Salz

Hintergrund

Salz ist der gebräuchliche Name für die Substanz Natriumchlorid (NaCI), die in Form von durchsichtigen kubischen Kristallen vorkommt. Obwohl Salz vor allem als Nahrungsergänzungsmittel bekannt ist, werden weniger als 5 % des in den Vereinigten Staaten produzierten Salzes für diesen Zweck verwendet. Etwa 70 % werden in der chemischen Industrie verwendet, meist als Quelle für Chlor. Salz wird auch für zahllose andere Zwecke verwendet, z. B. zum Entfernen von Schnee und Eis auf Straßen, zum Enthärten von Wasser, zum Konservieren von Lebensmitteln und zum Stabilisieren von Böden beim Bau.

Die frühesten Menschen bezogen ihr Salz aus natürlichen Salzkonzentrationen, den sogenannten Licks, und aus Fleisch. Diejenigen Menschen, die in der Nähe des Ozeans lebten, erhielten es möglicherweise auch durch das Kauen von Seetang oder durch die natürliche Verdunstung von kleinen Meerwasserbecken. Fleisch wurde eine wichtigere Salzquelle, als die Jagd entwickelt wurde, ebenso wie Milch, als Schafe, Ziegen, Pferde, Kamele, Rentiere und Rinder domestiziert wurden. Noch heute verwenden bestimmte Völker – wie die Inuit im hohen Norden, die Beduinen in den Wüsten des Mittleren Ostens und die Massai in Ostafrika – keine andere Form von Salz.

Mit der Entwicklung der Landwirtschaft, die zu einer wachsenden Bevölkerung und einer überwiegend pflanzlichen Ernährung führte, wurde es notwendig, Wege zu finden, 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 Meeresnähe oder in der Nähe von salzhaltigen Seen und wird dort auch heute noch angewendet. Auf die solare Verdunstung folgte bald die Gewinnung von freiliegenden Steinsalzmassen, die sich schnell zum Abbau von unterirdischen Salzvorkommen entwickelte. Vor zweitausend Jahren begannen die Chinesen, mit Hilfe von Brunnen unterirdische Becken mit Salzwasser 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. In der Zeit des Römischen Reiches wurden flache Bleipfannen verwendet, um Salzwasser über offenem Feuer zu sieden. Im Mittelalter wurden diese durch Eisenpfannen ersetzt, die mit Kohle beheizt 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 lief. Dieses Verfahren wird auch heute noch zur Herstellung bestimmter Salzsorten verwendet. In den späten 1880er Jahren wurden die offenen Pfannen durch eine Reihe von geschlossenen Pfannen ersetzt, in einem Gerät, das als Mehrfacheffekt-Vakuumverdampfer bekannt ist und seit etwa 50 Jahren in der Zuckerindustrie verwendet wird.

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 Salzsole. Steinsalz ist einfach kristallisiertes Salz, auch bekannt als Halit. Es ist das Ergebnis der Verdunstung von alten Ozeanen vor Millionen von Jahren. Große Steinsalzvorkommen gibt es in den Vereinigten Staaten, Kanada, Deutschland, Osteuropa und China. Manchmal drückt der Druck aus dem Erdinneren große Mengen von Steinsalz nach oben und bildet Salzstöcke. In den Vereinigten Staaten sind Salzstöcke entlang der Golfküste von Texas und Louisiana zu finden.

Sole ist Wasser, das eine hohe Konzentration an Salz enthält. Die offensichtlichste Quelle für Sole ist der Ozean, aber sie kann auch aus salzigen Seen wie dem Toten Meer und aus unterirdischen Salzwasserbecken gewonnen werden. Große Solevorkommen gibt es in Österreich, Frankreich, Deutschland, Indien, den Vereinigten Staaten und dem Vereinigten Königreich. Sole kann auch künstlich durch das Auflösen von abgebautem Steinsalz oder durch das Pumpen von Wasser in Brunnen, die in Steinsalz gebohrt wurden, hergestellt werden.

