加快，因此，在PH9以上时就进行溶出；而当颗粒大小在0.145mm以上时则具有矿物质溶出量过少的缺点。银活性炭具有杀菌和抗菌作用，要使银的溶出量在饮用水标准的含银值10ppm以下则充填已调节其密度和非表面积之比的银活性炭。在本发明结构体中，最好的花岗岩颗粒的密度是1.564g/cm2，其非表面积为82.759cm-1，最好的银活性炭的密度为0.637/cm2，其非表面积为10.345cm-1。
以下结合实施例并参照附图对本发明进行详细说明附
图1是本发明实施例之一的颗粒状花岗岩和银活性炭的填充情况的剖面图。
实施例1将粉碎到平均直径为0.145mm大小的花岗岩，在8％葡萄糖溶液中浸渍24小时后，在电炉中400℃温度下焙烧12小时后，在干燥器内常温下冷却而制成颗粒状的矿物溶出物质。取上述颗粒状花岗岩583克和银活性炭(日本KURARAYCHEMICAL公司制，G-S一级品)100克按照附图1那样分层填充于柱体1内。也就是，本发明实施例的矿物溶出物质的结构体是将柱体1的盖子5打开，加入银活性炭3后再加入颗粒状花岗岩层2。这样，在柱体1内形成四个层组的银活性炭层3和花岗岩层2。填充于柱体1内的颗粒状花岗岩层2和银活性炭层3的填充密度和非表面积分别是1.564g/cm2和82.759cm-1以及0.637g/cm2和10.345cm-1。将盖子5关闭，通过柱体1的注水口1a加水，使之通过上述银活性炭层3和花岗岩层2后，而从柱体1的排水口1b排出的水作为饮用水。
实施例2实施例2除花岗岩颗粒的平均直径为0.1mm外，按实施例1相同方法制备饮用水。
实施例3实施例3除花岗岩颗粒的平均直径为0.075mm外，按实施例1相同方法制备饮用水。
对上述饮用水进行如下试验，其结果示于表1。
对于通过R/O(反渗透)系统(反渗透压净水器)的水和通过本发明矿物溶出物质结构体的水的物理性能试验如下(1)氢离子浓度(PH)通过R/O系统的水和经本发明柱体1的注水口1a通过银活性炭层3和花岗岩层2而从排水口1b排出的水的PH测定值如表1所示。
通过R/O系统的水大致呈酸性的纯水状态，其PH所以下降到5.71左右的理由是，受空气中二氧化碳的影响；或者由于通过半透膜而除去所有溶存于水中的物质而成纯H3O+状态的水分子所致。
与之相反，通过本发明实施例的矿物溶出物质结构体的水则可推测为经过如下过程而呈弱碱性状态也就是，钙离子的情况下，对钾离子和镁离子则分别是
。
可认为如上式所示，由于Ca2+、K2+、Mg2+等离子的存在，PH可增加约1.91。
(2)表面张力通过R/O系统的水和经本发明柱体1注水口1a通过银活性炭层3和花岗岩层2而从排水口1b排出的水的表面张力测定值如表1所示。
通过R/O系统的水和通过本发明实施例矿物溶出物质的结构体的水的表面张力约差0.5。可以判断，在以钙为首的各种矿物质成分中，巨大的晶形结构将较弱稳定的矿物质包围，再排列成许多小的晶形，因此，水的表面张力被弱化。表面张力是由水分子和晶形结构间的范德华力和氢键力组成，而其中约2/3是氢键力[F.M.Fowkes，In chemistry and physics，P.28，493(1968)1。20～50℃的水的表面张力的变化值约为2.15达因/厘米，此时焓的变化量是每克水62.8538焦耳。因此，可以判断约含有62.8538×0.6/2.15＝17.5405焦耳/克水的能，这是由通过花岗岩层的水中矿物质离子所致，可推断由于该能而引起晶形结构的再排列而削弱表面张力。
