Sól

Tło

Sól to potoczna nazwa substancji chlorek sodu (NaCI), która występuje w postaci przezroczystych sześciennych kryształów. Chociaż sól jest najbardziej znana jako dodatek do żywności, mniej niż 5% soli produkowanej w Stanach Zjednoczonych jest wykorzystywane w tym celu. Około 70% jest wykorzystywane w przemyśle chemicznym, głównie jako źródło chloru. Sól jest również używana do niezliczonych innych celów, takich jak usuwanie śniegu i lodu z dróg, zmiękczanie wody, konserwowanie żywności i stabilizowanie gleby w budownictwie.

Najwcześniejsi ludzie pozyskiwali sól z naturalnych skupisk soli, zwanych lizawkami, oraz z mięsa. Ci ludzie, którzy mieszkali w pobliżu oceanu, mogli ją również pozyskiwać poprzez żucie wodorostów lub z naturalnego odparowywania małych zbiorników wody morskiej. Mięso stało się ważniejszym źródłem soli wraz z rozwojem myślistwa, podobnie jak mleko, kiedy udomowiono owce, kozy, konie, wielbłądy, renifery i bydło. Nawet dziś niektóre ludy – takie jak Eskimosi z dalekiej północy, Beduini z pustyń Bliskiego Wschodu i Masajowie ze wschodniej Afryki – nie używają soli w żadnej innej postaci.

W miarę rozwoju rolnictwa, prowadzącego do wzrostu populacji i diety składającej się głównie z roślin, konieczne stało się opracowanie sposobów pozyskiwania soli w większych ilościach. Najwcześniejsza metoda produkcji soli polegała na odparowywaniu wody morskiej pod wpływem ciepła słonecznego. Metoda ta była szczególnie przydatna w gorących, suchych regionach położonych w pobliżu oceanu lub słonych jezior i jest nadal stosowana na tych obszarach. Wkrótce potem zaczęto wydobywać odsłonięte masy soli kamiennej, co szybko przerodziło się w eksploatację podziemnych złóż soli. Dwa tysiące lat temu Chińczycy zaczęli używać studni, aby dotrzeć do podziemnych basenów solankowych, z których niektóre miały głębokość ponad 0,6 mili (1,0 km).

Na obszarach, gdzie klimat nie pozwalał na odparowanie słoneczne, słoną wodę wlewano na płonące drewno lub rozgrzane skały, aby ją zagotować. Pozostałość soli była następnie zeskrobywana. W czasach Cesarstwa Rzymskiego do gotowania słonej wody na otwartym ogniu używano płytkich ołowianych patelni. W średniowieczu zastąpiono je żelaznymi patelniami, które ogrzewano węglem. W latach 60. XIX w. wynaleziono proces znany jako proces Michigan lub proces Grainer, w którym solankę ogrzewano parą wodną przepływającą przez rury zanurzone w wodzie. Proces ten jest nadal stosowany do produkcji niektórych rodzajów soli. Pod koniec lat osiemdziesiątych XIX wieku otwarte patelnie zastąpiono serią zamkniętych patelni w urządzeniu znanym jako wyparka próżniowa z efektem wielokrotnym, która była używana w przemyśle cukrowniczym przez około 50 lat.

Dzisiaj Stany Zjednoczone są największym producentem soli na świecie, a za nimi plasują się Chiny, Rosja, Niemcy, Wielka Brytania, Indie i Francja.

Surowce

Sól pozyskuje się z dwóch źródeł: soli kamiennej i solanki. Sól kamienna to po prostu sól skrystalizowana, znana również jako halit. Powstała ona w wyniku odparowania dawnych oceanów miliony lat temu. Duże złoża soli kamiennej znajdują się w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Niemczech, Europie Wschodniej i Chinach. Czasami ciśnienie z głębi Ziemi wymusza wypiętrzanie dużych mas soli kamiennej, tworząc kopuły solne. W Stanach Zjednoczonych kopuły solne znajdują się wzdłuż wybrzeża Zatoki Perskiej w Teksasie i Luizjanie.

