一種用于烹飪電器的新型陶瓷內(nèi)膽研究與應用

呂全彬 林鎮(zhèn)城 吳紹鳳

（汕頭天際電器實業(yè)有限公司 汕頭 515021）

引言

中國陶瓷已有五千年文化，目前陶瓷應用至廚房電器已是遍布各地，逐步的被消費者的認知、認同，然而在市面上存在很多烹飪器具中的陶瓷在運輸過程中損壞和存放不規(guī)范導致?lián)p壞，具不完全統(tǒng)計，目前就市場反饋損壞率達到3 %左右，并在在烹飪過程中存在一定的破裂或滲水等安全隱。因此需要配合廚房電器烹飪而成的烹飪陶瓷是目前廚房電器領域中研究重點之一。烹飪陶瓷的特點，在于器具在烹飪過程中陶瓷所需要承受的來自溫度、鹽度、油漬等不可預估的混合物，作為此次重點研究對象，首先是要考慮陶瓷本身的含有成分和耐酸堿程度，從而達到不滲透、不吸臟、染色等效果。因此陶瓷烹飪?nèi)萜鞯膹姸取B水性、吸水率以及可靠性的研究的關鍵技術。

1 烹飪陶瓷的成型研究與實踐效果

1）采用含有土壤中帶有石英、長石、高嶺石形成的陶土，進行攪拌成型（見圖1），經(jīng)過水發(fā)酵后加入5 %的鋰輝石（根據(jù)烹飪陶瓷的特性來增加）柔和，形成固有的陶瓷胚。

圖1 烹飪陶瓷胚

2）為了更好的發(fā)揮陶瓷胚體的軟潤性，在成型烹飪器皿前，需經(jīng)過24 h 的密封放置（圖2）使其不受風燥的影響，保障胚體充分吸收鋰輝石的成分融合。

圖2 密封放置

3）然后將經(jīng)過密封后的陶瓷胚體進行，分段切割，形成具有規(guī)則的“圓”狀體，使用不用容積的模具進行深加工（圖3），形成具有符合國家相關標準的容器，風干24 h。再進行裝窯燒制（圖4），在（1 100 ～1 300）℃的高溫下燒制8 h，回爐4 h 形成陶瓷烹飪?nèi)萜鳌?/p>

圖3 陶胚深加工圖和成型的烹飪陶瓷容器

圖4 進爐燒結（1 100 ～1 300）℃

4）經(jīng)過燒結成型后的陶瓷烹飪?nèi)萜鳎▓D5）其表面帶有光澤、潤滑、細膩等表面效果。

圖5 成型陶瓷容器

5）在燒結技術上，目前在整個陶瓷行業(yè)內(nèi)基本采用燃氣窯進行燒結，而燒結的時間和溫度各有不同，（主要分為：高溫瓷、中溫瓷、低溫瓷），在時間上也同樣存在一定的差異，其廣泛采用燃氣窯燒結的目前在于節(jié)能環(huán)保，減少廢氣和煙霧帶來的環(huán)境污染。

2 針對不同成分方案對比分析

針對添加不同占比的鋰輝石原料，經(jīng)過燒結而成的陶瓷容器進行數(shù)據(jù)對比試驗。首先對試驗前設備及輔助設備儀器精度明確。如下：

2.1 試驗原料和設備

1）標準染色液（采用濃度為1 ∶10（墨汁配比水））；

2）烤箱：精度為±5 ℃；

3）煮水容器：容器水溫達到（95±3）℃；

4）電子稱：相對誤差不超過±0.1 %。

2.2 常規(guī)試驗研究

針對添加鋰輝石的陶瓷容器和未添加鋰輝石的陶瓷容器，按照國家相應的標準（采用：三層瓦楞紙+泡沫）進行60 CM 高度的跌落試驗，如圖6、圖7 所示。

圖6 未添加鋰輝石

圖7 添加5 %鋰輝石

從上述試驗的結果可以看出，在未添加鋰輝石的陶瓷容器在經(jīng)過跌落后基本成碎壯。而添加鋰輝石的陶瓷容器經(jīng)過跌落后完好無損，僅在外包裝箱上有些變形的狀況，但對陶瓷容器本身沒有任何的問題。

因此在后面的試驗中，本文將對添加鋰輝石的陶瓷容器進行逐一的試驗，確保添加鋰輝石的陶瓷容器能經(jīng)受各種不同的試驗。

未添加鋰輝石的陶瓷容器不再進行試驗。

2.3 抗熱震性試驗研究

烹飪陶瓷容器主要用于家用廚房中的各種以電能轉(zhuǎn)化為熱能的烹飪器具中，而烹飪器具在烹飪過程中容器所接收到的溫度在（90 ～110）℃之間，在消費者使用過程中難免會造成誤操作等行為，因此本文將針對烹飪陶瓷容器超過（90 ～110）℃之間的溫度值進行抗熱震性沖擊試驗。

