CN111334834A - 一种亲油不粘炊具的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种亲油不粘炊具的制作方法，属于炊具技术领域。它解决了现有的不粘锅生产或者使用过程中产生对人体有害的致癌物的问题。本亲油不粘炊具的制作方法，包括以下步骤：a、准备炊具：准备成型的炊具本体；b、硬质阳极氧化处理：对炊具本体表面进行硬质阳极氧化处理，以形成硬质阳极氧化膜；c、灼烧：对炊具本体上的硬质阳极氧化膜采用燃烧温度至少为1200℃以上的火焰进行灼烧处理；d、覆油层：使炊具本体保持在设定高温状态下，在经过灼烧处理的硬质阳极氧化膜表面覆盖食用油；e、冷却：将炊具本体冷却至室温。本亲油不粘炊具的制作方法具有安全性好的优点。

Description

一种亲油不粘炊具的制作方法

技术领域

本发明属于炊具技术领域，涉及一种亲油不粘炊具的制作方法，尤其涉及一种具有微纳米结构的亲油不粘炊具的制作方法。

背景技术

现有的不粘炊具往往是在炊具的内表面增设一层不粘涂层来保证其不粘性，根据其有无有机涂层可分为两类，一是内表面具有以聚四氟乙烯(PTFE)为代表的涂层的不粘炊具，二是不含有有机涂层的各式炊具。

具有聚四氟乙烯(PTFE)的不粘锅表面具有很低的表面张力，所以具有优良的不粘性。但是，不粘锅在生产过程中的烧结温度是400-450℃，其中的有机助剂会转化为强致癌性的多环芳烃(PAHs)，其大部分被排入空气中，成为有害尘埃颗粒物，另有少量的多环芳烃(PAHs)夹杂在涂层中，跟随食物进入人体中。且不粘锅的聚四氟乙烯(PTFE)面层是通过底层的聚酰胺酰亚胺(PAI)与金属炊具结合在一起的，而聚酰胺酰亚胺(PAI)在高温烹饪的条件下会少量分解出强致癌物——初级芳香胺(PAA)，存在安全隐患。

而非有机涂层类的炊具，其表面张力往往大于50dyn/cm，并不具有不粘性，烹饪的时候容易出现粘锅。使用前，往往需要对其进行开锅，就是在铁锅表面形成一层碳化层，该碳化层具有一定的孔隙，且表面具有一定的亲油性，具有一定的不粘性。但是，在油脂碳化的步骤中，碳水化合物或油脂的脂肪链→芳香化→多环化→无定形碳，多环化的时候会有多环芳烃(PAHs)产生，同样会对人体安全造成威胁。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种一种亲油不粘炊具的制作方法，解决了如何避免不粘锅在生产或使用过程中产生对人体有害的致癌物的问题。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种亲油不粘炊具的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

a、准备炊具：准备成型的炊具本体；

b、硬质阳极氧化处理：对炊具本体表面进行硬质阳极氧化处理，以形成硬质阳极氧化膜；

c、灼烧：对炊具本体上的硬质阳极氧化膜采用燃烧温度至少为1200℃以上的火焰进行灼烧处理；

d、覆油层：使炊具本体保持在设定高温状态下，在经过灼烧处理的硬质阳极氧化膜表面覆盖食用油；

e、冷却：将炊具本体冷却至室温。

本亲油不粘炊具的制作方法可应用于各种成型的炊具，例如锅、烤盘等等。在此制作过程中，对炊具本体进行硬质阳极氧化处理之后，形成的硬质阳极氧化膜上具有丰富的氧化膜孔隙，该孔隙直径是10～20纳米，深度接近于氧化膜的厚度。然而，在通常条件下，氧化膜孔隙的尺寸太小，而食用油的粘度很高，难于进入氧化膜孔隙中。例如在20℃的条件下，植物油的粘度是100～200厘泊，而水的粘度是1厘泊，相对来说，水更容易进入氧化膜孔隙中，而食用油则无法进入。且硬质阳极氧化处理以后，硬质阳极氧化膜的孔隙会具有自封闭的倾向，直至慢慢消失。

