為什麼海水製鹽會出現苦鹵?幹嘛不直接把水分全部蒸發掉?這樣不更方便嗎?
還有既然要苦鹵,那結晶到什麼時候就必須停止蒸發,開始收集苦鹵?
苦鹵又稱鹽滷,從化學成分上說,是指氯化鎂MgCl2等不可食用鹽分的高濃度水溶液。
海水裡金屬陽性離子有納Na+、鉀K+、鎂Mg+、鈣Ca+等,陰性離子有氯(鹽酸根)Cl-、硫酸根SO4-、溴Br-等。我們也可以理解成有氯化鈉NaCl、氯化鉀KCl、氯化鎂MgCl2等多種鹽分,其中含量最大的是氯化鈉NaCl、氯化鉀KCl、氯化鎂MgCl2這幾種。動物直接攝服的食鹽是氯化鈉,不包括其他幾種鹽。尤其是氯化鎂,味道是是苦咸苦鹹的,對人有毒。從海水中製取食鹽,一定要這些把對人有害的鹽分都撇出去。
不過,這些鹽分有個特別有意思的地方:對人有毒,不能生吃,卻是製作豆腐過程中的一個重要原料——鹽滷。俗話說「滷水點豆腐」,這裡說的「滷水」,就是溶解氯化鎂(包涵氯化鉀成分)的高濃度水溶液,是製取食鹽過程中的下腳料。
都知道革命題材作品《白毛女》吧,裡面賣豆腐的楊白勞,就是大年夜被少東家黃世仁和管家穆仁智強逼索債,在賣女兒的契約上摁了手印,夜深人靜時喝下點豆腐的滷水,尋了短見~舊時代,鹽業屬於國家壟斷專賣,沿海地區的灶戶鹽民,在相關鹽業稅官的監督下製取食鹽,剩下的滷水歸自己.他們把滷水賣給做豆腐的商販。碰巧了啊,我在去年年底最後兩個月里開始寫的一部書,裡面很大的一塊內容,涉及到中國舊社會的鹽商和公然以武裝力量對抗官府的「鹽梟」,為此,我把舊時代煎制食鹽工藝的具體過程都查閱了一遍,基本摸清了裡面的詳細工序。
另外, @馬前卒 同志不久前寫了這個答案:古今中外有哪些發明或技術是應用簡單而影響極其巨大的? - 社會 - 知乎馬桑這個答案,講述的就是中國舊時代的製鹽業的一些情況,總體寫的不錯,但美中不足的是,在解釋「以曬代煎」這點上有誤。接下來,我還是用比較長的篇幅,把舊社會製取食鹽的工作流程詳細說明,特別是解釋一下如何把氯化鉀、氯化鎂這些鹽分析出去的辦法;同時,我也解釋一下,既然馬桑的說法有誤,那錯在何處。
一、「煎」、「煮」有別
直接從海水中製取食鹽的歷史相當悠久,物理原理說起來也相當簡單,就是通過加熱,讓水分蒸發,鹽就析出來了。人類在還沒進入青銅器文明之前,用最粗陋的陶罐、石缶就可以實現。但是在我國古代制海鹽的歷史上,煮鹽、煎鹽有別。二者的原料、工藝和出現時間,都不一樣。有人也許會說,放在深口鍋里,讓水浸沒料,就叫「煮」;放在很淺的平底鍋或盤裡,水不能浸沒料,就叫「煎」。具體到舊時代的製鹽行業而言,用什麼型制的容器不重要,就看「水」和「料」之間孰多孰少。
在漢朝和漢朝以前,生活在沿海地區的先民,主要是通過直接加熱海水製鹽,明顯是水多料少,屬於煮鹽,俗稱「熬波煮海」。在常溫下(20攝氏度),氯化鈉水溶液的飽和溶解度約為36克(每100克水),換算成百分比,就是氯化鈉飽和水溶液的含鹽量為26.47%,而我國近海海水含鹽量僅在2.4~3.4%之間浮動,不僅遠未達到飽和,且裡面還有多種鹽分。可見,煮鹽最簡單,出現時間最早,效率也最低,燒一鍋海水,要把約九成水分蒸發後,鹽才開始析出,耗費的薪柴太多了。提高效率的辦法,就是不直接煮海水,先製取趨近飽和的高濃度鹽水溶液,俗稱「制鹵」。二、灌鹵煎鹽
