Salz

Hintergrund

Salz ist die gebräuchliche Bezeichnung für den Stoff Natriumchlorid (NaCl), der in Form transparenter kubischer Kristalle vorkommt. Obwohl Salz als Nahrungsergänzungsmittel am bekanntesten ist, werden weniger als 5% des in den USA produzierten Salzes für diesen Zweck verwendet. Etwa 70 % werden in der chemischen Industrie verwendet, meist als Chlorquelle. Salz wird auch für unzählige andere Zwecke verwendet, beispielsweise zum Entfernen von Schnee und Eis von Straßen, zum Enthärten von Wasser, zur Konservierung von Lebensmitteln und zur Stabilisierung von Böden für den Bau.

Die frühesten Menschen bezogen ihr Salz aus natürlichen Salzkonzentrationen, sogenannten Lecks, und aus Fleisch. Die Menschen, die in der Nähe des Ozeans lebten, haben es möglicherweise auch durch das Kauen von Algen oder durch die natürliche Verdunstung kleiner Meerwasserpools gewonnen. Fleisch wurde mit der Entwicklung der Jagd zu einer wichtigeren Salzquelle, ebenso wie Milch, als Schafe, Ziegen, Pferde, Kamele, Rentiere und Rinder domestiziert wurden. Auch heute noch verwenden bestimmte Völker – wie die Inuit im hohen Norden, die Beduinen der Wüsten des Nahen Ostens und die Massai in Ostafrika – kein anderes Salz.

Mit der Entwicklung der Landwirtschaft, die zu einer wachsenden Bevölkerung und einer hauptsächlich aus Pflanzen bestehenden Ernährung führte, wurde es notwendig, Wege zu finden, um Salz in größeren Mengen zu gewinnen. Die früheste Methode der Salzgewinnung war die Verdunstung von Meerwasser durch die Hitze der Sonne. Diese Methode eignete sich besonders für heiße, trockene Regionen in der Nähe des Ozeans oder in der Nähe von salzigen Seen und wird dort immer noch angewendet. Auf die solare Verdunstung folgte bald der Abbau freigelegter Steinsalzmassen, der sich schnell zum Abbau von unterirdischen Salzvorkommen entwickelte. Vor zweitausend Jahren begannen die Chinesen, Brunnen zu benutzen, um unterirdische Salzwasserpools zu erreichen, von denen einige mehr als 1,0 km tief waren.

In Gebieten, in denen das Klima keine solare Verdunstung zuließ, wurde Salzwasser auf brennendes Holz oder erhitzte Felsen gegossen, um es zu kochen. Das zurückbleibende Salz wurde dann abgekratzt. Zur Zeit des Römischen Reiches wurden flache Bleipfannen verwendet, um Salzwasser über offenem Feuer zu kochen. Im Mittelalter wurden diese durch Eisen ersetzt Pfannen, die mit Kohle erhitzt wurden. In den 1860er Jahren wurde ein als Michigan-Prozess oder Grainer-Prozess bekanntes Verfahren erfunden, bei dem Salzwasser durch Dampf erhitzt wurde, der durch in das Wasser getauchte Rohre strömte. Dieses Verfahren wird auch heute noch verwendet, um bestimmte Salzsorten herzustellen. In den späten 1880er Jahren wurden offene Pfannen durch eine Reihe geschlossener Pfannen ersetzt, in einem als Mehrfacheffekt-Vakuumverdampfer bekannten Gerät, das etwa 50 Jahre lang in der Zuckerindustrie verwendet wurde.

Heute sind die Vereinigten Staaten der größte Salzproduzent der Welt, gefolgt von China, Russland, Deutschland, Großbritannien, Indien und Frankreich.

Rohstoffe

Salz wird aus zwei Quellen gewonnen:Steinsalz und Sole. Steinsalz ist einfach Kristallsalz, auch Halit genannt. Es ist das Ergebnis der Verdunstung alter Ozeane vor Millionen von Jahren. Große Steinsalzvorkommen finden sich in den USA, Kanada, Deutschland, Osteuropa und China. Manchmal zwingt der Druck aus dem tiefen Erdinneren große Steinsalzmassen zu Salzstöcken. In den Vereinigten Staaten findet man Salzstöcke entlang der Golfküste von Texas und Louisiana.

Sole ist Wasser mit einem hohen Salzgehalt. Die offensichtlichste Solequelle ist der Ozean, sie kann aber auch aus salzigen Seen wie dem Toten Meer und aus unterirdischen Salzwasserpools gewonnen werden. Große Solevorkommen finden sich in Österreich, Frankreich, Deutschland, Indien, den Vereinigten Staaten und im Vereinigten Königreich. Sole kann auch künstlich hergestellt werden, indem abgebautes Steinsalz aufgelöst oder Wasser in in Steinsalz gebohrte Brunnen gepumpt wird.

