Saumure

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Pompe à saumure qui était utilisée pour la production du sel

La saumure (du latin sal, sel, et muria, saumure^[1]) est une solution aqueuse d'un sel, généralement de chlorure de sodium (sel de cuisine) NaCl, saturée^[2] ou de forte concentration.

Concentration

Une saumure est une solution de chlorure de sodium dans l'eau, à une concentration supérieure à celle de l'eau de mer. Celle-ci contient environ 0,35 % de chlorure de sodium NaCl, en masse, bien que cette proportion dépende du lieu.

Concentration massique d'une saumure de chlorure de sodium, en fonction du pourcentage massique de sel dissous.

La concentration d'une solution saturée de chlorure de sodium dépend de la température. À 0 °C (273,15 K), une solution saturée a un pourcentage massique en sel de 35,70 % . À 100 °C (373,15 K), son pourcentage massique est 39,12 %^[4]

Densité d'une saumure de chlorure de sodium, en fonction du pourcentage massique de sel

La densité de la saumure est une fonction linéaire du pourcentage massique en sel :

où le pourcentage massique t est exprimée en %. On peut donc déterminer la concentration d'une saumure à l'aide d'un densimètre ^[5].

La détermination de la concentration en sel d'une saumure peut se faire également par titrage des ions chlorure Cl^-. La méthode classique consiste à réaliser une dosage par précipitation avec les ions argent (I) Ag⁺, en utilisant les ions thiocyanate SCN^- comme indicateurs de fin de réaction^[6] (méthode de Charpentier-Volhard).

Origine

Saumure naturelle

Lac salé dans la vallée du Panch, massif du Wakhan (Afghanistan).

La saumure se forme naturellement sur les côtes, dans des lagunes, des rivières ou des lacs salés, ou des flaques isolées de la mer, par évaporation de l’eau sous l’action du soleil et du vent. Elle se forme également par lessivage de bancs de sel gemme, lors de l'infiltration d’eau douce à travers des couches perméables du sol.

Parmi les saumures naturelles les plus connues, on peut citer celles de la Mer morte (dont la salinité est dix fois supérieure à la salinité moyenne des océans) ou du Grand Lac Salé (Utah, États-Unis). La mer Morte est un lac dont le bassin est fermé et est alimenté par des sources souterraines et les eaux fluviales du Jourdain.

Les saumures originaires des lacs salés contiennent essentiellement des anions chlorure Cl^-, carbonate CO₃^2- et sulfate SO₄^2-. La concentration de chacun d'entre eux varie selon le lieu, mais aussi en fonction des conditions météorologiques et fluctue au cours du temps. Les saumures sont également le siège de réactions chimiques, qui modifient en permanence leur composition. Les anions sont associés, pour l'essentiel, à des cations sodium Na⁺, potassium K⁺, magnésium Mg²⁺ et calcium Ca²⁺. On trouve également, l plus souvent à l'état de traces, des hydrocarbures, des oligo-éléments : brome Br, phosphore P, arsenic As, zinc Zn, cuivre Cu, plomb Pb, nickel Ni, argent Ag, de l'acide siliceux, des phénols, des acides humiques, des vitamines, des hormones, des stimulants biogènes, des acides aminés, des acides gras et des polysaccharides.

Saumure artificielle

Fabrication d'une saumure par dissolution de chlorure de sodium dans l'eau

La saumure est généralement fabriquée pour des usages spécifiques, principalement pour la conservation des aliments, le déneigement ou le transfert de chaleur dans des installations frigorifiques.

Les saumures sont aussi des sous-produits de l'industrie du dessalement de l'eau. Elles sont rejetées en mer ou injectées dans le sol.

Saumure minière

Pour extraire et transporter aisément le sel des montagnes, celui-ci est dissout dans l'eau. La technique primitive, encore utilisée actuellement dans quelques cas isolés, consistait à créer des chambres de lessivage (espaces de 2 à 3 m de haut) dans le sous-sol et à les remplir d'eau. Le sel passe alors lentement en solution dans l'eau. Lorsque la saturation est atteinte (pour une teneur en sel d'environ 26 %), la saumure est pompée.

