Sel

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 surtout connu comme complément alimentaire, moins de 5 % du sel produit aux États-Unis est utilisé à cette fin. Environ 70 % est utilisé dans l’industrie chimique, principalement comme source de chlore. Le sel est également utilisé à d’innombrables autres fins, comme l’élimination de la neige et de la glace sur les 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 lèches, et de la viande. Les personnes qui vivaient près de l’océan pouvaient également l’obtenir en mâchant des algues ou par l’évaporation naturelle de petites mares d’eau de mer. La viande est devenue une source de sel plus importante avec le développement de la chasse, tout comme le lait lorsque les moutons, les chèvres, les chevaux, les chameaux, les rennes et les bovins ont été domestiqués. Aujourd’hui encore, certains peuples – comme les Inuits du Grand Nord, les Bédouins des déserts du Moyen-Orient et les Masaïs d’Afrique orientale – n’utilisent aucune autre forme de sel.

Lorsque l’agriculture s’est développée, entraînant une augmentation de la population et un régime alimentaire composé principalement de plantes, il est devenu nécessaire de concevoir 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 de l’extraction de masses exposées de sel gemme, qui s’est rapidement transformée en exploitation de gisements souterrains de sel. Il y a deux mille ans, les Chinois ont commencé à utiliser des puits pour atteindre des bassins souterrains d’eau salée, dont certains avaient une profondeur de plus de 0,6 miles (1,0 km).

Dans les régions où le climat ne permettait pas l’évaporation solaire, l’eau salée était versée sur du bois brûlant ou des roches chauffées pour la faire bouillir. Le sel laissé sur place était ensuite raclé. À l’époque de l’empire romain, des casseroles en plomb peu profondes étaient utilisées pour faire bouillir l’eau salée sur des feux ouverts. Au Moyen Âge, elles ont été remplacées par des casseroles en fer chauffées au charbon. Dans les années 1860, on a inventé un procédé connu sous le nom de « procédé Michigan » ou « procédé Grainer », 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 bacs ouverts ont été remplacés par une série de bacs fermés, dans un dispositif connu sous le nom d’évaporateur à vide à effets multiples, qui était utilisé dans l’industrie du sucre depuis environ 50 ans.

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

Matières premières

Le sel est obtenu à partir de deux sources : le sel gemme et la saumure. Le sel gemme est tout simplement du sel cristallisé, également appelé halite. Il est le résultat de l’évaporation d’anciens océans il y a des millions d’années. On trouve d’importants gisements de sel gemme aux États-Unis, au Canada, en Allemagne, en Europe de l’Est et en Chine. Parfois, la pression exercée dans les profondeurs de la Terre fait remonter de grandes masses de sel gemme pour former des dômes de sel. Aux États-Unis, on trouve des dômes de sel 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 on peut aussi l’obtenir à partir de lacs salés comme la mer Morte et de bassins souterrains d’eau salée. On trouve d’importants gisements de saumure 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 en même temps que le sel. Les plus’ courantes 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 avoir une valeur commerciale aussi importante 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 d’apporter l’oligo-élément iode à l’alimentation. Cela permet de 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 de 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 carottes régulièrement espacées dans toute la zone. Ces échantillons sont analysés pour déterminer si l’exploitation du sel serait rentable.
• 2 Lorsqu’un site est sélectionné pour l’exploitation, des puits sont creusés au centre du gisement de sel. Ensuite, une machine qui ressemble à une gigantesque tronçonneuse est utilisée pour découper une fente d’environ 15 cm (6,0 pouces) de haut, d’environ 20 m (66 pieds) de large et d’environ 3 m (10 pieds) de profondeur dans le sel au niveau du sol. Ce procédé est connu sous le nom de  » undercutting « . Une série de trous est percée dans le sel sous-jacent à l’aide d’une foreuse électrique équipée d’une mèche en carbure de tungstène. Ces trous sont remplis d’un explosif tel que la dynamite ou le nitrate d’ammonium. Des détonateurs électriques reliés à de longs fils sont attachés et l’explosif est déclenché à une distance sûre. Le découpage et le dynamitage sont répétés selon un schéma qui laisse des piliers de sel debout pour soutenir le toit de la zone minière. Cette méthode est connue sous le nom de méthode des chambres et des piliers et est également utilisée dans les mines de charbon.
• 3 Les morceaux de sel gemme dynamités sont transportés vers une zone de broyage souterraine. Là, ils passent sur une grille appelée grizzly qui recueille les morceaux plus petits qu’environ 9 pouces (23 cm). Les morceaux plus gros sont écrasés dans un cylindre rotatif entre des mâchoires métalliques munies de dents pointues. Le sel est ensuite transporté à l’extérieur de la mine jusqu’à une zone de concassage secondaire où une grille plus petite et un concasseur plus petit réduisent la taille des particules à environ 8 cm (3,2 pouces). À ce stade, les corps étrangers sont retirés du sel, un processus connu sous le nom de ramassage. Le métal est retiré par des aimants et les autres matières à la main. Les matières rocheuses peuvent également être retirées dans un broyeur Bradford, un tambour métallique rotatif dont le fond est percé de petits trous. Le sel est déversé dans le tambour, se brise lorsqu’il touche le fond et passe par les trous. Les matières rocheuses sont généralement plus dures que le sel, elles ne se brisent donc pas et ne passent pas à travers. Le sel ramassé va ensuite dans une zone de broyage tertiaire, où un grizzly et un concasseur encore plus petits produisent des particules d’environ 2,5 cm (1,0 pouce). Si des particules plus petites sont nécessaires, le sel passe dans un broyeur composé de deux cylindres métalliques roulant l’un contre l’autre. Si l’on a besoin de sel plus pur, le sel gemme est dissous dans l’eau pour former une saumure qui sera traitée ultérieurement. Sinon, le sel broyé ou moulu est passé dans 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 tout simplement du sel cristallisé. Il est le résultat de l’évaporation d’anciens océans il y a des millions d’années. On trouve d’importants gisements de sel gemme 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 recueillie dans des bassins peu profonds et on la laisse s’évaporer au soleil. Les impuretés insolubles comme le sable et l’argile et les impuretés légèrement solubles comme 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 à mesure que l’évaporation se poursuit. La saumure restante est déplacée vers un autre bassin encore, où le sel se dépose au fur et à mesure de l’évaporation. La saumure est déplacée une dernière fois avant la fin de l’évaporation afin d’empêcher les impuretés très 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 recueillies séparément pour un usage commercial.