Solanka to woda zawierająca wysokie stężenie soli. Najbardziej oczywistym źródłem solanki jest ocean, ale można ją również pozyskać ze słonych jezior, takich jak Morze Martwe, oraz z podziemnych basenów słonej wody. Duże złoża solanki znajdują się w Austrii, Francji, Niemczech, Indiach, Stanach Zjednoczonych i Wielkiej Brytanii. Solanka może być również produkowana sztucznie poprzez rozpuszczanie wydobytej soli kamiennej lub pompowanie wody do studni wierconych w soli kamiennej.

Naturalne solanki zawsze zawierają inne substancje rozpuszczone razem z solą. Najbardziej powszechne z nich to chlorek magnezu, siarczan magnezu, siarczan wapnia, chlorek potasu, bromek magnezu i węglan wapnia. Substancje te mogą mieć taką samą wartość handlową jak sama sól. Sól kamienna może być całkiem czysta, lub może zawierać różne ilości tych substancji wraz z zanieczyszczeniami skalnymi, takimi jak łupki i kwarc.

Do soli kuchennej, jednakże, dodatki są zwykle mieszane. Większość soli kuchennej jest jodowana w celu dostarczenia pierwiastka śladowego, jakim jest jod, do diety. Pomaga to zapobiegać wolem, chorobom tarczycy. W celu dostarczenia jodu dodaje się niewielką ilość jodku potasu. Sól kuchenna zawiera również niewielką ilość różnych substancji chemicznych, które zapobiegają wchłanianiu wody i zbrylaniu się soli. Te substancje chemiczne obejmują węglan magnezu, krzemian wapnia, fosforan wapnia, krzemian magnezu i węglan wapnia.

Proces produkcyjny

Przetwarzanie soli kamiennej

• 1 Podziemne złoża soli są zwykle odkrywane przez poszukiwaczy poszukujących wody lub ropy. Kiedy sól zostanie wykryta, używa się diamentowego wiertła do pobrania kilku regularnie rozmieszczonych próbek na całym obszarze. Próbki te są analizowane w celu ustalenia, czy wydobycie soli będzie opłacalne.
• 2 Kiedy miejsce zostanie wybrane do wydobycia, w centrum złoża soli zostają wydrążone szyby. Następnie maszyna, która wygląda jak gigantyczna piła łańcuchowa, jest używana do wycinania szczeliny o wysokości około 6,0 cali (15 cm), szerokości około 20 m (66 stóp) i głębokości około 3 m (10 stóp) w soli na poziomie podłogi. Proces ten znany jest jako podcinanie. W podciętej soli wywierca się serię otworów za pomocą wiertarki elektrycznej z wiertłem z węglika wolframu. Otwory te wypełniane są materiałem wybuchowym, takim jak dynamit lub azotan amonu. Do otworów dołączane są elektryczne spłonki połączone z długimi przewodami, a materiał wybuchowy jest detonowany z bezpiecznej odległości. Cięcie i wysadzanie powtarza się w taki sposób, aby pozostawić słupy soli podtrzymujące dach obszaru wydobycia. Jest to znane jako metoda „pokój i filar” i jest również stosowane w kopalniach węgla.
• 3 Kawałki wysadzonej soli kamiennej są transportowane do podziemnej kruszarni. Tutaj przechodzą przez kratę zwaną grizzly, która zbiera kawałki mniejsze niż około 9 cali (23 cm). Większe kawałki są miażdżone w obracającym się cylindrze pomiędzy metalowymi szczękami z kolczastymi zębami. Sól jest następnie transportowana poza teren kopalni do obszaru wtórnego kruszenia, gdzie mniejszy ruszt i mniejsza kruszarka zmniejszają wielkość cząstek do około 8 cm (3,2 cala). W tym momencie z soli usuwane są ciała obce, co jest procesem znanym jako wybieranie. Metal jest usuwany za pomocą magnesów, a inne materiały ręcznie. Kamień może być również usuwany w kruszarce Bradforda, czyli obracającym się metalowym bębnie z małymi otworami w dnie. Sól wsypywana jest do bębna, pęka przy uderzeniu o dno i przechodzi przez otwory. Materia skalista jest zazwyczaj twardsza od soli, więc nie pęka i nie przechodzi przez otwory. Zebrana sól trafia następnie do obszaru kruszenia trzeciorzędowego, gdzie jeszcze mniejszy ruszt i kruszarka wytwarzają cząstki o wielkości około 1,0 cala (2,5 cm). Jeśli potrzebne są mniejsze cząstki, sól jest przepuszczana przez młynek składający się z dwóch metalowych cylindrów toczących się względem siebie. Jeśli potrzebna jest czystsza sól, sól kamienna jest rozpuszczana w wodzie, tworząc solankę do dalszego przetwarzania. W przeciwnym razie sól kruszona lub mielona jest przepuszczana przez sita, aby posortować ją według wielkości, wsypywana do worków i wysyłana do konsumenta.

