نمک خوراکی را چگونه تولید می کنند؟ (جمع آوری اطلاعات درباره روش تهیه نمک خوراکی)

نمک یکی از قدیمی‌ترین عناصر موجود در طبیعت است. در گذشته این ماده معدنی از ارزش بالایی برخوردار بوده است، اما امروزه در مقایسه با سایر عناصر شیمیایی، ارزش چندانی نداشته و ارزان است. استراج نمک به روش‌های گوناگونی انجام می‌شود که در این میان، استخراج نمک از آب تبخیر شده‌ی دریاها، جزو روش‌های بسیار قدیمی بوده که هنوز هم در بعضی نقاط دنیا انجام می‌شود. برای آشنایی با روش تهیه نمک خوراکی که عنوان تحقیق درس علوم پایه چهارم دانش‌آموزان است، با مطلب پیش رو همراه شوید.

روش‌های استخراج نمک

امروزه استخراج نمک به سه روش انجام می‌شود:

1. استخراج به روش تبخیر آب دریا
2. استخراج از معادن نمک
3. استخراج محلول

در میان این سه روش، روش تهیه نمک خوراکی در اغلب اوقات به روش محلول انجام می‌شود. نمک‌‌های مصرفی در صنایع و تولیدات هم از طریق حفاری معدن‌‌های نمک به دست می‌آید. میزان تولیدات نمک در دنیا به میزانی در حدود ۲۲۰ میلیون تن در سال اعلام شده است که از این مقدار تنها ۶ درصد برای مصارف خوراکی بوده و باقی در حوزه صنعت کاربرد دارد. در میان کشورهای دنیا هم چین بزرگ‌ترین تولیدکننده نمک بوده و پس از آن ایالات متحده امریکا در جایگاه بعدی قرار دارد.

استخراج نمک به روش تبخیر آب دریا

از گذشته تاکنون در بخش‌هایی از دریا و اقیانوس‌های سراسر دنیا، نمک وجود داشته‌است که در حال حاضر این میزان ۳.۵ درصد از اقیانوس‌ها را تشکیل می‌دهد. برای استخراج این نمک‌ها روش‌های مختلفی وجود دارد که یکی از روش‌های شناخته شده، تبخیر شدن آب شور مناطق کم عمق دریاست. با گذشت زمان آن مناطقی که عمق کمی داشته و از نمک تشکیل شده، بر اثر تابش شدید نور خورشید و وزش باد خشک شده و در نهایت کریستال‌های نمک باقی می‌ماند.

روش دیگر، استخراج صنعتی است. در این روش مقدار مشخصی از آب دریا درون فضایی به نام حوضچه‌های متمرکز جمع شده و بر اثر وزش باد و تابش نور خورشید، عمل تبخیر صورت می‌گیرد. در نهایت نمک دریا به دست می‌آید. استخراج نمک دریا در این روش‌ها (طبیعی و صنعتی) معمولا در مناطقی از دنیا که هوا در بیشتر روزهای سال آفتابی بوده و میزان بارندگی‌ها کمتر است، انجام می‌شود. زیرا انجام این فرآیند نیاز به مدت زمانی طولانی و آب‌وهوای گرم و خشک دارد. از این رو تولید نمک دریا معمولا در بخش‌هایی از مدیترانه و استرالیا صورت می‌گیرد.

امروزه در بخش‌های دیگری از دنیا مانند فرانسه هم نمک دریا تولید می‌شود. اما میزان آن بسیار کم و محدود بوده و از روش‌های قدیمی برای تولید استفاده می‌شود. نمک Fleur de sel نمونه‌ای از نمک صنعتی است که دارای کریستال‌های نازک و ظریفی بوده که تنها در هوای گرم و خشک ماه‌های اردیبهشت تا شهریور تولید خواهدشد.

استخراج از معادن نمک

سنگ نمک یا هالیت در اعماق زمین وجود دارد که برای استخراج آن باید با حفاری و شکستن سنگ‌ها همانند حفاری معدن پیش رفت. علت ایجاد سنگ نمک در آن نقطه از زمین، وجود آب‌های زیرزمینی در دوران قدیم است که گذشت زمان منجر به خشک شدن آب و باقی ماندن نمک‌ها شده‌است.