(3)电导率通过R/O系统的水和经本发明柱体1的注水口1a并通过银活性炭层3和花岗岩层2而从排水口1b排出的水的电导率测定结果如表1所示。
如表1所示，通过本发发明实施例的矿物溶出物质的结构体的水的电导率比通过R/O系统的水高约2.44。其理由可认为矿物质离子将电阻大的水的晶形结构破坏而再排列时，使OH-离子的移动度增加所致。众所周知，电导率的增加的主要原因是由于对溶有阳离子的水来说其OH-的移动速度控制的增加所致[H.L.C1ever，J.Chem.第一版，p.40，637(1963)]。
(4)偏光度通过R/O系统的水和经本发明柱体1的注水口1a并通过银活性炭层3和花岗岩层2而从排水口1b排出的水的偏光度测定结果如表1所示。
各向同性的物质具有与方向无关的折射率，就分子内的原子数和排列都不同的各向异性情况下，沿着折射率的方向分离成向不同方向前进的二个极化的光。也就是，通过R/O系统的水大都是纯状态的水，其晶形结构是各向异性的，因此，其偏光度约为0.1；而通过本发明实施例的矿物溶出物质结构体的水则按矿物质的分布而具有各向同性的晶形结构，因此，可推测其偏光度小得多。
(5)渗透压(透过细胞的能力)在设有半透膜(蛋的细胞膜)的毛细管中加入10％可溶性淀粉溶液，以测定通过R/O系统的水和经本发明柱体1的注水口1a、通过银活性炭层3和花岗岩层2而从排水口1b排出的水的渗透压，其测定结果如表1所示。
如表1所示通过本发明实施例的矿物溶出物质的结构体的水的渗透压是通过R/O系统的水约1.14倍。可推测，这是由于矿物质主要作为水的结构体在细胞表面的周围同样地移动排列，因此通过细胞膜的离子交换能力比通过R/O系统的纯水更能在溶液伴同下顺利地移动。也就是，由于矿物质离子使导电率增大，以致水的移动度变大，因此，可以推测在细胞膜周围主要排列着小而稳定的晶形结构，它边进行离子交换边加快到达平衡的速度。
表1所用试样 PH 表面张力电导率偏光度 渗透压(达因/厘米)(μs)(气压)实施例1 7.6080.6 18.1 0.053.2实施例2 7.6080.4 18.2 0.053.2实施例3 7.6280.9 18.5 0.053.2实施例4*5.7181.2 7.5 0.102.8*表示通过R/O系统的水按照饮用水的水质标准分析，通过本发明矿物溶出物质的结构体的水，其结果如表2所示。
表2(单位ppm)试验项目 水质标准 试验结果色度 51.2湿度 21气味 无臭 -味道 无味 -蒸发残渣(mg) 500 54氢离子浓度(PH) 5.8～8.57.3硬度(CaCO3，mg) 300 24NH4-N 0.5 0.076NO3-N 10 未检出氯离子 150 2.423剩余氯 0.2 未检出氰化物离子 未检出 未检出氟离子 1 未检出硫酸离子 200 未检出砷 0.05 未检出镉 0.01 未检出铜 1 未检出四价铬离子 0.05 未检出铁0.3 0.03汞 未检出未检出锰0.3 未检出铅 0.05 未检出锌 1 未检出KMnO4消耗量 10 0.8洗涤剂(ABS) 0.5 未检出马拉硫磷(ma1athion) 0.25 未检出对硫磷(parathion)0.06 未检出杀螟松(femifrothion) 0.04 未检出二嗪农(diazinon) 0.02 未检出酚 0.005未检出三卤甲烷 0.1 未检出一般细菌 100/m未检出大肠菌群 未检出/50m 未检出钙 - 16.312镁 - 0.626钾 - 1.148钠 - 2.625铝0.2 未检出如表2所示通过本发明矿物溶出物质结构体的水特征如下(1)未检出一般细菌、大肠菌群、洗涤剂和有机物质；(2)铵性氮和硝酸性氮的量极少或未检出；(3)几乎所有重金属皆未检出；(4)适当溶有矿物质离子。