Przetwarzanie solanki

• 4 Najprostszą metodą odparowywania solanki jest odparowywanie słoneczne, ale może to być tylko
  

  Sól kamienna jest po prostu solą skrystalizowaną. Powstała w wyniku odparowania pradawnych oceanów sprzed milionów lat. Duże złoża soli kamiennej znajdują się w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie, Niemczech, Europie Wschodniej i Chinach.

  być stosowane w gorących, suchych, nasłonecznionych miejscach. Solankę zbiera się w płytkich stawach i pozwala się jej odparować na słońcu. Nierozpuszczalne zanieczyszczenia, takie jak piasek i glina oraz lekko rozpuszczalne zanieczyszczenia, takie jak węglan wapnia, osiadają na dnie podczas odparowywania. Solanka jest przepompowywana lub przenoszona grawitacyjnie do innego zbiornika, gdzie siarczan wapnia osadza się w miarę dalszego odparowywania. Pozostała solanka jest przenoszona do jeszcze innego zbiornika, gdzie sól osadza się w miarę odparowywania. Solanka jest przemieszczana jeszcze raz przed zakończeniem odparowywania, aby zapobiec osadzaniu się wraz z solą wysoce rozpuszczalnych zanieczyszczeń, takich jak chlorek magnezu, siarczan magnezu, chlorek potasu i bromek magnezu. Substancje te mogą być zbierane oddzielnie do użytku komercyjnego.

• 5 Sól jest zbierana przez maszyny poruszające się po tymczasowych torach kolejowych ułożonych na wierzchu warstwy soli. Następnie jest ona płukana wysoko skoncentrowaną słoną wodą. Woda ta zawiera tak dużo soli, że nie jest w stanie pomieścić jej więcej, więc sól zostaje wypłukana z wszelkich śladowych zanieczyszczeń, nie rozpuszczając się. Wypłukana sól jest usuwana ze słonej wody, przepłukiwana niewielką ilością słodkiej wody i układana w ogromne stosy, w których osusza się ją przez dwa lub trzy miesiące. W tym momencie sól jest czysta w około 99,4% i może być używana do wielu celów przemysłowych. Jeśli potrzebna jest czystsza sól, jest ona ponownie płukana w słonej i słodkiej wodzie, pozostawiana do odcieknięcia na jeden lub dwa dni, a następnie suszona w piecu na gorące powietrze w temperaturze około 365°F (185°C). Ta sól jest około 99,8% czysta i może być używana do przetwarzania żywności.
• 6 Większość solanki jest przetwarzana przez wyparkę próżniową z wieloma efektami. Urządzenie to składa się z trzech lub więcej zamkniętych metalowych cylindrów ze stożkowym dnem. Solanka jest najpierw poddawana obróbce chemicznej w celu usunięcia związków wapnia i magnezu. Następnie wypełnia dno
  

  Solanka to woda zawierająca duże stężenie soli. Najbardziej oczywistym źródłem solanki jest ocean, ale można ją również uzyskać ze słonych jezior i podziemnych basenów słonej wody.

  cylindrów. Solanka w pierwszym cylindrze przechodzi przez rury ogrzewane parą wodną. Solanka wrze, a jej para dostaje się do kolejnego cylindra, gdzie ogrzewa znajdującą się tam solankę. Para z tej solanki ogrzewa solankę w następnym cylindrze, i tak dalej. W każdym cylindrze kondensacja pary wodnej powoduje spadek ciśnienia wewnątrz, co pozwala na wrzenie solanki w niższej temperaturze. Sól jest usuwana z dna cylindrów w postaci gęstej zawiesiny. Jest ona filtrowana w celu usunięcia nadmiaru solanki, suszona i przepuszczana przez sita w celu posortowania cząstek według wielkości. Sól wyprodukowana w ten sposób jest znana jako sól próżniowa i składa się z małych sześciennych kryształów.