發明制鹵工藝的具體人物不詳,依然是古代居住在沿海地區的居民。海水有漲潮、退潮現象。他們發現,在海水退潮之後,沙灘上表層水分逐漸蒸發,就有鹽晶析出,尤其是到了艷陽高照,又有海風吹拂,蒸騰作用更明顯的晴天,被晒乾的海灘上結出大片的鹽晶,一眼望去,就好像剛下了場雪。於是,人們就把沿岸沙灘表層曬出的鹽晶和下層富含海水的濕泥沙都刮起來,搓成土堆,在太陽下暴晒,並隨時翻攪,使其內部富含的水分盡量蒸發。曬的差不多了,人們把這些晾曬過的「鹹土」堆砌成類似堤壩的外形,其間掘坑,如果從高處望去,阡陌間錯,如同水田。等到海潮湧動之時,引海水沖灌堤壩。引潮要有專職人員控制潮量,使有限的海水充分沖灌鹹土;繼而合閘堵水,重新堆土暴晒蒸騰,砌壩灌潮,合閘堵水……經過多次重複上述程序,使鹹土中鹽分大幅提高。最後,再引一次海潮沖灌,這次合閘之後,不再讓水蒸發,而是收集起來,得到的就是滷水。
滷水中含鹽量高,趨近飽和,加熱後很快就有鹽析出,屬於料多水少,所以叫「煎鹽」。三、試蓮
過去,鹽業是國家專業壟斷的行業,為了防止私制,國家設有專職官員對這一行業的運行採取全程監控措施。製鹽從業者叫「灶戶」,又因為製鹽屬於多道工序協作的作坊式生產,灶戶不是單挑獨干,要幾家幾戶配合,從中挑出一個領頭的「灶頭」。他既要帶領灶戶們組織生產,還要向上級監督官員負責。以明清兩代的鹽引制度為例,以「引」為單位,一個「引」是四百斤鹽,由國家負責向灶戶口提供製作一引鹽所需的燒火薪柴、晾曬鹹土的亭場等生產資料。既然煎鹽是製鹽工藝中一道最重要的工序,監督的官吏都是親臨現場,嚴盯死守,一臉戾氣,生怕灶戶們在其中搞小動作。在官員的監督之下,由灶頭先測試滷水的質量,物理原理也很簡單,就是看鹽水的比重。選用的工具,最常見的是蓮子。一定要用上年沒有採摘,沉入湖底淤泥中過了一冬的蓮子,肉質生長密實,故稱「石蓮」。有些官員和灶頭,甚至還要在蓮子上穿針引線,綁上墜子。測試滷水的程序叫「試蓮」,當著官員的面,灶頭把十個「石蓮」撒到滷水池裡,如果十投十漂,無論怎麼撲騰拍打滷水,蓮子就是不沉,說明這一池是上佳的濃漿稠鹵,按照最高的「四鹵一鹽」標準計鹽,也就是說每四份滷水就要煎出一份鹽,如果最後制不出足額的鹽,官吏就要對灶頭和灶戶們問責索要,後者自己花錢買薪柴煎鹽,補上缺額。如果十個「石蓮」撒到滷水池裡,八漂二沒或是七漂三沒,說明裡面鹵氣虧損(含鹽量、溶解度低),官員就在標準的基礎上酌情減額。四、起火
煎鹽有專門的灶房,可以是深口的大鍋,也可以是淺口的大鐵盤。灶台有多個灶眼,當時人也迷信,按照九宮八卦套路,休生傷杜景死驚開,給各個灶眼分了命門,各有說法,哪個灶眼是續柴添火的,哪個灶眼又是往外扒燒盡的柴灰的,不能亂套。
已經通過"試蓮"驗收的這池滷水,先挑出一擔,稱作「淋鹵」,放在一邊,另有用途,後文再敘。這個過程,其實就和咱們平時沏茶燒水,水壺裡結水垢一樣:通過加熱使水分蒸發,讓高濃度鹽水溶液溶解度實現「趨近飽和—&>飽和—&>過飽和」的流程。
