Sel

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Contexte

Le sel est le nom commun de la substance chlorure de sodium (NaCI), qui se présente sous la forme de cristaux cubiques transparents. Bien que le sel soit plus connu comme complément alimentaire, moins de 5 % du sel produit aux États-Unis est utilisé à cette fin. Environ 70 % sont utilisés dans l'industrie chimique, principalement comme source de chlore. Le sel est également utilisé à d'innombrables autres fins, telles que le déneigement et la glace des routes, l'adoucissement de l'eau, la conservation des aliments et la stabilisation des sols pour la construction.

Les premiers humains obtenaient leur sel à partir de concentrations naturelles de sel, appelées pierres à lécher, et de viande. Les personnes qui vivaient près de l'océan l'ont peut-être également obtenue en mâchant des algues ou de l'évaporation naturelle de petites mares d'eau de mer. La viande est devenue une source de sel plus importante à mesure que la chasse s'est développée, tout comme le lait lorsque les moutons, les chèvres, les chevaux, les chameaux, les rennes et les bovins ont été domestiqués. Même aujourd'hui, certains peuples, comme les Inuits du Grand Nord, les Bédouins des déserts du Moyen-Orient et les Masaï de l'Afrique de l'Est, n'utilisent aucune autre forme de sel.

Au fur et à mesure que l'agriculture s'est développée, entraînant une augmentation de la population et un régime alimentaire composé principalement de plantes, il est devenu nécessaire de trouver des moyens d'obtenir du sel en plus grande quantité. La première méthode de production de sel était l'évaporation de l'eau de mer par la chaleur du soleil. Cette méthode était particulièrement adaptée aux régions chaudes et arides proches de l'océan ou des lacs salés et est toujours utilisée dans ces régions. L'évaporation solaire a rapidement été suivie par l'extraction de masses exposées de sel gemme, qui s'est rapidement transformée en exploitation de gisements de sel souterrains. Il y a deux mille ans, les Chinois ont commencé à utiliser des puits pour atteindre des piscines souterraines d'eau salée, dont certaines avaient plus de 0,6 miles (1,0 km) de profondeur.

Dans les régions où le climat ne permettait pas l'évaporation solaire, de l'eau salée était versée sur du bois brûlant ou des pierres chauffées pour la faire bouillir. Le sel laissé sur place a ensuite été raclé. À l'époque de l'empire romain, des casseroles en plomb peu profondes étaient utilisées pour faire bouillir de l'eau salée sur des feux ouverts. Au Moyen Âge, ceux-ci ont été remplacés par du fer casseroles chauffées au charbon. Dans les années 1860, un procédé connu sous le nom de procédé du Michigan ou procédé de grainer a été inventé, dans lequel l'eau salée était chauffée par de la vapeur circulant dans des tuyaux immergés dans l'eau. Ce procédé est encore utilisé pour produire certains types de sel. À la fin des années 1880, les casseroles ouvertes ont été remplacées par une série de casseroles fermées, dans un dispositif connu sous le nom d'évaporateur sous vide à effets multiples, qui était utilisé dans l'industrie sucrière depuis environ 50 ans.

Aujourd'hui, les États-Unis sont le premier producteur mondial de sel, suivis de la Chine, de la Russie, de l'Allemagne, du Royaume-Uni, de l'Inde et de la France.

Matières premières

Le sel est obtenu à partir de deux sources :le sel gemme et la saumure. Le sel gemme est simplement du sel cristallisé, également appelé halite. C'est le résultat de l'évaporation d'anciens océans il y a des millions d'années. D'importants gisements de sel gemme se trouvent aux États-Unis, au Canada, en Allemagne, en Europe de l'Est et en Chine. Parfois, la pression des profondeurs de la Terre force de grandes masses de sel gemme à former des dômes de sel. Aux États-Unis, des dômes de sel se trouvent le long de la côte du golfe du Texas et de la Louisiane.