Maintenant, la saumure est obtenue en utilisant des sondes de forage. Pour cela, on procède au forage d'un puits profond dans le gisement de sel. Deux tubes concentriques sont alors insérés dans celui-ci. Dans une première phase, de l'eau douce est envoyée par le tuyau central, celui qui plonge le plus profondément. La saumure qui en résulte est alors repoussée vers la surface, par l'intermédiaire du tube extérieur (saumuration directe).

En cours d'exploitation, le sens d'écoulement du flux est inversé (saumuration indirecte). À ce moment-là, l'eau douce descend dans la cavité par l'espace annulaire entre les tubes, se sature lentement de sel en cours de route et ressort sous forme de saumure par le tube central dont l'orifice est placé le plus profondément. Pour consolider le toit de la cavité résultante, un fluide protecteur (blanket) est apporté par la canalisation externe. Grâce à sa densité particulière, il surnage sur l'eau et empêche la dissolution de la partie supérieur de la cavité.

Les cavités créées par la saumuration utilisant des sondes de forage ont souvent des dimensions considérables (diamètre jusqu'à 80 m, hauteur jusqu'à 500 m, volume dépassant souvent le million de mètres cubes). Actuellement, elles sont souvent utilisées, à cause de leur épaisseur, comme stockages souterrains pour le gaz naturel et le pétrole. Dans le cas du pétrole, la saumure est utilisée comme liquide de compensation. La récupération du pétrole se fait par injection de saumure. En France, les réserves de produits pétroliers stratégiques de l'État sont stockées dans les cavités de Géostock, à Manosque. La saumure produite, auparavant rejetée dans les étangs de L'Engrenier et Lavalduc à Fos et utilisée par les Salins du Midi pour la fabrication du sel de salage des routes, doit être, à partir de 2013, rejetée dans le golfe de Fos, face au Fort de Bouc^[7].

Utilisations

Production du sel de cuisine

Les saumures sont utilisées depuis longtemps pour la production du sel de cuisine, dans les salines, les marais salants, les mines de sel ou à partir de l'eau de mer. Par évaporation au soleil ou par distillation, on récupère le sel de cuisine.

La saline de Bad Reichenhall, en usage depuis l'époque romaine, a été, jusqu'au Haut Moyen Âge, le site le plus important d'Allemagne pour la production de saumure. Dans les descriptions touristiques, la conduite de saumure Reichenhall-Traunstein est souvent décrite comme « le plus vieux pipe-line du monde ». En 1607, une saline existait à l'Ebensee, dans le Salzkammergut.

Conservation des aliments

La saumure est utilisée dans l'industrie alimentaire. En diminuant le taux d'humidité, la saumure empêche la prolifération de la majorité des micro-organismes, notamment des bactéries. Les bactéries ne supportent, généralement, pas des pourcentages massiques en sel supérieures à 12 %. Certaines bactéries grampositives résistent à des concentrations plus élevées. C'est le cas de Brevibakterium linens, des microcoques et, surtout, de Staphylococcus aureus, dont la croissance est encore possible à des pourcentages massiques en sel s’élevant à 17 - 18 %. Certains moisissures et levures sont encore plus tolérants, comme Debaryomyces hansenii^[8]. Au-dessus de 21 % de NaCl, ne survivent que peu de microorganismes halotolérants, qui ne présentent aucun danger. Les germes gramnégatifs (par exemple E. coli) sont rarement détectés dans les échantillons de bain de sel. Les listérias peuvent aussi survivre plusieurs jours dans la saumure^[9].