滷水倒入容器,下面灶火燒起,因為已是趨近飽和,因此很快熱鹵上就有「鹽花」出現。此時,要有一個經驗豐富的人員負責看準時機「點鹵」,就是投入皂角,作用類似催化劑,讓已經呈飽和溶解狀態的氯化鈉結晶析出。結晶的鹽在熱鹵中凝聚,最下層結成硬塊,象水垢一樣附著在容器內壁上;在熱騰騰的滷水中,還有散碎的鹽花隨這熱鹵翻騰。有專人用木、竹製作的扒犁伸到容器里,把碎鹽花扒出來,再用鏟子把附著在容器內壁上的硬鹽塊搓下來;同時,另外一撥人負責向容器倒入新鹵。這邊不斷的把析出結晶的鹽扒出來剷出來,另一邊不斷往裡續新鹵。灶底下的火不能停,也需要一直有人負責添柴掃灰。直到煎夠一個「引」的足額鹽,官員和灶頭表示可以通過驗收,這灶才會熄火。有時候,甚至要一次製取不止一引鹽,由此導致煎鹽起火的過程,少則數日,長可達半月之久,期間倍嘗辛苦。五、結鹽
筆者在文章一開頭曾說過,海水中鹽分複雜,除了氯化鈉,還有氯化鉀和氯化鎂等物質。那麼在煎鹽過程中,是怎麼把氯化鈉,與把氯化鉀和氯化鎂分離開的呢?
物理學上的原理依然很簡單,中學的學習內容中就有——不同的鹽、在不同溫度下的飽和溶解度。
咱們看兩張圖,就全明白了——
氯化鈉的溶解度,受溫度影響產生的變化很微弱,在20度的常溫下,飽和溶解度約為36克;加熱到90度時,也不過39克。
而氯化鉀和氯化鎂,隨著溫度升高,溶解度變化特別明顯。以氯化鎂為例,同樣在20度的常溫下,飽和溶解度約為55克;加熱到90度時,已經上升到70克。我們所說的飽和滷水,是以氯化鈉含量為準的,當氯化鈉在水中的溶解度達到飽和時,氯化鎂還遠遠沒有達到飽和,隨著水溫的升高,二者的飽和溶解度差異越來越大,因此,燒熱到一定高溫的水溶液中,隨著水分蒸發,當氯化鈉已經結晶析出時,氯化鎂依然完全溶解在水中。
就是尊順不同物質,在不同溫度下的溶解度差異這個現象,實現了在煎鹽的過程中,將氯化鈉與其他鹽分分離開。說到了這裡,筆者的第一個目的已經實現:
題主的原問題——「為什麼海水製鹽會出現苦鹵?」已經得到完整的解釋。六、淋鹵
從容器中扒出的鹽花、剷出的硬鹽塊,儘管裡面的雜質已經很少了,但還不全是最終的產品。
鹽按其質量,還要分幾類幾等,上述還是粗鹽。灶房一旁有「淋床」、「淋架」,是用木頭、竹子捆紮的多層柜子間,每層鋪設席子。把鹽花、硬鹽塊搗碎,鋪撒在席子上。
之前煎鹽前,不是另挑出一份備用的「淋鹵」嗎,現在派上用場了:由上到下,把淋鹵澆灑到淋架上,逐層浸過。淋鹵本身是趨近飽和的氯化鈉水溶液,所以澆灑之後,席子上的氯化鈉鹽塊絕大部分不會再溶解,而其中已經很少的氯化鎂等雜質鹽分卻會再度溶解。通過淋鹵這個程序,氯化鈉的純度進一步提高。經過以上數道工序之後,可供人安全食用的鹽就製取出來了。
在官員的監督下,還會從中拿出一部分成品,用一口稍小的鍋灶,重新完整重複這個工藝的全過程,稱為「重淋」,製取出少量純度更高的「雪花晶鹽」,作為特供品,讓權貴階層享用。在淋床下面,有一個收集液體的桶、盆之類的容器,把經過「淋鹵「之後,流下來的滷水都收集起來,最後和大灶鍋盤中剩下的殘鹵倒在一起,就是富含氯化鎂等其他鹽分的「苦鹵」。氯化鎂是黃褐色的,加之其中還有其他成分鹽,所以又叫「黃鹵」、「紅鹵」,留著賣給做豆腐的商販。
七、狐狸與獵人的千年鬥法