• 5 Le sel est ramassé à la pelle par des machines circulant sur des voies ferrées temporaires posées sur la couche de sel. Il est ensuite lavé avec de l’eau salée très concentrée. Cette eau contient tellement de sel qu’elle ne peut plus en contenir, le sel est donc lavé de toute trace d’impureté sans se dissoudre. Le sel lavé est retiré de l’eau salée, rincé avec une petite quantité d’eau douce et empilé dans d’énormes piles pour être égoutté 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 l’on a besoin d’un sel plus pur, on le lave à nouveau dans de l’eau salée et de l’eau douce, on le laisse s’égoutter pendant un ou deux jours, puis on le sèche 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 à vide à effets multiples. Ce dispositif est constitué 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. Elle remplit ensuite le fond
  

  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 et de bassins souterrains d’eau salée.

  des cylindres. La saumure du premier cylindre passe dans des tubes chauffés par de la vapeur. La saumure bout et sa vapeur entre dans le cylindre suivant, où elle réchauffe la saumure qui s’y trouve. La vapeur de cette saumure réchauffe la saumure du cylindre suivant, et ainsi de suite. Dans chaque cylindre, la condensation de la vapeur fait baisser la pression à l’intérieur, ce qui permet à la saumure de bouillir à une température plus basse. Le sel est retiré du fond des cylindres sous forme de bouillie épaisse. Elle est filtrée pour éliminer l’excès de saumure, séchée et passée dans des tamis pour trier les particules par taille. Le sel fabriqué de cette manière 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 graineur. 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. On utilise généralement une température d’environ 90°C (194°F). Les températures plus basses produisent des flocons plus gros et les températures plus élevées des flocons plus petits. Les flocons grossissent jusqu’à ce qu’ils tombent au fond de la casserole, où ils sont recueillis et séchés. Le sel Grainer se compose de petits flocons plutôt que de cubes et est préféré pour certaines utilisations dans l’industrie alimentaire. On utilise parfois le procédé Alberger, dans lequel la saumure est d’abord partiellement évaporée dans un évaporateur à vide, puis transférée dans un graineur. Ce procédé produit un mélange de flocons et de cubes.
• 8 À ce stade, le sel utilisé à la plupart des fins est prêt à être emballé dans des sacs ou des boîtes et expédié aux consommateurs. Pour fabriquer du sel de table iodé, cependant, on ajoute de l’iodure de potassium, puis du carbonate de magnésium, du silicate de calcium, du phosphate de calcium, du silicate de magnésium ou du carbonate de calcium pour le rendre fluide. Le sel est ensuite conditionné et expédié aux restaurants et aux épiceries.

Contrôle de la qualité

Les spécifications du sel varient considérablement en fonction de 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.

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

Le sel évaporé destiné à la transformation des aliments est très pur, contenant jusqu’à 99,99 % de chlorure de sodium avant que des additifs n’y soient mélangés. C’est important non seulement pour la sécurité et le bon goût, mais aussi parce que certaines impuretés peuvent causer des problèmes avec certains aliments. Par exemple, de petites quantités de calcium ont tendance à rendre les légumes plus durs. Des traces de cuivre ou de fer ont tendance à détruire la vitamine C et à augmenter la vitesse à laquelle les aliments gras rancissent. En outre, le calcium et le magnésium ont tous deux tendance à faire absorber plus d’eau au sel, ce qui le fait gâcher.

Aspects sanitaires

La consommation de sel – ou plus précisément de sodium – est un sujet controversé dans le domaine de la santé aujourd’hui. Les adultes en bonne santé peuvent consommer sans risque 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 des personnes hypertendues sont sensibles au sel et bénéficieront d’un régime pauvre en sodium. Comme il n’y a aucun moyen de savoir qui sont ces personnes, la plupart des hypertendus suivis par un médecin 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. Si certains ont suggéré que tout le monde devrait réduire sa consommation de sel, d’autres soulignent qu’il n’existe aucune preuve que la restriction en sel soit bénéfique pour des personnes par ailleurs en bonne santé.