Natürliche Solen enthalten immer auch andere Substanzen, die zusammen mit dem Salz gelöst sind. Die häufigsten davon sind Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Kalziumsulfat, Kaliumchlorid, Magnesiumbromid und Kalziumcarbonat. Diese Stoffe können kommerziell genauso wertvoll sein wie das Salz selbst. Steinsalz kann ganz rein sein, oder es kann verschiedene Mengen dieser Stoffe zusammen mit steinigen Verunreinigungen wie Schiefer und Quarz enthalten.

Bei Speisesalz hingegen werden in der Regel Zusatzstoffe beigemischt. Das meiste Speisesalz wird jodiert, um das Spurenelement Jod der Nahrung zuzuführen. Dies hilft, einem Kropf, einer Erkrankung der Schilddrüse, vorzubeugen. Um Jod zu liefern, wird eine kleine Menge Kaliumjodid hinzugefügt. Speisesalz enthält auch eine kleine Menge verschiedener Chemikalien, die verhindern, dass das Salz Wasser aufnimmt und verklumpt. Zu diesen Chemikalien gehören Magnesiumcarbonat, Calciumsilikat, Calciumphosphat, Magnesiumsilikat und Calciumcarbonat.

Der Herstellungsprozess

Verarbeitung von Steinsalz

• 1 Unterirdische Salzvorkommen werden in der Regel von Schürfern entdeckt, die nach Wasser oder Öl suchen. Wenn Salz entdeckt wird, werden mit einem diamantbestückten Hohlbohrer mehrere regelmäßig verteilte Kernproben in dem Gebiet entnommen. Diese Proben werden analysiert, um festzustellen, ob ein Salzabbau rentabel wäre.
• 2 Wenn ein Standort für den Abbau ausgewählt ist, werden Schächte in das Zentrum der Salzlagerstätte gegraben. Dann wird eine Maschine, die wie eine gigantische Kettensäge aussieht, verwendet, um einen Schlitz zu schneiden, der etwa 15 cm hoch, 20 m breit und 3 m tief in das Salz auf Bodenhöhe ist. Dieser Vorgang wird als Unterschneiden bezeichnet. Eine Reihe von Löchern wird mit einem elektrischen Bohrer, der einen Wolframkarbidbohrer enthält, in das unterschnittene Salz gebohrt. Diese Löcher werden mit einem Sprengstoff wie Dynamit oder Ammoniumnitrat gefüllt. 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, das Salzsäulen stehen lässt, um das Dach des Abbaugebiets zu stützen. Dies ist als Raum-und-Säulen-Methode bekannt und wird auch im Kohlebergbau verwendet.
• 3 Die gesprengten Steinsalzbrocken werden zu einem unterirdischen Brecherbereich transportiert. Hier werden sie über ein Gitter, einen sogenannten Grizzly, geführt, der Stücke sammelt, die kleiner als etwa 9 Zoll (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 Brechbereich transportiert, wo ein kleineres Grizzly und ein kleinerer Brecher die Partikelgröße auf etwa 8 cm (3,2 Zoll) reduzieren. An diesem Punkt werden Fremdkörper aus dem Salz entfernt, ein Prozess, der als Picking bekannt ist. Metall wird mit Magneten und anderes Material mit der Hand entfernt. Steiniges Material kann auch in einem Bradford-Brecher, einer rotierenden Metalltrommel mit kleinen Löchern im Boden, entfernt werden. Das Salz wird in die Trommel geschüttet, zerbricht, wenn es auf den Boden trifft, und läuft durch die Löcher. Steiniges Material ist in der Regel härter als Salz, so dass es nicht bricht und nicht hindurchgeht. Das entnommene Salz gelangt dann in einen tertiären Brecherbereich, wo ein noch kleinerer Grizzly und ein Brecher Partikel mit einer Größe von etwa 2,5 cm (1,0 Zoll) erzeugen. Wenn kleinere Partikel benötigt werden, wird das Salz durch einen Zerkleinerer geleitet, der aus zwei gegeneinander rollenden Metallzylindern besteht. Wenn reineres Salz benötigt wird, wird Steinsalz in Wasser aufgelöst, um 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 abgefüllt und an den Verbraucher versandt.