烹飪陶瓷容器自規(guī)定溫度至20 ℃熱交換3 次。

將試樣放入已達到規(guī)定溫度的加熱設備內(nèi)（可控溫度±5 ℃），待溫度回升到規(guī)定溫度后，保溫30 min。試樣保溫結束后，取出樣品，樣品口沿與水面約成45 °，以最快的速度投入（20±2）℃的水中（從取出樣品到投入水中時間不得超過15 s，水面應高出試樣至少20 mm，水溫增加不應超過4℃） ，浸泡10 min，取出試樣用布揩干，一次試驗結束。然后進行第二次、第三次試驗結果，見圖8。

圖8 連續(xù)進行三次試驗結果

通過以上試驗結果看出，在經(jīng)過180 ℃、190 ℃、200 ℃、210 ℃高溫烘烤后得出的結果，180 ℃基本100 %合格。而190 ℃的不合格率占10 %，不符合本文研究的方向。剩余的200 ℃和210 ℃的不符合率占60 %和93 %，因此不再考慮接下來的試驗比對。

2.4 抗冷沖擊試驗研究

首先是模擬消費者的使用習慣，將烹飪陶瓷容器置入器具中，按一個常規(guī)功能進行正常烹飪，待烹飪時間達到后，在第一次轉(zhuǎn)入保溫時，迅速將烹飪?nèi)萜髦械氖澄锏沟?，? s 的時間內(nèi)，迅速放置在-5 ℃的冷水中，反復進行三次，見表1。

表1 抗冷沖擊試驗

經(jīng)過上述的試驗可以看出，烹飪陶瓷在正常使用用，即是消費者誤操作的情況下將烹飪?nèi)萜髟跊]有冷卻至室溫的情況下，將烹飪陶瓷放置冰水中，不會因為冷的反應造成破損。

2.5 烹飪陶瓷容器吸水率試驗研究

通過樣品的準備和對試驗方法的確認，參照QB/T5266-2018 標準中第6.10.2 章節(jié)中進行，測試結果如表2。

表2 吸水率測試結果 單位：%

2.6 滲水性

以同樣的方式參照QB/T 5266-2018 標準中第6.10.3章節(jié)中進行。擺放如圖9 所示。

圖9 滲水性排放

通過本試驗得出在吸水率（0.52 ～4.86）%之間的的烹飪陶瓷鍋，在經(jīng)過24 h 的靜放，不會因吸水率過大的原因?qū)е聺B水。

3 燉煮烹飪效果試驗研究

經(jīng)過上述對烹飪陶瓷容器的各種論證得出，經(jīng)過加工而成的烹飪陶瓷容器是能夠經(jīng)受各種試驗的，接下來將針對陶瓷容器在食品衛(wèi)生安全上的數(shù)據(jù)研究，見表3。

表3 食品衛(wèi)生指標

首先是將烹飪陶瓷容器放置在一個特定的器具內(nèi)，器具功率為600 W 進行煮沸2 h 水試驗，其目的是要得出經(jīng)過高溫的沸騰，是否有對烹飪陶瓷容器中的殘留有毒有害物質(zhì)溶出。

通過以上的理化指標試驗，總結出在經(jīng)過高溫煮的烹飪陶瓷容器，在食品安全上是符合相關的國家標準的。

接下來，本文再次用可食原料進行試驗，以鴨湯為舉證，評測用耐溫180 ℃的烹飪陶瓷容器進行烹飪4 h的燉煮所獲得的營養(yǎng)指標，見表4。

表4 烹飪燉煮營養(yǎng)指標 單位：100 mL/g

通過上述試驗驗證，使用其耐溫在180 ℃的烹飪陶瓷容器所獲得的營養(yǎng)指標具有一定的參考價值。

4 結論

本文以耐溫180 ℃陶瓷烹飪?nèi)萜鳛槔?，首先是從陶瓷容器的原材料到深加工，?jīng)過燒結成型，通過抗熱震性、吸水率、滲水性以及食品衛(wèi)生、烹飪營養(yǎng)等參數(shù)指標。通過以上過程，得出以下結論：

1）本文對烹飪陶瓷容器中所含有5 %的鋰輝石進行了大量的數(shù)據(jù)研究，在陶瓷廚房電器行業(yè)具有較高的實用性和應用價值。

2）本文提出通過抗熱震性的研究，達到一定的強度，具有先進性；通過吸水率的研究，可以滿足陶瓷容器不會在烹飪過程中有液體吸入容器內(nèi)，產(chǎn)生吸臟或異味等影響；通過滲水性的研究，可以使在使用過程中，不會因液體滲出導致器具的損壞和電氣安全隱患。

3）通過對烹飪陶瓷的原材料改善在各種條件下進行驗證，滿足市場需求及使用條件。

4）本文分析和論證的邏輯較為清晰，研究方法合理，研究結論具有對目前整個陶瓷應用廚房電器具有參考價值和借鑒。