Natursolen enthalten neben Salz immer auch andere gelöste Stoffe. Die gebräuchlichsten davon sind Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Calciumsulfat, Kaliumchlorid, Magnesiumbromid und Calciumcarbonat. Diese Substanzen können kommerziell genauso wertvoll sein wie das Salz selbst. Steinsalz kann ganz rein sein oder verschiedene Mengen dieser Stoffe zusammen mit felsigen Verunreinigungen wie Schiefer und Quarz enthalten.

Bei Speisesalz werden jedoch meist Zusatzstoffe beigemischt. Das meiste Speisesalz wird jodiert, um das Spurenelement Jod in die Nahrung aufzunehmen. Dies hilft, Kropf, eine Erkrankung der Schilddrüse, zu verhindern. Zur Jodversorgung wird eine kleine Menge Kaliumjodid zugegeben. Speisesalz enthält auch eine kleine Menge verschiedener Chemikalien, die verwendet werden, um zu verhindern, dass das Salz Wasser aufnimmt und zusammenbackt. Diese Chemikalien umfassen Magnesiumcarbonat, Calciumsilicat, Calciumphosphat, Magnesiumsilicat und Calciumcarbonat.

Der Herstellungsprozess
Prozess

Steinsalz verarbeiten

• 1 Unterirdische Salzlagerstätten werden normalerweise von Prospektoren entdeckt, die nach Wasser oder Öl suchen. Wenn Salz entdeckt wird, wird ein diamantbestückter Hohlbohrer verwendet, um mehrere in regelmäßigen Abständen angeordnete Kernproben im gesamten Gebiet zu entnehmen. Diese Proben werden analysiert, um festzustellen, ob der Salzabbau rentabel wäre.
• 2 Wenn ein Standort für den Abbau ausgewählt wird, werden Schächte in das Zentrum der Salzlagerstätte abgeteuft. Dann wird mit einer Maschine, die wie eine riesige Kettensäge aussieht, ein etwa 15 cm hoher, etwa 20 m breiter und etwa 3 m tiefer Schlitz in das Salz auf Bodenhöhe geschnitten. Dieser Vorgang wird als Unterätzung bezeichnet. Eine Reihe von Löchern wird mit einer elektrischen Bohrmaschine, die einen Wolframkarbidbohrer enthält, in das unterätzte Salz gebohrt. Diese Löcher sind mit einem Sprengstoff wie Dynamit gefüllt oder Ammoniumnitrat. Elektrische Sprengkapseln, die mit langen Drähten verbunden sind, werden angebracht und der Sprengstoff wird aus sicherer Entfernung gezündet. Schneiden und Sprengen werden in einem Muster wiederholt, bei dem Salzsäulen stehen bleiben, um das Dach des Abbaugebiets zu stützen. Dies ist als Raum-Säulen-Verfahren bekannt und wird auch in Kohlebergwerken verwendet.
• 3 Brocken von gesprengtem Steinsalz werden zu einem unterirdischen Brechbereich transportiert. Hier werden sie über einen als Grizzly bezeichneten Gitterrost geführt, der Stücke sammelt, die kleiner als etwa 23 cm sind. Größere Stücke werden in einem rotierenden Zylinder zwischen Metallbacken mit Stachelzähnen zerkleinert. Das Salz wird dann außerhalb der Mine zu einem sekundären Brecherbereich transportiert, wo ein kleinerer Grizzly und ein kleinerer Brecher die Partikelgröße auf etwa 3,2 Zoll (8 cm) reduzieren. An dieser Stelle werden Fremdstoffe aus dem Salz entfernt, ein Vorgang, der als Picken bezeichnet wird. Metall wird durch Magnete entfernt und anderes Material von Hand. Felsiges Material kann auch in einem Bradford-Hammer entfernt werden, einer rotierenden Metalltrommel mit kleinen Löchern im Boden. Salz wird in die Trommel geschüttet, bricht beim Auftreffen auf den Boden und passiert die Löcher. Gesteinsmaterie ist im Allgemeinen härter als Salz, bricht also nicht und geht nicht durch. Das gepflückte Salz gelangt dann in einen tertiären Zerkleinerungsbereich, in dem ein noch kleinerer Grizzly- und Brecher Partikel mit einer Größe von etwa 1,0 Zoll (2,5 cm) produzieren. Werden kleinere Partikel benötigt, wird das Salz durch ein Mahlwerk geleitet, das aus zwei gegeneinander abrollenden Metallzylindern besteht. Wenn reineres Salz benötigt wird, wird Steinsalz in Wasser gelöst, um eine Sole für die weitere Verarbeitung zu bilden. Andernfalls wird das zerkleinerte oder gemahlene Salz durch Siebe geleitet, um es nach Größe zu sortieren, in Säcke gegossen und an den Verbraucher versandt.