زمانی که سنگ نمک را از اعماق زمین خارج می‌کنند، آن را به کارخانه‌ها برده و آسیاب می‌کنند تا کامل خرد شود. از آن‌جایی که این نوع نمک ناخالصی‌های زیادی داشته و حاوی برخی مواد معدنی است، برای مصارف صنعتی کاربرد داشته و به عنوان نمک خوراکی استفاده نمی‌شود.

نمک خوراکی را چگونه تهیه می کنند؟

برای تهیه نمک خوراکی ۳ راه اصلی وجود دارد که در ادامه برای پاسخ به اینکه نمک خوراکی چگونه بدست می‌آید، به شرح تولید نمک از این سه روش خواهیم پرداخت.

۱. تبدیل سنگ نمک به نمک خوراکی

معمولاً کشف ته نشین‌های نمک زیرزمینی را مدیون جستجو‌های اکتشاف کنندگان آب و نفت هستیم. در این مرحله وقتی نمک ردیابی شد، با استفاده از یک مته توخالی و نوک الماسی، چند نمونه هسته‌ای را در فواصل اندازه گیری شده در سراسر منطقه ایجاد می‌کنند. حفاران از نمونه‌ها برای تشخیص میزان سودآوری معدن نمک بهره می‌گیرند.

در صورتی که نقطه خاصی برای فرآیند معدن کاوی انتخاب شود، باید میله‌ها را در مرکز ته نشست نمک فرو برد. سپس دستگاهی شبیه یک اره زنجیری عظیم الجثه را برای ایجاد شیاری با ارتفاع حدود ۶ اینچ (۱۵ سانتی‌متر)، عرض ۶۶ پا (۲۰ متر)، و عمق ۱۰ پا (۳ متر) در نمک سطح کف به کار گرفت. این فرآیند را “از زیر بریدن” می‌نامند.

پس مجموعه گودال‌هایی با استفاده از یک اره الکتریکی حاوی مقداری کاربید تنگستن در نمک زیرین ایجاد می‌شوند. پس از آن، باید گودال‌ها را با ماده منفجره‌ای مانند دینامیت یا نیترات آمونیوم پر کرد. سپس کلاهبرد‌های انفجاری الکتریکی متصل شده به سیم‌های بلند نیز را وصل کرده و انفجار را از فاصله‌ای ایمن انجام داد.

فرآیند حفر و انفجار به همان صورتی که سطوح پایه‌ای نمک سقف محل معدن را نگه داشته اند، تکرار می‌شود. این فرآیند را روش “اتاق و ستون” نامگذاری کرده‌اند و در معادن زغال سنگ نیز کاربرد دارد.

در این مرحله تکه‌های سنگ نمک منفجر شده به مکان خرد کردن آن در زیرزمین انتقال داده می‌شوند. در اینجا تکه‌ها از چارچوبی آهنی به نام گریزلی (دستگاهی همانند تصویر زیر) عبور داده می‌شوند. پس از این مرحله، تکه‌های کوچکتری با اندازه‌ای تقریباً کمتر از ۹ اینچ (۲۳ سانتی‌متر) به دست می‌آیند. تکه‌های بزرگتر در میان آرواره‌های فلزی و دندانه‌های میخکوب شده یک ستون چرخان خرد می‌شوند؛ سپس نمک را به محل دومین فرآیند خرد کردن در خارج از معدن منتقل می‌کنند.

در این مرحله یک گریزلی و خرد کننده کوچکتر اندازه تکه‌ها را تا حدود ۲/۳ اینچ (۸ سانتی‌متر) کاهش می‌دهد. در این نقطه ماده خارجی در فرآیندی به نام “چینش” از نمک جدا می‌شود. آن‌ها فلزات را با آهن ربا و دیگر مواد را به صورت دستی از نمک جدا می‌کنند. همچنین احتمال دارد مواد سنگی را با برادفورد شکن، یک ظرف استوانه‌ای فلزی چرخان که دارای سوراخ‌هایی در سطح زیرین خود است، جدا کنند. به این صورت که نمک در ظرف استوانه‌ای تخلیه شده و پس از برخورد با کف ظرف، شکسته شده و از سوراخ‌ها بیرون می‌آیند.