Verarbeitung von Sole

• 4 Die einfachste Methode, Sole zu verdampfen, ist die solare Verdunstung, aber sie kann nur
  

  Steinsalz ist einfach kristallisiertes Salz. Es ist das Ergebnis der Verdunstung von alten Ozeanen vor Millionen von Jahren. Große Steinsalzvorkommen gibt es in den Vereinigten Staaten, Kanada, Deutschland, Osteuropa und China.

  Es wird an heißen, trockenen, sonnigen Orten verwendet. Die Sole wird in flachen Teichen aufgefangen und in der Sonne verdampfen gelassen. Unlösliche Verunreinigungen wie Sand und Ton und schwerlösliche Verunreinigungen wie Kalziumkarbonat setzen sich mit dem Beginn der Verdunstung am Boden ab. Die Sole wird gepumpt oder durch Schwerkraft in einen anderen Teich befördert, wo sich das Kalziumsulfat bei fortschreitender Verdunstung absetzt. Die verbleibende Sole wird in einen weiteren Teich befördert, wo sich das Salz mit fortschreitender Verdunstung absetzt. Die Sole wird ein weiteres Mal bewegt, bevor die Verdampfung abgeschlossen ist, um zu verhindern, dass sich leicht lösliche Verunreinigungen wie Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Kaliumchlorid und Magnesiumbromid mit dem Salz absetzen. Diese Stoffe können für die kommerzielle Nutzung separat gesammelt werden.

• 5 Das Salz wird von Maschinen geschöpft, die auf temporären Eisenbahnschienen laufen, die auf der Salzschicht verlegt sind. Anschließend wird es mit hochkonzentriertem Salzwasser gewaschen. Dieses Wasser enthält so viel Salz, dass es nicht mehr aufnehmen kann, so dass das Salz von allen Spurenverunreinigungen frei gewaschen wird, ohne sich aufzulösen. Das gewaschene Salz wird aus dem Salzwasser entnommen, mit einer kleinen Menge Süßwasser gespült und in riesigen Stapeln aufgeschichtet, wo es zwei bis drei Monate lang abläuft. Zu diesem Zeitpunkt ist das Salz etwa 99,4 % rein und kann für viele industrielle Zwecke verwendet werden. Wenn reineres Salz benötigt wird, wird es erneut in Salzwasser und Süßwasser gewaschen, ein oder zwei Tage abtropfen gelassen und dann in einem Heißluftofen bei etwa 185°C getrocknet. Dieses Salz ist etwa 99,8 % rein und kann für die Lebensmittelverarbeitung verwendet werden.
• 6 Die meiste Sole wird mit einem mehrstufigen Vakuumverdampfer verarbeitet. Dieses Gerät besteht aus drei oder mehr geschlossenen Metallzylindern mit konischen Böden. Die Sole wird zunächst chemisch behandelt, um Kalzium- und Magnesiumverbindungen zu entfernen. Sie füllt dann den unteren
  

  Sole ist Wasser, das eine hohe Konzentration an Salz enthält. Die offensichtlichste Quelle für Sole ist der Ozean, aber sie kann auch aus salzhaltigen Seen und unterirdischen Salzwasserbecken gewonnen werden.

  der Zylinder. Die Sole im ersten Zylinder wird durch Rohre geleitet, die durch Dampf erhitzt werden. Die Sole kocht und ihr Dampf gelangt in den nächsten Zylinder, wo er die dortige Sole erwärmt. Der Dampf dieser Sole erwärmt die Sole im nächsten Zylinder, und so weiter. In jedem Zylinder sinkt durch die Kondensation des Dampfes der Druck im Inneren, so dass die Sole bei einer niedrigeren Temperatur sieden kann. Das Salz wird am Boden der Zylinder als dicke Aufschlämmung entfernt. Es wird gefiltert, um überschüssige Sole zu entfernen, getrocknet und durch Siebe geleitet, um die Partikel nach Größe zu sortieren. Das auf diese Weise hergestellte Salz ist als Siedepfannensalz bekannt und besteht aus kleinen kubischen Kristallen.