• 7 Solanka może być również przetwarzana w rozdrabniaczu. Solanka jest oczyszczana chemicznie i pompowana do długiego otwartego zbiornika ogrzewanego parą wodną przepływającą przez rury zanurzone w solance. Solanka jest podgrzewana do temperatury nieco poniżej punktu wrzenia, a na jej powierzchni, w miarę odparowywania, tworzą się płatki soli. Zazwyczaj stosuje się temperaturę około 194°F (90°C). W niższych temperaturach powstają większe płatki, a w wyższych mniejsze. Płatki rosną, aż opadną na dno naczynia, gdzie są zbierane i suszone. Sól ziarnista składa się raczej z małych płatków niż kostek i jest preferowana do niektórych zastosowań w przetwórstwie spożywczym. Czasami stosuje się proces Albergera, w którym solanka jest najpierw częściowo odparowywana w wyparce próżniowej, a następnie przenoszona do ziarniarki. W tym procesie otrzymuje się mieszaninę płatków i kostek.
• 8 W tym momencie sól używana do większości celów jest gotowa do zapakowania w torebki lub pudełka i wysłania do konsumentów. Aby jednak wytworzyć jodowaną sól kuchenną, dodaje się jodek potasu, a następnie węglan magnezu, krzemian wapnia, fosforan wapnia, krzemian magnezu lub węglan wapnia, aby sól była sypka. Sól jest następnie pakowana i wysyłana do restauracji i sklepów spożywczych.

Kontrola jakości

Specyfikacje dla soli różnią się znacznie w zależności od przeznaczenia. Sól przeznaczona do spożycia przez ludzi musi być znacznie czystsza niż sól używana do topienia śniegu i lodu, ale sól używana do pewnych celów naukowych może wymagać jeszcze większej czystości.

Dla większości celów, sól kamienna może mieć szary, różowy lub brązowy odcień, a nie być czysto biała. Zanieczyszczenia, które powodują te kolory mogą stanowić aż 4% próbki testowej. Aby sprawdzić rozpuszczalność, próbkę o masie 20 g umieszcza się w 6,8 uncji wody (200 ml). Powinna ona całkowicie rozpuścić się w czasie nie dłuższym niż 20 minut.

Sól warzona przeznaczona do przetwórstwa spożywczego jest bardzo czysta, zawiera aż 99,99% chlorku sodu przed zmieszaniem z dodatkami. Jest to ważne nie tylko ze względu na bezpieczeństwo i dobry smak, ale również dlatego, że niektóre zanieczyszczenia mogą powodować problemy z niektórymi produktami spożywczymi. Na przykład, małe ilości wapnia mają tendencję do twardnienia warzyw. Śladowe ilości miedzi lub żelaza niszczą witaminę C i zwiększają tempo jełczenia tłustych produktów. Ponadto, wapń i magnez powodują, że sól wchłania więcej wody, powodując jej zbrylanie.

Aspekty zdrowotne

Zużycie soli, a dokładniej spożycie sodu, jest kontrowersyjnym tematem w dzisiejszej służbie zdrowia. Zdrowi dorośli mogą bezpiecznie spożywać 0,2-0,4 uncji (6-11 g) soli dziennie, co odpowiada 0,08-0,14 uncji (2400-4400 mg) sodu. U niektórych osób z wysokim ciśnieniem krwi, spożycie soli powinno być zmniejszone. Około jedna trzecia do połowy wszystkich osób z nadciśnieniem tętniczym jest wrażliwa na sól i odniesie korzyści z diety niskosodowej. Ponieważ nie ma sposobu, aby określić, kim są te osoby, większość osób z nadciśnieniem pod opieką lekarską zostanie poddana takiej diecie, aby sprawdzić, czy pomoże. Dieta niskosodowa zazwyczaj ma na celu zmniejszenie spożycia sodu do mniej niż 0,08 uncji (2400 mg) dziennie. Podczas gdy niektórzy sugerują, że każdy powinien zmniejszyć spożycie soli, inni zwracają uwagę, że nie ma dowodów na to, że ograniczenie spożycia soli przynosi jakiekolwiek korzyści osobom zdrowym.