本亲油不粘炊具的制作方法采用1200摄氏度以上的火焰对硬质阳极氧化膜进行灼烧处理，使得氧化膜脱水，提高其硬度，并使其多孔层稳定存在，不会消失，以便于后续覆油的稳定性和有效性。

之后，使炊具本体保持在设定的高温状态下，因为高温，氧化膜孔隙中的空气和水分被排出。根据气体的温度-体积定律，此时约有一半的空气从氧化膜孔隙中排出，使孔隙中留出可供食用油进入的空间。同时，高温下食用油的粘度很低，甚至低于1厘泊，非常适合流动，可覆盖整个氧化膜表面。随着步骤e的冷却过程，炊具本体的温度缓慢下降，氧化膜表面因为覆盖着一层食用油，阻止了外界的空气进入，其孔隙中形成的真空负压，将引导食用油进入氧化膜的孔隙中形成储油层。该储油层形成后可在烹饪时，通过范德华力与另外加入炊具本体的食用油亲和，在炊具表面形成作为亲油层的油膜，提高了亲油性，并保证其不粘的效果。此外，当使用具有储油层的炊具进行煎炸烹饪时，因储油层内的食用油与另外加入炊具内并形成亲油层的食用油亲和，在烹调的过程中，储油层内的食用油会与炊具表面形成的亲油层之间进行油液交换，因两者均为食用油，在进行交换后，不会对烹饪的食物造成影响，也能避免储油层中的食用油长期储存而变质的情况发生，更能保证储油层中的油液量，保证炊具本体的不粘性。由此，因炊具本体中储油层内的油液在实际烹饪过程中会出现与烹饪时加入炊具内的液体作少量交换的情况，本制作方法主要针对炒锅、煎锅、烤盘等用油量大用水量少的炊具的制作，不适用于煮锅和炖锅等。而煎炒后，即便有少量食材中的水与储油层中的油液作了交换，因用户再次使用炊具的习惯是先热锅，则在热锅的过程中，会将储油层中的水份蒸发，之后再在炊具中加入食用油，仍可由食用油对储油层中的油液进行补充，避免了储油层中的油液完全渗出而影响炊具不粘性的问题。

在生产和使用过程中，本制作方法仅涉及到硬质阳极氧化处理，高温灼烧以及覆盖食用油，在生产过程中，不会产生致癌物，且在使用过程中，其储油层内的食用油与日常煎炸等烹饪过程中添加的食用油状态相同，不会另外产生致癌物，既环保，又能有效避免对人体的伤害，提高使用安全性。

在上述的一种亲油不粘炊具的制作方法中，所述步骤c中，采用集束火焰对硬质阳极氧化膜进行灼烧。采用集束火焰灼烧可避免炊具本体表面硬质阳极氧化膜中的分子间水与空气中的水结合导致孔隙消失的情况发生，使得炊具上各处的硬质阳极氧化膜孔隙中均有食用油进入，保证不粘性。即便堵塞现象已经发生，也可以通过灼烧回复氧化膜孔隙通常。

堵塞反应：Al₂O₃·H₂O+2H₂O→2Al(OH)₃

恢复反应：2Al(OH)₃→Al₂O₃+3H₂O

在上述的一种亲油不粘炊具的制作方法中，所述步骤c中，灼烧的时间为每平方分米表面用火焰灼烧4～9秒。对硬质阳极氧化膜进行短时间的快速灼烧，既要保证灼烧处理过程中硬质阳极氧化膜脱水，使多孔层稳定存在，又要避免因温度较高而烧熔破坏炊具本体，具体灼烧时，以炊具本体需要进行灼烧的表面积数值乘以单位灼烧时间来获得炊具本体整体需要灼烧的时间，例如，单位时间灼烧4秒，表面积数值为10平方分米，则炊具本体的总灼烧时间为40秒。

在上述的一种亲油不粘炊具的制作方法中，所述在步骤a和步骤b之间，对炊具本体的表面进行机械处理，使炊具本体表面粗糙度小于2微米。机械处理后形成的粗糙度可保证最终成品表面形成亲油层的厚度，进而保证炊具的不粘性，而过高的粗糙度会导致炊具使用后容易残留污垢，不易清洗。