La saumure est une eau contenant une forte concentration de sel. La source la plus évidente de saumure est l'océan, mais elle peut également être obtenue à partir de lacs salés tels que la mer Morte et de piscines souterraines d'eau salée. D'importants gisements de saumure se trouvent en Autriche, en France, en Allemagne, en Inde, aux États-Unis et au Royaume-Uni. La saumure peut également être produite artificiellement en dissolvant du sel gemme extrait ou en pompant de l'eau dans des puits forés dans le sel gemme.

Les saumures naturelles contiennent toujours d'autres substances dissoutes avec du sel. Les plus courants sont le chlorure de magnésium, le sulfate de magnésium, le sulfate de calcium, le chlorure de potassium, le bromure de magnésium et le carbonate de calcium. Ces substances peuvent être aussi précieuses sur le plan commercial que le sel lui-même. Le sel gemme peut être assez pur ou contenir diverses quantités de ces substances ainsi que des impuretés rocheuses telles que le schiste et le quartz.

Pour le sel de table, cependant, des additifs sont généralement mélangés. La plupart du sel de table est iodé afin de fournir l'oligo-élément iode à l'alimentation. Cela aide à prévenir le goitre, une maladie de la glande thyroïde. Pour fournir de l'iode, une petite quantité d'iodure de potassium est ajoutée. Le sel de table contient également une petite quantité de divers produits chimiques utilisés pour empêcher le sel d'absorber l'eau et de s'agglomérer. Ces produits chimiques comprennent le carbonate de magnésium, le silicate de calcium, le phosphate de calcium, le silicate de magnésium et le carbonate de calcium.

Le processus de fabrication

Traitement du sel gemme

• 1 Les gisements de sel souterrains sont généralement découverts par des prospecteurs à la recherche d'eau ou de pétrole. Lorsque du sel est détecté, une foreuse creuse à pointe de diamant est utilisée pour prélever plusieurs échantillons de carottes régulièrement espacés dans toute la région. Ces échantillons sont analysés pour déterminer si l'extraction du sel serait rentable.
• 2 Lorsqu'un site est sélectionné pour l'exploitation minière, des puits sont creusés au centre du gisement de sel. Ensuite, une machine qui ressemble à une gigantesque scie à chaîne est utilisée pour découper une fente d'environ 15 cm de haut, 20 m de large et 3 m de profondeur dans le sel au niveau du sol. Ce processus est connu sous le nom de sous-cotation. Une série de trous sont percés dans le sel en contre-dépouille avec une perceuse électrique contenant un foret en carbure de tungstène. Ces trous sont remplis d'un explosif tel que la dynamite ou nitrate d'ammonium. Des détonateurs électriques connectés à de longs fils sont attachés et l'explosif est déclenché à une distance de sécurité. La coupe et le dynamitage sont répétés selon un modèle qui laisse des piliers de sel debout pour soutenir le toit de la zone minière. C'est ce qu'on appelle la méthode de la chambre et du pilier et est également utilisée dans les mines de charbon.
• 3 Des morceaux de sel gemme dynamité sont transportés vers une zone de concassage souterraine. Ici, ils sont passés sur une grille connue sous le nom de grizzly qui recueille des morceaux plus petits qu'environ 9 pouces (23 cm). Les pièces plus grosses sont écrasées dans un cylindre rotatif entre des mâchoires métalliques à dents pointues. Le sel est ensuite transporté à l'extérieur de la mine vers une zone de concassage secondaire où un grizzly plus petit et un concasseur plus petit réduisent la taille des particules à environ 3,2 pouces (8 cm). À ce stade, les matières étrangères sont retirées du sel, un processus connu sous le nom de cueillette. Le métal est enlevé par des aimants et d'autres matériaux à la main. Les matériaux rocheux peuvent également être retirés dans un brise-roche Bradford, un tambour métallique rotatif avec de petits trous au fond. Le sel est déversé dans le tambour, se brise lorsqu'il touche le fond et passe par les trous. La matière rocheuse est généralement plus dure que le sel, elle ne se brise donc pas et ne traverse pas. Le sel ramassé est ensuite acheminé vers une zone de concassage tertiaire, où un grizzly et un concasseur encore plus petits produisent des particules d'environ 2,5 cm (1 pouce). Si des particules plus petites sont nécessaires, le sel est passé dans un broyeur composé de deux cylindres métalliques roulant l'un contre l'autre. Si un sel plus pur est nécessaire, le sel gemme est dissous dans l'eau pour former de la saumure pour un traitement ultérieur. Sinon, le sel concassé ou moulu est passé à travers des tamis pour le trier par taille, versé dans des sacs et expédié au consommateur.