Il semble que l’humidité du climat intervenait dans le choix du salage à sec ou en saumure^[10]. La saumure qui entoure les cellules a une plus forte concentration en sel que le liquide situé à l'intérieur des cellules, mais le liquide cellulaire a une plus forte concentration en autres substances dissoutes. Cela conduit les ions du sel (sodium et chlorure) à pénétrer dans la cellule par diffusion, tandis que l'augmentation de la salinité du fluide cellulaire entraîne de la cellule à absorber l'eau de la saumure par osmose. Le sel de cuisine qui a pénétré dans la cellule dénature les protéines^[11].

Ce système de conservation des aliments est très ancien et, avant l'invention de systèmes modernes de conservation, le sel était un produit stratégique. Les Romains avaient construit une voie consulaire, la Via Salaria, afin d'assurer l'approvisionnement de Rome en sel de la mer Adriatique. Le salage et le saumurage sont maintenant (21^e siècle) moins utilisés, à cause de l'avènement de l'électricité, permettant la congélation, et de réseaux de distribution rapide, qui diminuent la nécessité de conserver longtemps les aliments. Il a l'inconvénient de ne pas conserver tous les nutriments.

Le saumurage est utilisé concurremment avec d'autres méthodes de conservation : réfrigération, séchage, conserves...

Le sel permet aussi de modifier le goût.

Salage à sec

Pompe à saumure de 1848 - Bad Kissingen (Allemagne)

La saumure est le liquide qui se forme spontanément pendant le salage à sec d’un aliment, par dissolution du sel dans l'eau extraite du liquide cellulaire des tissus. La durée de salage et la concentration de la saumure dépendent des aliments.

Saumurage

Aliments en saumure

La saumure est le bain d’eau plus ou moins fortement salée dans laquelle on plonge l’aliment. Elle peut provenir de sources naturellement salées, comme celles de Luminiş ou de Mărgineni, en Roumanie, que les habitants utilisent encore un peu au XXI^e siècle. En fonction de la salinité de l’eau et du type de saumurage à effectuer, on peut y ajouter du sel acheté dans le commerce. Traditionnellement, on évalue le degré de salinité par un moyen déjà en usage chez les anciens Romains : l’œuf frais qui, jeté dans la saumure, surnage et indique ainsi que la concentration est bonne pour la conservation de la viande (langue, jambon, noix de veau^[12]), du fromage ou du poisson^[13],[14].

Lorsque la saumure est prête, on y immerge totalement l’aliment et on le laisse s’imprégner. Certains l’y laissent en permanence, d’autres le retirent au bout de quelques semaines pour le pendre et le sécher. La durée normale est de l'ordre de un mois à un mois et demi, mais peut atteindre quatre à huit mois dans le cas des olives^[5].

Saumurage des poissons

Nuoc-mam

La saumure est utilisée, par exemple, pour conserver les poissons (morues, anchois^[12] et harengs), qui, sans cela, pourrissent rapidement. Pour saumurer le hareng, les proportions utilisées sont de un verre et demi de sel et un demi verre de sucre pour un litre d'eau. Au Viêt Nam, la saumure ayant servi à traiter les anchois est recueillie au bout de trois mois, mélangée avec du sel de cuisine pendant trois autres mois et commercialisée comme assaisonnement : c'est le nuoc-mam. En Thaïlande, elle porte le nom de nam pla^[15].

Saumurage des fromages

La saumure est utilisée également pour laver des fromages (exemple : le tamié, la feta, le maroilles^[16] ou le halloumi) ou en macération, comme dans le cas du beyaz peynir^[17] en Turquie. La saumure favorise la formation de la croûte^[18]. Lors du saumurage, la diffusion de l'eau du fromage vers l'extérieur est plus rapide que celle des ions sodium Na⁺ et chlorure Cl^-, ce qui entraîne une concentration du sel dans la croûte. Les échanges entre le fromage et la saumure sont favorisés par l'agitation de la solution.

