Garam: Produksi, Penggunaan, dan Dampak Kesehatan

Latar Belakang

Garam, yang secara kimia dikenal sebagai natrium klorida (NaCl), kristal sebagai kristal kubus transparan. Sementara sebagian besar orang mengenali garam sebagai alat dapur standar, kurang dari 5% produksi AS ditujukan untuk tujuan itu. Sekitar 70% disuplai kepada industri kimia—utama sebagai sumber klorin—sedangkan sisanya mendukung aplikasi yang beragam seperti pelindingan jalan, pelunak air, pelestarian makanan, dan stabilisasi tanah untuk konstruksi.

Manusia awal memanen garam dari sampingan alami dan dari daging. Masyarakat pesisir juga mendapatkannya dengan mengunyah rumput laut atau menguapkan air laut dalam kolang dangkal. Seiring kemajuan berburu dan domestikasi hewan, daging dan susu menjadi sumber domestik utama. Saat ini, beberapa kelompok—termasuk Inuit, Bedouin, dan Maasai—tetap bergantung sepenuhnya pada garam alami.

Dengan ekspansi pertanian dan pertumbuhan populasi, kebutuhan akan pasokan garam yang terpercaya mendorong metode ekstraksi baru. Teknik skala besar pertama adalah penguapan solar air laut, yang cocok untuk wilayah panas dan kering. Ini telah bertahan di banyak lokasi pesisir dan gurun. Segera setelahnya, penambangan garam batuan yang terpapar dan penambangan bawah tanah dari endapan garam memperluas produksi. Di Cina kuno, sumur menyalap kolang salmuran dalam tanah, beberapa melebihi 1 km kedalaman.

Di iklim yang tidak cocok untuk penguapan solar, air garam direbus di atas api atau dipanaskan dengan kayu bakar. Panci cekung timur Romawi diganti oleh panci besi yang dipanaskan dengan batu bara di Abad Tengah. Abad 1860 melihat proses Michigan (grainer), di mana uap melewati pipa yang terendam untuk menguapkan salmuran—metode yang masih digunakan untuk garam tertentu. Pada akhir abad 1880, evaporator vakum multiple efek tertutup—yang dipinjam dari industri gula—mengganti panci terbuka.

Saat ini Amerika Serikat memimpin produksi garam global, diikuti oleh Cina, Rusia, Jepang, Inggris, India, dan Prancis.

Bahan Baku

Garam diperoleh dari garam batuan (halit) dan salmuran. Garam batuan terbentuk dari penguapan samudera kuno dan ditemukan di AS, Kanada, Jerman, Eropa Timur, dan China. Dome garam—dorongan garam yang didorong tekanan—umum di sepanjang Teluk Meksiko Texas dan Louisiana.

Salmuran—air yang teraturasi dengan garam—berasal terutama dari samudera, tetapi juga dari danau hipersalin seperti Maut dan kolang salmuran bawah tanah. Endapan salmuran utama ada di Austria, Prancis, Jerman, India, AS, dan Inggris. Salmuran dapat terjadi secara alami atau dihasilkan secara buatan dengan melarutkan garam yang ditambang atau dengan memompa air ke dalam sumur garam.

Salmuran alami mengandung mineral tambahan—klorida magnesium, sulfat magnesium, sulfat kalsium, klorida kalium, bromida magnesium, dan karbonat kalsium—yang dapat bernilai komersial. Kemurnian garam batuan bervariasi; beberapa endapan mengandung pengotor batuan seperti liur dan kuarsa.

Garam dapur biasanya diiodinasi untuk mencegah gendruwo. Sejumlah kecil iodida kalium ditambahkan, diikuti oleh agen antipelekat—karbonat magnesium, silikat kalsium, fosfat kalsium, silikat magnesium, atau karbonat kalsium—untuk menjaga aliran bebas.