Sole verarbeiten

• 4 Die einfachste Methode zum Verdampfen von Sole ist die Sonnenverdampfung, aber sie kann nur Steinsalz ist einfach kristallisiertes Salz. Es ist das Ergebnis der Verdunstung alter Ozeane vor Millionen von Jahren. Große Steinsalzvorkommen finden sich in den USA, Kanada, Deutschland, Osteuropa und China. an heißen, trockenen und sonnigen Orten verwendet werden. Die Sole wird in flachen Teichen gesammelt und in der Sonne verdunsten gelassen. Unlösliche Verunreinigungen wie Sand und Ton und schwerlösliche Verunreinigungen wie Calciumcarbonat setzen sich bei einsetzender Verdunstung am Boden ab. Die Sole wird gepumpt oder durch Schwerkraftströmung zu einem anderen Teich bewegt, wo sich Calciumsulfat absetzt, während die Verdunstung fortschreitet. Die verbleibende Sole wird in einen weiteren Teich geleitet, in dem sich das Salz mit fortschreitender Verdunstung absetzt. Die Sole wird noch einmal bewegt, bevor die Verdampfung abgeschlossen ist, um zu verhindern, dass sich hochlösliche Verunreinigungen wie Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Kaliumchlorid und Magnesiumbromid mit dem Salz absetzen. Diese Stoffe können für kommerzielle Zwecke getrennt gesammelt werden.
• 5 Das Salz wird von Maschinen aufgefangen, die auf provisorischen Bahngleisen laufen, die auf der Salzschicht liegen. Anschließend wird mit hochkonzentriertem Salzwasser gewaschen. Dieses Wasser enthält so viel Salz, dass es nicht mehr halten kann, sodass das Salz von allen Spuren von Verunreinigungen befreit wird, ohne sich aufzulösen. Das gewaschene Salz wird aus dem Salzwasser entfernt, mit etwas Süßwasser gespült und zu riesigen Stapeln gestapelt, um zwei oder drei Monate lang abtropfen zu können. Zu diesem Zeitpunkt ist das Salz zu etwa 99,4% rein und kann für viele industrielle Zwecke verwendet werden. Wenn reineres Salz benötigt wird, wird es in Salz- und Süßwasser nachgewaschen, ein oder zwei Tage abtropfen gelassen und dann in einem Heißluftofen bei etwa 185°C (365 °F) getrocknet. Dieses Salz hat eine Reinheit von etwa 99,8 % und kann für die Lebensmittelverarbeitung verwendet werden.
• 6 Die meisten Sole werden von einem mehrstufigen Vakuumverdampfer verarbeitet. Dieses Gerät besteht aus drei oder mehr geschlossenen Metallzylindern mit konischem Boden. Sole wird zuerst chemisch behandelt, um Kalzium- und Magnesiumverbindungen zu entfernen. Es füllt dann den Boden aus Sole ist Wasser mit einer hohen Salzkonzentration. Die offensichtlichste Solequelle ist der Ozean, sie kann aber auch aus salzigen Seen und unterirdischen Salzwasserpools gewonnen werden. der Zylinder. Die Sole im ersten Zylinder strömt durch dampfbeheizte Rohre. Die Sole kocht und ihr Dampf gelangt in den nächsten Zylinder, wo er die Sole dort erhitzt. Der Dampf dieser Sole erwärmt die Sole im nächsten Zylinder usw. In jedem Zylinder führt die Kondensation von Dampf zu einem Druckabfall im Inneren, wodurch die Sole bei einer niedrigeren Temperatur sieden kann. Das Salz wird als dickflüssige Aufschlämmung vom Boden der Zylinder entfernt. Es wird gefiltert, um überschüssige Sole zu entfernen, getrocknet und durch Siebe geleitet, um die Partikel nach Größe zu sortieren. Auf diese Weise hergestelltes Salz ist als Vakuumpfannensalz bekannt und besteht aus kleinen kubischen Kristallen.
• 7 Sole kann auch in einem Körner verarbeitet werden. Die Sole wird chemisch gereinigt und in eine lange offene Wanne gepumpt, die durch Dampf erhitzt wird, der durch in die Sole getauchte Rohre fließt. Die Sole wird auf eine Temperatur knapp unter dem Siedepunkt erhitzt und beim Verdampfen bilden sich auf ihrer Oberfläche Salzflocken. Normalerweise wird eine Temperatur von etwa 194 °F (90 °C) verwendet. Niedrigere Temperaturen erzeugen größere Flocken und höhere Temperaturen erzeugen kleinere Flocken. Die Flocken wachsen, bis sie auf den Boden der Pfanne sinken, wo sie gesammelt und getrocknet werden. Grainer-Salz besteht eher aus kleinen Flocken als aus Würfeln und wird für bestimmte Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung bevorzugt. Teilweise kommt das Alberger-Verfahren zum Einsatz, bei dem die Sole zunächst in einem Vakuumverdampfer teilweise verdampft und dann in einen Körner überführt wird. Bei diesem Verfahren entsteht eine Mischung aus Flocken und Würfeln.
• 8 An diesem Punkt ist das Salz, das für die meisten Zwecke verwendet wird, bereit, in Tüten oder Kisten verpackt und an den Verbraucher versandt zu werden. Um jodiertes Speisesalz herzustellen, wird jedoch Kaliumjodid zugegeben, dann wird Magnesiumcarbonat, Calciumsilicat, Calciumphosphat, Magnesiumsilicat oder Calciumcarbonat zugegeben, um es rieselfähig zu machen. Das Salz wird dann verpackt und an Restaurants und Lebensmittelgeschäfte versandt.