Traitement de la saumure

• 4 La méthode la plus simple pour évaporer la saumure est l'évaporation solaire, mais elle ne peut Le sel gemme est simplement du sel cristallisé. C'est le résultat de l'évaporation d'anciens océans il y a des millions d'années. D'importants gisements de sel gemme se trouvent aux États-Unis, au Canada, en Allemagne, en Europe de l'Est et en Chine. être utilisé dans des endroits chauds, secs et ensoleillés. La saumure est collectée dans des étangs peu profonds et laissée s'évaporer au soleil. Les impuretés insolubles telles que le sable et l'argile et les impuretés légèrement solubles telles que le carbonate de calcium se déposent au fond lorsque l'évaporation commence. La saumure est pompée ou déplacée par gravité vers un autre bassin où le sulfate de calcium se dépose au fur et à mesure que l'évaporation se poursuit. La saumure restante est déplacée vers un autre étang où le sel se dépose au fur et à mesure de l'évaporation. La saumure est déplacée une fois de plus avant la fin de l'évaporation pour empêcher les impuretés hautement solubles telles que le chlorure de magnésium, le sulfate de magnésium, le chlorure de potassium et le bromure de magnésium de se déposer avec le sel. Ces substances peuvent être collectées séparément pour un usage commercial.
• 5 Le sel est ramassé par des machines circulant sur des voies ferrées temporaires posées sur la couche de sel. Il est ensuite lavé avec de l'eau salée hautement concentrée. Cette eau contient tellement de sel qu'elle ne peut plus en retenir, donc le sel est lavé sans aucune trace d'impuretés sans se dissoudre. Le sel lavé est retiré de l'eau salée, rincé avec une petite quantité d'eau douce et empilé en énormes piles pour égoutter pendant deux ou trois mois. À ce stade, le sel est pur à environ 99,4 % et peut être utilisé à de nombreuses fins industrielles. Si du sel plus pur est nécessaire, il est relavé dans de l'eau salée et de l'eau douce, laissé égoutter pendant un ou deux jours, puis séché dans un four à air chaud à environ 185 °C (365 °F). Ce sel est pur à environ 99,8 % et peut être utilisé pour la transformation des aliments.
• 6 La plupart des saumures sont traitées par un évaporateur sous vide à effets multiples. Ce dispositif se compose de trois cylindres métalliques fermés ou plus à fond conique. La saumure est d'abord traitée chimiquement pour éliminer les composés de calcium et de magnésium. Il remplit alors le fond La saumure est de l'eau contenant une forte concentration de sel. La source la plus évidente de saumure est l'océan, mais elle peut également être obtenue à partir de lacs salés et de piscines souterraines d'eau salée. des cylindres. La saumure dans le premier cylindre passe à travers des tubes chauffés à la vapeur. La saumure bout et sa vapeur pénètre dans le cylindre suivant, où elle chauffe la saumure. La vapeur de cette saumure chauffe la saumure dans le cylindre suivant, et ainsi de suite. Dans chaque cylindre, la condensation de la vapeur fait chuter la pression à l'intérieur, permettant à la saumure de bouillir à une température plus basse. Le sel est retiré du fond des cylindres sous forme de suspension épaisse. Il est filtré pour éliminer l'excès de saumure, séché et passé à travers des tamis pour trier les particules par taille. Le sel fabriqué de cette façon est connu sous le nom de sel de casserole sous vide et se compose de petits cristaux cubiques.
• 7 La saumure peut également être traitée dans un grainer. La saumure est purifiée chimiquement et pompée dans une longue casserole ouverte chauffée par de la vapeur circulant dans des tuyaux immergés dans la saumure. La saumure est chauffée à une température légèrement inférieure au point d'ébullition et des flocons de sel se forment à sa surface lors de son évaporation. Habituellement, une température d'environ 194°F (90°C) est utilisée. Des températures plus basses produisent des flocons plus gros et des températures plus élevées produisent des flocons plus petits. Les flocons poussent jusqu'à ce qu'ils tombent au fond de la casserole, où ils sont collectés et séchés. Le sel de grain se compose de petits flocons plutôt que de cubes et est préféré pour certaines utilisations dans la transformation des aliments. Parfois, le procédé Alberger est utilisé, dans lequel la saumure est d'abord partiellement évaporée dans un évaporateur sous vide puis déplacée vers un grainer. Ce processus produit un mélange de flocons et de cubes.
• 8 À ce stade, le sel utilisé dans la plupart des cas est prêt à être emballé dans des sacs ou des boîtes et expédié aux consommateurs. Cependant, pour fabriquer du sel de table iodé, de l'iodure de potassium est ajouté, puis du carbonate de magnésium, du silicate de calcium, du phosphate de calcium, du silicate de magnésium ou du carbonate de calcium est ajouté pour le rendre fluide. Le sel est ensuite emballé et expédié aux restaurants et aux épiceries.