Proses Manufaktur

Pemrosesan Garam Batuan

• 1. Eksplorasi dimulai dengan bor untuk air atau minyak; bor berungin hollow mengekstrak sampel inti untuk mengevaluasi kelayakan tambang.
• 2. Situs yang dipilih menerima sumur, dan mesin “gerigi rantai” besar memotong undercut 15 cm tinggi, 20 m lebar, dan 3 m dalam. Bor selanjutnya dengan bit tungsten karbida dan charge peledak—dinamit atau nitrat ammonium—meledak batuan dalam pola ruang-dan-tiang, meninggalkan tiang garam yang mendukung atap.
• 3. Garam yang dicoret diangkut ke area giling bawah tanah. Layar grizzly mempertahankan potongan yang lebih kecil dari 23 cm, sementara potongan yang lebih besar dihancurkan dalam tabung berputar. Garam kemudian diangkut ke crusher permukaan yang mengurangi ukuran partikel menjadi sekitar 8 cm, setelah itu pemilihan menghilangkan logam (melalui magnet) dan bahan batuan (melalui Bradford breaker). Crusher tersier lebih mengurangi ukuran hingga ~2,5 cm. Jika kemurnian lebih tinggi diperlukan, garam dilarutkan untuk membentuk salmuran untuk reprosesing; jika tidak, produk disaring, dikemas, dan dikirim.

Pemrosesan Salmuran

• 4. Penguapan solar ideal untuk iklim panas dan kering. Salmuran dikumpulkan dalam kolang dangkal, memungkinkan pengotor yang tidak larut (pasir, tanah liat) dan garam yang sedikit larut (karbonat kalsium) untuk merendam. Transfer kolang berurutan menghilangkan sulfat kalsium dan garam yang cukup larut lainnya, mempertahankan salmuran sisa untuk penguapan akhir.
• 5. Kristal garam dikumpulkan pada jejak kereta api sementara dan dicuci dengan air garam yang teraturasi, yang menghilangkan pengotor jejak tanpa melarutkan garam. Cuci singkat dengan air segar dan periode pengairan 2–3 bulan menghasilkan garam 99,4% murni yang cocok untuk penggunaan industri. Untuk garam kelas makanan, cuci sekunder, pengairan singkat, dan pengeringan udara panas pada ~185 °C menghasilkan kristal 99,8% murni.
• 6. Sebagian besar salmuran komersial diproses dalam evaporator vakum multiple efek: salmuran yang telah dide-mineralisasi kimiawi masuk ke silinder terendah, di mana tabung yang dipanaskan uap menguapkan cairan. Uap yang dihasilkan menyebar ke silinder berikutnya, menurunkan tekanan dan suhu dan memungkinkan penguapan yang efisien. Slurry garam difilter, dikeringkan, dan disaring, menghasilkan garam pan vac—kristal kubus kecil.
• 7. Metode grainer melibatkan pemanasan salmuran ke ~90 °C dalam panci terbuka panjang. Flakes kristalisasi di permukaan, tenggelam, dan dipanen. Suhu yang lebih rendah menghasilkan flakes yang lebih besar; suhu yang lebih tinggi menghasilkan kristal yang lebih halus. Proses Alberger menggabungkan penguapan vakum parsial dengan kristalisasi grainer, menghasilkan campuran flakes dan kubus.
• 8. Garam selesai dikemas dalam kantong atau kotak. Untuk garam dapur yang diiodinasi, iodida kalium ditambahkan, diikuti oleh aditif antipelekat, sebelum pemasukan akhir.

Kontrol Kualitas

Spesifikasi bervariasi menurut aplikasi. Garam kelas makanan harus melebihi 99,99% kemurnian, sementara garam pelindung jalan mentolerir hingga 4% pengotor, seringkali memberikan nuansa abu-abu, merah muda, atau cokelat. Uji kelarutan melibatkan pelarutan 20 g garam dalam 200 mL air, dengan harapan pelarutan lengkap dalam 20 menit.

Kemurnian yang lebih tinggi sangat penting karena meski jumlah jejak kalsium, magnesium, tembaga, atau besi dapat mempengaruhi kualitas makanan: kalsium dapat mengkeraskan sayuran, tembaga/besi dapat merusak vitamin C dan mempercepat kesat, dan magnesium/kalsium meningkatkan higroskopisitas, menyebabkan menggumpal.

Aspek Kesehatan

Panduan saat ini merekomendasikan 6–11 g (0,2–0,4 ons) garam per hari untuk dewasa sehat—sama dengan 2.400–4.400 mg natrium. Individu dengan hipertensi mungkin mendapat manfaat dari diet rendah natrium (<2.400 mg/hari). Sementara beberapa mengadvokasi penurunan natrium universal, bukti untuk manfaat kesehatan pada dewasa sehat yang lain masih tidak tegas.