Le saumurage s'effectue entre 10 et 15 °C pour les fromages à pâte dure et mi-dure, un peu plus pour les fromages à pâte molle et à pâte filée. Le contrôle du pH de la saumure est aussi un paramètre important. Au-dessus de 5,4, il se forme une croûte sèche, ayant tendance à transpirer. En dessous de 4,6, le passage en solution des ions calcium Ca²⁺ empêche la croûte de sécher. Pour éviter le ramollissement de la croûte, on ajoute des ions calcium (en général sous la forme de chlorure de calcium CaCl₂) dans la saumure. La masse ajoutée est de l'ordre de 150 g de chlorure de calcium (CaCl₂) par 100 kg de saumure (ce qui correspond à environ 50 g de Ca²⁺ par 100 kg). Lors du saumurage de l'emmental, le pH est maintenu entre 5,15 et 5,25. Le contrôle du pH s'effectue par acidification avec de l'acide chlorhydrique, de l'acide éthanoïque (acide acétique) ou de l'acide lactique, ou par alcalinisation par de l'hydroxyde de sodium (soude caustique)^[9].

La durée du saumurage varie entre quelques heures pour un fromage à pâte molle et trois jours pour un fromage à pâte dure^[19].

Saumurage de la viande

Le bœuf ou le porc peuvent également être conservés dans la saumure (c'est ainsi que sont préparés le petit salé^[20], avec le porc, et le pastrami^[21], avec le bœuf).

Dans l'industrie agro-alimentaire, la saumure contient environ 18 % de sel (chlorure de sodium et nitrate de potassium), 2 à 3 % de saccharose et des polyphosphates de sodium. La transformation du nitrate en nitrite est à l'origine de la couleur des jambons. La saumure est souvent utilisée en charcuterie sous forme d'injections, soit dans les muscles, soit dans les veines, préalablement à l'immersion. Pour les jambons cuits, on utilise une saumure fraîche ensemencée de souches sélectionnées. Les saumures de poissons ne contiennent ni nitrates ni polyphosphates^[12].

Dans les pays anglo-saxons, on plonge les poulets dans la saumure durant un jour avant de les fumer. De même, les crevettes sont trempées dans la saumure après décongélation, dans les restaurants, afin de leur rendre leur goût. La saumure peut également être additionnée d'aromates (ail, aneth, graines de moutarde, baies de genièvre, thym, coriandre, piment, laurier^[12]...), de vinaigre, de salpêtre^[12] KNO₃ ou de sucre.

Autres aliments

Le traitement et la conservation des olives fait intervenir des saumures où le pourcentage massique en sel varie de 8 % à 10 %^[5]. On ajoute parfois des herbes aromatiques et d'autres condiments. On utilise également la saumure pour les légumes^[22], le poivre, les oeufs, les cornichons, les feuilles de vigne farcies, les câpres, les citrons, la choucroute^[12] et les champignons.

La présence d'impuretés dans le sel employé pour la fabrication de la saumure peut avoir des effets sur le goût (amertume des sels de magnésium) ou sur la couleur (les ions du cuivre et du fer provoquent le jaunissement des légumes verts et la formation de composés bruns avec les tanins).

Congélation

Pompe à saumure de 1848 - Bad Kissingen (Allemagne)

La saumure est utilisée pour la congélation des viandes et des poissons. La saumure est alors refoidie à - 35 °C et l'aliment y est plongé. Le dioxygène en est alors exclu, ce qui empêche la prolifération des salmonelles. Pour un pourcentage massique de 23,3 %^[23] en chlorure de sodium NaCl, le point de fusion est de - 21 °C (252,15 K)^[24]. Cette solution correspond à un eutectique eau-chlorure de sodium.

Les thoniers senneurs utilisent de la saumure réfrigérée dans laquelle ils plongent le thon capturé pour abaisser sa température aux alentours de - 15 °C^[25].

La saumure est également utilisée pour la congélation des glaces alimentaires^[26].

Déneigement

Dans le domaine routier, la saumure est utilisée pour faire fondre la glace ou la neige compactée.

Fluide calo-porteur

Température de congélation d'une saumure de chlorure de sodium, en fonction du pourcentage massique de sel dissous.