Qualitätskontrolle

Die Spezifikationen für Salz variieren stark je nach Verwendungszweck. Für den menschlichen Verzehr bestimmtes Salz muss viel reiner sein als Salz, das zum Schmelzen von Schnee und Eis verwendet wird, aber Salz, das für bestimmte wissenschaftliche Zwecke verwendet wird, muss möglicherweise noch reiner sein.

Für die meisten Zwecke darf Steinsalz einen grauen, rosa oder braunen Farbton haben, anstatt reinweiß zu sein. Die Verunreinigungen, die diese Farben verursachen, können bis zu 4 % einer Testprobe ausmachen. Um die Löslichkeit zu testen, wird eine Probe von 0,7 Unzen (20 g) in 6,8 Flüssigunzen (200 ml) Wasser gegeben. Es sollte sich in nicht mehr als 20 Minuten vollständig auflösen.

Siedesalz für die Lebensmittelverarbeitung ist sehr rein und enthält vor dem Einmischen von Zusatzstoffen bis zu 99,99% Natriumchlorid. Dies ist nicht nur für die Sicherheit und den guten Geschmack wichtig, sondern auch, weil bestimmte Verunreinigungen bei bestimmten Lebensmitteln Probleme verursachen können. Zum Beispiel neigen geringe Mengen an Kalzium dazu, Gemüse zäh zu machen. Spuren von Kupfer oder Eisen neigen dazu, Vitamin C zu zerstören und die Geschwindigkeit zu erhöhen, mit der fetthaltige Lebensmittel ranzig werden. Darüber hinaus neigen Kalzium und Magnesium dazu, dass Salz mehr Wasser aufnimmt, was dazu führt, dass es zusammenbackt.

Gesundheitsaspekte

Die Salzaufnahme – oder genauer gesagt die Natriumaufnahme – ist heute ein umstrittenes Thema im Gesundheitswesen. Gesunde Erwachsene können täglich sicher 0,2-0,4 Unzen (6-11 g) Salz zu sich nehmen, was 0,08-0,14 Unzen (2400-4400 mg) Natrium entspricht. Bei manchen Menschen mit Bluthochdruck sollte die Salzaufnahme reduziert werden. Etwa ein Drittel bis die Hälfte aller Hypertoniker sind salzempfindlich und profitieren von einer natriumarmen Ernährung. Da es keine Möglichkeit gibt zu sagen, wer diese Menschen sind, werden die meisten Bluthochdruckpatienten in medizinischer Behandlung auf eine solche Diät gesetzt, um zu sehen, ob sie hilft. Eine natriumarme Diät zielt normalerweise darauf ab, die Natriumaufnahme auf weniger als 0,08 Unzen (2400 mg) pro Tag zu reduzieren. Während einige vorgeschlagen haben, dass jeder die Salzaufnahme reduzieren sollte, weisen andere darauf hin, dass es keine Beweise dafür gibt, dass eine Salzbeschränkung für ansonsten gesunde Personen von Vorteil ist.