筆者講過製鹽的技術工業流程,他只是一些最基本的工序,其實在堆鹹土的流程中,還有諸如「曬灰種鹽(用灶中燒過的柴灰鋪撒在亭場中,海水浸濕,吸附鹽分)」等具體程序,就不都一一敘述了。最後說下鹽業在我國社會發展中產生的一些現象。
首先就是涉及到之前 @馬前卒 桑那個答案中的誤解:我國古代長期採用加熱煎鹽方式,主要是受加工技術的影響,而不是保守勢力抗拒改革。
比如說,在煎鹽過程中,需要灶戶合作,其中一些關鍵程序,特別看準時機火候,是需要經過熟悉操作之後,掌握的一門技術。對於灶戶中的這些相對高級技術工匠,這是他們憑此為生的獨門手藝,輕易不能泄露。如果改煎為曬,會導致以前一大批人的手藝無用武之地,影響他們的利益。所以他們肯定抗拒改革,這點,既有保守勢力作祟,也有不同技術流派不輕易轉型的影響因素。還有很重要的一點,是天氣。在海邊曬鹽,集中在日照時間長的高溫夏季,但是這個季節是雨季,而且東南沿海在夏季經常受到颱風影響,在那個沒有準確天氣預報的時代,颱風經過,風雨大作,鹽田盡毀,損失慘重。相比之下,在室內煎鹽就沒有這個風險。
筆者在文中已經多次說過了,在中國上千年歷史上,鹽業都採取受國家壟斷的專賣制度,鹽被抬升到了「戰略資源」的地位上。
但是正應了「風險越大,利潤越高」這句話,打你官府開始壟斷鹽業專賣,壯著膽子制售私鹽的私鹽販子也就同時出現了。隋朝末年瓦崗寨的程咬金,唐朝末年「待到秋來九月八,我花開後百花殺」的黃巢,元朝末年割據東南江浙的"吳王"張士誠,清末太平天國起義時首鼠兩端的「大頭妖」李昭壽……這些我國歷史上赫赫有名的「農民起義領袖」,他們可不是種地農民,全都是私鹽販子出身。筆者在前面講過煎鹽的過程,裡面有一個特徵:灶戶鹽民是作坊化生產,有循序漸進的工藝流程,需要大家分工協作,密切配合;內部按照資歷和掌握的手藝,自然形成高低有序、優劣有差的等級關係
這個特點非常重要,用用現在的話說,就是灶戶鹽民的內部,有高度明確的「團隊意識,和一盤散沙、只顧得自家一畝三分地的小農戶不一樣。當灶戶鹽民在官府的監督下,組織合法的生產活動,需要團隊配合;當他們組織不合法的生產活動,決定製售私鹽時,更需要抱團。
煎鹽程序複雜,單憑一個人很難完成;生產場面大,耗費物料多,也很難隱瞞。因此,當灶戶鹽民決定製售私鹽前,其內部都先統一思想,統一口徑,建立嚴密的攻守同盟,如何瞞騙官府、如何組織製鹽,如何隱藏、如何走私販售,最後又如何分配利益……都是標準的團伙作案。在其內部,就逐漸形成了一個以豪強狡詐灶戶挑頭的准黑社會性質反政府組織,既然大家決定干這票不守王法的事,那就同進同退,有福同享有難同當,誰要是敢報官當叛徒,殺他全家……當這個組織勢力還不強、私鹽生產規模還不大的時候,他盡量不招惹官府,多採取躲、藏、騙、哄的方式,與官府周旋;但是當他制售私鹽的規模擴張了,已經很難再隱瞞的時候,在巨大利益驅動下,桀驁不馴的私鹽販子們就敢公然組織武裝力量,直接與官府對抗,這就是鹽梟。中國近代史上、在上海、天津等地出現的黑社會組織,以黃金榮、杜月笙、張嘯林等人為代表的「青幫」,就是傳統社會下的鹽梟,與漕工幫會結合後,進入城市租界後形成的產物。這些內容,也是我眼下這部書里的主要內容之一。