مواد سنگی معمولاً سخت‌تر از نمک هستند، بنابراین در این فرآیند شکسته نشده و از سوراخ‌ها نیز عبور نخواهند کرد. سپس نمک چیده شده را برای سومین مرحله خرد کردن منتقل می‌کنند. در این مکان یک گریزلی و خرد کننده کوچکتر تکه‌های ۱ اینچی (۵/۲ سانتی‌متری) را تولید می‌کنند. در صورتی که به تکه‌های کوچکتری نیاز داشته باشیم، باید نمک را از خرد کننده‌ای دیگر عبور دهیم.

این خرد کننده از دو استوانه فلزی که در جهت مخالف یکدیگر می‌چرخند، تشکیل شده است. اگر هم نیازمند نمک خالصتری باشیم، سنگ نمک را در آب حل کرده و اعمال بیشتری را بر روی آن انجام می‌دهیم. در غیر این صورت، نمک خرد شده را به منظور تنظیم اندازه از تور‌های سیمی عبور داده، سپس بسته بندی کرده و برای مصرف به بازار عرضه می‌گردد.

۲. استخراج محلول

در روش استخراج محلول که با نام استخراج هیدرولیک هم شناخته می‌شود، برای به دست آوردن نمک، آب را به بخش‌هایی از اعماق زمین که رسوبات نمک در آن‌جا ایجاد شده، پمپاژ می‌کنند. با این کار رسوبات نمک در آب حل شده و آب نمک ایجاد می‌شود. در ادامه با استفاده از همان پمپاژ، محلول نمک را بیرون آورده تا آب آن تبخیر شود. معمولا استخراج محلول، روش تهیه نمک خوراکی است. به همین دلیل پیش از مرحله تبخیر آن را تصفیه کرده تا مواد معدنی موجود در آن (از جمله کلرید منیزیم، سولفات منیزیم، سولفات کلسیم، کلرید پتاسیم، منیزیم نمک آلی و کربنات کلسیم) کمتر شده، تا پس از تبخیر یک کریستال کلرید سدیم خالص تولید شود.

۳. تبدیل آب نمک به نمک خوراکی

یکی دیگر از روش های تولید نمک خوراکی، روش تبخیر آب نمک است، اما این روش فقط در مناطق گرم، خشک و خورشیدی قابل اجرا است. در این روش آب نمک در حوز‌های خالی جمع شده و در معرض نور خورشید قرار داده می‌شود.

البته با شروع فرآیند تبخیر، ناخالصی‌های حل ناشدنی از قبیل ماسه و خاک و ناخالصی‌های کمتر حل شدنی از قبیل کربنات کلسیم به کف حوز نشست می‌کنند. سپس آب نمک را به کمک نیروی گرانش به حوزی دیگر پمپاژ می‌کنند. در این مرحله، سولفات کلسیم همراه با تداوم فرآیند تبخیر نشست می‌کند. پس از آن بار دیگر آب نمک باقیمانده را به حوز دیگری انتقال می‌دهند و در اینجا نمک، با تداوم فرآیند تبخیر، نشست کرده و جدا می‌شود.

البته قبل از تکمیل فرآیند تبخیر، یک بار دیگر آب نمک را برای جلوگیری از وجود ناخالصی‌های حل شدنی بالفعلی مانند کلرید منیزیم، سولفات منیزیم، کلرید پتاسیم، برومید منیزیم در نمک، منتقل می‌کنند. احتمالاً این مواد را به صورت جداگانه برای مصارف تجاری جمع آوری می‌کنند.

نمک را با استفاده از دستگاه‌های روی مسیر‌های راه آهنی موقتی که بر روی لایه نمک قرار دارند، بیرون می‌آورند. سپس آن را با آب نمک دارای غلظت فراوان شستشو می‌دهند. این آب حاوی مقدار فراوانی نمک است (طوری که نمی‌توان هیچ نمک دیگری به آن افزود)، بنابراین نمک از هرگونه ناخالصی، بدون حل شدن، کاملاً شسته می‌شود.

نمک شسته شده از آب نمک تفکیک می‌شود، با مقداری آب تمیز شسته شده و به منظور آبکشی کامل به مدت دو یا سه ماه در توده‌های بزرگی انباشته می‌شود. در این مرحله نمکی با خلوص ۴/۹۹ درصد داریم که می‌توان در بسیاری از مقاصد صنعتی مورد استفاده قرار داد.