在上述的一种亲油不粘炊具的制作方法中，所述步骤a和b之间，采用化学腐蚀的方式腐蚀所述炊具本体的表面。通过化学腐蚀的方式形成亚微米级的粗糙度，增大比表面积，可以在烹饪时促进亲油层的形成。

在上述的一种亲油不粘炊具的制作方法中，所述步骤d中，所述的设定的高温状态的温度为250～500℃。250～500℃的温度是适合的，太低的温度使得硬质阳极氧化膜的孔隙内排出的空气有限，而食用油的粘度也会比较高，进入氧化膜孔隙的油液偏少，造成炊具表面亲油性偏小，影响炊具的不粘性，如果采用过高的温度，食用油的蒸发量太大，且有碳化的可能，存在安全隐患。

与现有技术相比，本亲油不粘炊具的制作方法具有以下优点：

1、本制作方法在制作不粘炊具的过程中，仅包括硬质阳极氧化处理、短时间的快速高温灼烧以及覆盖食用油的步骤，在生产过程中不会产生并排出致癌物，既环保，又能保证使用的安全性。

2、对硬质阳极氧化膜进行高温灼烧后，可提高其硬度，进而提高炊具的使用寿命。

3、在硬质阳极氧化膜孔隙中储存食用油后，原先易于进入的水分子，将很难进入氧化膜孔隙，溶于水中的酱料，也不会对氧化膜沾污，使得炊具本体不会染色。

附图说明

图1是本亲油不粘炊具的制作方法的流程图。

图2是炊具本体的剖视结构示意图。

图3是硬质阳极氧化膜孔隙中空气排出的结构示意图。

图4是高温状态下硬质阳极氧化膜表面覆盖油层的局部放大图图。

图5是油液进入硬质阳极氧化膜孔隙中的局部放大图图。

图6是清理残余油液后的局部放大图图。

图中，1、炊具本体；2、硬质阳极氧化膜；3、孔隙；4、食用油。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

如图1和图2所示，本亲油不粘炊具的制作方法针对铝合金炊具进行加工，以形成具有良好亲油性和不粘性的炊具，具体包括以下步骤：

a、准备炊具：准备成型的炊具本体1；

可通过拉深、旋压、铸造等工艺加工出成型的铝合金炊具本体1，其中，拉深和旋压等加工方式选用的铝合金是3XXX系列铝锰合金，如3003、3103A、3004等。铸造等方式必须选用硅元素含量(Si)＜8％的铸造铝合金，且铸造成型的炊具内表面必须进行车削处理以去除铸造过程形成的氧化皮。此外，也可不自行制造而直接在市场上购买获得。

a1、对炊具本体1的表面进行机械处理，使炊具本体1表面粗糙度小于2微米。

机械处理具体可为纱布或百洁布对炊具本体1内表面进行细砂光，或者以喷砂的方式形成细砂面，该机械处理后形成的粗糙度可保证最终成品表面形成亲油层的厚度，进而保证炊具的不粘性。

油膜的厚度可以通过表面粗糙度控制，粗糙度以0.3～2.0微米为佳。高过2.0微米的粗糙度炊具清洗变的困难，而0.3微米以下的粗糙度话，亲油层形成的油膜厚度偏小，不粘性不佳。

a2、采用化学腐蚀的方式腐蚀炊具本体1的表面。

现有的化学腐蚀方式均可，举一例进行说明：

通过化学腐蚀的方式可在炊具本体1的表面形成亚微米级的粗糙度，增大比表面积，可以在烹饪时进一步促进亲油层的形成。

b、硬质阳极氧化处理：对炊具本体1表面进行硬质阳极氧化处理，以形成硬质阳极氧化膜2；

硬质阳极氧化处理是较为成熟的处理工艺，本实施例选用的是硫酸体系的硬质阳极氧化处理，使得氧化膜厚度在25微米以上。该硬质阳极氧化工艺如下：

一般来说，硫酸体系的硬质阳极氧化膜2由γ-Al₂O₃，Al₂O₃·H₂O，Al₂(SO₄)₃·xH₂O组成，硬度较高，耐磨性好。硬质阳极氧化膜2具有丰富的氧化膜孔隙3，该孔隙3直径是10～20纳米，深度接近于氧化膜厚度。然而，在通常条件下，氧化膜孔隙3的尺寸太小，而食用油4的粘度很高，难于进入氧化膜孔隙3中。例如在20℃的条件下，植物油的粘度是100～200厘泊，而水的粘度是1厘泊，相对来说，水更容易进入氧化膜孔隙3中，而食用油4则无法进入。且硬质阳极氧化处理以后，硬质阳极氧化膜2的孔隙3会具有自封闭的倾向，直至慢慢消失。