Contrôle qualité

Les spécifications pour le sel varient considérablement selon l'utilisation prévue. Le sel destiné à la consommation humaine doit être beaucoup plus pur que le sel utilisé pour faire fondre la neige et la glace, mais le sel utilisé à certaines fins scientifiques peut devoir être encore plus pur.

Dans la plupart des cas, le sel gemme peut avoir une teinte grise, rose ou brune plutôt que d'être d'un blanc pur. Les impuretés à l'origine de ces couleurs peuvent représenter jusqu'à 4 % d'un échantillon d'essai. Pour tester la solubilité, un échantillon de 0,7 once (20 g) est placé dans 6,8 onces liquides (200 ml) d'eau. Il devrait se dissoudre complètement en moins de 20 minutes.

Le sel évaporé destiné à la transformation des aliments est très pur, contenant jusqu'à 99,99 % de chlorure de sodium avant que les additifs ne soient mélangés. Ceci est important non seulement pour la sécurité et le bon goût, mais parce que certaines impuretés peuvent causer des problèmes avec certains aliments. Par exemple, de petites quantités de calcium ont tendance à durcir les légumes. Des traces de cuivre ou de fer ont tendance à détruire la vitamine C et à augmenter le taux de rancissement des aliments gras. De plus, le calcium et le magnésium ont tous deux tendance à faire que le sel absorbe plus d'eau, ce qui le fait prendre en masse.

Aspects de santé

L'apport en sel, ou plus précisément l'apport en sodium, est aujourd'hui un sujet controversé dans le domaine de la santé. Les adultes en bonne santé peuvent consommer en toute sécurité 0,2-0,4 onces (6-11 g) de sel par jour, ce qui équivaut à 0,08-0,14 onces (2400-4400 mg) de sodium. Pour certaines personnes souffrant d'hypertension artérielle, la consommation de sel doit être réduite. Environ un tiers à la moitié de toutes les personnes hypertendues sont sensibles au sel et bénéficieront d'un régime pauvre en sodium. Puisqu'il n'y a aucun moyen de savoir qui sont ces personnes, la plupart des hypertendus sous soins médicaux seront soumis à un tel régime pour voir si cela les aide. Un régime pauvre en sodium vise généralement à réduire l'apport en sodium à moins de 0,08 once (2 400 mg) par jour. Alors que certains ont suggéré que tout le monde devrait réduire sa consommation de sel, d'autres soulignent qu'il n'y a aucune preuve que la restriction en sel soit bénéfique pour des personnes par ailleurs en bonne santé.