اما در صورتی که به نمک خالص‌تری نیاز داشته باشیم، بار دیگر آن را در آب نمک و آب تمیز شستشو داده و به مدت یک یا دو روز آن را آبکشی می‌کنیم، سپس نمک را در هوای گرم اجاق (حدود ۳۵۶ درجه فارنهایت (۱۸۵ درجه سانتیگراد) خشک می‌کنیم. نمک به دست آمده، پس از این مرحله ۸/۹۹ درصد خالص و برای مصارف خانگی و پخت و پز مناسب است.

فرآیند تبدیل آب نمک اغلب به وسیله “دستگاه‌های تبخیر خلاء اثر چندگانه” انجام می‌شود. این وسیله از سه یا تعداد بیشتری استوانه فلزی با کف مخروطی تشکیل شده است.

در مرحله اول، آب نمک در معرض مواد شیمیایی قرار داده می‌شود تا کلسیم و ترکیبات منیزیمی آن جدا شوند. سپس کف استوانه را پر می‌کند. آب نمک موجود در استوانه اول از لوله‌هایی که به وسیله بخار گرم شده‌اند، عبور داده می‌شود. آب نمک به جوش آمده و بخار آن وارد استوانه بعدی می‌شود، و در آنجا آب نمک را گرم می‌کند.

بخار حاصل از این آب نمک، آب نمک استوانه بعدی را گرم می‌کند و این فرآیند به همین منوال ادامه می‌یابد. تراکم بخار در هر یک از استوانه‌ها موجب افت فشار داخلی می‌شود و به این ترتیب آب نمک در دمای پایین‌تری به جوش می‌آید.

نمک مانند یک ماده آبکی غلیظ از کف استوانه خارج می‌شود. این ماده به منظور زدودن آب نمک اضافی، خشک شده و برای تنظیم اندازه تکه‌ها، از تور سیمی عبور داده می‌شود. نمک به دست آمده از این روش به نام نمک گودال خالی شناخته شده و شامل کریستال‌های مکعبی شکل کوچکی می‌شود.

فرآیند تبدیل آب نمک را می‌توان در گرینر هم انجام داد. آب نمک از لحاظ شیمیایی تصفیه شده و به داخل یک گودال بزرگ پمپاژ می‌شود. این گودال را با بخاری که از لوله‌های فرو رفته در آب نمک عبور می‌کند، حرارت می‌دهند. آب نمک تا دمای اندکی کمتر از نقطه جوش حرارت داده می‌شود و نمک شکل گرفته روی سطح آن را در هنگام تبخیر تراش می‌دهند.

در این مورد معمولا از دمایی در حدود ۱۹۴ درجه فارنهایت (۹۰ درجه سانتی‌گراد) استفاده می‌شود. دمای کمتر موجب تولید دانه‌های بزرگتر و برعکس، دمای بیشتر موجب تولید دانه‌های کوچکتر می‌گردد. دانه‌ها تا هنگام نشست به کف استوانه، که وارد مرحله جمع آوری و خشک شدن می‌شوند، رشد می‌کنند.

نمک گرینر از دانه‌های کوچک تشکیل می‌شود و ترجیحاً در مصارف ویژه خانگی کاربرد دارد. گاهی اوقات از فرآیند آلبرگر نیز استفاده می‌شود، طوری که در مرحله نخست این فرآیند آب نمک تا اندازه‌ای در دستگاه تبخیر، بخار شده و سپس به گرینر انتقال داده می‌شود. این روش ترکیبی از دانه‌ها و مکعب‌ها را تولید می‌کند.

در این مرحله نمک مورد استفاده در بسیاری از مصارف آماده بسته بندی در کیسه‌ها یا جعبه‌های گوناگون و مصرف است. اما باید پتاسیم یدید (Potassium Iodide) را برای تولید نمک خوراکی یددار اضافه کرد. در پایان نمک را بسته بندی کرده و به رستوران‌ها و خواروبار فروشی‌ها می‌فرستند.

کلام آخر

همانطور که می‌دانید مصرف بیش از اندازه نمک خطرات بسیاری برای سلامت انسان به همراه دارد. اما مصرف کم آن هم ممکن است باعث ابتلا به بیماری گوارتر و سایر مشکلات هورمونی شود. از این رو برای حفظ سلامت بدن، مصرف متعادل این ماده لازم است.

برگرفته از: How Salt Is Made