从上述可知，使用本发明花岗岩的矿物溶出物质的结构体而所通过的水其PH几乎不变，矿物质的溶存量适当，因此，作为饮用水最为适宜。
根据冰箱的运转操作装置以及其方法，也可具有优越的效果。
权利要求
1.矿物溶出物质，其特征在于，将花岗岩粉碎，浸渍于葡萄糖溶液中，在380～400℃下焙烧12～24小时后，在密闭容器内常温下冷却。
2.根据权利要求1所述矿物溶出物质，其特征在于，所述花岗岩粉末的平均颗粒大小是0.075～0.145mm。
3.根据权利要求1或2所述矿物溶出物质，其特征在于，所述花岗岩，其组成是80％以上的SiO2、Al2O3和作为必要成分的Ca、Mg、K、Na、选自微量的Fe、Ti、Mn、Zn中至少一种元素。
4.根据权利要求1所述矿物溶出物质，其特征在于，将所述花岗岩粉末在8％葡萄糖中浸渍24小时。
5.根据权利要求1所述矿物溶出物质，其特征在于，焙烧温度为400℃，焙烧时间为12小时。
6.根据权利要求1所述矿物溶出物质的制备方法，其特征在于，将花岗岩粉碎到0.075～0.145mm大小，经粉碎的所述花岗岩粉末浸渍于3～10％的葡萄糖溶液中，在焙烧温度380～400℃下焙烧12～24小时后，在密闭容器内常温下冷却。
7.根据权利要求6所述矿物溶出物质的制备方法，其特征在于，所述花岗岩粉末的平均颗粒大小是0.140～0.145mm
8.根据权利要求6或7所述矿物溶出物质的制备方法，其特征在于，所述花岗岩的组成是80％以上的SiO2、Al2O3、作为必要成分的Ca、Mg、K、Na、选自微量的Fe、Ti、Mn、Zn中至少一种元素。
9.根据权利要求6所述矿物溶出物质的制备方法，其特征在于，使所述花岗岩粉末在8％的葡萄糖溶液中浸渍24小时。
10.根据权利要求6所述矿物溶出物质的制备方法，其特征在于，所述焙烧温度为400℃、焙烧时间为12小时。
11矿物溶出物质的结构体，其特征在于，将花岗岩粉碎到0.075～0.145mm大小，经粉碎的所述花岗岩粉末在3～10％葡萄糖溶液内浸渍，在焙烧温度380～400℃下焙烧12～24小时后，在密闭容器内常温冷却后所得的颗粒状矿物溶出物质和一级银活性炭分别交替在圆柱体内叠层2～10层。
12.根据权利要求11所述矿物溶出物质的结构体，其特征在于，由所述颗粒状花岗岩层和银活性炭层在所述柱体中分别交替叠层为四个层组。
13.根据权利要求11或12所述矿物溶出物质的结构体，其特征在于，所述颗粒状花岗岩层的非表面积和密度之比为48～56，银活性炭层的非表面积和密度之比为15～17。
14.根据权利要求13所述矿物溶出物质的结构体，其特征在于，所述颗粒状花岗岩层和银活性炭层的重量比为583∶100。
全文摘要
提供一种制取溶解有矿物质饮用水的矿物溶出物质、其制备方法以及制备该饮用水的结构体。将花岗岩粉碎后浸渍在葡萄糖液中，在380～400℃温度下焙烧12小时后在密闭容器内常温下冷却。将颗粒状矿物溶出物质和银活性炭分别交替叠层于柱中而制成矿物溶出结构体。
文档编号G02F1/00GK1153143SQ9611456
公开日1997年7月2日 申请日期1996年11月18日 优先权日1996年11月18日
发明者李德秀 申请人:三星电子株式会社