Dans l'industrie, de nombreux procédés doivent être refroidis. Un fluide est utilisé pour le transport de la chaleur. Si la température finale désirée est supérieure à 20 °C, l'eau des rivières est utilisée pour la réfrigération. Toutefois, pour des températures inférieures à 0 °C, l'eau n'est plus envisageable. On utilise alors une saumure, en se basant sur l'abaissement cryoscopique du point de fusion. La saumure utilisée dans ce cas est le plus souvent d'une solution aqueuse de chlorure de calcium CaCl₂. À un pourcentage massique d'environ 30 %, ce type de solution a un point de fusion de - 55 °C^[27], et de - 40 °C (233,15 K) pour un pourcentage massique de 23,3 %^[28]. Les saumures permettent de travailler à des températures relativement basses, pour un coût raisonnable.

La saumure est employée dans les pompes à chaleur et les chauffe-eau solaires^[29].

Médecine

En médecine, on appelle saumure des solutions de sel de cuisine contenant entre 1,5 % et 6 % de sel. L'efficacité thérapeutique de l'application de saumure pour le traitement de certaines affections de la peau est reconnue, mais, pour d'autres indications, l'efficacité de son utilisation est mise en doute^{[réf. nécessaire]}. On trouve des cures où la saumure est employée en boisson, en rinçages, en bains, en frictions, en enveloppements ou en inhalations.

La saumure est souvent préconisée par les destinations de cure sous forme de bains, pour le traitement des maladies de peau, des allergies, des rhumes, des indigestions, des troubles métaboliques, des maladies de la vessie et des reins, des « troubles nerveux », de manque de concentration et des troubles du sommeil.

Les succès vantés par les partisans de l'utilisation de la saumure dans le traitement du cancer, des dysménorrhée, des troubles oculaires ou de l'exposition aux métaux lourds n'ont pas été scientifiquement établis. Les prescripteurs sérieux ont tendance à mettre l'accent sur l'effet du plaisir, de la détente et du divertissement, dans un contexte global de bains de mer, à limiter fortement les indications et à mentionner les contre-indications. Parmi celles-ci, on peut indiquer la soif, l'irritation de la peau, des démangeaisons, un effet diurétique...

La seule galerie de cure saline d'Europe occidentale se trouve dans la mine de sel de Berchtesgaden (Allemagne). La durée quotidienne des séances est de l'ordre de deux heures^[30].

Les cures de saumure sont souvent associées à des bains de boue (fangothérapie). Les stations sont placées sur des estuaires profonds ou des lacs. En Russie, elles sont nombreuses sur les rives de la mer Noire et de la mer d'Azov, dans les régions steppiques du Kurgan et les régions d'Orenbourg et de Krasnoïarsk, ainsi que dans l'Altaï^[31].

La saumure est employée en gargarismes, dans le cas de maux de gorge. Elle calme l'inflammation durant quelques heures. En Ukraine, elle est vendue en pharmacie, pour le traitement des affections de l'estomac et du foie.

Électrolyse

La saumure peut être électrolysée. Cette réaction produit du dichlore Cl₂ et du dihydrogène H₂. Le dichlore est le produit principal recherché dans cette électrolyse. Environ 4 % de la production mondiale de dihydrogène provient d'électrolyses, majoritairement de celle de la saumure.

2 Cl^-_(aq) + 2 H₂O_(l) → 2 HO^-_(aq) + H_2(g) + Cl_2(g).

Le lithium Li est aussi produit par électrolyse de saumures naturelles contenant des sels de ce métal.

Piles

En 1800, Alessandro Volta utilise la saumure comme électrolyte de sa pile, entre les électrodes de cuivre et de zinc.

Industrie pétrolière

Un mélange de saumure et d'éthane-1,2-diol (éthylèneglycol, MEG) est injecté dans les tubes, dans les forage pétroliers et gaziers offshore, avant leur mise en service, afin d'éviter la formation d'hydrates.

Autres utilisations

Les saumures sont utilisées dans les adoucisseurs d'eau, avec des résines échangeuses d'ions^[32].