c、灼烧：对炊具本体1上的硬质阳极氧化膜2采用燃烧温度至少为1200℃以上的火焰进行灼烧处理；

采用1200摄氏度以上的火焰对硬质阳极氧化膜2进行灼烧处理，使得氧化膜脱水，提高其硬度，并使其多孔层稳定存在，不会消失，以便于后续覆油的稳定性和有效性。

在本实施例中，火焰选择的温度具体可为2000℃、3000℃等，过程中采用高能量密度的集束火焰对硬质阳极氧化膜2进行快速灼烧，灼烧过程中反复移动火焰，灼烧的时间为每平方分米表面用火焰灼烧4～9秒，根据材质厚薄等不同因素，可选择5秒、7秒等。

在此灼烧过程中，炊具本体1的内表面的硬质阳极氧化膜2中的水合氧化铝(Al₂O₃·H₂O)，水合硫酸铝[Al₂(SO₄)₃·xH₂O]分解成γ-Al₂O₃，反应方程如下：

Al₂O₃·H₂O→Al₂O₃+H₂O

Al₂(SO₄)₃·xH₂O→Al₂O₃+xH₂O+3SO₃

Al₂O₃·H₂O，Al₂(SO₄)₃·xH₂O转化成更加致密的γ-Al₂O₃后硬度会变高。随着灼烧的进行，氧化膜表面温度不断升高，γ-Al₂O₃会变得更加致密，氧化膜硬度变得更高。经过实验，3003铝合金的硬质阳极氧化膜2硬度可由400～500HV提升到800～1200HV，铸造铝合金的硬质阳极氧化膜2硬度可由250～400HV提升至500～800HV。

在本实施例中，火焰的助燃剂是氧气，其燃料气体可为乙炔、丙烷、液化石油气、天然气等可燃气体，而燃烧装置必须能使气体集束燃烧，例如火焰切割枪，火焰切割机等。

d、覆油层：使炊具本体1保持在设定高温状态下，在经过灼烧处理的硬质阳极氧化膜2表面覆盖食用油4；

如图2所示，因为高温，氧化膜孔隙3中的空气和水分被排出。根据气体的温度-体积定律，此时约有一半的空气从氧化膜孔隙3中排出，使孔隙3中留出可供食用油4进入的空间。同时，如图3所示，高温下食用油4的粘度很低，甚至低于1厘泊，非常适合流动，可覆盖整个氧化膜表面。

在本实施例中，设定的高温状态为使炊具本体1整体保持在250～500℃，该温度是较为适合的，太低的温度使得硬质阳极氧化膜2的孔隙3内排出的空气有限，而食用油4的粘度也会比较高，进入氧化膜孔隙3的油液偏少，造成炊具表面亲油性偏小，影响炊具的不粘性，如果采用过高的温度，食用油4的蒸发量太大，且有碳化的可能，存在安全隐患。该高温状态可利用灼烧之后的炊具杯体逐渐冷却直接获得，也可在炊具杯体冷却之后重新用烘道或者烘箱加热得到。之后，再在硬质阳极氧化膜2表面覆盖食用油4，覆盖方式可以是喷涂，刷涂或者浸泡等，根据覆盖方式的不同，高温状态的温度选择也有所不同，如采用刷涂或喷涂方式，覆油量少，最高温度不宜超过400℃，而采用浸泡的方式，覆油量大，炊具温度下降更快，可以把温度上限提高到500摄氏度。具体的食用油4可选用大豆油、棕榈油、菜籽油、猪油或者各种调和油等。