好了,這個答案我寫完了,到此結束~
輕輕地來補充一下最高贊回答。
當時我看到滷水有毒我就懵了,嚇的我都不敢吃豆腐了。
而且對於MgCl?——
Mg離子是身體中可存在但不必要的元素,同時有胃藥成分(胃舒平)是Mg(OH)? ,同時Mg的相對原子質量是24,也不屬於重金屬(<56)。
Cl離子就更不可能了,胃裡這麼多。
但本著對知乎er的信任,我去詢問了一位科研老師。
(下面po圖,已得到授權)
。
當然高贊答主的回答很精彩,我只是小小地來補充一下~
部分答案已刪_(:зゝ∠)_我愛好和平
附:你可能感興趣的專欄高中化學課本內外 - 知乎專欄
這裡面有很多該大叔說過的話哦~
因為海水各種鹽類的混合溶液,直接全部蒸發就不能提純出氯化鈉了。各種鹽類的析出點是不一樣的,所以需要分步蒸發。
因為苦鹵不好吃
額(⊙o⊙)…
高二理科知識若水分完全蒸干會使各種鹽混在一起無法使用所以在蒸干到某一程度時必須要添加沉澱劑加以沉澱凈化而後析鹽這是粗鹽提純從海水中制粗鹽
大致是先曬,利用不同鹽溶解度及含量不同,使氯化鈉先析出較多將鹽取走後剩下的高濃度混合鹽溶液就是苦鹵了大概
至於結晶到什麼時候,這個要看指導,我也不清楚 。分離單一溶質的溶液,直接把溶劑蒸干就完事了;分離多溶質混合的溶液,則需要根據各溶質溶解曲線的不同,視情況採用「冷卻熱飽和溶液結晶法」和「蒸髮結晶法」,這裡對海水中食鹽氯化鈉的分離,用的就是後者。需要注意的是這個蒸髮結晶法並不意味著直接把溶劑全部蒸干,而是「蒸發部分溶劑以獲得相應部分溶質」的意思。好像是初中化學(自然科學)的內容?算是溫習了一下舊知識吧
利用各種沉澱劑把海水中的電解質分離,加以利用就醬
蒸發出來亂七八糟的東西咯,海水裡面又不止氯化鈉啊,苦鹵大多數是鎂
硫酸鎂直接食用會導致腹瀉
當然是出現大量結晶物,也就是氯化鈉晶體的時候,當然還要留一部分晶體作為晶種。苦鹵是副產物當然是在製鹽結束或者中途取出,沒有太多限制。
工業化生產的特點是批量生產,批量生產的特點是成品的品質高度均一,而成品品質高度均一的前提是加工技術高度均一,被加工品的品質高度均一。但是,第一,原材料一般是不夠均一的,第二,原材料一般都是極度複雜的混合物,第三,缺乏足夠的便宜而又足夠高效的技術直接將原料加工成成品。所以一般都是採取分步加工的方式。一邊通過每一步加工來增強原料的均一性;一邊在每一步都採取最經濟最快捷最高效的方式加工分級產品。這樣就形成了原材料-一級半成品-二級半成品-……-成品的鏈條。海水直接加工成鹽,在過去的技術條件下比較難以操控。所以會先加工苦鹵,然後進行精細加工。這樣每一步都比較高效。
其實吧製鹽是這樣滴,先把海水放到一個淺淺的池子里,然後讓海水沐浴陽光,待到鹽水飽和的時候往鹽水裡撒細細的氯化鈉,然後海水中的氯化鈉開始結晶,這一過程完成之後就把鹽撈出來洗凈晾乾就可以賣了。剩下的母液就是滷水(楊白勞就是喝這個自殺的)母液成分複雜有鉀、鈉鈣、鎂、鍶離子、硫酸根離子、氯、溴、碘離子等等,毒性強烈,能使蛋白質變性
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