En chimie organique, on lave les bruts réactionnels avec une saumure. La saumure a une densité supérieure à celle de l'eau pure, ce qui facilite la décantation lors d'une extraction, dans le cas où la phase organique est moins dense que l'eau (solution dans l'éther diéthylique ou toluène). Cela ne peut s'appliquer avec une phase organique en solution dans le dichlorométhane ou le chloroforme, plus denses que l'eau^[33].

Toxicité

La saumure peut être toxique pour certains animaux.

Corrosion en présence de saumure

La saumure favorise la corrosion. Les matériaux en contact avec cette dernière doivent y résister. Le métal le plus résistant est le nickel. Les alliages utilisés sont l'acier inoxydable AISI 316, le monel et l'inconel. Le polychlorure de vinyle (PVC) et les matières plastiques en général ont une bonne résistance.

La saumure utilisée pour déneiger les routes facilite la corrosion des carrosseries d'automobiles. Celles-ci nécessitent alors un traitement anti-corrosion.

Autres saumures

On réalise également des saumures avec le dichromate de potassium.

Notes

Voir aussi

• Antigel
• Conservation des aliments
• Conservation de la viande
• Eau de mer
• Lac de saumure
• Solution physiologique

Références

• (fr) A. Mansour, C. Alais, « Etude du salage et de l'affinage du fromage en saumure. III. - Aspect bactériologique », dans Lait, vol. 53, n^o 523-524, 1973, p. 137 à 145.
• (fr) E. Jakob, R. Amrein, H. Winkler, « Influence de la saumure sur la qualité du fromage », dans ALP forum, n^o 24, 2005, p. 1 à 16.
• (fr) F. Bourque, B. Myrand, Traitement des collecteurs de moules à la saumure pour contrer la prédation par les étoiles de mer, Rapport de R-D n^o 160, éditions MAPAQ, DIT, 2007, 20 pages, (ISBN 978-2-550-51695-8) et (ISBN 978-2-550-51696-5).
• (de) V. Oehen, P. Schilling, W. Kessler, « Die Pflege des Salzbades verdient auch in der Hartkäserei vermehrte Beachtung », dans Schweiz. Milchzeitung, vol. 97, n^o 20, p. 164, 1971.
• (de) O. Flüeler, Das Salzen beim Käse, FAM Liebefeld, 1979.
• (de) H. Asperger, H. Heistinger, « Zur Bedeutung des Salzbades für das Vorkommen von Listerien », dans Deutsche Milchwirtschaft, n^o 49, p. 108 à 111, 1998.
• (de) J. Kammerlehner, Käsetechnologie, éditions Freisinger Künstlerpresse, Freising (Allemagne), 2003.
• (de) Hendel, Ferreira, Wasser und Salz, 240 p.
• (de) Hilfstabellen für das chemische Laboratorium, éditions E. Merck AG, Darmstadt (Allemagne).
• (en) R. C. Weast, Handbook of Chemistry and Physics, éditions CRC Press Inc., 58^e édition, Cleveland, 1977.
• (en) P. F. Fox, P. L. H. McSweeney, T. M. Cogan, T. P. Guinee, Cheese – Chemistry, Physics and Microbiology, volume 1.
• (lt) V. Juodkazis, Enciklopedinis hidrogeologijos terminų žodynas = Glossary of hydrogeology : lietuvių–anglų–vokiečių–rusų kalbų, Lietuvos geologijos tarnyba, Vilnius, 2003.
• (uk) V. S. Biletsky, Мала гірнича енциклопедія, Donetsk, 2004, (ISBN 966-7804-14-3).

Liens externes

• (fr) Composition de diverses saumures culinaires
• (fr) Préparation des olives en saumure
• (fr) Saumurage du poisson
• (fr) Saumurage du porc
• (el) Recette de keftedes à la saumure
• (en) Saumurage des aliments
• (en) Saumurage de la viande
• (en) Saumurage des aliments
• (en) Saumurage des aliments
• (en) Electrolyse de la saumure

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