e、冷却：将炊具本体1冷却至室温。

如图4所示，炊具本体1的温度缓慢下降，氧化膜表面因为覆盖着一层食用油4，阻止了外界的空气进入，其孔隙3中形成的真空负压，将引导食用油4进入氧化膜的孔隙3中形成储油层。该储油层形成后可在烹饪时，通过范德华力与另外加入炊具本体1的食用油4亲和，在炊具表面形成作为亲油层的油膜，提高了亲油性，并保证其不粘的效果。

f、如图5所示，去除残留食用油4获得不粘炊具成品。

在本实施例中，具体的炊具本体1选用30cm*40cm方形烤盘，材质选用ZL101(硅含量7％)，成型方式为压铸，内表面车削后细喷砂，采用硫酸硬质阳极氧化处理，火焰温度选用3000摄氏度，灼烧的时间为每平方分米表面用火焰灼烧4秒，反复移动火焰共灼烧约50秒，这里，炊具本体1的整体灼烧时间以炊具本体1需要进行灼烧的表面积数值乘以单位灼烧时间来获得，当然，根据实际灼烧时炊具本体1的制造工艺以及火焰灼烧温度的稳定性等因素，可在整体灼烧时间上作上下小幅度的浮动，在炊具本体1整体保持在250摄氏度时覆盖大豆油。

在此生产和使用过程中，仅涉及到机械处理，化学腐蚀，硬质阳极氧化处理，高温灼烧以及覆盖食用油4，在生产过程中，不会产生致癌物，且在使用过程中，其储油层内的食用油4与日常煎炸等烹饪过程中添加的食用油4状态相同，不会另外产生致癌物，既环保，又能有效避免对人体的伤害，提高使用安全性。

实施例二

本实施例的方案与实施例一大致相同，不同之处在于：炊具本体1采用直径26cm的煎锅，材质选用3103A铝合金，成型方式为拉深，内表面细砂光，采用硫酸硬质阳极氧化处理，火焰温度为1800摄氏度，采用丙烷-纯氧为燃料，灼烧的时间为每平方分米表面用火焰灼烧6秒，反复移动火焰共灼烧约30秒，在炊具本体1保持在500摄氏度时覆盖大豆油。

实施例三

本实施例的方案与实施例一大致相同，不同之处在于：炊具本体1采用直径32cm的炒锅，材质选用3103A铝合金，成型方式为旋压，内表面细砂光，采用硫酸硬质阳极氧化处理，火焰温度为1200摄氏度，采用液化气-纯氧为燃料，灼烧的时间为每平方分米表面用火焰灼烧9秒，反复移动火焰共灼烧约75秒，在炊具本体1保持在400摄氏度时覆盖大豆油。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种亲油不粘炊具的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

a、准备炊具：准备成型的炊具本体(1)；

b、硬质阳极氧化处理：对炊具本体(1)表面进行硬质阳极氧化处理，以形成硬质阳极氧化膜(2)；

c、灼烧：对炊具本体(1)上的硬质阳极氧化膜(2)采用燃烧温度至少为1200℃以上的火焰进行灼烧处理；

d、覆油层：使炊具本体(1)保持在设定高温状态下，在经过灼烧处理的硬质阳极氧化膜(2)表面覆盖食用油(4)；

e、冷却：将炊具本体(1)冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的一种亲油不粘炊具的制作方法，其特征在于，所述步骤c中，采用集束火焰对硬质阳极氧化膜(2)进行灼烧。

3.根据权利要求2所述的一种亲油不粘炊具的制作方法，其特征在于，所述步骤c中，灼烧的时间为每平方分米表面用火焰灼烧4～9秒。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种亲油不粘炊具的制作方法，其特征在于，所述在步骤a和步骤b之间，对炊具本体(1)的表面进行机械处理，使炊具本体(1)表面粗糙度小于2微米。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种亲油不粘炊具的制作方法，其特征在于，所述步骤a和b之间，采用化学腐蚀的方式腐蚀所述炊具本体(1)的表面。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种亲油不粘炊具的制作方法，其特征在于，所述步骤d中，所述的设定的高温状态的温度为250～500℃。

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