• 7 Sole kann auch in einem Grainer verarbeitet werden. Die Sole wird chemisch gereinigt und in eine lange offene Pfanne gepumpt, die durch Dampf erhitzt wird, der durch in die Sole eingetauchte Rohre läuft. Die Sole wird auf eine Temperatur knapp unterhalb des Siedepunkts erhitzt und beim Verdampfen bilden sich Salzflocken auf der Oberfläche. Normalerweise wird eine Temperatur von etwa 90°C (194°F) verwendet. Bei niedrigeren Temperaturen bilden sich größere Flocken und bei höheren Temperaturen kleinere Flocken. Die Flocken wachsen, bis sie auf den Boden der Pfanne sinken, wo sie gesammelt und getrocknet werden. Körnersalz besteht eher aus kleinen Flocken als aus Würfeln und wird für bestimmte Anwendungen in der Lebensmittelverarbeitung bevorzugt. Manchmal wird das Alberger-Verfahren verwendet, bei dem die Sole zunächst in einem Vakuumverdampfer teilweise verdampft und dann in einen Grainer geleitet wird. Dieser Prozess erzeugt eine Mischung aus Flocken und Würfeln.
• 8 An diesem Punkt ist das Salz für die meisten Zwecke fertig, um in Tüten oder Kisten verpackt und an die Verbraucher versandt zu werden. Um jodiertes Speisesalz herzustellen, wird jedoch Kaliumjodid hinzugefügt, dann wird Magnesiumcarbonat, Kalziumsilikat, Kalziumphosphat, Magnesiumsilikat oder Kalziumcarbonat hinzugefügt, um es fließfähig zu machen. Das Salz wird dann verpackt und an Restaurants und Lebensmittelläden geliefert.

Qualitätskontrolle

Die Spezifikationen für Salz sind je nach Verwendungszweck sehr unterschiedlich. Salz, das für den menschlichen Verzehr bestimmt ist, 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 unter Umständen noch reiner sein.

Für die meisten Zwecke darf Steinsalz einen grauen, rosafarbenen oder braunen Schimmer haben, anstatt rein weiß zu sein. Die Verunreinigungen, die diese Farben verursachen, können bis zu 4 % einer Testprobe ausmachen. Um die Löslichkeit zu testen, wird eine 20 g Probe in 200 ml Wasser gegeben. Sie sollte sich in nicht mehr als 20 Minuten vollständig auflösen.

Siedesalz für die Lebensmittelverarbeitung ist sehr rein und enthält bis zu 99,99 % Natriumchlorid, bevor Zusatzstoffe beigemischt werden. 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 kleine 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 fette Lebensmittel ranzig werden. Außerdem neigen Kalzium und Magnesium dazu, dass Salz mehr Wasser aufnimmt und dadurch verklumpt.

Gesundheitsaspekte

Die Salzaufnahme – oder genauer gesagt die Natriumaufnahme – ist heute ein kontroverses Thema im Gesundheitswesen. Gesunde Erwachsene können sicher 0,2-0,4 Unzen (6-11 g) Salz täglich zu sich nehmen, was 0,08-0,14 Unzen (2400-4400 mg) Natrium entspricht. Bei einigen 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, festzustellen, wer diese Menschen sind, werden die meisten Hypertoniker unter medizinischer Betreuung auf eine solche Diät gesetzt, um zu sehen, ob sie hilft. Eine natriumarme Diät zielt normalerweise darauf ab, die Natriumaufnahme auf weniger als 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 Salzeinschränkung für ansonsten gesunde Personen von Vorteil ist.